- 化学能与电能
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碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用．锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）═Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s），下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．该电解质溶液呈碱性，放电时，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn（s）+2OH-（aq）-2e-=Zn（OH）2（s），故A正确；
B．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为2MnO2（s）+H2O（l）+2e--=Mn2O3（s）+2OH-（aq），故B正确；
C．放电时，负极上氢氧根离子参加反应导致负极附近氢氧根离子浓度减小，则PH降低，故C错误；
D.1 mol Zn失去2 mol电子，外电路中每通过0.2 mol电子，Zn的质量理论上减小6.5 g，故D正确；
故选C．
正确答案
解析
解：A、燃料电池都是燃料在负极失电子，氧气在正极得到电子，所以b电极为正极，故A错误；
B、在电池内部阴离子向负极移动，而不是电子移向负极，故B错误；
C、若氢气做燃料气，则在负极接触面上氢气失去电子发生反应生成氢离子，而氢离子与正极移动来的氧离子结合为水，所以电极反应为2H2+2O2--4e-=2H2O，故C错误；
D、若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C2H4+6O2--12e-═2CO2+2H2O，故D正确；
故选D．
（1）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生反应的电极反应式为______
（2）火箭常用N2O4作氧化剂，肼作燃料，已知：
①N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H=-67.7kJ/mol
②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ/mol
③2NO2（g⇌N2O4（g）△H=-52.7kJ/mol
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式：______
（3）联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得，也可在高锰酸钾催化下，用尿素[CO（NH2）2]和次氯酸钠一氢氧化钠溶液反应获得，尿素法反应的离子方程式为______．
正确答案
N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O
2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-947.6kJ•mol-1
CO（NH2）2+ClO-+2OH-=N2H4+Cl-+CO32-+H2O
解析
解：（1）左端为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，故答案为：N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；
（2）由①N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=-67.7kJ•mol-1
②N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ•mol-1
③2NO2（g）⇌N2O4（g）△H=-52.7kJ•mol-1
根据盖斯定律可知②×2-①-③得2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g），
△H=（-534.0kJ•mol-1）×2-（-67.7kJ•mol-1）-（-52.7kJ•mol-1）=-947.6 kJ•mol-1，
即热化学方程式为2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-947.6 kJ•mol-1，
故答案为：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-947.6 kJ•mol-1；
（3）由在高锰酸钾催化剂存在下，尿素和次氯酸钠、氢氧化钠溶液反应生成联氨、另外两种盐和水，根据质量守恒定律可知两种盐为氯化钠和碳酸钠，该反应为CO（NH2）2+ClO-+2OH-=N2H4+Cl-+CO32-+H2O，
故答案为：CO（NH2）2+ClO-+2OH-=N2H4+Cl-+CO32-+H2O．
研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水和海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应，根据方程式可知，Mn元素的化合价从+4价降低到+3.6价，得到电子，因此二氧化锰是正极．Ag元素的化合价从0价升高到+1价，失去1个电子，所以银是负极，发生氧化反应，故A错误；
B、正极是二氧化锰，电极反应式为5MnO2+2e-=Mn5O102-，故B正确；
C、每生成1molAgCl转移1mol电子，故C错误；
D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以．Cl-不断 向“水”电池的负极移动，故D错误．
故选B．
（1）用二氧化锰纳米棒作电池正极可提高发电效率，这是利用纳米材料的______特性，使之能与钠离子充分接触．
（2）水电池总反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，该电池的负极反应式为______．水电池工作时，Na+不断向______极方向移动．
（3）水电池生成1mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为______．
（4）某温度下，Fe（OH）3（s）、Mg（OH）2（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液中金属阳离子的浓度与溶液pH的关系如图．请据如图分析：
①该温度下，溶度积常数的关系为：KSP[Fe（OH）3]______KSP[Mg（OH）2]（填“＞”、“=”或“＜”）；
②如果在新生成的Mg（OH）2浊液中滴入足量的FeCl3溶液，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，原因是______．
正确答案
解：（1）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积，该电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，故答案为：较强吸附能力或较大的表面积；
（2）根据电池的总反应：5MnO2+2Ag+2NaCL=Na2Mn5O10+2AgCl，失电子的是金属银，而原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应，所以负极反应是Ag+Cl--e-=AgCl↓，在原电池中，阳离子移向正极，所以钠离子移向正极，故答案为：Ag+Cl--e-=AgCl↓；正；
（3）根据电池反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，化合价升高值=化合价降低值=2=转移电子数，生成1molNa2Mn5O10转移电子的物质的量为2mol，
故答案为：2mol；
（4）①根据图象上的点可以知道，当阳离子铁离子、镁离子浓度相等时，对应的氢离子浓度的大小关系，结合Ksp（氢氧化铁）=c（Fe3+）•c（OH-）3，Ksp（氢氧化镁）=c（Mg2+）•c（OH-）2，所以KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，故答案为：＜；
②根据①的分析，KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）2⇌Mg2++2OH-，当加入Fe3+后，会和OH-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，机会生成红褐色沉淀物质，
故答案为：氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）2⇌Mg2++2OH-，由于KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，所以当加入Fe3+后，会和OH-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀．
解析
解：（1）纳米材料具有较强的吸附性能，能加大吸附面积，该电池用二氧化锰纳米棒为正极材料可提高发电效率，故答案为：较强吸附能力或较大的表面积；
（2）根据电池的总反应：5MnO2+2Ag+2NaCL=Na2Mn5O10+2AgCl，失电子的是金属银，而原电池的负极上发生的是失电子的氧化反应，所以负极反应是Ag+Cl--e-=AgCl↓，在原电池中，阳离子移向正极，所以钠离子移向正极，故答案为：Ag+Cl--e-=AgCl↓；正；
（3）根据电池反应：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl，化合价升高值=化合价降低值=2=转移电子数，生成1molNa2Mn5O10转移电子的物质的量为2mol，
故答案为：2mol；
（4）①根据图象上的点可以知道，当阳离子铁离子、镁离子浓度相等时，对应的氢离子浓度的大小关系，结合Ksp（氢氧化铁）=c（Fe3+）•c（OH-）3，Ksp（氢氧化镁）=c（Mg2+）•c（OH-）2，所以KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，故答案为：＜；
②根据①的分析，KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）2⇌Mg2++2OH-，当加入Fe3+后，会和OH-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，机会生成红褐色沉淀物质，
故答案为：氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）2⇌Mg2++2OH-，由于KSP[Fe（OH）3]＜KSP[Mg（OH）2]，所以当加入Fe3+后，会和OH-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀．
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正确；
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错误；
D．d为负极失电子发生氧化反应：2H2-4e-═4H+，故D错误；
故选：A．
燃料电池的设计原理是基于将燃料燃烧时的化学能转变为电能，所以凡是燃料的燃烧反应从原理上说都可以设计成原电池反应，下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、燃料电池工作时O2在正极上发生还原反应，故A错误；
B、燃料电池工作时O2在正极上发生还原反应，故B错误；
C、燃料电池工作时燃料在负极上发生氧化反应，故C错误；
D、燃料电池若以KOH溶液为介质，则工作时不会产生CO2气体，得到的是碳酸根离子，故D正确．
故选D．
锂电池种类很多，有一种锂电池的充放电反应方程式为8Li+3SOCl2 
正确答案
解析
解：A、放电时，原电池的工作原理，正极发生得电子的还原反应，故A错误；
B、放电时，原电池的工作原理，原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，所以电池内Li+向正极移动，故B错误；
C、根据电池反应：8Li+3SOCl2 
D、金属锂可以和水之间发生反应，所以该电池可采用某物质的水溶液作为电解质溶液，故D错误．
故选C．
据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池．锌电池具有容量大、污染少等优点．电池反应为2Zn+O2═2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气．下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．锌的失去电子化合价升高，发生氧化反应做原电池的负极，氧气得到电子发生还原反应，所以空气进入阳极进行反应，故A错误；
B．锌作负极，负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氧化锌和水，电极反应式为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，故B正确；
C．正极上得电子发生还原反应，故C错误；
D．氧化锌能溶于酸，所以电解质溶液一定不是强酸，故D错误；
故选B．
金属-硫电池价格低廉，使用寿命较长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注．最近，我国科研工作者研究了一种能在室温下工作的新型Na-S电池．该电池放电过程的总反应方程式如下：nS+2Na=Na2Sn （注：能量密度指单位质量的电极材料可输出的电能，以W•h•kg-1为计量单位），则下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、金属钠失去电子，发生氧化反应为负极，而硫单质得到电子发生还原反应为正极，而硫本身不导电，所以S单质须负载在导电材料上，故A正确；
B、电解质内部离子要定向移动，形成闭合回路，单质硫与氢氧化钠反应生成硫化钠和亚硫酸钠，所以不宜用NaOH溶液作为电解液，故B正确；
C、n值越大，则单位质量的电极材料可输出的电能越小，该电池的能量密度越小，故C错误；
D、阳极发生氧化反应，失电子，所以电极反应式为：Na2Sn-2e-=2Na++nS，阳离子向阴极移动，故D正确；
故选C．
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