原电池的基本原理及其应用、化学电源 突破训练(六)【解析版】

原电池的基本原理及其应用、化学电源

突破训练（六）

1．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )

A ．电子从b 流出，经外电路流向a

B ．HS －在硫氧化菌作用下转化为SO 2－

4的反应是 HS －＋4H 2O －8e －===SO 2－4＋9H ＋

C ．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化

D ．若该电池电路中有0.4 mol 电子发生转移，则有0.5 mol H ＋通过质子交换膜

【解析】选B b 电极通入氧气，是正极，a 电极是负极，电子从a 流出，经外电路流向b ，A 错误；a 电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS －

在硫氧化

菌作用下转化为SO 2－4，电极反应是HS －＋4H 2O －8e －===SO 2－4＋9H ＋

，B 正确；如果

将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C 错误；若该电池电路中有0.4 mol 电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H ＋通过质子交换膜与0.1 mol 氧气结合转化为水，D 错误。

2.一种以天然气为燃料的固体氧化物燃料电池的原理如图所

示，其中YSZ 为6～10%Y 2O 3掺杂的ZrO 2固体电解质，下列有关叙述正确的是( )

A ．电子通过外电路从b 极流向a 极

B ．b 极上的电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －

C ．电路中每转移0.1 mol 电子，消耗0.28 L 的CH 4

D ．O 2－由正极通过固体电解质YSZ 迁移到负极

【解析】选D 该燃料电池中，通入甲烷的电极是负极、通入氧气的电极是正极，

电子流出的电极为负极、电子流入的电极为正极，电子从a 极沿导线流向b 极，故A 错误；b 电极上氧气得电子生成O 2－，电极反应式为O 2＋4e －===2O 2－，故B 错误；温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算甲烷体积，故C 错误；电解质中阴离子向负极移动，则O 2－由正极通过固体电解质YSZ 迁移到负极，故D 正确。

3.一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 ＋O 2＋2H 2O===2Mg(OH)2

B ．正极反应式为Mg －2e －===Mg 2＋

C ．活性炭可以加快O 2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O 2＋4e －＋2H 2O===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 ＋O 2＋2H 2O===2Mg(OH)2，故A 正确，B 错误；通入O 2的电极是正极，活性炭可以加快O 2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.如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )

A ．a 为电池的正极

B ．电池充电反应为

LiMn 2O 4===Li 1－x Mn 2O 4＋x Li

C ．放电时，a 极锂的化合价发生变化

D ．放电时，溶液中Li ＋从b 向a 迁移

【解析】选C 图示所给出的是原电池装置。A 项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b 为负极，a 为正极，

正确；B 项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C 项，放电时，a 极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn 元素，锂元素的化合价没有变化，不正确；D 项，放电时为原电池，Li ＋为阳离子，应向正极(a 极)迁移，正确。

5．为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO 2来提供O 2，我国科学家设计了如图装置，反应后，电解质溶液的pH 保持不变。下列说法正确的是( )

A ．图中N 型半导体为正极，P 型半导体为负极

B ．Y 电极的反应：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑

C ．图中离子交换膜为阳离子交换膜

D ．该装置实现了“太阳能→化学能→电能”的转化

【解析】选B A 项，根据题图，电荷移动的方向，可判断N 型半导体为负极，P 型半导体为正极，错误；B 项，Y 电极连接电源的正极，作阳极，根据电解原理，电极反应为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，正确；C 项，反应后，电解质溶液的pH 保持不变，离子交换膜应为阴离子交换膜，错误；D 项，该装置实现了“太阳能→电能→化学能”的转化，错误。

6.太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等

优点，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是( )

A ．该装置系统中只存在光能与电能之间的转化

B ．Cu 电极上的电极反应式为CO 2＋8H ＋－8e －===CH 4＋2H 2O

C ．工作时，产生的O 2、CH 4体积比为1∶1(同温同压)

D ．离子交换膜为质子交换膜，H ＋从左池移向右池

【解析】选D 由题图可知，该装置系统中存在太阳能与化学能、化学能与电能及化学能与热能等的转化，A 错误；CO 2在Cu 电极上发生还原反应生成CH 4，则

电极反应式为CO

2＋8H＋＋8e－===CH

4

＋2H

2

O，B错误；H

2

O在GaN电极上发生氧化

反应生成O

2，电极反应式为2H

2

O－4e－===4H＋＋O

2

↑，根据得失电子守恒可知，

产生O

2和CH

4

的物质的量之比为2∶1，在同温同压下的体积比为2∶1，C错误；

由上述分析知左池产生H＋，右池消耗H＋，则离子交换膜为质子交换膜，H＋向正极移动，即H＋从左池移向右池，D正确。

7．银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag

2

S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )

A．处理过程中银器一直保持恒重

B．银器为正极，Ag

2

S被还原生成单质银

C．该过程中总反应为2Al＋3Ag

2S===6Ag＋Al

2

S

3

D．黑色褪去的原因是黑色Ag

2

S转化为白色AgCl

【解析】由“电化学原理”可知正极反应式为Ag

2

S＋2e－===2Ag＋S2－，负极反应

式为Al－3e－===Al3＋；电解质溶液中发生反应Al3＋＋3H

2O Al(OH)

3

＋3H＋，S2

－与H＋结合生成H

2S，使Al3＋＋3H

2

O Al(OH)

3

＋3H＋的平衡右移，最终生成

Al(OH)

3

沉淀，只有B选项正确。

8.某锂离子二次电池装置如图所示，其放电时的总反应为Li

1－x CoO

2

＋Li x C

6

===6C

＋LiCoO

2

。下列说法正确的是( )

A．石墨为正极

B．充电时，阳极质量不变

C．充电时，阴极反应式为x Li－x e－===x Li＋

D．放电时，正极反应为x Li＋＋Li1－x CoO2＋x e－===LiCoO2