2019-2020年高中化學(xué) 第4章 第2節(jié) 化學(xué)電源課時(shí)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(shí)作業(yè) 新人教版選修4 1．下列有關(guān)化學(xué)電池的說(shuō)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(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng) 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(guò)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(shí)作電解池，放電時(shí)作原電池。鉛蓄電池上有兩個(gè)接線柱，一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“＋”，另一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“－”。關(guān)于標(biāo)有“＋”的接線柱，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．充電時(shí)作陽(yáng)極，放電時(shí)作正極 B．充電時(shí)作陽(yáng)極，放電時(shí)作負(fù)極 C．充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作負(fù)極 D．充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作正極 【解析】　“＋”接線柱放電時(shí)為原電池正極，充電時(shí)與外接電源正極相連，作陽(yáng)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(jìn)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(shí)的有關(guān)說(shuō)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(fù)極移動(dòng) D．AgCl是還原產(chǎn)物 【解析】　根據(jù)總反應(yīng)中化合價(jià)的升降和正極、負(fù)極的反應(yīng)原理，正極反應(yīng)為5MnO2＋2e－===Mn5O，負(fù)極反應(yīng)為2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，AgCl是氧化產(chǎn)物，錯(cuò)誤。 【答案】　B 4．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來(lái)源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。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(shí)間后碳棒變細(xì) 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(shí)氫氣在負(fù)極被氧化 D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 【解析】　因?yàn)殇\錳干電池中鋅棒為負(fù)極，鋅棒變細(xì)，碳棒不變，故A錯(cuò)；原電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以B錯(cuò)；氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－===2H＋，所以C正確；太陽(yáng)能電池的主要材料是硅，D錯(cuò)。 【答案】　C 5．不久前，美國(guó)一個(gè)海軍航空站安裝了一臺(tái)250 kW的MCFC型燃料電池。該電池可同時(shí)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(fù)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(shí)，CO向負(fù)極移動(dòng) 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(shí)，CO向正極移動(dòng) 【解析】　正極反應(yīng)是氧化劑得電子的反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)；原電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)；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(xiàng)錯(cuò)。 【答案】　B 6．生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，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(duì)鉛蓄電池的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．需要定期補(bǔ)充硫酸 B．工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbO2是正極 C．工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SO===PbSO4 D．工作時(shí)電解質(zhì)溶液的密度減小 【解析】　鉛蓄電池在工作時(shí)相當(dāng)于原電池，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是正極，所以Pb是負(fù)極，PbO2是正極；在工作時(shí)，負(fù)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(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的硫酸相等。在電池制備時(shí)，PbSO4的量是一定的，制成膏狀的PbSO4干燥后安裝，說(shuō)明H2SO4不用補(bǔ)充；放電時(shí)，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(jiàn)鎳氫電池的某極是儲(chǔ)氫合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合價(jià)均為0)，電池反應(yīng)通常表示為L(zhǎng)aNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6Ni(OH)2。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電時(shí)儲(chǔ)氫合金作負(fù)極 B．充電時(shí)儲(chǔ)氫合金作陰極 C．充電時(shí)陰極周圍c(OH－)減小 D．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O 【解析】　A選項(xiàng)，鎳氫電池放電時(shí)作原電池，發(fā)生反應(yīng)：LaNi5H6＋6NiO(OH)===LaNi5＋6Ni(OH)2，儲(chǔ)氫合金是還原劑，作原電池的負(fù)極。B選項(xiàng)，充電時(shí)，外電源的負(fù)極接在原電池的負(fù)極上，所以充電時(shí)儲(chǔ)氫合金作陰極。C選項(xiàng)，充電時(shí)陰極：LaNi5＋6H2O＋6e－===LaNi5H6＋6OH－，所以充電時(shí)陰極周圍c(OH－)應(yīng)該增大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。D選項(xiàng)正確。 【答案】　C 8．一種甲醇、氧氣和強(qiáng)堿溶液作電解質(zhì)的新型手機(jī)電池，可連續(xù)使用一個(gè)月，其電池反應(yīng)為：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO＋6H2O，則有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．放電時(shí)CH3OH參與反應(yīng)的電極為正極 B．放電時(shí)負(fù)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(shí)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(fù)極，A選項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)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?yàn)閮蓸O，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(shuō)法中正確的是(　　) A．放電時(shí)，鈉作負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B．放電時(shí)，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(shí)，消耗金屬鈉為4.6 g D．放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)為S－2e－===xS 【解析】　放電時(shí)為原電池裝置，鈉作負(fù)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(yáng)極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體為1.12 L O2時(shí)，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(xiàng)正確。 【答案】　C 10．有人設(shè)計(jì)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(shuō)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(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③負(fù)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(huì)與KOH反應(yīng)生成K2CO3，化合價(jià)升高，失去電子，是電池的負(fù)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(fù)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(shí)溶液的pH不斷下降，故①②正確，③④錯(cuò)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(shí)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(fù)極材料是________。 (2)工作時(shí)，正極反應(yīng)為_________________。 (3)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (4)工作時(shí)，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(shí)，起原電池作用，題中各小題概括敘述了蓄電池放電時(shí)所涉及的各個(gè)方面。根據(jù)原電池原理，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價(jià)升高，所以Pb為負(fù)極；正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價(jià)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(shí)溶液中陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極；電流方向與電子移動(dòng)方向相反，從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極。 【答案】　(1)Pb (2)PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O (3)增大　(4)負(fù)　(5)正　負(fù) 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(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電池的負(fù)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行，原因是_______。 【解析】　(1)分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可得Li為還原劑(作負(fù)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(fù)極反應(yīng))。 (3)題中已給出信息：堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物是Na2SO3和NaCl，則沒(méi)有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，進(jìn)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?yàn)闃?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(guò)程中，電解質(zhì)KOH被不斷消耗 B．使用過(guò)程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負(fù)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(shí)，負(fù)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(fù)電極反應(yīng)式可知：Zn電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)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(shí)電子由Zn極流向Ag2O極，正、負(fù)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(xì)小的鉑粉，吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)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(dòng)方向?yàn)開_______(用a、b表示)。 (2)負(fù)極反應(yīng)式為__________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開________________________。 (4)該電池工作時(shí)，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(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)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(guò)電子的物質(zhì)的量為________mol。 【解析】　本題考查電化學(xué)知識(shí)。(1)原電池的實(shí)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(jià)升至＋1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。(2)負(fù)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(jià)升至＋1價(jià)，作還原劑。Ⅱ中H2O的H從＋1價(jià)降至H2中的零價(jià)，作氧化劑。由反應(yīng)Ⅰ，當(dāng)吸收10 mol H2時(shí)，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(shí)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(dá)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