- 化学能与电能
- 共5875题
（1）红热的铁能跟水蒸气反应，一种产物与磁铁矿的主要成分相同，另一种产物是可燃性气体，则其反应的化学方程式为______． 该可燃气体在酸性条件下，可制成燃料电池，写出该气体发生的电极反应式______．
（2）在常温下，铁跟水不起反应．但在潮湿的空气中，铁很容易生锈（铁锈的主要成分是 Fe203）而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一．铁生锈的化学原理如下，请你用离子方程式和化学方程式补充完整．
①原电池反应：负极：2Fe-4e-=2Fe2+、正极：______；
②氢氧化物的形成：Fe2++2OH-=Fe（OH） 2↓______．
③氢氧化物的分解：2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O．
（3）为了防止铁生锈，可在铁制品表面镀上一层铜（如图装置），a为______ （填“正极”或“负极”），铁制品表面发生的电极反应式 为______．
正确答案
解：（1）金属铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，即3Fe+4H2O
（2）①金属铁在潮湿的空气下发生吸氧腐蚀，正极上是氧气得电子的过程，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
②氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化，原理是：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（3）在铁制品表面镀上一层铜，则金属铜是阳极，和电源的正极相连，正极，阴极上发生还原反应，即Cu2++2e-=Cu，故答案为：正极；Cu2++2e-=Cu．
解析
解：（1）金属铁在高温下和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，即3Fe+4H2O
（2）①金属铁在潮湿的空气下发生吸氧腐蚀，正极上是氧气得电子的过程，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；
②氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化，原理是：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（3）在铁制品表面镀上一层铜，则金属铜是阳极，和电源的正极相连，正极，阴极上发生还原反应，即Cu2++2e-=Cu，故答案为：正极；Cu2++2e-=Cu．
氢气是未来最理想的能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O
试回答下列问题：
（1）分解海水时，实现了从______能转变为______能，二氧化钛作______．生成的氢气用于燃料电池时，实现______能转变为______能．水分解时，断裂的化学键为______键，分解海水的反应属于______反应（填“放热”或“吸热”）．
（2）某种氢氧燃料电池是用固体金属化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：
A极：2H2+2O2--4e-═2H2O；B极：O2+4e-═2O2-
则A极是电池的______极；电子从该极______（填“流入”或“流出”）．
（3）有人以化学反应：2Zn+O2+4H+═2Zn2++2H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H+、Zn2+进行工作．则原电池的负极材料是______，发生的电极反应为______．
正确答案
解：（1）科学家利用太阳能使海水分解，所以是太阳能转变为化学能，该反应中二氧化钛作催化剂；生成的氢气用于燃料电池时是把化学能转变为电能，水分解时，断裂的化学键是H-O键；电解水是吸热反应，
故答案为：太阳；化学；催化剂；化学；电；H-O；吸热；
（2）A极是失去电子发生氧化反应的电极，所以A极是负极，正极上得电子发生还原反应，所以电子从负极流出，故答案为：负；流出；
（3）根据电池反应式知，锌失电子发生氧化反应，所以锌作负极，电极反应式为：2Zn-4e-═2Zn2+，
故答案为：锌；2Zn-4e-═2Zn2+．
解析
解：（1）科学家利用太阳能使海水分解，所以是太阳能转变为化学能，该反应中二氧化钛作催化剂；生成的氢气用于燃料电池时是把化学能转变为电能，水分解时，断裂的化学键是H-O键；电解水是吸热反应，
故答案为：太阳；化学；催化剂；化学；电；H-O；吸热；
（2）A极是失去电子发生氧化反应的电极，所以A极是负极，正极上得电子发生还原反应，所以电子从负极流出，故答案为：负；流出；
（3）根据电池反应式知，锌失电子发生氧化反应，所以锌作负极，电极反应式为：2Zn-4e-═2Zn2+，
故答案为：锌；2Zn-4e-═2Zn2+．
我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车已得到大量应用．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故A正确；
B．负极上氢气和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以溶液中钾离子没有参与反应，根据原子守恒知，KOH的物质的量不变，故B正确；
C．负极电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，反应的总方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确；
D．该电池工作时每消耗1 mol O2转移电子的物质的量=1mol×2×[0-（-2）]=4mol，故D错误；
故选D．
下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氢氧燃料电池中，通入氢气的a极为电源的负极，通入氧气的b极为原电池的正极，电子由负极a经外电路流向正极b，故A正确；
B、氢氧燃料电池中，通入氧气的b极为原电池的正极，该极上发生得电子的还原反应，故B错误；
C、氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，是一种具有应用前景的绿色电源，故C正确；
D、氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，故D正确．
故选B．
正确答案
解析
解：A．该燃料电池中，右侧通入氧化剂空气的电极b为正极，电流从正极流向负极，即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A正确；
B．通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，故B正确；
C．因为电池中正负极上为气体参与的反应，所以采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，故C正确；
D．该原电池中，正极上生成氢氧根离子，所以离子交换膜要选取阴离子交换膜，故D错误；
故选D．
用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入甲烷气体和氧气，可形成燃料电池，下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，故A正确；
B、放电时通入氧气的一极发生电极反应为02+2H2O+4e-=4OH-，附近溶液的pH升高，故B正确；
C、甲烷燃料电池中，电池总反应为CH4+2KOH+2O2═K2CO3+3H2O，因为生成水，导致电解质氢氧化钾的浓度减小，但是K+的物质的量不变，故C正确；
D、甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应可以用电池反应减去正极反应的2倍02+2H2O+4e-=4OH-；得到负极电极反应为：CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O，故D错误；
故选D．
我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流．电池总反应为：4A1+3O2+6H2O=4A1（OH）3，下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、铂做成网状的目的是增大与氧气的接触面积，与是否省电无关，故A错误；
B、正极上通入空气，发生还原反应，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B正确；
C、电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故C正确；
D、Al不断反应，不断溶解，所以一段时间后，更换铝板就可以继续使用，故D正确．
故选A．
化学电池在日常生活中有着广泛的应用．
（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd+2NiO（OH）+2H2O 
已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的是______．
①以上电池反应是在非水溶液中进行的 ②以上电池反应是在强碱溶液中进行的
③以上电池反应不需要电解质就能进行 ④电池工作时是化学能转变为电能
A．①③B．②④C．①④D．②③
（2）另一种常用的电池是锂电池由于它的容量特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年．电池总反应可表示为：Li+MnO2=LiMnO2，它的负极材料是______，电极反应式为______；锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，其原因用化学方程式表示为______．
（3）铅蓄电池是典型的可充型电池，电池总反应式为：
Pb+PbO2+4H++2SO
放电时电解液中H2SO4的浓度将变______；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加______g．
（4）随着人们生活质量的不断提高，废弃的电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是______．
正确答案
解：（1）①因为电池反应中有水参加反应，所以该电池反应是在水溶液里进行的，故错误；
②根据电池反应式知，Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，所以该电池反应应该是在强碱性水溶液里进行的，故正确；
③该反应需要强碱性电解质，故错误；
④该电池放电时，是将化学能转化为电能，故正确；
故选B；
（2）该电池反应中，负极上锂失电子发生氧化反应，电极反应式为Li-e-=Li+，锂是活泼金属，易和水反应生成氢氧化锂和氢气，2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，
故答案为：锂；Li-e-=Li+；2Li+2H2O=2LiOH+H2↑；
（3）放电时，硫酸参加反应生成硫酸铅和水，所以硫酸的浓度逐渐减小，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以负极质量增加的量是硫酸根离子的量，根据Pb-2e-+SO42-=PbSO4知，当转移1mol电子时负极增加的质量=
故答案为：小；48；
（4）电池中含有汞、铬、铅等重金属，这些重金属对土壤和水资源都造成污染，所以废弃电池要集中处理，不能随便丢弃，
故答案为：防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染．
解析
解：（1）①因为电池反应中有水参加反应，所以该电池反应是在水溶液里进行的，故错误；
②根据电池反应式知，Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，所以该电池反应应该是在强碱性水溶液里进行的，故正确；
③该反应需要强碱性电解质，故错误；
④该电池放电时，是将化学能转化为电能，故正确；
故选B；
（2）该电池反应中，负极上锂失电子发生氧化反应，电极反应式为Li-e-=Li+，锂是活泼金属，易和水反应生成氢氧化锂和氢气，2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，
故答案为：锂；Li-e-=Li+；2Li+2H2O=2LiOH+H2↑；
（3）放电时，硫酸参加反应生成硫酸铅和水，所以硫酸的浓度逐渐减小，负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸铅，所以负极质量增加的量是硫酸根离子的量，根据Pb-2e-+SO42-=PbSO4知，当转移1mol电子时负极增加的质量=
故答案为：小；48；
（4）电池中含有汞、铬、铅等重金属，这些重金属对土壤和水资源都造成污染，所以废弃电池要集中处理，不能随便丢弃，
故答案为：防止电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染．
电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，其电源常用铅蓄电池，反应原理为：PbO2+Pb+2H2SO4
正确答案
解析
解：A、放电时PbO2是电池的正极，PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4（s）+2H2O，硫酸密度减小，故A错误
B、放电时，铅失电子发生氧化反应，该原电池的负极材料是铅，电极反应式为：Pb+SO42--2e-═PbSO4↓，故B正确；
C、充电时，阳极上硫酸铅失电子发生氧化反应，PbSO4（s）+2H2O-2e-═PbO2+4H++SO42-，放电时，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，故C错误；
D、在充电时，该装置是电解池，阴极上硫酸铅得电子发生还原反应，即PbSO4+2e-═Pb+SO42-，故D错误．
故选：B．
有一种锂电池，用金属锂和石墨做电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（
正确答案
解析
解：A．锂性质活泼，易与水反应，则电解质为非水溶液，故A错误；
B．该电池的负极材料为锂，被氧化生成LiCl和Li2SO3，故B错误；
C．根据总反应8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，亚硫酰氯（SOCl2）被还原为S，故C错误；
D．根据总反应8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S可知，8mol锂反应失去8mol电子，生成2molS，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4：1，故D正确．
故选D．
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