11．燃料電池是使氣體燃料氧化直接產(chǎn)生電流的裝置，燃料電池的研究是本世紀(jì)最具挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入丁烷，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃(三氧化二釔)的ZrO₂(二氧化鋯)晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2－。試回答下列問(wèn)題：

(1)該電池放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

________________________________________________________________________。

(2)該燃料電池的電極反應(yīng)式為：

正極：13O₂+52e^－―→26O^2－

負(fù)極：2C₄H₁₀+26O^2－－52e^－―→8CO₂+10H₂O

則固體電解質(zhì)中的O^2－向________極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。

(3)某金屬的相對(duì)原子質(zhì)量為52.00，用上述電池電解該金屬的一種含氧酸鹽的酸性水溶液時(shí)，陽(yáng)極每放出3 360 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氧氣，陰極析出金屬10.4 g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價(jià)為_(kāi)_______，在該實(shí)驗(yàn)中，若不考慮能量的損失，電池中消耗丁烷的質(zhì)量最少是____________g(結(jié)果精確至0.01 g)。

解析：(1)2C₄H₁₀+13O₂===8CO₂+10H₂O；

(2)根據(jù)電極反應(yīng)式可知氧離子由正極移向負(fù)極；

(3)設(shè)金屬的化合價(jià)為x，則根據(jù)得失電子守恒關(guān)系可得×4＝x

所以可得x＝3，故此過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.6 mol，所以消耗的丁烷的質(zhì)量為1.34 g。

答案：(1)2C₄H₁₀+13O₂===8CO₂+10H₂O　(2)負(fù)　(3)+3　1.34

10．(2009·山東理綜，29)Zn­MnO₂干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl₂­NH₄Cl混合溶液。

(1)該電池的負(fù)極材料是________。電池工作時(shí)，電子流向________(填“正極”或“負(fù)極”)。

(2)若ZnCl₂­NH₄Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu²⁺，會(huì)加速其電極的腐蝕，其主要原因是________________。欲除去Cu²⁺，最好選用下列試劑中的________(填代號(hào))。

a．NaOH　 b．Zn　 c．Fe　 d．NH₃·H₂O

(3)MnO₂的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO₄溶液。陰極的電極反應(yīng)式是________________。若電解電路中通過(guò)2 mol電子，MnO₂的理論產(chǎn)量為_(kāi)_______g。

解析：(1)原電池的負(fù)極是發(fā)生氧化反應(yīng)的一極：Zn―→Zn²⁺+2e^－；電池工作時(shí)，電子是從負(fù)極流向正極

(2)Zn與Cu²⁺發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的Cu附著在Zn的表面構(gòu)成銅鋅原電池，加快反應(yīng)速率，從而加快Zn的腐蝕。

(3)電解池的陰極是發(fā)生還原反應(yīng)的一極：2H⁺+2e^－―→H₂↑；每生成1 mol MnO₂需轉(zhuǎn)移

2 mol電子，故每通過(guò)2 mol電子，理論上生成1 mol MnO₂，質(zhì)量為87 g。

答案：(1)Zn(或鋅)　正極　(2)鋅與還原出的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b

(3)2H⁺+2e^－―→H₂↑　87

9.　 新型高能鈉­硫電池以熔融的鈉、硫?yàn)殡姌O，以導(dǎo)電的陶瓷為固體電解質(zhì)。該電池放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池，反應(yīng)原理為：2Na+xSNa₂S_x。

(1)放電時(shí)Na發(fā)生________反應(yīng)，S作________極。

(2)充電時(shí)Na所在電極與直流電源的________極相連。

(3)放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為

________________________________________________________________________；

充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為

________________________________________________________________________。

(4)用此電池作電源電解飽和NaCl溶液，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生33.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，消耗金屬Na的質(zhì)量為_(kāi)_____。

解析：該題考查化學(xué)“兩池”(原電池、電解池)的原理及應(yīng)用，以新的科技成果即新型高能鈉­硫電池為背景，要求考生學(xué)會(huì)應(yīng)用原電池的原理解釋新問(wèn)題、新現(xiàn)象。主要考查對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力、計(jì)算能力、推理能力等。

解答本題要仔細(xì)審題，尋找突破口--“電池放電時(shí)為原電池”，根據(jù)原電池的知識(shí)，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極；得電子，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。(1)Na作負(fù)極，S作正極。負(fù)極反應(yīng)為Na－e^－―→Na⁺；(2)“充電時(shí)為電解池”，根據(jù)電解的知識(shí)，陽(yáng)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。因此Na所在的電極是陰極，與直流電源的負(fù)極相連，S所在的電極是陽(yáng)極，與直流電源的正極相連，陽(yáng)極反應(yīng)式為

S－2e^－―→xS。(4)電解飽和NaCl溶液陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體是Cl₂，由2Cl^－－2e^－―→Cl₂，又2Na－2e^－―→2Na⁺，可列式求得Na的質(zhì)量為69克。

答案：(1)氧化　正　(2)負(fù)　(3)Na－e^－―→Na⁺　S－2e^－―→xS　(4)69 g

8． 由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

裝置
現(xiàn)象	二價(jià)金屬A不斷溶解	C的質(zhì)量增加	A上有氣體產(chǎn)生

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題：

(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是

________________________________________________________________________。

(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是

________________________________________________________________________。

(3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

(4)四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是

________________________________________________________________________。

解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活潑性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負(fù)極，活潑性B>C；丙中A上有氣體即H₂產(chǎn)生，則A為正極，活潑性D>A，隨著H⁺的消耗，pH變大。

答案：(1)A－2e^－―→A²⁺　(2)Cu²⁺+2e^－―→Cu　(3)變大　(4)D>A>B>C

7．(2009·宣武區(qū)調(diào)考題)蓄電池在放電時(shí)起原電池的作用，在充電時(shí)起電解池的作用，下式是愛(ài)迪生蓄電池分別在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：Fe+NiO₂+2H₂O放電充電Fe(OH)₂+Ni(OH)₂

下列有關(guān)對(duì)愛(ài)迪生蓄電池的推斷錯(cuò)誤的是(　)

A．放電時(shí)，F(xiàn)e作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B．放電時(shí)，NiO₂作正極，發(fā)生還原反應(yīng)

C．充電時(shí)，陰極上Fe(OH)₂放電，發(fā)生氧化反應(yīng)

D．蓄電池的電極應(yīng)浸入堿性電解質(zhì)溶液中

解析：放電時(shí)為原電池原理，F(xiàn)e作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，有化合價(jià)升高過(guò)程，NiO₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)，有化合價(jià)降低的變化。A、B項(xiàng)正確；充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；此蓄電池中有Fe(OH)₂、Ni(OH)₂等能溶于酸的弱堿，所以電解質(zhì)溶液不能是酸，應(yīng)是堿性溶液。

答案：C

6．為研究金屬腐蝕的條件和速度，某課外小組學(xué)生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在如圖所示的三個(gè)裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象的描述不正確的是(　)

A．裝置甲左側(cè)的液面一定會(huì)下降　 B．裝置乙中的鐵釘腐蝕最快

C．裝置丙中的鐵釘幾乎沒(méi)被腐蝕　 D．裝置甲中的鐵絲和裝置乙中的銅絲都會(huì)被腐蝕

解析：甲、乙中鹽酸有揮發(fā)性，甲中發(fā)生化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生H₂使左側(cè)液面下降；乙中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)生H₂比甲中快，鐵釘腐蝕最快；丙中濃H₂SO₄有吸水性且H₂SO₄無(wú)揮發(fā)性，鐵釘幾乎不被腐蝕；乙中Cu是原電池的正極，不發(fā)生腐蝕。

答案：D

5.　 某原電池的電池反應(yīng)為Fe+2Fe³⁺―→3Fe²⁺，與此電池反應(yīng)相符的原電池是(　)

A．銅片、鐵片、FeCl₃溶液組成的原電池

B．石墨、鐵片、Fe(NO₃)₃溶液組成的原電池

C．鐵片、鋅片、Fe₂(SO₄)₃溶液組成的原電池

D．銀片、石墨、Fe(NO₃)₂溶液組成的原電池

解析：由電池反應(yīng)知：Fe失電子應(yīng)作原電池負(fù)極，而正極反應(yīng)為Fe³⁺+e^－―→Fe²⁺，要求電解液必為含F(xiàn)e³⁺的鹽溶液，且電極材料相對(duì)Fe較不活潑，從而得到答案。此題考查了學(xué)生的逆向思維。

答案：AB

4．有關(guān)下圖裝置中的敘述正確的是(　)

A．這是電解NaOH溶液的裝置

B．溶液中發(fā)生了變化：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O===4Fe(OH)₃

C．Fe為正極，電極反應(yīng)為：Fe－2e^－+2OH^－―→Fe(OH)₂

D．NaOH溶液的堿性逐漸減弱

解析：這是一個(gè)原電池裝置，也是一個(gè)吸氧腐蝕裝置。電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)應(yīng)與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)相聯(lián)系。電解質(zhì)pH的變化應(yīng)與電極反應(yīng)相聯(lián)系。

答案：B

3．下列關(guān)于鋼鐵腐蝕的敘述正確的是(　)

A．吸氧腐蝕時(shí)正極放出氧氣　 　　　　　　　　　 B．析氫腐蝕時(shí)正極放出氫氣

C．化學(xué)腐蝕速率超過(guò)電化學(xué)腐蝕速率　 　　 D．析氫腐蝕比吸氧腐蝕普遍

答案：B

2．一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y₂O₃)的氧化鋯(ZrO₂)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O^2－。下列對(duì)該燃料電池說(shuō)法正確的是(　)

A．在熔融電解質(zhì)中，O^2－由負(fù)極移向正極

B．電池的總反應(yīng)是：2C₄H₁₀+13O₂―→8CO₂+10H₂O

C．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O₂+4e^－―→2O^2－

D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C₄H₁₀+26e^－+13O^2－―→4CO₂↑+5H₂O

解析：由原電池原理知負(fù)極失去的電子經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)轉(zhuǎn)移到正極，所以正極上富集電子，根據(jù)電性關(guān)系，O^2－不可能移向正極，A錯(cuò)；原電池反應(yīng)就是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，只是氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，由丁烷的燃燒反應(yīng)知，該電池的總反應(yīng)為：2C₄H₁₀+13O₂===8CO₂+10H₂O，且丁烷失電子，O₂得電子，故選B、C。

答案：BC