电极反应和电池反应方程式知识点题库

科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电．电池负极反应为（　　）

A . H₂+2OH^﹣=2H₂O+2e^﹣ B . O₂+4H⁺+4e^﹣=2H₂O C . H₂﹣2e^﹣=2H⁺ D . O₂+2H₂O+4e^﹣=4OH^﹣

通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，其工作原理示意图如图：

（1） Pt电极上发生的是（填“氧化”或“还原”）反应．
（2）写出NiO电极的电极反应式：

铜锌原电池（如图）工作时

（1）正极反应为．
（2）电池反应为．
（3）盐桥中的移向ZnSO₄溶液．

如图装置是一种可充电电池示意图，装置的离子交换膜只允许Na⁺通过。已知充、放电的化学方程式为2Na₂S₂+NaBr₃ $\text{[math]}$ Na₂S₄+3NaBr，下列说法正确的是（）

A . 放电时，钠离子从右到左通过离子交换膜 B . 放电时，负极反应为3NaBr-2e^-=NaBr₃+2Na⁺ C . 充电时，A极应与直流电源负极相连接 D . 放电时，当有0.1molNa⁺通过离子交换膜时，B极上有0.3molNaBr产生

天然气既是高效洁净的能源，也是重要的化工原料。

（1）甲烷分子的结构式为，空间构型为形。
（2）已知25℃、101kPa 时，1 g甲烷完全燃烧生成液态水放出55.64 kJ热量，则该条件下反应CH₄(g)+2O₂(g)＝CO₂(g)+2H₂O(l)的△H＝kJ·mol^-1。
（3）甲烷高温分解生成氢气和炭黑。在密闭容器中进行此反应时要通入适量空气使部分甲烷燃烧，其目的是。
（4）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如O₂)反应所产生的能量直接转化为电能。用甲烷-空气碱性(KOH溶液)燃料电池作电源，电解CuCl₂溶液。已知甲烷空气碱性燃料电池的总反应为：CH₄+2O₂+2KOH＝K₂CO₃+3H₂O，装置如下图所示：

①a电极名称为。

②c电极的电极反应式为。

③假设CuCl₂溶液足量，当某电极上析出3.2 g 金属Cu时，理论上燃料电池消耗的甲烷在标准状况下的体积是L。

氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：CH₄(g)＋H₂O(g)=CO(g)＋3H₂(g) ΔH＝206.2kJ•mol^－¹

CH₄(g)＋CO₂(g)=2CO(g)＋2H₂(g) ΔH＝247.4 kJ•mol^－¹

2H₂S(g)=2H₂(g)＋S₂(g) ΔH＝169.8 kJ•mol^－¹

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为。
（2） H₂S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧，其目的是。燃烧生成的SO₂与H₂S进一步反应，生成物在常温下均为非气体，则该反应的化学方程式是。
（3）将H₂S和空气的混合气体通入FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图1所示。
①在图示的转化中，化合价不变的元素是。

②反应中当有1 mol H₂S转化为硫单质时，保持溶液中Fe³⁺的物质的量不变，需消耗O₂的物质的量为。
（4）将烧碱吸收H₂S后的溶液加入到图2所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S²^－－2e^－= S (n-1)S + S²^－= S_n²^－
①写出电解时阴极的电极反应式。

②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成。

下图是采用新能源储能器件将CO₂转化为固体产物，实现CO₂的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用Li-CO₂电池，组成为：钌电极/CO₂饱和的LiClO₄-DMSO电解液/锂片。下列说法错误的是（）

A . Li-CO₂电池的电解液由LiClO₄和DMSO溶于水得到 B . CO₂的固定中，每转移8 mol e^- ，生成6 mol气体 C . 过程Ⅱ中化学能转化为电能 D . 过程Ⅰ的钌电极的电极反应式为2Li₂CO₃+C-4e^-═4Li⁺+3CO₂↑

利用人工模拟光合作用合成甲酸的原理为：

2CO₂+2H₂O $\text{[math]}$ 2HCOOH+O₂ ，装置如图所示，

下列说法不正确的是（）

A . 电极1周围pH增大 B . 电子由电极1经过负载流向电极2 C . 电极2的反应式：CO₂+2H⁺+2e^－=HCOOH D . 该装置能将太阳能转化为化学能和电能

美国的丹尼尔·诺切拉博士公布了自己团队研发的“人造树叶”，它可以与燃料电池共同构成一个新的发电装置——太阳能燃料电池,工作原理如图所示，下列有关叙述正确的是（）

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A . 太阳能燃料电池的优点为无论天气如何,均能持续供应电能,并且实现对环境的“零排放” B . 图A中塑料薄膜上部的反应为2H⁺+2e^-=H₂↑ C . 图B燃料电池工作时的负极反应物为O₂ D . “人造树叶”上发生的反应为6CO₂+6H₂O $\text{[math]}$ C₆H₁₂O₆+6O₂

有人设计出利用CH₄和O₂的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH₄在O₂中燃烧，则下列说法正确的是（）

①负极上是O₂获得电子，电极反应式为O₂＋2H₂O＋4e^－= 4OH^－

②电池放电后，溶液的pH不断升高

③每消耗1 mol CH₄可以向外电路提供8 mol e^－

④负极上CH₄失去电子，电极反应式为CH₄＋10OH^－－8e^－= CO₃²^－＋7H₂O

A . ①② B . ①③ C . ③④ D . ①④

碱性锌锰电池比普通的锌锰干电池性能优越，能提供较大的电流并连续放电，其构造如图所示。电池反应方程式为 2MnO₂+Zn+2H₂O=2MnO (OH)+Zn (OH)₂。下列说法错误的是（）

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A . 电池使用过程中，电解质的碱性增强 B . 锌粉是该电池的负极 C . MnO₂ 电极的电极反应式：MnO₂+eˉ＋H₂O=MnO(OH)+OHˉ D . 当电池使用时，OHˉ移向电池的正极

将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试分析

（1）负极电极反应式正极电极反应式
（2）计算：①产生氢气的体积L(标准状况)；②通过导线的电子有 mol

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。下列说法错误的是( )

A . 电子的移动方向由a经外电路到b B . 活性炭可以加快O₂在负极上的反应速率 C . 负极反应式为：Mg-2e^-+2OH^-=Mg(OH)₂↓ D . 电池总反应式为：2Mg+O₂+2H₂O=2Mg(OH)₂

铁锅用水清洗放置后出现红褐色锈斑，在此变化过程中不发生的反应是（）

A . Fe-3e^-+3OH^-=3Fe(OH)₃ B . O₂+2H₂O+4e^-=4OH^- C . 4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃ D . 2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂

双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H₂O解离成H⁺和OH^- ，作为H⁺和OH^-离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是（）

A . Y电极与电源正极相连，发生的反应为4OH^--4e^-=O₂+2H₂O↑ B . M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜 C . “双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH) D . 若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1mol电子，两极共得到0.5mol气体

（1） I．依据氧化还原反应：2Ag⁺(aq)+Cu(s)=Cu²⁺(aq)+2Ag(s)设计原电池如图所示。(盐桥为装有琼脂和KNO₃的U形管)。请回答下列问题：

电极X的材料是；电解质溶液Y是；
（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；
（3）盐桥中的K⁺移向(填“CuSO₄”或“Y”)中的溶液。

（4） Ⅱ．CH₄可以消除氮氧化物的污染，主要反应原理为CH₄(g)+2NO₂(g)⇌CO₂(g)+2H₂O(g)+N₂(g) ∆H=-868.7kJ·mol^-1；在3.00L密闭容器中通入1molCH₄和2molNO₂ ，在一定温度下进行上述反应，反应时间(t)与容器内气体总压强(P)的数据见表(提示：恒温恒容条件下压强与气体的物质的量成正比)：

反应时间

t/min

总压强

P/100kPa

4.8

5.44

5.76

5.92

6.00

由表中数据计算，达到平衡时NO₂的转化率为，该温度下的平衡常数K=。

回答下列问题

（1）探究H₂O₂溶液浓度、温度对反应速率的影响
(实验方案)在一定温度下，向相同质量的H₂O₂溶液中加入相同质量的MnO₂粉末，测量收集150 mL O₂所需的时间。
实验序号
H₂O₂溶液的浓度/%
温度/℃
时间/s
Ⅰ
30
20
待测
Ⅱ
15
30
待测
Ⅲ
a
b
待测
为了达到实验目的，补全实验方案。
①若a与b不相等，则a=；b=。
②若a与b相等，则设计实验Ⅰ、Ⅲ的目的是。
（2） H₂O₂是一种重要的化学品，其合成方法不断发展。
$\text{[math]}$ 滤液 $\text{[math]}$
早期制备方法
①Ⅰ为分解反应，产物除BaO、O₂外，还有一种红棕色气体。该反应的化学方程式是。
②Ⅱ为可逆反应，促进该反应正向进行的措施是。
（3）电化学制备方法
我国科学家发明了制取H₂O₂的绿色方法，原理如右图所示(已知： $\text{[math]}$ ， Y膜为 $\text{[math]}$ 选择性交换膜)。
①b极上的电极反应为。
②X膜为(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
③电池工作时，a极室的pH (填“变大”、“变小”、“不变”)
④每生成1 mol H₂O₂ ，电路中转移mol电子。