2022年高中化學 第4章 第2節(jié) 化學電源課時作業(yè) 新人教版選修4

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1、2022年高中化學 第4章 第2節(jié) 化學電源課時作業(yè) 新人教版選修4 1．下列有關化學電池的說法中正確的是(　　) A．化學電池只能將化學能轉化為電能 B．燃料電池能將全部化學能轉化為電能 C．鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時間長 D．一次電池包括干電池和蓄電池 【解析】　蓄電池不但可以將化學能轉化為電能(放電)，也可以將電能轉化為化學能(充電)，燃料電池的能量轉換率超過80%，但不可能100%轉換。蓄電池可重復使用，屬于二次電池。 【答案】　C 2．已知蓄電池在充電時作電解池，放電時作原電池。鉛蓄電池上有兩個接線柱，一個接線柱旁標有“＋”，另一個接線柱旁標有“－”。關于標有

2、“＋”的接線柱，下列說法中正確的是(　　) A．充電時作陽極，放電時作正極 B．充電時作陽極，放電時作負極 C．充電時作陰極，放電時作負極 D．充電時作陰極，放電時作正極 【解析】　“＋”接線柱放電時為原電池正極，充電時與外接電源正極相連，作陽極A正確。 【答案】　A 3．研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl 下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是(　　) A．正極反應式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol

3、Na2Mn5O10轉移2 mol電子 C．Na＋不斷向“水”電池的負極移動 D．AgCl是還原產(chǎn)物 【解析】　根據(jù)總反應中化合價的升降和正極、負極的反應原理，正極反應為5MnO2＋2e－===Mn5O，負極反應為2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A項錯誤，B項正確；C項，陽離子向正極移動，錯誤；D項，AgCl是氧化產(chǎn)物，錯誤。 【答案】　B 4．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)明是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是(　　) A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細 B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉變?yōu)殡娔? C．氫氧燃料電池工作時氫氣在負

4、極被氧化 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 【解析】　因為鋅錳干電池中鋅棒為負極，鋅棒變細，碳棒不變，故A錯；原電池是將化學能直接轉變?yōu)殡娔?，所以B錯；氫氧燃料電池負極反應為H2－2e－===2H＋，所以C正確；太陽能電池的主要材料是硅，D錯。 【答案】　C 5．不久前，美國一個海軍航空站安裝了一臺250 kW的MCFC型燃料電池。該電池可同時供應電和蒸氣，其燃料為H2，電解質為熔融的K2CO3，工作溫度為600～800 ℃。已知該電池的總反應為2H2＋O2===2H2O，負極反應為H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。下列推斷正確的是(　　) A．正極反應為4OH－－4

5、e－===O2＋2H2O B．放電時，CO向負極移動 C．電池供應1 mol水蒸氣，轉移的電子的物質的量4 mol D．放電時，CO向正極移動 【解析】　正極反應是氧化劑得電子的反應，A項錯；原電池中，陰離子向負極移動，B項正確，D項錯；電池提供1 mol水蒸氣，轉移的電子的物質的量為2 mol，C項錯。 【答案】　B 6．生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金柵架上均勻涂上膏狀的PbSO4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應是：2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4 下列對鉛蓄電池的說法中錯誤的是(　　) A．需要定期補充硫酸 B．工作時鉛是負極，PbO2

6、是正極 C．工作時負極上發(fā)生的反應是Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．工作時電解質溶液的密度減小 【解析】　鉛蓄電池在工作時相當于原電池，發(fā)生氧化反應的物質是負極，發(fā)生還原反應的物質是正極，所以Pb是負極，PbO2是正極；在工作時，負極發(fā)生的反應是鉛失去電子生成Pb2＋，Pb2＋與溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸相等。在電池制備時，PbSO4的量是一定的，制成膏狀的PbSO4干燥后安裝，說明H2SO4不用補充；放電時，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物質的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。 【答案】　A 7．常見鎳氫電池的某極是儲氫合

7、金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合價均為0)，電池反應通常表示為LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6Ni(OH)2。下列說法不正確的是(　　) A．放電時儲氫合金作負極 B．充電時儲氫合金作陰極 C．充電時陰極周圍c(OH－)減小 D．放電時負極反應：LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O 【解析】　A選項，鎳氫電池放電時作原電池，發(fā)生反應：LaNi5H6＋6NiO(OH)===LaNi5＋6Ni(OH)2，儲氫合金是還原劑，作原電池的負極。B選項，充電時，外電源的負極接在原電池的負極上，所以充電時儲氫合金作陰極。C選項，充電時陰極：LaNi5

8、＋6H2O＋6e－===LaNi5H6＋6OH－，所以充電時陰極周圍c(OH－)應該增大，C選項錯誤。D選項正確。 【答案】　C 8．一種甲醇、氧氣和強堿溶液作電解質的新型手機電池，可連續(xù)使用一個月，其電池反應為：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，則有關說法正確的是(　　) A．放電時CH3OH參與反應的電極為正極 B．放電時負極的電極反應為CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O C．標準狀況下，通入5.6 L O2并完全反應后，有0.5 mol電子轉移 D．放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降低 【解析】　從電池反應可知，CH3OH為原電池

9、的負極，A選項錯誤；正極反應為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，標準狀況下，5.6 L O2為0.25 mol，轉移電子為 1 mol，C選項錯誤；從正極反應可以看出，正極附近溶液OH－濃度增大，pH升高，D選項錯誤。 【答案】　B 9．目前人們正在研究開發(fā)一種高能電池——鈉硫電池，它是以熔融的鈉、硫為兩極，以Na＋導電的β-Al2O3陶瓷為固體電解質，反應式如下：2Na＋xSNa2Sx。以下說法中正確的是(　　) A．放電時，鈉作負極，發(fā)生還原反應 B．放電時，鈉作正極，硫極發(fā)生還原反應 C．若用此電池電解水，當產(chǎn)生標準狀況下的O2 1.12 L時，消耗金屬鈉為4.6 g

10、 D．放電時，正極發(fā)生的反應為S－2e－===xS 【解析】　放電時為原電池裝置，鈉作負極，發(fā)生氧化反應，硫極作正極，發(fā)生還原反應，A、B、D均不正確。若用此電池電解水，當陽極產(chǎn)生標準狀況下的氣體為1.12 L O2時，則轉移的電子的物質的量為n(e－)＝4n(O2)＝4×0.05 mol＝0.2 mol，則消耗金屬鈉的質量為m(Na)＝0.2 mol×23 g·mol－1＝4.6 g，故C項正確。 【答案】　C 10．有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是(　　) ①每消耗1 mol CH4可以向外

11、電路提供8 mol e－ ②負極上CH4失去電子，電極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③負極上是O2獲得電子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④電池放電后，溶液pH不斷升高 A．①②　　　　　　　　 B．①③ C．①④ D．③④ 【解析】　CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應，即CH4CO2，嚴格講生成的CO2還會與KOH反應生成K2CO3，化合價升高，失去電子，是電池的負極，電極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O,1 mol CH4參加反應有8 mol e－發(fā)生轉移，O2在正極上發(fā)生反應，獲得電子，電

12、極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。雖然正極產(chǎn)生OH－。負極消耗OH－，但從總反應CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時溶液的pH不斷下降，故①②正確，③④錯誤。 【答案】　A 11．鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解質為稀硫酸，工作(放電)時該電池的總反應：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。試根據(jù)上述情況判斷： (1)蓄電池的負極材料是________。 (2)工作時，正極反應為_________________。 (3)工作時，電解質溶液的pH________(填“增大”、“減

13、小”或“不變”)。 (4)工作時，電解質溶液中陰離子移向________極。 (5)電流方向從________極流向________極。 【解析】　蓄電池工作時，起原電池作用，題中各小題概括敘述了蓄電池放電時所涉及的各個方面。根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高，所以Pb為負極；正極發(fā)生還原反應，元素化合價降低，從總反應式可知，PbO2是氧化劑，即正極反應：PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O；從正極反應或電池的總反應可知H2SO4參加了反應，H＋轉變成H2O，所以溶液pH增大；原電池工作時溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電流方向與電子移動方向相反，

14、從正極沿導線流向負極。 【答案】　(1)Pb (2)PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O (3)增大　(4)負　(5)正　負 12．Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應可表示為：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 請回答下列問題： (1)電池的負極材料為________，發(fā)生的電極反應為_________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應為___________________________； (3)SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有

15、Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是____________________，反應的化學方程式為________________________； (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是_______。 【解析】　(1)分析反應的化合價變化，可得Li為還原劑(作負極)，失電子：Li－e－===Li＋。 (2)SOCl2為氧化劑，得電子，從題給電池反應可推出產(chǎn)物：Cl－、S、SO2。(或用總反應減去負極反應)。 (3)題中已給出信息：堿液吸收時的產(chǎn)物是Na2SO3和NaCl，則沒有堿液吸收時的產(chǎn)物應為SO2和HCl，進而推出現(xiàn)象。 【答案】

16、　(1)Li　Li－e－===Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ (3)出現(xiàn)白霧，有刺激性氣味氣體生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑ (4)因為構成電池的主要成分Li能與氧氣、水反應，SOCl2也與水反應 13．微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質溶液為KOH溶液，電極反應為：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 根據(jù)上述反應式，完成下列題目。 (1)判斷下列敘述中正確的是________。 A．在使用過程中，電解質KOH被不

17、斷消耗 B．使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負極，Ag2O是正極 D．Zn電極發(fā)生還原反應，Ag2O電極發(fā)生氧化反應 (2)寫出電池的總反應式：____________________________________。 (3)使用時，負極區(qū)的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH________，電解質溶液的pH________。 【解析】　(1)由正、負電極反應式可知：Zn電極為負極，發(fā)生氧化反應，負極區(qū)pH減小，Ag2O為正極，發(fā)生還原反應，正極區(qū)pH增大；使用時電子由Zn極流向Ag2O極，正、負極反應式相加可得總反

18、應式為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，故電解質KOH未被消耗，電解質溶液的pH不變。 【答案】　(1)C (2)Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag (3)減小　增大　不變 14. 氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定。請回答： (1)氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是________，在導線中電子流動方向為________(用a、b表示)。 (2)負極反應式為__________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因為_______

19、__________________。 (4)該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一，金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下： Ⅰ.2Li＋H22LiH Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑ ①反應Ⅰ中的還原劑是________，反應Ⅱ中的氧化劑是________。 ②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________。 ③由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為___

20、_____mol。 【解析】　本題考查電化學知識。(1)原電池的實質為化學能轉化成電能?？偡磻獮?H2＋O2===2H2O，其中H2從零價升至＋1價，失去電子，即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，故電極反應式左右應各加上OH－。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應速率。(4)Ⅰ中Li從零價升至＋1價，作還原劑。Ⅱ中H2O的H從＋1價降至H2中的零價，作氧化劑。由反應Ⅰ，當吸收10 mol H2時，則生成20 mol LiH，V＝m/ρ＝(20×7.9)/0.82×10－3 L＝192.68×10－3 L，則V(LiH)/V(H2)＝192.68×10－3 L/224 L＝8.60×10－4。20 mol LiH可生成20 mol H2，實際參加反應的H2為20×80%＝16 mol,1 mol H2轉化成1 mol H2O，轉移2 mol電子，所以16 mol H2可轉移32 mol的電子。 【答案】　(1)由化學能轉變?yōu)殡娔堋∮蒩到b(合理表達形式均可) (2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O (3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應速率 (4)①Li　H2O?、?/1 163或8.60×10－4?、?2