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题型: 单选题
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单选题

随着各地“限牌”政策的推出,电动汽车成为汽车届的“新宠”. 特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池,其工作原理如图,A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料,隔膜只允许 Li+通过,电池反应式LixC6+Li1-xCoO2C6+LiCoO2.下列说法不正确的是(  )

A充电时Li+从右边流向左边

B放电时,正极锂的化合价未发生改变

C充电时B作阳极,该电极放电时的电极反应式为:Li1-x CoO2+xLi++xe-=LiCoO2

D废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li+进入石墨中而有利于回收

正确答案

D

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.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A正确;

B.无论放电还是充电,Li元素化合价都是+1价,所以化合价不变,故B正确;

C.充电时,B电极是阳极,放电时是正极,正极上得电子发生还原反应,电极反应式为Li1-x CoO2+xLi++xe-=LiCoO2,故C正确;

D.根据电池反应式知,充电时锂离子加入石墨中,故D错误;

故选D.

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简答题

(1)(2011•江苏高考,节选)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,其电解质溶液为 KOH 溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式:______

(2)(2011•山东高考,节选)如图为钠高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320℃左右,电池反应为2Na+xS═Na2Sx,正极的电极反应式为______.M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是______.与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的______倍.

(3)(2011•新课标高考,节选)以甲醇为燃料的电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为______,正极的反应式为______.理想状态下,该燃料电池消耗1mol 甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为______(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比,甲醇的燃烧热为△H=-726.5kJ/mol).

正确答案

解:(1)根据题意知,碱性条件下,负极上锌失电子发生氧化反应,正极上Ag2O2得电子发生还原反应,

所以电池反应式为Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag,

故答案为:Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag;

(2)正极上硫得电子发生还原反应,所以正极电极反应式为:xS+2e-═Sx2-,熔融状态下,Na2O和Al2O3能电离出阴阳离子而使电解质导电,且钠易和硫反应,所以它起到隔离作用,

钠高能电池中负极为钠,有23g钠消耗释放1mol e-,则207g钠消耗时转移207/23mol e-,铅蓄电池的电极反应为:Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,铅蓄电池中铅是负极,207g铅消耗时转移 2mol e-,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的:207÷23÷2=4.5 倍,

故答案为:xS+2e-═Sx2-;导电和隔离钠与硫;4.5;

(3)甲醇燃料电池中,负极上甲醇失电子发生氧化反应,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+

,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+6H++6e-═3H2O,

该燃料电池的理论效率=702.1kJ÷726.5kJ×100%=96.6%.

答案:CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+O2+6H++6e-═3H2O;96.6%.

解析

解:(1)根据题意知,碱性条件下,负极上锌失电子发生氧化反应,正极上Ag2O2得电子发生还原反应,

所以电池反应式为Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag,

故答案为:Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O═2K2Zn(OH)4+2Ag;

(2)正极上硫得电子发生还原反应,所以正极电极反应式为:xS+2e-═Sx2-,熔融状态下,Na2O和Al2O3能电离出阴阳离子而使电解质导电,且钠易和硫反应,所以它起到隔离作用,

钠高能电池中负极为钠,有23g钠消耗释放1mol e-,则207g钠消耗时转移207/23mol e-,铅蓄电池的电极反应为:Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,铅蓄电池中铅是负极,207g铅消耗时转移 2mol e-,故钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的:207÷23÷2=4.5 倍,

故答案为:xS+2e-═Sx2-;导电和隔离钠与硫;4.5;

(3)甲醇燃料电池中,负极上甲醇失电子发生氧化反应,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+

,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+6H++6e-═3H2O,

该燃料电池的理论效率=702.1kJ÷726.5kJ×100%=96.6%.

答案:CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+O2+6H++6e-═3H2O;96.6%.

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单选题

如图是一种锂电池的充、放电示意图.已知放电时该电池的电极反应式为:负极:Li-e-=Li+;  正极:FePO4+Li++e-=LiFePO4则下列说法不正确的是(  )

A该电池的反应式为FePO4+LiLiFePO4

BK与N相接时,Li+由A极区迁移到B极区

CK与M相接时,A是阳极,发生氧化反应

D本装置充、放电过程中至少存在三种形式的能量转化

正确答案

B

解析

解:A.正负极反应相加可得反应的电池总反应为FePO4+LiLiFePO4,故A正确;

B.K与N相接时,为原电池,放电时B为负极,原电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故B错误;

C.K与M相接时,为电解池,A是阳极,阳极发生氧化反应,故C正确;

D.至少存在化学能转化为电能,电能转化为化学能,电能转化为光能,故D正确.

故选B.

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简答题

某学习小组根据工业生产原理设计如图1所示转化关系,以获取甲醇和金属钛(Ti).

回答下列问题:

(1)在Ⅱ中利用CO和H2可合成甲醇,理论上两种原料的物质的量之比为______

(2)Ⅲ中发生反应的化学方程式为______

(3)上述转化关系中Ⅳ、V的目的是______

(4)Ⅵ中为甲醇燃料电池,其工作原理如图2所示;

①该电池工作时,b口通入的物质为______

②该电池负极的电极反应式为______

③工作一段时间后,当9.6g甲醇完全反应时,有______NA个电子转移.

正确答案

解:(1)一氧化碳和氢气反应生成甲醇的反应方程式为:CO+2H2CH3OH,根据方程式知,一氧化碳和氢气的物质的量之比是1:2,

故答案为:1:2;

(2)高温下,碳和二氧化钛反应生成钛和一氧化碳,反应方程式为:TiO2+2CTi+2CO↑,故答案为:

TiO2+2CTi+2CO↑;

(3)其目的是把钛从其化合物中提炼出来,即提纯金属钛,故答案为:提纯金属钛;

(4)①根据氢氧根离子移动方向知,a处电极是负极,b处电极是正极,燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以b是氧气,故答案为:氧气;

②负极上甲醇失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O,

故答案为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;

③根据CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O知,当9.6g甲醇完全反应时,电子转移个数==1.8NA

故答案为:1.8NA

解析

解:(1)一氧化碳和氢气反应生成甲醇的反应方程式为:CO+2H2CH3OH,根据方程式知,一氧化碳和氢气的物质的量之比是1:2,

故答案为:1:2;

(2)高温下,碳和二氧化钛反应生成钛和一氧化碳,反应方程式为:TiO2+2CTi+2CO↑,故答案为:

TiO2+2CTi+2CO↑;

(3)其目的是把钛从其化合物中提炼出来,即提纯金属钛,故答案为:提纯金属钛;

(4)①根据氢氧根离子移动方向知,a处电极是负极,b处电极是正极,燃料电池中,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以b是氧气,故答案为:氧气;

②负极上甲醇失电子发生氧化反应,电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O,

故答案为:CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O;

③根据CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O知,当9.6g甲醇完全反应时,电子转移个数==1.8NA

故答案为:1.8NA

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单选题

锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其它材料电池,其成本低,便于大量推广,且对环境无污染.电池总反应式为:V2O5+xLi═LixV2O5.下列说法中,不正确的是(  )

A正极材料为锂,负极材料为V2O5

B向外供电时,锂离子在凝胶中向正极移动

C正极的电极反应式为:V2O5+xLi++xe-═LixV2O5

D负极的电极反应式为:xLi-xe-═xLi+

正确答案

A

解析

解:A.该原电池中,锂失电子而作负极,V2O5得电子而作正极,故A错误;

B.向外供电时,该装置是原电池,锂离子向正极移动,故B正确;

C.V2O5得电子而作正极,正极上电极反应式为:V2O5+xe-+xLi+═LixV2O5,故C正确;

D.该原电池中,锂失电子发生氧化反应而作负极,电池反应式为:xLi-xe-═xLi+,故D正确;

故选:A.

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简答题

熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2-和HCO3-)为电解质,以丁烷为燃料,以空气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极.该燃料电池负极电极反应式为:2C4H10+26CO32--52e-→34CO2+10H2O.试回答下列问题:

(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______,它来自______

正确答案

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-,故答案为:O2+2CO2+4e-=2CO32-

(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加入的物质为CO2,负极反应式可表示为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,来自负极反应产物,

故答案为:CO2;负极反应产物.

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-,故答案为:O2+2CO2+4e-=2CO32-

(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加入的物质为CO2,负极反应式可表示为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,来自负极反应产物,

故答案为:CO2;负极反应产物.

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单选题

图甲是一种光化学电池,当光照在表面涂有氯化银的银片上时,AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl),[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面],接着Cl(AgCl)+e-→Cl-(aq).图乙为可充电电池,溶液中c(H+)=2.0mol•L-1,阴离子为SO42-,a、b均为惰性电极,充电时右槽溶液颜色由绿色变为紫色.下列相关说法中不正确的是 (  )

A图乙装置在放电过程中,左槽溶液颜色由黄色变为蓝色

B图甲装置光照时,电池总反应为:AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)

C用图甲装置给图乙充电时,先断开电键K,然后b极接Y极,a极接X极,a极的电极反应式为:VO2++H2O-e-═VO2++2H+

D图乙装置放电时,当转移0.1 mol电子时共有0.2 mol H+从右槽迁移进左槽

正确答案

D

解析

解:A.图乙装置在充电过程中,右槽溶液颜色由绿色变为紫色,右槽得电子,则b电极是阴极,a电极是阳极,在放电过程中,左槽中a电极是正极,正极上得电子发生还原反应,所以左槽溶液颜色由黄色变为蓝色,故A正确;

B.图甲装置光照时,正极上氯原子得电子发生还原反应,负极上亚铜离子失电子发生氧化反应,所以电池反应为:AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq),故B正确;

C.图甲装置中x是原电池正极,Y是原电池负极,用图甲装置给图乙充电时,先断开电键K,电解池阳极a接X电极,电解池阴极b接Y电极,d电极上失电子发生氧化反应,电极反应式为:a极的电极反应式为:VO2++H2O-e-═VO2++2H+,故C正确;

D.图乙装置放电时,当转移0.1 mol电子时共有0.2 mol H+从右槽移向左槽,故D正确;

此题无答案.

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单选题

某航空站安装了一台燃料电池,该电池可同时提供电和水蒸气.所用燃料为氢气,电解质为熔融的碳酸钾.已知该电池的总反应式为2H2+O2═2H2O,正极反应式为O2+2CO2+4e-,则下列推断正确的是(  )

A负极反应式为H2+20H--2e-═2H20

B该电池可在常温或高温时进行工作,对环境具有较强适应性

C该电池供应2 mol水蒸气,同时转移电子的物质的量为2 mol

D放电时负极有C02生成

正确答案

D

解析

解:A.放电时,负极反应为:2H2-4e-+2CO32-═2CO2+2H2O,故A错误;

B.该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾,在常温下无法工作,B项错误,故B错误;

C.由反应可知,生成2molH2O转移4mol电子,则该燃料电池供应2mol水蒸气时转移电子的物质的量为4mol,故C错误;

D.负极反应为2H2-4e-+2CO32-═2CO2+2H2O,有C02生成,故D正确;

故选:D.

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单选题

利用半导材料TiO2与染料.铂电极及I3-和I-的混合物作电解质[I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)],可构成染料敏化太阳能电池(DSSCs)工作原理如图.下列说法不正确的是(  )

A该电池工作时,正极的电极反应为I3-+2e-=3I-

B在该电解质溶液中,加入少量KI能促进I2的溶解

C在该电解质溶液中,加入苯,平衡不移动

D电池工作中,I-浓度升高

正确答案

C

解析

解:A、由图电子的移动方向可知,半导材料TiO2与染料为原电池的负极,铂电极为原电池的正极,电解质为I3-和I-的混合物,I3-在正极上得电子被还原,正极反应为I3-+2e-=3I-,故A正确;

B、根据I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)可知,该反应为可逆反应,加入少量KI,I-离子浓度增大,平衡向正方向移动,加入少量KI能促进I2的溶解,故B正确;

C、在该电解质溶液中,加入苯,由于碘易溶于苯中,导致溶液中碘的浓度降低,则反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)向逆反应方向移动,故C错误;

D、电池工作时,正极反应为I3-+2e-=3I-,生成I-离子,I-离子浓度增大,故D正确.

故选C.

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简答题

高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝、杀菌、灭菌、去浊、脱色、除臭为一体的新型、高效、绿色环保的多功能水处理剂.近十几年来,我国对高铁酸钾在饮用水处理中的应用的研究也不断深入,已取得可喜成果.比较理想的制备方法是次氯酸盐氧化法:先向KOH溶液中通入足量Cl2制备次氯酸钾饱和溶液,再分次加入KOH固体,得到次氯酸钾强碱性饱和溶液,加入三价铁盐,合成高铁酸钾.

(1)向次氯酸钾强碱饱和溶液中加入三价铁盐发生反应的离子方程式:

①Fe3++3OH-=Fe(OH);②______.

(2)高铁酸钾溶于水能释放大量的原子氧,从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒,与此同时,自身被还原成新生态的Fe(OH)3,这是一种品质优良的无机絮凝剂,能高效地除去水中的微细悬浮物.将适量K2Fe2O4溶液于pH=4.74的溶液中,配制成c(FeO2-4)=1.0mmol•L-1试样,将试样分别置于20℃、30℃、40℃和60℃的恒温水浴中,测定c(FeO+2-4)的变化,结果见图.高铁酸钾与水反应的离子反应方程式为______,该反应的△H______0(填“>”“<”或“=”).

(3)高铁酸盐还是一类环保型高性能电池的材料,用它做成的电池能量高,放电电流大,能长时间保持稳定的放电电压.高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H23Zn(OH)3+2Fe(OH)3+4KOH该电池放电时的负极反应式为______,若外电路有5.418×1022个电子通过,则正极有______g高铁酸钾参与反应.

(4)测定某K2FeO4溶液浓度的实验步骤如下:

步骤1:准确量取V mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中

步骤2:在强碱性溶液中,用过量CrO-2与FeO2-4反应生成Fe(OH)3和CrO2-4

步骤3:加足量稀硫酸,使CrO2-4转化为Cr2O2-7,CrO-2转化为Cr3+,Fe(OH)3转化为Fe2+

步骤4:加入二苯胺磺酸钠作指示剂,用c mol•L-1(NH42Fe(SO42标准溶液滴定至终点,消耗(NH42Fe(SO42溶液V1mL.

①滴定时发生反应的离子方程式为______.

②原溶液中K2FeO4的浓度为______(用含字母的代数式表示).

正确答案

(1)次氯酸钾具有强的氧化性,和氢氧化铁之间的反应为:2Fe(OH)3+3ClO-+10OH-=2FeO2-4+3Cl-+5H2O,故答案为:2Fe(OH)3+3ClO-+10OH-=2FeO2-4+3Cl-+5H2O;

(2)高铁酸钾溶于水能释放大量的原子氧,即生成氧气单质,与此同时,自身被还原成新生态的Fe(OH)3,反应为:4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,根据图象可以看出:随着反应的进行,反应体系的温度逐渐降低,所以反应是吸热反应,故答案为:4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑;>;

(3)该电池放电时属于原电池的工作原理,在原电池中,负极发生失电子的氧化反应,即Zn+2OH--2e-=Zn(OH),正极上发生反应为:2K2FeO4+8H2O+6e-→2Fe(OH)3+6OH-,根据正极反应,若外电路有5.418×1022个即0.09mol电子通过时,参与反应的高铁酸钾的质量为:g=5.94g,故答案为:Zn+2OH--2e-=Zn(OH);5.94;

(4)①滴定时,Cr2O72-具有很强的氧化性,能将亚铁离子氧化为三价铁离子,发生反应的离子方程式为:6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,

故答案为:6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O;

②在强碱性溶液中,用过量CrO-2与FeO2-4反应生成Fe(OH)3和CrO42-,CrO2-+FeO42-+2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-,滴定时,发生反应的离子方程式为:6Fe2++Cr2O2-7+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,根据K2FeO4溶液和(NH42Fe(SO42标准溶液量的关系,可得出原溶液中K2FeO4的浓度为mol/L,故答案为:mol/L.

下一知识点 : 化学反应的速率和限度
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