特色训练5 新型电池的开发与利用1．Harbermann等设计出利用Desulfovibriodesulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S2－＋4H2O－8e－===SO＋8H＋。有关该电池的下列说法中正确的是( )。A．若有1.12L氧气参与反应，则有0.2mol电子发生转移B．质子由正极移向负极C．该电池的总反应为S2－＋2O2===SOD．正极的电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－解析 A项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，B错误；正极的电极反应式为2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，D错误。答案 C2．以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2－)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于直接氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是( )。A．该电池工作时的总反应为4NH3＋5O2===4NO＋6H2OB．固体氧化物作为电池工作的电解质，其作用是让电子在电池内移动C．电池工作时，在接触面上发生的电极反应为2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2OD．外电路的电流方向为从电极a流向电极b解析 A项，电池的总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，错；B项，电子在外线路中移动，在电池内部进行定向移动的是离子，错；C项，电极a为电池的负极，发生氧化反应：2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2O，正确；D项，a是负极，b是正极，外电路中的电流方向应该是从b流向a，错。答案 C3．可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )。A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－5\nB．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析 无论是NaOH溶液还是NaCl溶液，在正极上都是O2得到电子被还原结合H2O生成OH－，A正确；生成的Al(OH)3是两性氢氧化物，在碱溶液中发生反应生成AlO，B错误；生成的Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2，消耗电解质中的NaOH，使电解液pH降低，C错误；原电池中，电子在外电路从负极流向正极，D错误。答案 A4．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＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是( )。A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．充电时阳极反应为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2OC．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强解析 由电池总反应式看出，放电时Zn失电子，应参与负极反应，A项正确；充电时，Fe(OH)3→K2FeO4，Fe的化合价升高，发生氧化反应，B正确；放电时每转移3mol电子，正极应有1molK2FeO4被还原，C错；放电时，正极附近有KOH生成，D正确。答案 C5．大运会期间，深圳新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池，其工作原理如下图所示，下列叙述正确的是( )。A．通入氧气的电极发生氧化反应B．通入氢气的电极为正极5\nC．总反应式为O2＋2H22H2OD．正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O解析 质子交换膜燃料电池中，通入H2的一极作负极，发生氧化反应，电极反应式为H2－2e－===2H＋；通入O2的一极作正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，总反应式不能写“点燃”条件。答案 D6．磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池，其基本组成和反应原理如下：下列说法不正确的是( )。A．在改质器中主要发生的反应为CxHy＋xH2OxCO＋(x＋)H2B．移位反应器中CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＞0，温度越高，CO转化速率越大C．负极排出的气体主要是CO2D．该电池正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O解析 由题图可知，CxHy和H2O通过改质器后，生成CO和H2，A正确；触媒在合适温度下活性最强，高于或低于合适温度，催化活性都会降低或消失，B错误；由图看出C、D两项正确。答案 B7.锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池。某种锂离子电池的结构示意图如图，其中两极区间的隔膜只允许Li＋通过。电池充电时的总反应化学方程式为：LiCoO2===Li1－xCoO2＋xLi。关于该电池的推论错误的是( )。A．放电时，Li＋主要从负极区通过隔膜移向正极区B．放电时，负极反应xLi－xe－===xLi＋C．充电时，将电能转化为化学能D．充电时，负极(C)上锂元素被氧化5\n解析 由题知放电时的反应为：Li1－xCoO2＋xLi===LiCoO2，则正极反应为：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，负极反应为：xLi－xe－===xLi＋，Li＋主要从负极区通过隔膜移向正极区，A、B正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，C正确；充电时负极(C)接的是外接电源的负极，此时C为阴极，电极反应应该是xLi＋＋xe－===xLi，锂元素被还原，D错误。答案 D8．熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)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＋26CO－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_______________________________________________________________________。(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写出反应的离子方程式_______________________________________。②将湿润的淀粉KI试纸放在该装置附近，发现试纸变蓝，待一段时间后又发现蓝色褪去，这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为5∶1，且生成两种酸。该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。③若电解后得到200mL3.25mol·L－1NaOH溶液，则消耗C4H10的体积在标准状况下为________mL。答案 (1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O(2)13O2＋26CO2＋52e－===26CO(3)CO2 负极产物5\n(4)①2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－②5Cl2＋I2＋6H2O===10HCl＋2HIO3③5605
