- 化学能与电能
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微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-．下列有关说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．该原电池中，正极上碘得电子发生还原反应，电极反应式为I2+2e-═2I-，故A错误；
B．该原电池中，负极上锂失电子发生氧化反应，电极反应式为2Li-2e-═2Li+，故B错误；
C．得失电子相等时，将正负极电极反应式相加得电池反应式2Li+I2═2LiI，故C正确；
D．该原电池中，负极上锂失电子发生氧化反应而作负极，故D错误；
故选C．
电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应是：Zn+2OH-2e-═Zn（OH）2；氧化银电极上的反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+H2O+Zn═Zn（OH）2+2Ag．下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、锌失电子发生氧化反应，是负极，氧化银得电子发生还原反应，是正极，故A正确；
B、锌失电子发生氧化反应，是负极，氧化银得电子发生还原反应，是正极，故B错误；
C、电池工作时电子由负极通过外电路流向正极，由电荷守恒可知，带负电荷的阴离子应该移向负极，带正电荷的离子移向正极，故C错误；
D、从总反应方程式分析，氢氧根离子的物质的量没变化，碱性不变，pH不变，故D错误．
故选A．
肼（N2H4）又称联氨，广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池，NO2的二聚体N2O4则是火箭中常用氧化剂．试回答下列问题
（1）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生的电极反应式为______．
（2）火箭常用N2O4作氧化剂，肼作燃料，已知：
N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H=-67.7kJ•mol-1
N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ•mol-1
2NO2（g）⇌N2O4（g）△H=-52.7kJ•mol-1
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______．
（3）联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得，写出反应的离子方程式为_______．
（4）如图所示，A是由易导热材料制成的体积不变的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的体积可变的透明气囊（体积改变过程中囊体弹力改变忽略不计）．关闭K2，将各1mol NO2通过K1、K3分别充入A、B中，反应起始时A、B的体积相同均为a L．
①B中可通过______判断可逆反应2NO2⇌N2O4已经达到平衡．
②若打开K2，平衡后B容器的体积缩至0.4a L，则打开K2之前，气球B体积为______L．
③若容器A中到达平衡所需时间t s，达到平衡后容器内压强为起始压强的0.8倍，则平均化学反应速率v（NO2）等于______（用含a、t的代数式表示）．
④若平衡后在A容器中再充入0.5mol NO2，则重新到达平衡后，平衡混合气中NO2的体积分数______（填“变大”“变小”或“不变”）．
正确答案
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；
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．
（3）氨气和次氯酸钠之间反应的方程式为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，故答案为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
（4）①B是一个气体压强不变的容器，所以当反应达到平衡状态时，混合气体的颜色和气囊体积不再改变，
故答案为：B的体积不再减小或气体颜色不再变化；
②打开K2，则相当于是在等温等压时的平衡，因此平衡时等效的．由于此时反应物的物质的量是B中的二倍，所以打开K2之前，气球B体积为（aL+0.4aL）÷2=0.7aL，
故答案为：0.7a；
③2NO2⇌N2O4
初始物质的量：1 0
变化的物质的量：2x x
平衡物质的量：1-2x x
则
④再加入气体，相当于增大压强，化学平衡正向移动，二氧化氮的百分含量会减小，故答案为：变小．
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；
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．
（3）氨气和次氯酸钠之间反应的方程式为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O，故答案为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；
（4）①B是一个气体压强不变的容器，所以当反应达到平衡状态时，混合气体的颜色和气囊体积不再改变，
故答案为：B的体积不再减小或气体颜色不再变化；
②打开K2，则相当于是在等温等压时的平衡，因此平衡时等效的．由于此时反应物的物质的量是B中的二倍，所以打开K2之前，气球B体积为（aL+0.4aL）÷2=0.7aL，
故答案为：0.7a；
③2NO2⇌N2O4
初始物质的量：1 0
变化的物质的量：2x x
平衡物质的量：1-2x x
则
④再加入气体，相当于增大压强，化学平衡正向移动，二氧化氮的百分含量会减小，故答案为：变小．
（1）该燃料电池的化学反应方程式为______．
（2）正极电极反应式为______．
（3）为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定．为此，必须在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是______．
（4）某学生想用该燃料电池和如图所示装置来电解饱和食盐水．
①写出该反应的离子方程式______．
②若电解后得到200mL3.25mol/LNaOH溶液，则消耗C4H10 的体积在标准状况下为______mL．
正确答案
2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
O2+2CO2+4e-=2CO32-或13O2+26CO2+52e-=26CO32-
CO2
2Cl-+2H2O
560
解析
解：（1）该电池中，丁烷和氧气反应生成二氧化碳和水，反应方程式为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，
故答案为：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O；
（2）正极上氧气得电子发生还原反应和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-或13O2+26CO2+52e-=26CO32-，
故答案为：O2+2CO2+4e-=2CO32-或13O2+26CO2+52e-=26CO32-；
（3）由于原电池的负极产物有水生成，所以负极必有CO32-参加反应，同时根据碳守恒可知A必为CO2，负极反应式可表示为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O，故答案为：CO2；
（4）①电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时还生成氢氧化钠，离子方程式为：2Cl-+2H2O
故答案为：2Cl-+2H2O
②氢氧化钠的物质的量=3.25mol/L×0.2L=0.65mol，根据2Cl-+2H2O
故答案为：560．
镍-镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO（OH），电解质是KOH，电极反应是：Cd+2OH--2e-═Cd（OH）2，2NiO（OH）+2H2O+2e-═2Ni（OH）2+2OH-．下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、电池放电时，电池负极发生失电子的氧化反应，Cd+2OH--2e-═Cd（OH）2，消耗氢氧根离子，所以负极周围溶液的pH不断减小，故A错误；
B、原电池中，正极反应和负极反应的总和即为总反应，即电池的总反应式是：Cd+2NiO（OH）+2H2O═Cd（OH）2+2Ni（OH）2，故B正确；
C、充电时，在阴极上是铬元素得电子的还原反应，即化合价降低的Cd元素在反应中被还原，故C正确；
D、电池充电时，与直流电源正极相连的电极是阳极，电池正极和电源的正极连接，故D正确；
故选A．
将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的极是原电池的______，该极的电极反应是______，电池工作时的总反应的离子方程式是______．
正确答案
负极
CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O
解析
解：甲烷、氧气和氢氧化钾溶液构成燃料电池，甲烷易失电子发生氧化反应，则甲烷所在电极为负极，氧气所在电极为正极，负极上电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，正极上电极反应式为为O2+2H2O+4e-=4OH-，在得失电子相等的条件下，将电极反应式相加即得电池反应式，所以电池反应离子方程式为：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O，
故答案为：负极；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O．
（2012春•怀远县校级期中）将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入H2和O2，即可构成氢氧燃料电池．该电池放电时，下列有关叙述中，不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氢氧燃料电池工作时，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，其电极反应式是：H2+2OH-→2H2O+2e-，故A正确；
B、氢氧燃料电池工作时，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，该电池正极上是氧气得电子的反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；
C、燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动，故C正确；
D、该电池放电时，根据电极反应式：H2+2OH-→2H2O+2e-，每反应1mol氢气将转移2mol电子，故D正确．
故选B．
有人设想以氢气为燃料，氯气为氧化剂设计成原电池．这样不仅能产生电能，还能制备盐酸，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是（ ）
正确答案
解析
解：根据燃料电池的工作原理，利用原电池原理直接制盐酸的方程式为：H2+Cl2=2HCl，该原电池的工作原理和燃料电池的工作原理相似．
A、两极材料可以都用石墨，一极通入氢气，一极通入氯气，可以用稀盐酸做电解质溶液，故A正确；
B、反应H2+Cl2=2HCl中，氢气失电子，所以通入氢气的电极为原电池的负极，故B错误；
C、在原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，通氯气的电极为正极，故C正确；
D、通氯气的电极为正极，发生得电子得还原反应，电极反应式为：Cl2+2e-→2Cl-，故D正确．
故选B．
有人制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-．以下判断错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、该燃料电池中，正极上氧气得电子生成氧离子，电极反应式为O2+4e-=2O2-，故A正确；
B、负极上甲烷失电子和氧离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O，故B正确；
C、放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以氧离子向负极移动，故C正确；
D、向外电路释放电子的电极：是负极，电子从负极流向正极，故D错误．
故选D．
用两根铂丝作电极插入KOH溶液中，再分别向两极通入氢气和氧气，可形成燃料电池，该电池放电时的总反应为：2H2+O2=2H2O，下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氢氧燃料电池中通入氢气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、氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，生成物为水，故B正确；
C、氢氧燃料电池中，电池总反应为2H2+O2=2H2O，因为生成水，导致电解质氢氧化钾的浓度减小，故C错误；
D、氢氧燃料电池中通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，即H2+2OH--2e-=2H2O，故D正确．
故选C．
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