- 化学能与电能
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（2014秋•益阳校级期末）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地．锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li 被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示．电池反应为CoO2+LiC6 
正确答案
解析
解：A．充电时，电池的阳极反应为LiCoO2-e=Li++CoO2，故A错误；
B．放电时，电池的正极发生得电子的还原反应，电极反应式为CoO2+Li++e-=LiCoO2，故B正确；
C．由于单质锂较活泼，易与醇以及羧酸类物质反应而变质，电解质不能含有醇和羧酸，故C错误；
D．该锂离子电池的比能量（消耗单位质量电极所释放的电量）比铅蓄电池高，故D错误；
故选B．
正确答案
解析
解：电解池中的电极反应为：b电极为阳极失电子发生氧化反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑；a电极为阴极得到电子发生还原反应：4H++4e-=2H2↑；
原电池中是酸性溶液，电极反应为：d为负极失电子发生氧化反应：2H2-4e-=4H+；c电极为正极得到电子发生还原反应：O2+4H++4e-=2H2O；
A、阳极电极反应计算，当有0.1 mol电子转移时，a电极产生标况下1.12LH2，故A错误；
B、b电极上发生的电极反应是4OH--4e-=2H2O+O2↑；故B错误；
C、c电极上进行还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池，故C正确；
D、d电极上发生的电极反应是：2H2-4e-=4H+；故D错误；
故选C．
甲烷-氧气燃料电池，该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气．负极的电极反应式：______电池总反应式：______．
正确答案
解：在碱性溶液中，负极上投放燃料甲烷，发生失电子发生氧化反应：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，正极上投放氧气，发生得电子的还原反应：2O2+4H2O+8e-═8OH-，燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，
故答案为：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O；CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O．
解析
解：在碱性溶液中，负极上投放燃料甲烷，发生失电子发生氧化反应：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O，正极上投放氧气，发生得电子的还原反应：2O2+4H2O+8e-═8OH-，燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，
故答案为：CH4-8e-+10OH-═CO32-+7H2O；CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O．
可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极．下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2 +2H2O+4e-=4OH-，故A正确；
B、铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O，故B错误；
C、该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al+3O2+4OH-=4AlO2-+2H2O，溶液pH降低，故C错误；
D、电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，故D错误．
故选A．
（1）该蓄电池充电时，发生还原反应的物质是______．
（2）放电时生成Fe（OH）2的质量为18g，则外电路中转移的电子数是______mol．
（3）以该蓄电池作电源，用如右图所示的装置在实验室模拟铝制品表面“钝化”处理的过程中，发现溶液逐渐变浑浊，原因是（用相关的电极反应式和离子方程式表示）
______、______．
（4）精炼铜时，粗铜应与直流电源的______极（填“正”或“负”）相连，阴极的电极反应式为______．
正确答案
解：（1）充电时，阴极上Fe（OH）2得电子生成Fe而发生还原反应，故答案为：Fe（OH）2；
（2）转移电子物质的量=
故答案为：0.4；
（3）铝作阳极，阳极上电极反应式为Al=Al3++3e-；阳极上生成的铝离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，所以溶液变浑浊Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑，
故答案为：Al=Al3++3e-、Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑；
（4）精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以粗铜与电源正极相连，阴极发生得电子的还原反应，发生反应的电极反应式为：Cu2++2e=Cu；
故答案为：正；Cu2++2e=Cu．
解析
解：（1）充电时，阴极上Fe（OH）2得电子生成Fe而发生还原反应，故答案为：Fe（OH）2；
（2）转移电子物质的量=
故答案为：0.4；
（3）铝作阳极，阳极上电极反应式为Al=Al3++3e-；阳极上生成的铝离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，所以溶液变浑浊Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑，
故答案为：Al=Al3++3e-、Al3++3HCO3-=Al（OH）3↓+3CO2↑；
（4）精炼粗铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以粗铜与电源正极相连，阴极发生得电子的还原反应，发生反应的电极反应式为：Cu2++2e=Cu；
故答案为：正；Cu2++2e=Cu．
a极是______极，b极是______极，电极反应式分别为______．
正确答案
解：氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H2-4e-+4OH-=4H2O（或H2-2e-+2OH-=2H2O），正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，
故答案为：负；正；负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O（或H2-2e-+2OH-=2H2O）；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-．
解析
解：氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，由于电解质溶液呈碱性，则负极电极反应式为：2H2-4e-+4OH-=4H2O（或H2-2e-+2OH-=2H2O），正极电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，
故答案为：负；正；负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O（或H2-2e-+2OH-=2H2O）；正极：O2+4e-+2H2O=4OH-．
高铁酸钠（Na2FeO4）是一种高效多功能水处理剂．工业上常采用NaClO氧化法生产，反应原理为：在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe（NO3）3制得Na2FeO4，过滤得到粗产品，再用NaOH溶液溶解，重结晶，用有机溶剂脱碱，低温烘干得到固体样品．反应方程式为：3NaClO+2Fe（NO3）3+10NaOH═2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O
（1）上述制备过程中，用NaOH溶液溶解粗产品而不用水的原因是______．
（2）高铁酸钠电池是一种新型可充电电池，电解质为NaOH溶液，放电时负极材料为Zn，正极产生红褐色沉淀，写出该电池反应方程式______．
（3）生产Na2FeO4的原料之一Fe（NO3）3用黑色粉末Fe（含有Fe3O4）与稀硝酸反应制备．准确称取该黑色粉末13.12g，加入200mL 4mol•L-1 HNO3搅拌，固体完全溶解，共收集到标准状况下2688mL的气体，经分析其中只含有NO，并测得此时溶液中c（H+）=0.4mol•L-1（设反应前后溶液体积不变）．通过以上数据，计算该黑色粉末中Fe的质量分数．（写出计算过程，结果保留两位小数）
正确答案
Na2FeO4在水溶液中水解后溶液呈碱性，NaOH溶液呈碱性会抑制其水解，有利于减少产品损失
3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH
解析
解：（1）Na2FeO4在水溶液中会发生水解，并且水解后溶液呈碱性，如果在氢氧化钠溶液中，NaOH溶液呈碱性，会抑制其水解，有利于减少产品损失，
故答案为：Na2FeO4 在水溶液中水解后溶液呈碱性，NaOH溶液呈碱性会抑制其水解，有利于减少产品损失；
（2）根据反应信息知道：反应物是金属锌、高铁酸钠、产物是氢氧化铁、氢氧化锌，配平后的方程式为3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH，
故答案为：3Zn+2Na2FeO4+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4NaOH；
（3）n（NO）=
设样品中Fe的物质的量为x，Fe3O4的物质的量为y
56g•mol-1×x+232g•mol-1×y=13.12g
x+3y=0.2mol，
解得：x=0.11mol，y=0.03mol
单质铁的质量分数为
故答案为：47%．
正确答案
解析
解：A、储存H2的碳纳米管作电池负极，在反应中发生失电子的氧化反应，故A错误；
B、放电时是原电池的工作原理，氢气在负极发生失电子的氧化反应，即：H2+2OH--2e-=2H2O，消耗氢氧根离子，负极附近pH减小，故B正确；
C、在原电池中，正极上发生得电子得还原反应，NiO（OH）+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-，故C正确；
D、放电时，燃料电池电极反应极为燃料燃烧的反应，即2NiO（OH）+H2=2Ni（OH）2，故D错误．
故选AD．
据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电．其电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH-
（1）放电时电极反应方程式：正极______；负极______．
（2）充电时电解质溶液的pH逐渐______（填增大、减小），充电时每生成1molCH3OH转移______ mol电子．
正确答案
O2+2H2O=4OH-+4e-
CH3OH+8OH-=6H2O+CO32-+6e-
增大
6
解析
解：（1）放电时，相当于原电池的工作原理，正极是氧气发生得电子的还原反应，即O2+2H2O=4OH-+4e-，负极是甲醇发生失电子的氧化反应，即CH3OH+8OH-=6H2O+CO32-+6e-，故答案为：O2+2H2O=4OH-+4e-；CH3OH+8OH-=6H2O+CO32-+6e-；
（2）充电时，相当于电解池的工作原理，根据反应方程式发现此时生成了氢氧根离子，所以电解质溶液的pH逐渐增大，每生成2molCH3OH转移电子12mol，所以充电时每生成1molCH3OH转移6mol电子，故答案为：增大；6．
空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池．如图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．当有0.1 mol电子转移时，a电极为原电池正极，电极反应为4H++4e-=2H2↑，产生1.12LH2，故A错误；
B．b电极为阳极失电子发生氧化反应：4OH--4e-=2H2O+O2↑，故B错误；
C．c电极上氧气得到发生还原反应，B池中的H+可以通过隔膜进入A池，故C正确；
D．d为负极失电子发生氧化反应：2H2-4e-=4H+，故D错误；
故选C．
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