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O^2－。試回答下列問題：

(1)該電池放電時的化學反應方程式為：

________________________________________________________________________。

(2)該燃料電池的電極反應式為：

正極：13O₂+52e^－―→26O^2－

負極：2C₄H₁₀+26O^2－－52e^－―→8CO₂+10H₂O

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

(3)某金屬的相對原子質(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，陽極每放出3 360 mL(標準狀況)氧氣，陰極析出金屬10.4 g，在該含氧酸鹽中金屬的化合價為________，在該實驗中，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)電極反應式可知氧離子由正極移向負極；

(3)設金屬的化合價為x，則根據(jù)得失電子守恒關系可得×4＝x

所以可得x＝3，故此過程中轉(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　(3)+3　1.34

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

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

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

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。陰極的電極反應式是________________。若電解電路中通過2 mol電子，MnO₂的理論產(chǎn)量為________g。

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

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

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

2 mol電子，故每通過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、硫為電極，以導電的陶瓷為固體電解質(zhì)。該電池放電時為原電池，充電時為電解池，反應原理為：2Na+xSNa₂S_x。

(1)放電時Na發(fā)生________反應，S作________極。

(2)充電時Na所在電極與直流電源的________極相連。

(3)放電時負極反應為

________________________________________________________________________；

充電時陽極反應為

________________________________________________________________________。

(4)用此電池作電源電解飽和NaCl溶液，當陽極產(chǎn)生33.6 L(標準狀況)氣體時，消耗金屬Na的質(zhì)量為______。

解析：該題考查化學“兩池”(原電池、電解池)的原理及應用，以新的科技成果即新型高能鈉­硫電池為背景，要求考生學會應用原電池的原理解釋新問題、新現(xiàn)象。主要考查對知識的應用能力、計算能力、推理能力等。

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

S－2e^－―→xS。(4)電解飽和NaCl溶液陽極產(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　(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行實驗。

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

根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：

(1)裝置甲中負極的電極反應式是

________________________________________________________________________。

(2)裝置乙中正極的電極反應式是

________________________________________________________________________。

(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為負極、B為正極，活潑性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負極，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)蓄電池在放電時起原電池的作用，在充電時起電解池的作用，下式是愛迪生蓄電池分別在充電和放電時發(fā)生的反應：Fe+NiO₂+2H₂O放電充電Fe(OH)₂+Ni(OH)₂

下列有關對愛迪生蓄電池的推斷錯誤的是(　)

A．放電時，F(xiàn)e作負極，發(fā)生氧化反應

B．放電時，NiO₂作正極，發(fā)生還原反應

C．充電時，陰極上Fe(OH)₂放電，發(fā)生氧化反應

D．蓄電池的電極應浸入堿性電解質(zhì)溶液中

解析：放電時為原電池原理，F(xiàn)e作負極發(fā)生氧化反應，有化合價升高過程，NiO₂在正極發(fā)生還原反應，有化合價降低的變化。A、B項正確；充電時陰極發(fā)生還原反應，C項錯誤；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裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存相同的一段時間，下列對實驗結(jié)束時現(xiàn)象的描述不正確的是(　)

A．裝置甲左側(cè)的液面一定會下降　 B．裝置乙中的鐵釘腐蝕最快

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

解析：甲、乙中鹽酸有揮發(fā)性，甲中發(fā)生化學腐蝕，產(chǎn)生H₂使左側(cè)液面下降；乙中發(fā)生電化學腐蝕，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為Fe+2Fe³⁺―→3Fe²⁺，與此電池反應相符的原電池是(　)

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：由電池反應知：Fe失電子應作原電池負極，而正極反應為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Fe較不活潑，從而得到答案。此題考查了學生的逆向思維。

答案：AB

4．有關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，電極反應為：Fe－2e^－+2OH^－―→Fe(OH)₂

D．NaOH溶液的堿性逐漸減弱

解析：這是一個原電池裝置，也是一個吸氧腐蝕裝置。電極反應的書寫應與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)相聯(lián)系。電解質(zhì)pH的變化應與電極反應相聯(lián)系。

答案：B

3．下列關于鋼鐵腐蝕的敘述正確的是(　)

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

C．化學腐蝕速率超過電化學腐蝕速率　 　　 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O^2－。下列對該燃料電池說法正確的是(　)

A．在熔融電解質(zhì)中，O^2－由負極移向正極

B．電池的總反應是：2C₄H₁₀+13O₂―→8CO₂+10H₂O

C．通入空氣的一極是正極，電極反應為：O₂+4e^－―→2O^2－

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

解析：由原電池原理知負極失去的電子經(jīng)導線轉(zhuǎn)移到正極，所以正極上富集電子，根據(jù)電性關系，O^2－不可能移向正極，A錯；原電池反應就是一個氧化還原反應，只是氧化反應和還原反應分別在兩極進行，由丁烷的燃燒反應知，該電池的總反應為：2C₄H₁₀+13O₂===8CO₂+10H₂O，且丁烷失電子，O₂得電子，故選B、C。

答案：BC