- 化学能与电能
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锂电池以锂离子非水溶剂为电解质，锂为负极，Li2FeS2为正极．电池反应为2Li+FeS2═Li2FeS2．下列推断正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、放电时是原电池装置，将化学能转化为电能，故A错误；
B、充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，故B错误；
C、FeS2为正极，正极发生得电子的还原反应，反应式为FeS2+2e-+2Li+═Li2FeS2，故C正确；
D、正极发生得电子的还原反应，反应式为FeS2+2e-+2Li+═Li2FeS2，每转移0.1mol电子，正极材料消耗0.05mol×88g/mol=4.4g，故D错误．
故选C．
高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压．高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O
正确答案
解析
解析：A．放电时正极附近有OH-生成，所以正极附近碱性增强，故A正确；
B．放电时正极转化为：FeO42-→Fe（OH）3，1mol K2FeO4被还原要得到31mol电子，故B正确；
C．充电时锌极与外电源负极相连，故C正确；
D．充电时阳极反应为：Fe（OH）3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O，该电池环境为碱性环境，电极方程中不能有H+，故D错误；
故选D．
正确答案
解析
解：A．原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na+从a极区移向b极区，故A正确；
B．电极b采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，MnO2既作电极材料又有催化作用，故B正确；
C．正极电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol，故C错误；
D．负极发生氧化反应生成BO2-，电极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，故D正确；
故选C．
LiMnO2+C6
正确答案
解析
解：A．K与N相接时，B极为负极，该电极反应式为：LixC6-xeˉ=C6+xLi+，故A错误；
B．在整个充电或放电过程中不仅存在化学能与电能的转化，还存在化学能与热能的转化，故B错误；
C．K与N相接时，A为正极，B为负极，Li+由B极区迁移到A极区，故C错误；
D．当K与M相接时，该装置是电解池，A为阳极，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：LiMnO2-xeˉ=Li1-xMnO2+xLi+，故D正确；
故选D．
正确答案
解析
解：根据电池反应式知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极，
A、放电时电子从负极流向正极，即从A极通过导线流向B极，故A正确；
B、放电时，A是负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为：LixC6-xe-=C6+xLi+，故B正确；
C、充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从右边流向左边，故C错误；
D、充电时，B电极是阳极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+，故D正确；
故选C．
一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-．下列对该燃料电池说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故A错误；
B．通入丁烷的一极是负极，电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O，故B错误．
C．通入空气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-=2O2-，故C错误；
D．电池的总反应与丁烷燃烧的化学方程式一致，为2C4H10+13O2=8CO2+10H2O，或由正负极电极反应式判断，故D正确；
故选D．
一种甲醇、氧气和强碱溶液做电解质的新型手机电池，可连续使用一个月．该电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH- 
正确答案
解析
解：A、充电时是电解池的工作原理，阴极发生还原反应，故A错误；
B、放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O，故B正确；
C、放电时，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-═4OH-，通入0.25mol氧气并完全反应后，有1mol电子转移，故C错误；
D、放电一段时间后，通入氧气的电极发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-═4OH-，该电极附近溶液的pH升高，故D正确．
故选：BD．
（1）N的电极反应式为______；
（2）在此过程中，乙池中某一电极析出金属铜6.4g时，甲池中理论上消耗氧气为多少______L；
（3）在此过程中，若乙池中两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），理论上需通入______g甲醇；
（4）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_______；
（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为______，总反应式______；
（6）在350℃时，保持温度不变，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应生成甲醇蒸汽和水蒸气达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为______；若350℃时，保持温度不变，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒压器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为b，则a______b（用“＞、=、＜”表示）．
正确答案
解：（1）燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，电解池中，和电源的正极相连的是阳极，该极上发生氧化反应，所以N是阳极，该极上电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（2）乙池中M电极析出金属铜6.4g，根据电极反应：Cu2++2e-=Cu，析出金属铜6.4g即0.1mol，转移电子的物质的量是0.2mol，在燃料电池的正极上发生电极反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-，当转移电子的物质的量是0.2mol时，消耗氧气的物质的量是0.05mol，体积是0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12；
（3）乙池中发生的反应分别是：阳极上：4OH-=O2↑+2H2O+4e-，阳极上Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，100mL3.00mol•L-1的CuSO4溶液中铜离子物质的量是：0.3mol，铜离子得电子的是0.6mol，若两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），设均为nmol，则2n+0.6=4n，解得n=0.3，即装置在转移电子的物质的量是1.2mol，甲醇燃料电池的负极上发生反应：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，当转移电子是1.2mol，消耗甲醇的物质的量是0.2mol，质量是0.2mol×32g/mol=6.4g，
故答案为：6.4；
（4）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的热值分别为143kJ•g-1、10kJ•g-1和23kJ•g-1，即：
①2H2（g）+O2（g）=2H20（l）；△H=-572kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-560.0kJ•mol-1
③2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4 H2O（l）△H=-1472kJ•mol-1
根据盖斯定律，则CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）是反应③×
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-456 kJ•mol-1
（5）在甲醇燃料电池的负极上是甲醇失电子的氧化反应，在碱性电解质下，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，总反应是甲醇燃烧的方程式，即2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；
（6）由化学平衡的三段模式法计算可知，
CO2 （g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）
起始 1 3 0 0
变化 a 3 a a a
平衡 1-a 3-3a a a
根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比，
则容器内的压强与起始压强之比为
是减小的，所以恒压相当于在恒容的基础上加大压强，平衡会正向移动，CO2转化率会增大，即a＜b．
故答案为：
解析
解：（1）燃料电池的正极上是氧气发生得电子的还原反应，电解池中，和电源的正极相连的是阳极，该极上发生氧化反应，所以N是阳极，该极上电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，故答案为：2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（2）乙池中M电极析出金属铜6.4g，根据电极反应：Cu2++2e-=Cu，析出金属铜6.4g即0.1mol，转移电子的物质的量是0.2mol，在燃料电池的正极上发生电极反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-，当转移电子的物质的量是0.2mol时，消耗氧气的物质的量是0.05mol，体积是0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案为：1.12；
（3）乙池中发生的反应分别是：阳极上：4OH-=O2↑+2H2O+4e-，阳极上Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，100mL3.00mol•L-1的CuSO4溶液中铜离子物质的量是：0.3mol，铜离子得电子的是0.6mol，若两电极产生的气体恰好相等时（假设标准状况下），设均为nmol，则2n+0.6=4n，解得n=0.3，即装置在转移电子的物质的量是1.2mol，甲醇燃料电池的负极上发生反应：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，当转移电子是1.2mol，消耗甲醇的物质的量是0.2mol，质量是0.2mol×32g/mol=6.4g，
故答案为：6.4；
（4）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的热值分别为143kJ•g-1、10kJ•g-1和23kJ•g-1，即：
①2H2（g）+O2（g）=2H20（l）；△H=-572kJ•mol-1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-560.0kJ•mol-1
③2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4 H2O（l）△H=-1472kJ•mol-1
根据盖斯定律，则CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）是反应③×
故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-456 kJ•mol-1
（5）在甲醇燃料电池的负极上是甲醇失电子的氧化反应，在碱性电解质下，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，总反应是甲醇燃烧的方程式，即2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；
（6）由化学平衡的三段模式法计算可知，
CO2 （g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）
起始 1 3 0 0
变化 a 3 a a a
平衡 1-a 3-3a a a
根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比，
则容器内的压强与起始压强之比为
是减小的，所以恒压相当于在恒容的基础上加大压强，平衡会正向移动，CO2转化率会增大，即a＜b．
故答案为：
正确答案
解析
解：A． 根据总反应：Ag2O+Zn═2Ag+ZnO，在使用过程中，电解质KOH没有被消耗，故A错误；
B、Zn为负极，Ag2O为正极，电流由正极经外电路流向负极，故B错误；
C、正极反应为Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-，外电路中每通过2mol电子，则有232gAg2O被还原，故C错误；
D、Zn电极为负极发生氧化反应，Ag2O电极为正极发生还原反应，故D正确；
故选D．
氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、太阳能催化分解水制氢气将太阳能直接转化为化学能，节省能源，故A正确；
B、氢氧燃料电池产物无污染，能有效保护环境，故B正确；
C、原电池是将化学能转化为电能的装置，故C正确；
D、以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-═4H+，H2-2e-+2OH-=2H2O，不相同，故D错误；
故选D．
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