题目内容

14．美国IBM公司设计出了一款新型锂空气电池，其原理就是通过吸入空气与设备内的锂离子发生反应，进行能量的提供．因其独特的放电方式，也称呼吸式电池．负极采用金属锂条，负极的电解液采用含有锂盐的有机电解液．中间设有用于隔开正极和负极的锂离子固体电解质．正极的水性电解液使用碱性水溶性凝胶，与由微细化碳和廉价氧化物催化剂形成的正极组合．如图所示．下列说法不正确的是（　　）
A．负极反应：Li-e-=Li+，金属锂以锂离子（Li+）的形  式溶于有机电解液，电子供应给导线．溶解的锂离子（Li+）穿过固体电解质移到正极的水性电解液中
B．正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，在正极的水性电解液中与锂离子（Li+）结合生成水溶性氢氧化锂（LiOH），并能实现锂元素的循环
C．在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，以防止两电解液发生混合，而且能促进电池发生反应
D．锂-空气电池至今都未普及，原因是它存在致命缺陷，即固体反应生成物氧化锂（Li2O）在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止

分析 放电时，该装置是原电池，锂易失电子而作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，根据图知，该原电池为碱性电池，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，充电时，锂电极得电子作阴极，与原电池负极相连，电解熔融氢氧化锂时，阴极上得电子发生还原反应．

解答 解：A．根据离子移动方向可知，锂失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Li-e-=Li+，金属锂以锂离子（Li+）的形式溶于有机电解液，电子供应给导线．溶解的锂离子（Li+）穿过固体电解质移到正极的水性电解液中，故A正确；
B．正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，在正极的水性电解液中与锂离子（Li+）结合生成水溶性氢氧化锂（LiOH），并能实现锂元素的循环，故B正确；
C．锂和水反应生成氢氧化锂和氢气，所以不能让金属锂与水性电解液直接接触，在负极的有机电解液和空气极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，以防止两电解液发生混合，而且能促进电池发生反应，故C正确；
D．在锂-空气电池中，由于放电反应生成的并非是固体的Li2O，而是容易溶解在水性电解液中的LiOH，故D错误，
故选D．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，根据阴阳离子的移动方向确定正负极，明确各个电极上发生的电极反应是解本题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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2．某工业废水中含有一定量的Cr2O72-，含+6价铬的污水污染环境，常用的处理方法有两种．
方法一：还原沉淀法
在一定条件下把Cr2O72-还原成Cr3+，再调节溶液的pH值，使Cr3+转化成无毒的Cr（OH）3沉淀除去．已知常温下，Ksp[Cr（OH）3]=6.3×10-31．
（1）在酸性条件下，可选用FeSO4来还原，则还原1molCr2O72-离子，需要6mol的FeSO4•7H2O．
（2）也可以选用Na2S2O3溶液作还原剂，每消耗0.1molNa2S2O3转移0.8mole-，写出在酸性条件下发生反应的离子方程式：3S2O32-+4Cr2O72-+26H+═6SO42-+8Cr3++13H2O．
（3）调节溶液的pH=5时，通过列式计算说明溶液中的Cr3+是否沉淀完全：c（Cr3+）•（10-9）3=6.3×10-31，解之得c（Cr3+）=6.3×10-4＞10-5（离子浓度小于1×10-5mol•L-1时，即可认为该离子沉淀完全）．
方法二：该方法用Fe作电极点解Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液的pH升高，产生Cr（OH）3沉淀除去．
（4）写出阳极区的总反应方程式：Fe-2e-=Fe2+．
（5）在阴极附近，溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）2H++2e-=H2 ↑，溶液中同时生成的沉淀还有Fe（OH）3．
（6）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论上除去Na2Cr2O70.0003mol（已知F=96500C•mol-1）
5．在1L的密闭容器中通入2molNH3，在一定温度下发生下列反应：2NH3?N2+3H2，达到平衡时，容器内N2的百分含量为a%．若维持容器的体积和温度都不变，分别通入下列初始物质，达到平衡时，容器内N2的百分含量也为a%的是（　　）
A．3molH2+2molN2B．2molNH3+1molN2
C．3molN2+1molH2D．0.1molNH3+0.95molN2+2.85molH2
2．某化学实验小组拟用以下装置由乙醇与浓硫酸共热制备乙烯，且进行乙烯的催化氧化实验．

（1）在A处虚线框内绘出该实验装置图．
（2）制取乙烯的化学方程式为CH3-CH2-OH $→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2=CH2↑+H2O．
（3）装置B中盛有NaOH溶液，除了便于观察乙烯和氧气的流速以外，还具有的作用是：
①除去乙烯中的二氧化碳和二氧化硫；②充分混合氧气和乙烯．
（4）若E中收集到的物质为CH3CHO，则D中发生反应的化学方程式为2CH2=CH2+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3CHO．
（5）用乙醇、浓硫酸共热制乙烯，所得乙烯产率较低，原因可能是ABC（填字母序号）．
A．乙醇部分挥发                     B．乙醇部分生成乙醚
C．乙醇被氧化为C、CO、CO2 D．乙醇消去成乙炔．
9．某化学兴趣小组欲研究一种镁铝合金，以下是部分实验．请完成填空．
[实验一]从镁铝合金片上剪下一小块，先称重，然后投到盛有10mL 10mol•L-1NaOH溶液（足量）的锥形瓶里．
（1）从反应开始至反应结束，依次可观察到的现象有：①切口断面处先产生气泡，反应由慢到快；②小块合金在溶液中上下翻腾；③溶液升温；④反应后，溶液中残留黑色固体．
（2）开始时产生气泡速率慢，其主要原因（除温度、电化学因素外）是合金表面有氧化膜．
（3）欲利用此反应测定合金中铝的含量，请仿照方法①写出另一种不同方法所需数据．
方法需测定的数据
①测定产生的H2的体积
②“测定残留固体镁的质量”或“测定反应消耗或剩余的NaOH的量”或“测定生成的NaAlO2的量”
[实验二]向实验一的锥形瓶里滴加1mol•L-1HCl，使镁、铝两种元素恰好只以氯化物的形式存在．
[实验三]请设计合理实验检验实验二所得溶液中的Mg2+、Al3+．
限选实验用品与试剂：烧杯、试管、滴管、1mol•L-1NaOH溶液、1mol•L-1HCl溶液、蒸馏水．
根据你设计的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论．（可填满、可不填满）

实验操作预期现象和结论
步骤1：
步骤2：
…
[实验四]粉末状试样A是由MgO和Fe2O3组成的混合物．取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成．
产物中的单质B是Fe（填化学式）．
19．NA为阿伏伽德罗常数，下列叙述错误的是（　　）
A．常温常压下，42g乙烯和丁烯混合气体中，极性键数为 6 NA
B．1 mol Mg与足量O2或N2反应生成MgO或Mg3N2均失去2 NA个电子
C．由CO2和O2组成的混合气体中共有NA个分子，其中的氧原子数为2NA
D．6.4g SO2与足量氧气反应生成SO3，转移电子数为0.2 NA
6．下列说法错误的是（　　）
A．纯铁的抗腐蚀能力比生铁强
B．可用酒精洗涤附着在试管内壁上的固态硫
C．用惰性电极电解熔融NaCl可获得金属钠
D．二氧化硅能与NaOH溶液反应，所以盛放碱液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
3．有A、B、C、D四种短周期元素．已知一个B原子核的原子受到α粒子的轰击得到一个A原子的原子核和一个C原子的原子核，又知C、D元素同主族，且能发生下面两个反应，如下：
A、B化合物+B、C化合物$\stackrel{物质的量2：1}{→}$B单质+A、C化合物
A、D化合物+D、C化合物$\stackrel{物质的量2：1}{→}$D单质+A、C化合物
请完成下列问题．
（1）比较B、C原子半径大小；画出D离子的结构示意图．
（2）分别写出上述两个反应方程式．
4．下列关于配制一定物质的量浓度的溶液说法正确的是（　　）
A．把40gNaOH溶解于1L水中即得到1mol/L的NaOH溶液
B．将4.48LNH3溶解于水配成1L溶液即得到0.2mol/L的氨水溶液
C．配制0.2mol/L的CuSO4溶液480mL，需硫酸铜晶体的质量为25g
D．配制1L0.2mol/L的H2SO4溶液，加水定容时仰视刻度线操作，则配出浓度偏高

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