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高中 | 原电池工作原理题目答案及解析如下,仅供参考!
选修四
第四章 电化学基础
第一节 原电池
原电池工作原理
钠资源储量丰富,便于开采,价格便宜,钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示$\rm ($电池工作前两电极的质量相等$\rm )$。
下列说法错误的是$(\quad\ \ \ \ )$
充电时,疏松多孔钠电极接电源负极
","放电时,电流由疏松多孔钠电极经$\\text{NaP}{{\\text{F}}_{6}}$有机溶液流向石墨电极
","充电时,阳极电极反应式为$\\text{N}{{\\text{a}}_{3}}{{\\text{V}}_{2}}{{\\left( \\text{P}{{\\text{O}}_{4}} \\right)}_{2}}{{\\text{O}}_{2}}\\text{F}-2{{\\text{e}}^{-}}=\\text{Na}{{\\text{V}}_{2}}{{\\left( \\text{P}{{\\text{O}}_{4}} \\right)}_{2}}{{\\text{O}}_{2}}\\text{F}+2\\text{N}{{\\text{a}}^{+}}$
","放电时,电路中通过$\\rm 1$ $\\rm mol$电子,理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少$\\rm 23$ $\\rm g$
"]当接通负载时,疏松多孔的钠电极为负极,发生反应$\text{Na}-{{\text{e}}^{-}}=\text{N}{{\text{a}}^{+}}$,则石墨电极为正极;当接通电源时,疏松多孔钠电极为阴极,石墨电极为阳极。
$\rm A$.根据电池工作原理图可知,放电时,疏松多孔钠电极为负极,电极反应式为$\text{Na}-{{\text{e}}^{-}}=\text{N}{{\text{a}}^{+}}$,石墨电极为正极,电极反应式为$\text{Na}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}+2{{\text{e}}^{-}}+2\text{N}{{\text{a}}^{+}}=\text{N}{{\text{a}}_{3}}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}$,因此充电时,钠电极为阴极,即疏松多孔钠电极接电源负极,$\rm A$项正确;
$\rm B$.放电时,电流由正极经外电路流向负极,再由负极经溶液流向正极,故电流由疏松多孔钠电极经$\text{NaP}{{\text{F}}_{6}}$有机溶液流向石墨电极,$\rm B$项正确;
$\rm C$.放电时,石墨电极为正极,电极反应式为$\text{Na}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}+2{{\text{e}}^{-}}+2\text{N}{{\text{a}}^{+}}=\text{N}{{\text{a}}_{3}}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}$,则充电时、阳极电极反应式为$\text{N}{{\text{a}}_{3}}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{1}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}-2{{\text{e}}^{-}}=\text{Na}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}+2\text{N}{{\text{a}}^{+}}$,$\rm C$项正确;
$\rm D$.放电时,负极电极反应式为$\text{Na}-{{\text{e}}^{-}}=\text{N}{{\text{a}}^{+}}$,正极电极反应式为$\text{Na}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}+2{{\text{e}}^{-}}+2\text{N}{{\text{a}}^{+}}=\text{N}{{\text{a}}_{3}}{{\text{V}}_{2}}{{\left( \text{P}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\text{F}$,电路中通过$\rm 1$ $\rm mol$电子,理论上疏松多孔钠电极质量减少$\rm 1$ $\rm mol\times 23$ $\rm g/mol=23$ $\rm g$,石墨电极质量增加$\rm 1$ $\rm mol\times 23$ $\rm g/mol=23$ $\rm g$,则钠电极比石墨电极质量少$\rm 23$ $\rm g-(-23$ $\rm g)=46$ $\rm g$,$\rm D$项错误;
故选:$\rm D$
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