2019-2020年高中化學(xué) 第4章 第2節(jié) 化學(xué)電源課時作業(yè) 新人教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 第2節(jié) 化學(xué)電源課時作業(yè) 新人教版選修4 1.下列有關(guān)化學(xué)電池的說法中正確的是( ) A.化學(xué)電池只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B.燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)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(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(放電),也可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(充電),燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%,但不可能100%轉(zhuǎn)換。蓄電池可重復(fù)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(biāo)有“+”,另一個接線柱旁標(biāo)有“-”。關(guān)于標(biāo)有“+”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(yīng)可表示為:5MnO2+2Ag+2NaCl===Na2Mn5O10+2AgCl 下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是( ) A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl--e-===AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)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(yīng)中化合價的升降和正極、負極的反應(yīng)原理,正極反應(yīng)為5MnO2+2e-===Mn5O,負極反應(yīng)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(xué)對人類的一項重大貢獻。下列有關(guān)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(zhuǎn)變?yōu)殡娔? C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化 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(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?,所以B錯;氫氧燃料電池負極反應(yīng)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(yīng)電和蒸氣,其燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3,工作溫度為600~800 ℃。已知該電池的總反應(yīng)為2H2+O2===2H2O,負極反應(yīng)為H2+CO-2e-===H2O+CO2。下列推斷正確的是( ) A.正極反應(yīng)為4OH--4e-===O2+2H2O B.放電時,CO向負極移動 C.電池供應(yīng)1 mol水蒸氣,轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量4 mol D.放電時,CO向正極移動 【解析】 正極反應(yīng)是氧化劑得電子的反應(yīng),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(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)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(yīng)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是正極 C.工作時負極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb-2e-+SO===PbSO4 D.工作時電解質(zhì)溶液的密度減小 【解析】 鉛蓄電池在工作時相當(dāng)于原電池,發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是負極,發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)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(yīng)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(zhì)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金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合價均為0),電池反應(yīng)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(yīng):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(yīng):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+6H2O+6e-===LaNi5H6+6OH-,所以充電時陰極周圍c(OH-)應(yīng)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(zhì)的新型手機電池,可連續(xù)使用一個月,其電池反應(yīng)為:2CH3OH+3O2+4OH-2CO+6H2O,則有關(guān)說法正確的是( ) A.放電時CH3OH參與反應(yīng)的電極為正極 B.放電時負極的電極反應(yīng)為CH3OH+8OH--6e-===CO+6H2O C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,通入5.6 L O2并完全反應(yīng)后,有0.5 mol電子轉(zhuǎn)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(yīng)可知,CH3OH為原電池的負極,A選項錯誤;正極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-===4OH-,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,5.6 L O2為0.25 mol,轉(zhuǎn)移電子為 1 mol,C選項錯誤;從正極反應(yīng)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(dǎo)電的βAl2O3陶瓷為固體電解質(zhì),反應(yīng)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(yīng) B.放電時,鈉作正極,硫極發(fā)生還原反應(yīng) C.若用此電池電解水,當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2 1.12 L時,消耗金屬鈉為4.6 g D.放電時,正極發(fā)生的反應(yīng)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(yīng),硫極作正極,發(fā)生還原反應(yīng),A、B、D均不正確。若用此電池電解水,當(dāng)陽極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體為1.12 L O2時,則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為n(e-)=4n(O2)=40.05 mol=0.2 mol,則消耗金屬鈉的質(zhì)量為m(Na)=0.2 mol23 gmol-1=4.6 g,故C項正確。 【答案】 C 10.有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(yīng),用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)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可以向外電路提供8 mol e- ②負極上CH4失去電子,電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-===CO+7H2O ③負極上是O2獲得電子,電極反應(yīng)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(yīng),即CH4CO2,嚴(yán)格講生成的CO2還會與KOH反應(yīng)生成K2CO3,化合價升高,失去電子,是電池的負極,電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-===CO+7H2O,1 mol CH4參加反應(yīng)有8 mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移,O2在正極上發(fā)生反應(yīng),獲得電子,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-。雖然正極產(chǎn)生OH-。負極消耗OH-,但從總反應(yīng)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(xué)電源,其電極材料分別是Pb和PbO2,電解質(zhì)為稀硫酸,工作(放電)時該電池的總反應(yīng):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(yīng)為_________________。 (3)工作時,電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)工作時,電解質(zhì)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(yīng),元素化合價升高,所以Pb為負極;正極發(fā)生還原反應(yīng),元素化合價降低,從總反應(yīng)式可知,PbO2是氧化劑,即正極反應(yīng):PbO2+SO+4H++2e-===PbSO4+2H2O;從正極反應(yīng)或電池的總反應(yīng)可知H2SO4參加了反應(yīng),H+轉(zhuǎn)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,從正極沿導(dǎo)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.LiSOCl2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(zhì)是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)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(yīng)為_________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________________; (3)SOCl2易揮發(fā),實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,實驗現(xiàn)象是____________________,反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)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(yīng)可推出產(chǎn)物:Cl-、S、SO2。(或用總反應(yīng)減去負極反應(yīng))。 (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(yīng)為SO2和HCl,進而推出現(xiàn)象。 【答案】 (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(gòu)成電池的主要成分Li能與氧氣、水反應(yīng),SOCl2也與水反應(yīng) 13.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,電極反應(yīng)為:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。 根據(jù)上述反應(yīng)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(zhì)KOH被不斷消耗 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(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng) (2)寫出電池的總反應(yīng)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(zhì)溶液的pH________。 【解析】 (1)由正、負電極反應(yīng)式可知:Zn電極為負極,發(fā)生氧化反應(yīng),負極區(qū)pH減小,Ag2O為正極,發(fā)生還原反應(yīng),正極區(qū)pH增大;使用時電子由Zn極流向Ag2O極,正、負極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式為Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag,故電解質(zhì)KOH未被消耗,電解質(zhì)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(xué)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(zhì)穩(wěn)定。請回答: (1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是________,在導(dǎo)線中電子流動方向為________(用a、b表示)。 (2)負極反應(yīng)式為__________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因為_________________________。 (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(guān)鍵技術(shù)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(yīng)Ⅰ中的還原劑是________,反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為________mol。 【解析】 本題考查電化學(xué)知識。(1)原電池的實質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能??偡磻?yīng)為2H2+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(yīng)式左右應(yīng)各加上OH-。(3)鉑粉的接觸面積大,可以加快反應(yīng)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(yīng)Ⅰ,當(dāng)吸收10 mol H2時,則生成20 mol LiH,V=m/ρ=(207.9)/0.8210-3 L=192.6810-3 L,則V(LiH)/V(H2)=192.6810-3 L/224 L=8.6010-4。20 mol LiH可生成20 mol H2,實際參加反應(yīng)的H2為2080%=16 mol,1 mol H2轉(zhuǎn)化成1 mol H2O,轉(zhuǎn)移2 mol電子,所以16 mol H2可轉(zhuǎn)移32 mol的電子。 【答案】 (1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)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(yīng)速率 (4)①Li H2O?、?/1 163或8.6010-4?、?2- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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