课时分层作业(六) 新型化学电源
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)－空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===＋4H2O。该电池工作时，下列说法错误的是( )
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
2．我国科学家发明了一种“可固氮”的镁－氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是( )
A．固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2
B．脱氮时，钌复合电极的电极反应为Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑
C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D．当无水LiCl－MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作
3．已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以存在。我国研究的Al－H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如图。下列说法错误的是( )
A．电池工作时，溶液中OH－通过阴离子交换膜向Al极迁移
B．Ni极的电极反应是＋2e－＋H2O===3OH－
C．电池工作结束后，电解质溶液的pH降低
D．Al电极质量减少13.5 g，电路中通过9.03×1023个电子
4．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A．该电池可用于乙醛的制备
B．b电极为正极
C．电池工作时，a电极附近pH降低
D．a电极的反应为O2－4e－ ＋4H＋===2H2O
5．二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极
B．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
6．浓差电池是电化学电池的一种。一般所说的原电池在电池工作时都有某种化学变化发生，因而被称为化学电池；浓差电池虽然也经历了氧化还原过程，但电池的总反应中并没有反映出这种变化，它是通过一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电势。如图是利用硫酸铜溶液构成的浓差电池的示意图，下列说法错误的是( )
A．电池需采用阴离子交换膜
B．左室发生电极反应：Cu2+＋2e－===Cu
C．左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2 mol·L-1
D．工作一段时间后右室电极质量增加
二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
7．某微生物燃料电池在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电极电势a＜b，电极b上发生氧化反应
B．HS－在硫氧化菌作用下发生反应 HS－＋ 4H2O－8e－ ===＋9H＋
C．若该电池外电路有0.4 mol电子转移，则有 0.45 mol H＋迁移到b极
D．该燃料电池在高温下进行效率更高
8．全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统。它将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，并采用质子交换膜作为电池组的隔膜。已知该电池放电时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
离子种类 VO2+ V3+ V2+
颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色
下列说法正确的是( )
A．该电池工作原理为＋V2+＋H2OVO2+＋V3+＋2OH－
B．a和b接用电器时，左罐电势高于右罐
C．电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D．a和b接电源时，理论上当电路中通过3 mol e－时，必有3 mol H＋由右侧向左侧迁移
9．以铜作催化剂的一种铝硫电池如图所示，电池放电时的反应原理为3CuxS＋2Al＋===3xCu＋＋3S2-。下列说法正确的是( )
A．充电时，被氧化
B．放电时，K＋通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动
C．充电时，阳极区的电极反应式为xCu－2xe－＋S2-===CuxS
D．放电时，负极区的电极反应式为Al＋－3e－===
三、非选择题
10．镁－H2O2酸性电池采用海水作电解质溶液(加入一定量酸)。
(1)该电池负极反应为________________________________________________。
(2)电池工作时，正极周围海水的pH________(填“增大”或“减小”)。
(3)溶液中的H＋向________(填“负极”或“正极”)移动。
(4)电池总反应为_____________________________________________________。
11．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。
②正极的电极反应为__________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③放电过程中，H＋由________极区向________(填“正”或“负”)极区迁移。
④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。
(2)一氧化碳无色、无味、有毒，世界各国每年有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。
请回答：
①a极电极反应为____________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②工作时，O2-由电极________(填“a”或“b”，下同)向电极________移动。
③电子由电极________通过传感器流向电极________。课时分层作业(六)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
B C C A D D B BC BD
10．(1)Mg－2e－===Mg2+ (2)增大 (3)正极 (4)Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O
11．(1)①正 ②O2＋4H＋＋4e－===2H2O ③负 正 ④22.4 L (2)①CO＋O2-－2e－===CO2 ②b a ③a b
1．B
2．C [固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2+，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3-，与熔融电解质中镁离子生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，A正确；脱氮时，－3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应为Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑，B正确；固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，C错误；无水LiCl－MgCl2混合物常温下为固体，无自由移动的离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动的离子能导电，电池才能工作，D正确。]
3．C
4．A [该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水。该电池将乙烯和水转化为乙醛，可用于乙醛的制备，A正确；a电极为正极，b电极为负极，B不正确；电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应为O2＋4e－ ＋4H＋===2H2O，a电极附近pH升高，C、D不正确。]
5．D [放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极移向Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，电极反应为SO2＋2H2O－2e－===＋4H＋，硫酸应当拆为离子形式，B错误；酸性条件下，氧气得电子生成水，C错误；相同条件下，放电过程中，负极发生氧化反应：2SO2＋4H2O－4e－===＋8H＋，正极发生还原反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D正确。]
6．D
7．B [由图可知，电极b为正极，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，电极a为负极，电极反应为HS－＋4H2O－8e－===＋9H＋。电极a为负极，电极b为正极，发生还原反应，电极电势a＜b，A错误；电极a为负极，电极反应为HS－＋4H2O－8e－===＋9H＋，B正确；该电池外电路有0.4 mol电子转移，由电荷守恒可知，有0.4 mol H＋迁移到电极b，C错误；微生物在高温下会失活，降低电池效率，D错误。]
8．BC [该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，即左罐溶液主要含有，放电时得电子生成VO2+，正极上的反应为＋2H＋＋e－===VO2+＋H2O，负极反应为V2+－e－===V3+，所以电池总反应为＋V2+＋2H＋VO2+＋V3+＋H2O，充电时电解池总反应、阴、阳极反应与原电池的总反应、负、正极恰好相反。由题干信息中电池中电解液呈酸性可知，原电池放电不可能生成OH－，由分析可知，该电池工作原理为＋V2+＋2H＋VO2+＋V3+＋H2O，A错误；a和b接用电器时，该装置为原电池，左罐所连电极为正极，则左罐电势高于右罐，B正确；电池储能时即充电过程，原电池中负极变为阴极，电极反应为V3+＋e－===V2+，则电池负极溶液颜色变为紫色，C正确；a和b接电源时即为电解池，a为电源正极，左侧为阳极区，右侧为阴极区，根据反应方程式＋V2+＋2H＋VO2+＋V3+＋H2O可知，理论上当电路中通过3 mol e－时，必有3 mol H＋由左侧向右侧迁移，D错误。]
9．BD [放电时，负极(Al)：Al＋－3e－===，正极(Cu/CuxS)：CuxS＋2e－===xCu＋S2-；充电时，阴极(Al)：＋3e－===Al＋，阳极(Cu/CuxS)：xCu－2e－＋S2-===CuxS，C项错误，D项正确；充电时得电子转化成Al，被还原，A项错误；放电时，阳离子向正极移动，B项正确。]
10．(1)镁 H2O2酸性电池中，镁为活泼金属，应为原电池的负极，负极发生氧化反应，电极反应为Mg－2e－===Mg2+。(2)原电池工作时，正极发生还原反应，正极的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，由于不断消耗H＋，使溶液中c(H＋)逐渐减小，根据pH＝－lgc(H＋)可知，正极周围海水的pH逐渐增大。(3)H＋是阳离子，在原电池中，溶液中的阳离子向正极移动。(4)由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正极、负极电极反应相加，就可得到该原电池的总反应：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O。(共70张PPT)
第3课时 新型化学电源(能力课)
第1章 化学反应与能量转化
第2节 化学能转化为电能——电池
1．知道常考新型化学电源的类型及考查方式。
2．会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式。
探究任务
旧知回顾
1．高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
(1)写出该电池放电时的负极反应：Zn－2e－＋2OH－===
Zn(OH)2。
(2)根据该电池的总反应分析电池工作时，正极附近溶液的pH变大。
(3)给该电池充电时应该怎样连接电极：正极接外接电源正极，负极接外接电源负极。
旧知回顾
1．浓差电池：由于两极间电解质浓度不同或电极上反应物的浓度不同而产生电动势的一类电池。
2．工作原理：两侧半电池中的特定物质存在浓度差，离子由“高浓度”移向“低浓度”形成电流。阴离子→ 负极区、阳离子→正极区。
探究要点 挑战创新
浓差电池
3．电池中的离子交换膜
1．构成原电池的条件有很多，其中一种就是利用电解质的浓度差构成“浓差电池”。当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。如图将两个银电极插入不同浓度的AgNO3溶液中(c2>c1)，实验开始观察到灵敏电流计的指针偏转，下列说法正确的是( )
A．B极电极反应为Ag－e－===Ag＋
B．Ag＋穿过交换膜由A极区移向B极区
C．电流计指针偏转幅度始终不变
D．A极发生氧化反应，A极区AgNO3溶液浓度不断增大
√
D [当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强，AgNO3溶液中(c2>c1)，则B极为正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，A错误；图示为阴离子交换膜，只允许阴离子通过，B错误；随着反应进行，浓度差有变化，则电流计指针偏转幅度也有变化，C错误；B极为正极，A极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为Ag－e－===Ag＋，生成银离子，A极区AgNO3溶液浓度不断增大，D正确。]
2．(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A．甲室Cu电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为Cu2+＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
√
√
1．锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池的负极材料是金属锂或锂合金，电极反应均为Li－
e－===Li＋。
锂电池与锂离子电池
2．锂离子二次电池
(1)构成：锂离子电池负极是Li(常嵌入到C中，如LixC6)，正极常采用LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4。
(2)实例：电池总反应：LixC6＋Li3－xNiCoMnO6 C6＋Li3NiCoMnO6。
①放电
负极：LixC6－xe－===xLi＋＋C6；
正极：Li3－xNiCoMnO6＋xe－＋xLi＋===Li3NiCoMnO6。
②充电
阴极：xLi＋＋C6＋xe－===LixC6；
阳极：Li3NiCoMnO6－xe－===Li3－xNiCoMnO6＋xLi＋。
1．一种锂离子电池放电时的反应原理可表示为LixC6＋Li1－xCoO2 ===6C＋LiCoO2(x<1)，工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
√
A．放电时，A极电极反应为LixC6－xe－===
6C＋xLi＋
B．放电时，若转移0.3 mol电子，石墨电极将减重2.1 g
C．放电时，锂离子移向正极
D．该电池放电过程中Co元素化合价不变
D [放电时，LixC6作负极，A极电极反应为LixC6－xe－===6C＋
xLi＋，A正确；放电时，根据A极电极反应为LixC6－xe－===6C＋xLi＋，可知转移x mol电子时，石墨电极减少x mol锂离子，若转移0.3 mol电子，石墨电极将减重0.3 mol×7 g·mol-1＝2.1 g，B正确；放电时，负极失电子、正极得电子，阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，C正确；放电时，Li1－xCoO2作正极，Co元素化合价降低，D错误。]
2．钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，工作示意图如图所示，该电池总反应方程式为NaxTMO2＋Na1－xC NaTMO2＋C，下列说法不正确的是( )
A．放电时，电子从硬碳电极流入铝箔电极，将过渡金属还原到低价
B．放电时，Na＋从负极材料中脱出，经过电解质嵌回正极材料
C．充电时，铝箔电极与外接电源的正极相连
D．充电时，阳极反应为Na1－xC－(1－x)e－===(1－x)Na＋＋C
√
D [由图可知，充电时Na＋得电子成为Na嵌入硬碳中，故铜箔为阴极，电极反应为C＋(1－x)Na＋＋(1－x)e－===Na1－xC，铝箔为阳极，电极反应为NaTMO2－(1－x)e－===NaxTMO2＋(1－x)Na＋，放电时，铜箔为负极，电极反应为Na1－xC－(1－x)e－===C＋(1－x)Na＋，铝箔为正极，电极反应为NaxTMO2＋(1－x)Na＋＋(1－x)e－===NaTMO2。放电时铜箔为负极，铝箔为正极，电子由负极流向正极，则电子从硬碳电极流入铝箔电极，正极电极反应为NaxTMO2＋(1－x)Na＋＋(1－x)e－===NaTMO2，将过渡金属还原到低价，A正确；放电时，铜箔为负极，电极反应为
Na1－xC－(1－x)e－===C＋(1－x)Na＋，铝箔为正极，Na＋从负极材料中脱出，经过电解质嵌回正极材料，B正确；充电时，铝箔为阳极，铝箔电极与外接电源的正极相连，C正确；充电时，铝箔为阳极，电极反应为NaTMO2－(1－x)e－===NaxTMO2＋(1－x)Na＋，D错误。]
1．微生物燃料电池：是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。
2．工作原理：在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(一般为氧气)在正极得到电子被还原与质子结合成水。
微生物电池
1．新型微生物电池可应用于酸性有机废水(含C6H6O)的处理，其放电时的工作原理如图所示，其中交换膜为质子交换膜。下列说法正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
B．工作时，氢离子从N极移向M极
C．N极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．N极消耗22.4 L O2，M极产生CO2为1 mol
√
C [新型微生物电池，微生物为蛋白质，蛋白质在高温下变性，A错误；N极为正极，M极为负极，阳离子向正极移动，则氢离子从M极移向N极，B错误；N极上，O2转化为H2O，电极反应为O2＋
4e－＋4H＋===2H2O，C正确；没有说明气体所处状况，D错误。]
2．(双选)沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．碳棒b为该微生物电池的负极
B．碳棒a上有反应：FeSx－2xe－
===Fe2+＋xS(x≥2)
C．电流方向：碳棒b→电阻→碳棒a
D．氧气的含量、光照强度会影响电池的功率
√
√
CD [A项，O2在碳棒b上得电子生成水，说明碳棒b为该微生物电池的正极，故A错误；B项，电极反应FeSx－2xe－===Fe2+＋xS
(x≥2)不满足电荷守恒，故B错误；C项，碳棒a上的反应物失电子，故碳棒a是负极，碳棒b上的反应物得电子，故碳棒b是正极，电流方向是从正极经外电路流向负极即碳棒b→电阻→碳棒a，故C正确；D项，由图可知，CO2在光照和光合菌的作用下反应生成氧气，氧气在正极得电子生成水，光照强度越强，光合作用越强，所以氧气的含量、光照强度会影响电池的功率，故D正确。]
4
1．物质循环转化型电池：是一种通过物质循环转化过程中，元素化合价不断变化，实现化学能转化为电能的电池。
2．工作原理：元素化合价升高失电子，在负极发生氧化反应；元素化合价降低，在正极得电子发生还原反应。
物质循环转化型电池
1．我国科学家研究出一种新型电池，可利用太阳光持续完成过氧化氢制备和硫化氢吸收，其工作原理示意图如图所示(HQ和Q代表两种有机物)。下列说法正确的是( )
A．该装置涉及电能直接转化为化学能
B．工作时，溶液中H2SO4的物质的量逐渐减小
C．工作时，理论上生成H2O2和S单质的物质的量相等
D．若导线中流过2 mol e－，催化电极上有4 mol I－参与转化
√
2．我国某研究团队运用酸碱隔离电解液和双溶解/沉积型电极反应构造一类新型水系电池，装置示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A．电解质溶液1和2最好分别为NaOH溶液和浓盐酸
B．放电时，正极反应式为MnO2 － 2e－ ＋2H2O===Mn2+ ＋4OH－
C．放电时，双极隔膜中阴、阳离子分别向左、右移动
D．充电时，阴极附近溶液pH减小
√
1．锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
5
知能反馈 随堂评估
2
4
3
题号
1
下列说法错误的是( )
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式Zn2+＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
5
2
4
3
题号
1
√
2．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
A．电池内的O2-由电极乙移向电极甲
B．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．当电极甲上有1 mol N2H4消耗时，电极乙
上有22.4 L O2参与反应
D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
5
2
3
题号
1
4
√
A [该装置中电极甲为负极，电极乙为正极，所以O2-由电极乙移向电极甲，A项正确；电池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 mol N2H4时，电极乙上就有1 mol O2参与反应，但题目没有指明该过程是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。]
5
2
3
题号
1
4
3．(双选)锂锰电池是一种常用的锂离子电池，它体积小、性能优良，该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移到MnO2晶格中，生成LiMnO2，设NA为阿伏加德罗常数的值，则下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向是由a极流向b极
B．电池正极反应为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
C．可用水代替电池中的混合有机溶剂
D．电路中每通过1 mol电子，就有NA个Li＋移向b极
5
2
3
题号
4
1
√
√
BD [形成原电池反应时，Li为负极被氧化，MnO2为正极被还原，外电路的电流方向是由b极流向a极，A项错误；MnO2为正极被还原，电极反应为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2，B项正确；Li为负极是活泼金属，可与水发生反应，所以不能用水代替电池中的混合有机溶剂，C项错误；Li为负极被氧化，电极反应为Li－e－===Li＋，则电路中每通过1 mol电子，就有NA个Li＋移向b极，D项正确。]
5
2
3
题号
4
1
4．锂离子电池具有体积小、重量轻、可高倍率充放电、绿色环保等众多优点。某磷酸铁锂电池工作原理如图所示(LiC6为嵌锂石墨)。下列说法正确的是( )
A．磷酸铁锂(LiFePO4)中铁为＋3价
B．放电时：Li＋＋C6－e－===LiC6
C．该电池使用非水电解质溶液
D．充电时磷酸铁锂电极发生还原反应
5
2
4
3
题号
1
√
C [磷酸铁锂(LiFePO4)中磷酸根为－3价，锂为＋1价，根据化合物的化合价代数和为0，铁的化合价为＋2，A错误；放电时，负极上发生反应为LiC6－e－===Li＋＋C6，充电时，阴极上锂离子得电子，则阴极反应为Li＋＋C6＋e－===LiC6，B错误；锂能与水反应，使用非水电解质溶液，C正确；充电时，总的电极反应为LiM1－xFexPO4＋C6===M1－xFexPO4＋LiC6，Fe的化合价升高，而锂的化合价降低，所以LiFePO4既发生氧化反应又发生还原反应，D错误。]
5
2
4
3
题号
1
5．微生物燃料电池(MFC)耦合人工湿地(CW)系统可用于生产、生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示：
2
4
3
题号
1
5
下列有关叙述正确的是( )
A．MFC-CW系统中电子由A极流向B极
B．若A极处溶解O2不足，则电路中无电流通过
C．若电路中转移0.2 mol e－，则A极消耗O2 1.12 L
D．B极反应为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
2
4
3
题号
1
5
√
D [由H＋移向A电极可知，A电极为正极，B电极为负极。
2
4
3
题号
1
5
电极 电极名称 电极反应式
A电极 正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O
B电极 负极 CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
在原电池中，电子由负极(B电极)经导线流向正极(A电极)，A错误；若A极处(即好氧上部)O2不充足，可发生H＋得电子的反应，生成H2，也可构成原电池，有微弱电流通过，B错误；没有说明是标准状况，无法计算，C错误；B电极的电极反应为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，D正确。]
课时分层作业(六) 新型化学电源
题号
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题号
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2．我国科学家发明了一种“可固氮”的镁－氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是( )
A．固氮时，电池的总反应为
3Mg＋N2===Mg3N2
B．脱氮时，钌复合电极的电极反应为
Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑
C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D．当无水LiCl－MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作
题号
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C [固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2+，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3-，与熔融电解质中镁离子生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，A正确；脱氮时，－3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应为Mg3N2－6e－===3Mg2+＋N2↑，B正确；固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，C错误；无水LiCl－MgCl2混合物常温下为固体，无自由移动的离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动的离子能导电，电池才能工作，D正确。]
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4．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A．该电池可用于乙醛的制备
B．b电极为正极
C．电池工作时，a电极附近pH降低
D．a电极的反应为O2－4e－ ＋4H＋
===2H2O
题号
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A [该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水。该电池将乙烯和水转化为乙醛，可用于乙醛的制备，A正确；a电极为正极，b电极为负极，B不正确；电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应为O2＋4e－ ＋4H＋===2H2O，a电极附近pH升高，C、D不正确。]
题号
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5．二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．该电池放电时质子从Pt2电极经过
内电路流到Pt1电极
B．Pt1电极附近发生的反应为SO2＋
2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
题号
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6．浓差电池是电化学电池的一种。一般所说的原电池在电池工作时都有某种化学变化发生，因而被称为化学电池；浓差电池虽然也经历了氧化还原过程，但电池的总反应中并没有反映出这种变化，它是通过一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电势。如图是利用硫酸铜溶液构成的浓差电池的示意图，下列说法错误的是( )
题号
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A．电池需采用阴离子交换膜
B．左室发生电极反应：Cu2+＋2e－===Cu
C．左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2 mol·L-1
D．工作一段时间后右室电极质量增加
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D [左室Cu2+得电子生成Cu，硫酸根离子浓度相对较大，右室Cu电极失去电子生成Cu2+，Cu2+浓度相对较大，所以硫酸根离子通过离子交换膜由左室移向右室，即离子交换膜为阴离子交换膜，A项正确；该浓差电池中，左室CuSO4溶液浓度高，发生电极反应Cu2+＋2e－===Cu，因而左室为正极区，右室为负极区，B项正确；左室溶液中Cu2+得电子生成Cu，所以左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2 mol·L-1，C项正确；该浓差电池中，右室为负极区，电极反应为Cu－2e－===Cu2+，所以原电池工作一段时间后右室电极质量减轻，D项错误。]
题号
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二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
7．某微生物燃料电池在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
题号
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8．全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统。它将电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，并采用质子交换膜作为电池组的隔膜。已知该电池放电时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
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离子种类 VO2+ V3+ V2+
颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色
√
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题号
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三、非选择题
10．镁－H2O2酸性电池采用海水作电解质溶液(加入一定量酸)。
(1)该电池负极反应为______________________________________。
(2)电池工作时，正极周围海水的pH_________(填“增大”或“减小”)。
(3)溶液中的H＋向________(填“负极”或“正极”)移动。
(4)电池总反应为__________________________________________。
题号
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Mg－2e－===Mg2+
增大
正极
Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O
[解析] (1)镁-H2O2酸性电池中，镁为活泼金属，应为原电池的负极，负极发生氧化反应，电极反应为Mg－2e－===Mg2+。(2)原电池工作时，正极发生还原反应，正极的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，由于不断消耗H＋，使溶液中c(H＋)逐渐减小，根据pH＝－lgc(H＋)可知，正极周围海水的pH逐渐增大。(3)H＋是阳离子，在原电池中，溶液中的阳离子向正极移动。(4)由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，将正极、负极电极反应相加，就可得到该原电池的总反应：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2+＋2H2O。
题号
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11．燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
题号
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①A为微生物燃料电池的_____(填“正”或“负”)极。
②正极的电极反应为______________________________________。
③放电过程中，H＋由____极区向_____(填“正”或“负”)极区迁移。
④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。
题号
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正
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
负
正
22.4 L
(2)一氧化碳无色、无味、有毒，世界各国每年有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。
题号
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11
请回答：
①a极电极反应为__________________________________________。
②工作时，O2-由电极_____(填“a”或“b”，下同)向电极______移动。
③电子由电极_____通过传感器流向电极_____。
题号
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CO＋O2-－2e－===CO2
b
a
a
b
[解析] (1)由图可知A为燃料电池的正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；B为燃料电池的负极，电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。放电过程中，H＋由负极区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下22.4 L CO2气体。(2)由元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应为CO＋O2-－2e－===CO2，b电极为正极，电极反应为O2＋4e－===2O2-，总反应为2CO＋O2===2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2-由电极b向电极a移动。
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