新型化学电源的原理分析
专题训练
1.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。该电池以Ca为负极，熔融无水LiCl—KCl混合物作电解质，结构如图所示。正极反应式为PbSO4＋2Li＋2e===Li2SO4＋Pb。下列说法不正确的是( )
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A．放电过程中，Li向正极移动
B．常温下电解质是不导电的固体，电池不工作 C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D．该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb 答案 C
解析 原电池放电过程中，阳离子向正极移动，A正确；根据信息可知，此电池为热激活电池，常温下电解质是不导电的固体，电池不工作，B正确；根据正极反应式PbSO4＋2Li
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＋2e===Li2SO4＋Pb可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb，C错误；该电池
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以Ca为负极，负极反应式为Ca－2e===Ca，故该电池总反应为PbSO4＋ 2LiCl＋Ca===CaCl2 ＋Li2SO4＋Pb，D正确。
2．将反应2Fe＋2I
3＋
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2Fe＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断正确的是( )
2＋
A．反应开始时，乙中电极反应式为2I＋2e===I2 B．反应开始时，甲中石墨电极上发生氧化反应
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C．电流表指针为零时，两池溶液颜色不再改变
D．平衡时甲中溶入FeCl2固体后，乙中的石墨电极为负极 答案 C
解析 由电池总反应式可知，反应开始时，乙中I发生氧化反应生成I2，则电极反应式为2I－2e===I2，A错误；反应开始时，甲中Fe在石墨电极上发生还原反应生成Fe，B错误；电流表指针为零时，反应达到平衡，乙中含有I2，溶液呈黄色；甲中含有Fe，溶液呈黄色，它们的浓度不再改变，C正确；甲中溶入FeCl2固体后，题述平衡逆向移动，则Fe
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2＋
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失电子生成Fe，此时甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D错误。
3．(双选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的
3＋
是( )
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO4＋10H＋6e===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH向负极迁移 答案 AD
解析 依据化合价升降判断，Zn只能失电子，为电池的负极材料，K2FeO4为正极材料，A正确；电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为2FeO4＋6e＋8H2O===2Fe(OH)3 ＋10OH，B错误；由题意可知放电时总反应方程式为2K2FeO4＋3Zn＋8H2O===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4KOH，电解质溶液浓度增大，C错误；原电池工作时OH向负极迁移，D正确。
4．[2017·天津和平区期末]锂－空气电池是一种新型的二次电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
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A．正极区产生的LiOH可回收利用 B．电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替
C．该电池放电时，正极的反应式为O2＋4H＋4e===2H2O D．该电池充电时，阴极发生氧化反应：Li＋e===Li 答案 A
解析 金属Li在负极发生氧化反应生成Li，Li向正极移动，与正极区生成的OH结
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合形成LiOH，从分离出的LiOH中可以回收Li而循环使用，故正极区产生的LiOH可回收利用，A正确；Li能与盐酸反应生成H2，故电池中的有机电解液不能用稀盐酸代替，B错误；该电池放电时，O2在正极得电子发生还原反应生成OH，电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH
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，C错误；该电池充电时，阴极上Li得电子发生还原反应，电极反应式为Li＋e===Li，
放电
5．装置(Ⅰ)为铁－镍(Fe-Ni)可充电电池：Fe＋NiO2＋2H2O
充电
Fe(OH)2＋Ni(OH)2；
＋＋－
D错误。
装置(Ⅱ)为电解示意图。当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。下列说法正确的是( )
A．闭合K时，X极的电极反应式为2H＋2e===H2↑
B．闭合K时，A极的电极反应式为NiO2＋2e＋2H===Ni(OH)2 C．给装置(Ⅰ)充电时，B极参与反应的物质被氧化 D．给装置(Ⅰ)充电时，OH通过阴离子交换膜移向电极A 答案 D
解析 闭合K时，装置(Ⅱ)为电解池，电极Y附近溶液先变红，说明电极Y附近有OH
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生成，则Y为阴极，X为阳极，故A是正极，B是负极。闭合K时，X是阳极，阳极上Cl失去电子被氧化为Cl2，电极反应式为2Cl－2e===Cl2↑，A错误；闭合K时，A是正极，发生还原反应，因交换膜为阴离子交换膜，故通过交换膜的离子为OH，所以A极的电极反应式为NiO2＋2e＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH，B错误；电池充电时，原来的负极B与外加电源的负极相连作阴极，发生还原反应，C错误；电池充电时，原来的正极A与外加电源的正极相连作阳极，故OH通过阴离子交换膜向电极A(即阳极)移动，D正确。
6．[2017·河北衡水中学摸底]为解决淀粉厂废水中BOD严重超标的问题，有人设计了电化学降解法。如图是利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，下列说法中正确的是( )
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A．N极是负极
B．该装置工作时，H从右侧经阳离子交换膜移向左侧
C．负极的电极反应为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne===6nCO2↑＋24nH D．物质X是OH 答案 C
解析 由图可知，O2在N极发生还原反应生成X，则N极是正极，A错误；放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故H从左侧经阳离子交换膜移向右侧，B错误；由图可知，M电极上有机物[主要成分是(C6H10O5)n]在微生物作用下生成H，则电极反应式为(C6H10O5)n＋7nH2O－24ne===6nCO2↑＋24nH，C正确；O2在正极得电子被还原，与迁移来的H结合生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋4e===2H2O，故物质X是H2O，D错误。
7．硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最强的电池，电池结构示意图如下，该电池工作时总反应为4VB2＋11O2===4B2O3＋2V2O5，下列说法正确的是( )
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A．电极a为电池负极，发生还原反应 B．每消耗1 mol VB2转移6 mol电子 C．电池工作时，OH向电极a移动
D．VB2极发生的电极反应式为2VB2＋22OH－22e===V2O5＋2B2O3＋11H2O 答案 D
解析 由题图可知，空气通入电极a，显然电极a为正极，发生还原反应，A错误；4 mol VB2发生反应时消耗11 mol O2，同时转移44 mol电子，故消耗1 mol VB2时转移11 mol电子，B错误；电池工作时，阴离子(OH)向负极(VB2极)移动，C错误；正极反应式为O2＋2H2O
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＋4e===4OH，用总反应式减去正极反应式的11倍即得负极反应式，故VB2在负极上发生氧化反应，电极反应式为2VB2＋22OH－22e===V2O5＋2B2O3＋11H2O，D正确。
8．[2018·安徽省“江南十校”联考]高铁电池是一种可充电电池，负极材料是Zn，氧化产物是Zn(OH)2，正极材料是K2FeO4(易溶盐)，还原产物是Fe(OH)3，电解质溶液是KOH水溶液。下列有关说法正确的是( )
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A．高铁电池放电时，正极反应式为Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2
B．高铁电池充电时，阴极反应式为Fe(OH)3＋5OH－3e===FeO4＋4H2O C．高铁电池放电时的总反应为2FeO4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH D．高能碱性电池的工作电压比高铁电池更稳定 答案 C
解析 放电时，正极发生还原反应，应是FeO4得电子，故A错误；充电时，阴极发生还原反应，应是Zn(OH)2得电子，故B错误；高铁电池放电时的总反应为2FeO4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH，故C正确；根据题图可知，高铁电池的工作电压比高能碱性电池更稳定，故D错误。
9．用吸附了H2的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是( )
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2020高考化学练习： 热点专题突破6 新型化学电源的原理分析练习
