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高考化学专题复习 跟踪检测（二十八） 原电池、化学电源（含燃料电池）（含解析）
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这是一份高考化学专题复习 跟踪检测（二十八） 原电池、化学电源（含燃料电池）（含解析），共10页。试卷主要包含了01 ml葡萄糖，电路中转移0等内容，欢迎下载使用。
跟踪检测（二十八） 原电池、化学电源（含燃料电池）
1.(2019·德州模拟)原电池装置如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A．锌电极上发生还原反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)不变
C．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加
D．该装置将化学能转化为电能，一段时间后，装置内的电子总量减少
解析：选B 锌是负极，发生氧化反应，A错误；原电池工作时，阴离子由正极向负极运动，但阴离子不能通过阳离子交换膜，只出现锌离子由甲池移向乙池，甲池的c(SO)不变，B正确；根据B的分析，电池工作一段时间后，甲池溶液仍是硫酸锌溶液，质量不变，C错误；该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，电子的定向移动产生电流，但电子总量不变，D错误。
2．环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．对电极是负极
B．工作电极上发生的电极反应为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O
C．对电极的材料可能为锌
D．传感器工作时H＋由工作电极移向对电极
解析：选D A．由NO2―→NO知，工作电极发生还原反应，作正极，则对电极是负极，正确；B.工作电极是正极，电极反应式为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O，正确；C.对电极是负极，发生氧化反应，则对电极的材料可能为活泼金属锌，正确；D.阳离子向正极移动，所以传感器工作时H＋由对电极移向工作电极，错误。
3.(2018·海南高考改编)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法正确的是( )
A．电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D．电子的移动方向由b经外电路到a
解析：选A 负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2、正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加得电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，故A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故D错误。
4．(2019·湖南名校联考)某新型可充电电池构造如图所示，工作时(需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使LiCl－KCl共晶盐熔化)某电极(记为X)的反应式之一为xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8。下列说法正确的是( )
A．放电时，正极上的电极反应式为Li－e－===Li＋
B．放电时，总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8
C．充电时，X电极与电源负极相连
D．充电时，X电极的质量增加
解析：选B 由题干所给电极反应式可知X电极发生得电子的还原反应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiV3O8，则Li－Si合金是负极，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，结合X电极的电极反应式可知放电时总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8，A项错误，B项正确；充电时，X电极应与电源正极相连，C项错误；充电时，X电极的电极反应与放电时X电极的电极反应互为逆反应，则充电时X电极的质量减轻，D项错误。
5.中科院院士董绍俊开辟了电解法分离稀土的新途径，而后她所在的科研小组采用电聚合过程中的掺杂反应研制成电化学传感器，获得同行承认并列入国际上有代表性的“4个研究小组之一”。近日该课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是( )
A．a极为正极
B．随着反应不断进行，负极区的pH不断增大
C．b极的电极反应为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－
D．若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子
解析：选D 由已知结合图示，葡萄糖(C6H12O6)发生氧化反应生成葡萄糖内酯(C6H10O6)，所以a极为负极，故A项错误；电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，故B项错误；b极为正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C项错误；由负极反应C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1 mol葡萄糖失去2 mol电子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，故D项正确。
6．一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)，接着Cl(AgCl)＋e－―→Cl－(aq)，若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是( )
A．光照时，电流由Y流向X
B．光照时，当转移0.1 mol e－时在Pt电极上有0.05 mol Cl2生成
C．光照时，Cl－向Ag电极移动
D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－
解析：选D 该装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极。A.光照时，电流从正极X极流向负极铂Y，错误；B.光照时，Pt电极作负极，负极上Cu＋失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu＋(aq)－e－===Cu2＋(aq)，错误；C.光照时，该装置是原电池，银作正极，铂作负极，电解质中氯离子向负极铂移动，错误；D.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，所以电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－，正确。
7．最近，一家瑞典公司发明了一种新型充电器“Power Trekk”，仅仅需要一勺水，它便可以产生维持10小时手机使用的电量。其反应原理为：Na4Si＋5H2O===2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，则下列说法正确的是( )
A．该电池可用晶体硅作电极材料
B．Na4Si在电池的负极发生还原反应，生成Na2SiO3
C．电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下1.12 L H2
解析：选C 由该电池的反应原理可知，硅化钠是还原剂，其在负极上发生氧化反应；水是氧化剂，其在正极上发生还原反应；反应中电子转移的数目是8e－。A.该电池工作时生成氢氧化钠溶液，而硅可以与氢氧化钠反应，所以不能用晶体硅作电极材料，错误；B.Na4Si在电池的负极发生氧化反应，错误；C.电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，正确；D.当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下2.24 L H2，错误。
8．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法中，正确的是( )
A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B．电极a表面发生还原反应
C．该装置工作时，H＋从b极区向a极区移动
D．该装置中每生成1 mol CO，同时生成1 mol O2
解析：选A 根据图示，该过程是将太阳能转化为化学能的过程，A正确；电极a表面发生水转化为氧气的过程，反应中O元素的化合价升高，被氧化，发生氧化反应，B错误；a为负极，b为正极，H＋从a极区向b极区移动，C错误；根据得失电子守恒，该装置中每生成1 mol CO，同时生成 mol O2，D错误。
9．一种新型污水处理装置模拟细胞内生物电的产生过程，可将酸性有机废水的化学能直接转化为电能。下列说法中不正确的是( )
A．M极作负极，发生氧化反应
B．电子流向：M→负载→N→电解质溶液→M
C．N极的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．当N极消耗5.6 L(标况下)气体时，最多有NA个H＋通过阳离子交换膜
解析：选B M极加入有机物，有机物变成二氧化碳，发生氧化反应，说明M作负极，A正确；电子不能通过溶液，B错误；N极为正极，氧气在正极上得到电子，电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C正确；当N极消耗5.6 L(标况下)气体即5.6/22.4 mol＝0.25 mol氧气时，转移0.25×4 mol＝1 mol电子，所以最多有NA个H＋通过阳离子交换膜，D正确。
10．(2020·江苏常州三模)含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A．氯苯被氧化生成苯
B．N极为电池的负极
C．M极的电极反应式为C6H5Cl＋e－===C6H6＋Cl－
D．每生成1 mol CO2，由N极区进入M极区的H＋为3 mol
解析：选B 由题图可知，H＋由N极移向M极，则M极是正极，发生还原反应，氯苯被还原生成苯，A错误；CH3COO－在N极上被氧化生成CO2，则N极是电池的负极，B正确；M极是正极，电极反应式为C6H5Cl＋H＋＋2e－===C6H6＋Cl－，C错误；N极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，则生成1 mol CO2时，消耗0.5 mol CH3COO－，同时生成3.5 mol H＋，为维持N极区溶液呈电中性，有4 mol H＋由N极区进入M极区，D错误。
11．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是( )
A．电流从右侧电极经过负载流向左侧电极
B．负极发生的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O
C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触
D．该燃料电池持续放电时，正极发生氧化反应，碱性减弱
解析：选D A项，该燃料电池中，右侧通入氧化剂空气的电极为正极，电流从正极流向负极，即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，正确；B项，通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正确；C项，因为电池中正负极上为气体参与的反应，所以采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，正确；D项，该电池中，正极上发生还原反应生成OH－，错误。
12．(2019·广东广州调研)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如下，电池工作时发生的反应为：
RuⅡRuⅡ*(激发态)
RuⅡ*―→RuⅢ＋e－
I＋2e－―→3I－
2RuⅢ＋3I－―→2RuⅡ＋I
下列关于该电池的叙述错误的是( )
A．电池中镀Pt导电玻璃为正极
B．电池工作时，I－在镀Pt导电玻璃上放电
C．电池工作时，电解质中I－和I浓度不会减少
D．电池工作时，是将太阳能转化为电能
解析：选B 根据电池工作时电子从透明导电玻璃流入镀Pt导电玻璃，则透明导电玻璃为负极，镀Pt导电玻璃为正极，A项正确；电池工作时，镀Pt导电玻璃为正极，电极反应为I＋2e－===3I－，正极上为I放电，B项错误；根据电池工作时发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后I－又被RuⅢ氧化为I，I和I－相互转化，电解质中I－和I浓度不会减少，C项正确；电池工作时，是将太阳能转化为电能，D项正确。
13．(1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图1，石墨Ⅰ为电池的________极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为__________________。
(2)图2所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。则该电池的负极反应为________________，正极反应为________________。
(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图3所示：
回答下列问题：
电池中的负极为________(填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为________________，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为________L。
解析：(1)该燃料电池中，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5。(2)由信息可知，电解质溶液为酸性，正极1个O2得到4个电子生成H2O，CH3CH2OH、CH3COOH的分子式分别为C2H6O、C2H4O2，碳元素化合价分别为－2、0，可得CH3CH2OH－4e－―→CH3COOH，依据电荷守恒前面减4个负电荷，后面加4个H＋，最后用水配平，为CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋。(3)根据图示可知，甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电极反应式为CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，该反应的总方程式为2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，根据关系式2CO(NH2)2～3O2可知，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积为1.5 mol×22.4 L/mol＝33.6 L。
答案：(1)负 NO2＋NO－e－===N2O5
(2)CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O (3)甲 CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋ 33.6
14．某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行探究，请回答以下问题(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)：
(1)在甲装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的K＋移向________烧杯(填“A”或“B”)，装置中电子的移动路径和方向为________________。
该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线(铜制)，电流计是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题：
(2)对于实验中产生电流的原因，起初认为该装置仍然为原电池，但老师提醒注意使用的是铜导线，经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池，在此问题上，该小组成员的意见发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确，写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为____________________。
(3)若第(2)小题中观点②正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式________________________。
解析：(1)甲装置中Zn为负极，Cu为正极，电流方向为Cu→电流计→Zn→盐桥→Cu，电流的方向为正电荷移动的方向，负电荷移动的方向与电流的方向相反，故K＋移向B烧杯，电子由Zn电极经外电路流向Cu电极。
(2)若盐桥改为铜导线，且仍有电流产生，说明A为原电池，而B为电解池。A中Zn为负极，Cu为正极，氧化性微粒可能为Zn2＋水解产生的H＋或溶解于溶液中的O2。B中铜片为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。若O2在正极被还原，则正极上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)Al为负极，石墨为正极，海水为电解质溶液，O2为氧化剂，总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。
答案：(1)B 由Zn电极沿导线流向Cu电极 (2)①Cu2＋＋2e－===Cu ②O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
15．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：
请回答下列问题：
(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________。
(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放电时的正极反应式为_____________________________________________________，
充电时的阴极反应式为_____________________________________________________。
放电过程中，电解液的pH________(填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________。
a．VO、VO2＋混合液 b．V3＋、V2＋混合液
c．VO溶液 d．VO2＋溶液
e．V3＋溶液 f．V2＋溶液
(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。
解析：(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)放电时正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，其电极反应式为V3＋＋e－===V2＋。(3)充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液，故正极电解液可能是a、c、d。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。
答案：(1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解
(2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O V3＋＋e－===V2＋
升高 (3)acd (4)H＋
跟踪检测（二十八） 原电池、化学电源（含燃料电池）
1.(2019·德州模拟)原电池装置如图所示，下列有关叙述正确的是( )
A．锌电极上发生还原反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)不变
C．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加
D．该装置将化学能转化为电能，一段时间后，装置内的电子总量减少
解析：选B 锌是负极，发生氧化反应，A错误；原电池工作时，阴离子由正极向负极运动，但阴离子不能通过阳离子交换膜，只出现锌离子由甲池移向乙池，甲池的c(SO)不变，B正确；根据B的分析，电池工作一段时间后，甲池溶液仍是硫酸锌溶液，质量不变，C错误；该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，电子的定向移动产生电流，但电子总量不变，D错误。
2．环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．对电极是负极
B．工作电极上发生的电极反应为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O
C．对电极的材料可能为锌
D．传感器工作时H＋由工作电极移向对电极
解析：选D A．由NO2―→NO知，工作电极发生还原反应，作正极，则对电极是负极，正确；B.工作电极是正极，电极反应式为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O，正确；C.对电极是负极，发生氧化反应，则对电极的材料可能为活泼金属锌，正确；D.阳离子向正极移动，所以传感器工作时H＋由对电极移向工作电极，错误。
3.(2018·海南高考改编)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法正确的是( )
A．电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D．电子的移动方向由b经外电路到a
解析：选A 负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2、正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加得电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，故A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故D错误。
4．(2019·湖南名校联考)某新型可充电电池构造如图所示，工作时(需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使LiCl－KCl共晶盐熔化)某电极(记为X)的反应式之一为xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8。下列说法正确的是( )
A．放电时，正极上的电极反应式为Li－e－===Li＋
B．放电时，总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8
C．充电时，X电极与电源负极相连
D．充电时，X电极的质量增加
解析：选B 由题干所给电极反应式可知X电极发生得电子的还原反应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiV3O8，则Li－Si合金是负极，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，结合X电极的电极反应式可知放电时总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8，A项错误，B项正确；充电时，X电极应与电源正极相连，C项错误；充电时，X电极的电极反应与放电时X电极的电极反应互为逆反应，则充电时X电极的质量减轻，D项错误。
5.中科院院士董绍俊开辟了电解法分离稀土的新途径，而后她所在的科研小组采用电聚合过程中的掺杂反应研制成电化学传感器，获得同行承认并列入国际上有代表性的“4个研究小组之一”。近日该课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是( )
A．a极为正极
B．随着反应不断进行，负极区的pH不断增大
C．b极的电极反应为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－
D．若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子
解析：选D 由已知结合图示，葡萄糖(C6H12O6)发生氧化反应生成葡萄糖内酯(C6H10O6)，所以a极为负极，故A项错误；电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，故B项错误；b极为正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C项错误；由负极反应C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1 mol葡萄糖失去2 mol电子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，故D项正确。
6．一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s)Ag(s)＋Cl(AgCl)，接着Cl(AgCl)＋e－―→Cl－(aq)，若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是( )
A．光照时，电流由Y流向X
B．光照时，当转移0.1 mol e－时在Pt电极上有0.05 mol Cl2生成
C．光照时，Cl－向Ag电极移动
D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－
解析：选D 该装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极。A.光照时，电流从正极X极流向负极铂Y，错误；B.光照时，Pt电极作负极，负极上Cu＋失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu＋(aq)－e－===Cu2＋(aq)，错误；C.光照时，该装置是原电池，银作正极，铂作负极，电解质中氯离子向负极铂移动，错误；D.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，所以电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－，正确。
7．最近，一家瑞典公司发明了一种新型充电器“Power Trekk”，仅仅需要一勺水，它便可以产生维持10小时手机使用的电量。其反应原理为：Na4Si＋5H2O===2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，则下列说法正确的是( )
A．该电池可用晶体硅作电极材料
B．Na4Si在电池的负极发生还原反应，生成Na2SiO3
C．电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下1.12 L H2
解析：选C 由该电池的反应原理可知，硅化钠是还原剂，其在负极上发生氧化反应；水是氧化剂，其在正极上发生还原反应；反应中电子转移的数目是8e－。A.该电池工作时生成氢氧化钠溶液，而硅可以与氢氧化钠反应，所以不能用晶体硅作电极材料，错误；B.Na4Si在电池的负极发生氧化反应，错误；C.电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，正确；D.当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下2.24 L H2，错误。
8．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法中，正确的是( )
A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程
B．电极a表面发生还原反应
C．该装置工作时，H＋从b极区向a极区移动
D．该装置中每生成1 mol CO，同时生成1 mol O2
解析：选A 根据图示，该过程是将太阳能转化为化学能的过程，A正确；电极a表面发生水转化为氧气的过程，反应中O元素的化合价升高，被氧化，发生氧化反应，B错误；a为负极，b为正极，H＋从a极区向b极区移动，C错误；根据得失电子守恒，该装置中每生成1 mol CO，同时生成 mol O2，D错误。
9．一种新型污水处理装置模拟细胞内生物电的产生过程，可将酸性有机废水的化学能直接转化为电能。下列说法中不正确的是( )
A．M极作负极，发生氧化反应
B．电子流向：M→负载→N→电解质溶液→M
C．N极的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
D．当N极消耗5.6 L(标况下)气体时，最多有NA个H＋通过阳离子交换膜
解析：选B M极加入有机物，有机物变成二氧化碳，发生氧化反应，说明M作负极，A正确；电子不能通过溶液，B错误；N极为正极，氧气在正极上得到电子，电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C正确；当N极消耗5.6 L(标况下)气体即5.6/22.4 mol＝0.25 mol氧气时，转移0.25×4 mol＝1 mol电子，所以最多有NA个H＋通过阳离子交换膜，D正确。
10．(2020·江苏常州三模)含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。下列叙述正确的是( )
A．氯苯被氧化生成苯
B．N极为电池的负极
C．M极的电极反应式为C6H5Cl＋e－===C6H6＋Cl－
D．每生成1 mol CO2，由N极区进入M极区的H＋为3 mol
解析：选B 由题图可知，H＋由N极移向M极，则M极是正极，发生还原反应，氯苯被还原生成苯，A错误；CH3COO－在N极上被氧化生成CO2，则N极是电池的负极，B正确；M极是正极，电极反应式为C6H5Cl＋H＋＋2e－===C6H6＋Cl－，C错误；N极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，则生成1 mol CO2时，消耗0.5 mol CH3COO－，同时生成3.5 mol H＋，为维持N极区溶液呈电中性，有4 mol H＋由N极区进入M极区，D错误。
11．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是( )
A．电流从右侧电极经过负载流向左侧电极
B．负极发生的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O
C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触
D．该燃料电池持续放电时，正极发生氧化反应，碱性减弱
解析：选D A项，该燃料电池中，右侧通入氧化剂空气的电极为正极，电流从正极流向负极，即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，正确；B项，通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正确；C项，因为电池中正负极上为气体参与的反应，所以采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，正确；D项，该电池中，正极上发生还原反应生成OH－，错误。
12．(2019·广东广州调研)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如下，电池工作时发生的反应为：
RuⅡRuⅡ*(激发态)
RuⅡ*―→RuⅢ＋e－
I＋2e－―→3I－
2RuⅢ＋3I－―→2RuⅡ＋I
下列关于该电池的叙述错误的是( )
A．电池中镀Pt导电玻璃为正极
B．电池工作时，I－在镀Pt导电玻璃上放电
C．电池工作时，电解质中I－和I浓度不会减少
D．电池工作时，是将太阳能转化为电能
解析：选B 根据电池工作时电子从透明导电玻璃流入镀Pt导电玻璃，则透明导电玻璃为负极，镀Pt导电玻璃为正极，A项正确；电池工作时，镀Pt导电玻璃为正极，电极反应为I＋2e－===3I－，正极上为I放电，B项错误；根据电池工作时发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后I－又被RuⅢ氧化为I，I和I－相互转化，电解质中I－和I浓度不会减少，C项正确；电池工作时，是将太阳能转化为电能，D项正确。
13．(1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图1，石墨Ⅰ为电池的________极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为__________________。
(2)图2所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。则该电池的负极反应为________________，正极反应为________________。
(3)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图3所示：
回答下列问题：
电池中的负极为________(填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为________________，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为________L。
解析：(1)该燃料电池中，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO－e－===N2O5。(2)由信息可知，电解质溶液为酸性，正极1个O2得到4个电子生成H2O，CH3CH2OH、CH3COOH的分子式分别为C2H6O、C2H4O2，碳元素化合价分别为－2、0，可得CH3CH2OH－4e－―→CH3COOH，依据电荷守恒前面减4个负电荷，后面加4个H＋，最后用水配平，为CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋。(3)根据图示可知，甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电极反应式为CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，该反应的总方程式为2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，根据关系式2CO(NH2)2～3O2可知，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积为1.5 mol×22.4 L/mol＝33.6 L。
答案：(1)负 NO2＋NO－e－===N2O5
(2)CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O (3)甲 CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋ 33.6
14．某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行探究，请回答以下问题(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)：
(1)在甲装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的K＋移向________烧杯(填“A”或“B”)，装置中电子的移动路径和方向为________________。
该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为导线(铜制)，电流计是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用乙装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题：
(2)对于实验中产生电流的原因，起初认为该装置仍然为原电池，但老师提醒注意使用的是铜导线，经深入探讨后认为烧杯A实际为原电池，在此问题上，该小组成员的意见发生了很大分歧：
①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确，写出烧杯B中铜片上发生反应的电极反应式________________。
②另一部分同学认为是溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中的氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为____________________。
(3)若第(2)小题中观点②正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式________________________。
解析：(1)甲装置中Zn为负极，Cu为正极，电流方向为Cu→电流计→Zn→盐桥→Cu，电流的方向为正电荷移动的方向，负电荷移动的方向与电流的方向相反，故K＋移向B烧杯，电子由Zn电极经外电路流向Cu电极。
(2)若盐桥改为铜导线，且仍有电流产生，说明A为原电池，而B为电解池。A中Zn为负极，Cu为正极，氧化性微粒可能为Zn2＋水解产生的H＋或溶解于溶液中的O2。B中铜片为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。若O2在正极被还原，则正极上电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)Al为负极，石墨为正极，海水为电解质溶液，O2为氧化剂，总反应方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。
答案：(1)B 由Zn电极沿导线流向Cu电极 (2)①Cu2＋＋2e－===Cu ②O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
15．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：
请回答下列问题：
(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________。
(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放电时的正极反应式为_____________________________________________________，
充电时的阴极反应式为_____________________________________________________。
放电过程中，电解液的pH________(填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________。
a．VO、VO2＋混合液 b．V3＋、V2＋混合液
c．VO溶液 d．VO2＋溶液
e．V3＋溶液 f．V2＋溶液
(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。
解析：(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)放电时正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，其电极反应式为V3＋＋e－===V2＋。(3)充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充电完毕的正极电解液为VO溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液，故正极电解液可能是a、c、d。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。
答案：(1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解
(2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O V3＋＋e－===V2＋
升高 (3)acd (4)H＋
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