2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.2 化學(xué)電池（測(cè)）新人教版選修4.doc

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4-2 化學(xué)電源 1．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( ) A．利用電池外殼的金屬材料 B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染 C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品 D．回收其中石墨電極 【答案】B 【解析】電池必須進(jìn)行集中處理首要原因是電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染 2．普通鋅錳干電池在放電時(shí)總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn(s)+2MnO2+2NZn2++Mn2O3(s)+2NH3↑+H2O，在此電池放電時(shí)正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A．Zn B．碳 C．MnO2和N D．Zn2+和NH3 【答案】C 3．紐扣電池可用于計(jì)算器、電子表等的電源。有一種紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2。關(guān)于該電池的敘述不正確的是( ) A．使用時(shí)電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，Zn是負(fù)極 B．使用時(shí)電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負(fù)極 C．正極的電極反應(yīng)為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH- D．Zn極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生還原反應(yīng) 【答案】B 【解析】由總方程式可以看出，負(fù)極為Zn，正極為Ag2O，使用時(shí)電子由負(fù)極流向正極，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)也正確。 4．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個(gè)薄層紙片(在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導(dǎo)體。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為： Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)，下列說法正確的是( ) A．該電池的正極為鋅 B．該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用 C．當(dāng)0．1 mol Zn完全溶解時(shí)，轉(zhuǎn)移電子個(gè)數(shù)為1．2041024 D．電池正極反應(yīng)式為：2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH- 【答案】D 5．下面是兩種常見的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說法不正確的是( ) 干電池示意圖 鉛蓄電池示意圖 A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池 B．干電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后，鋅筒被破壞 C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2 mol電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207 g D．鉛蓄電池負(fù)極材料為Pb 【答案】C 【解析】選項(xiàng)A正確。在干電池中，Zn作負(fù)極，被氧化，B正確。C項(xiàng)忽略了硫酸鉛在該極上析出，該極質(zhì)量應(yīng)該增加而非減少。 6．質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)常作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑作催化劑，導(dǎo)電離子是H+。下列對(duì)該燃料電池的描述中正確的是( ) ①正極反應(yīng)為：O2+4H++4e-2H2O ②負(fù)極反應(yīng)為：2H2-4e-4H+ ③總的化學(xué)反應(yīng)為：2H2+O22H2O ④氫離子通過電解質(zhì)向正極移動(dòng) A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④ 【答案】C 7．美國(guó)加州Miramar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)電和水蒸氣，其工作溫度為600~700 ℃，所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3。該電池的總反應(yīng)為2H2+O22H2O，負(fù)極反應(yīng)為H2+C-2e-H2O+CO2。則下列推斷中正確的是( ) A．正極反應(yīng)：4OH--4e-2H2O+O2↑ B．當(dāng)電池生成1 mol H2O時(shí)，轉(zhuǎn)移4 mol電子 C．放電時(shí)C向負(fù)極移動(dòng) D．放電時(shí)C向正極移動(dòng) 【答案】C 【解析】總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)求得正極反應(yīng)為：O2+4e-+2CO22C，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由總反應(yīng)知每生成1 mol水，轉(zhuǎn)移2 mol電子，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，C向負(fù)極移動(dòng)，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8．有四種燃料電池： A．固體氧化物燃料電池 B．堿性氫氧化物燃料電池 C．質(zhì)子交換膜燃料電池 D．熔融鹽燃料電池， 下面是工作原理示意圖，其中正極反應(yīng)生成水的是( ) 【答案】C 【解析】A項(xiàng)，正極反應(yīng)生成O2-；B項(xiàng)，正極反應(yīng)生成OH-；C項(xiàng)，正極反應(yīng)生成H2O；D項(xiàng)，正極反應(yīng)生成C。 9．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀，負(fù)極上的反應(yīng)為： CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有關(guān)說法正確的是( ) A．檢測(cè)時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H+向負(fù)極移動(dòng) B．若有0．4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4．48 L氧氣 C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O D．正極上發(fā)生的反應(yīng)為：O2+4e-+2H2O4OH- 【答案】C 10．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是( ) A．該電池能夠在高溫下工作 B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+ C．放電過程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D．在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體 L 【答案】B 【解析】微生物主要成分是蛋白質(zhì)，高溫條件下蛋白質(zhì)失去活性，A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2應(yīng)該是酸性，所以右邊寫H+。不能在左邊加OH-、右邊寫H2O)，B項(xiàng)正確。正極反應(yīng)為：6O2+24H++24e-12H2O，從兩極反應(yīng)可知：負(fù)極生成H+，正極消耗H+，即通過質(zhì)子交換膜從負(fù)極到正極傳導(dǎo)H+，選項(xiàng)C不正確。從總反應(yīng)C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22．4 L，D項(xiàng)錯(cuò)。 11．微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是 A． 正極反應(yīng)中有CO2生成 B． 微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C． 質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D． 電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2═6CO2+6H2O 【答案】A 12．市場(chǎng)上經(jīng)常見到的標(biāo)記為L(zhǎng)i－ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為：Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列說法不正確的是( ) A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li－e－===Li＋ B．充電時(shí)，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液 D．放電過程中Li＋向負(fù)極移動(dòng) 【答案】D 【解析】A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作負(fù)極，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物只有一種，化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，由于Li可以與水反應(yīng)，故不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液，正確；D項(xiàng)，原電池中陽(yáng)離子應(yīng)遷移至正極得電子，錯(cuò)誤。 13．如圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320 ℃左右，電池反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx，正極的電極反應(yīng)式為 。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個(gè)作用是 。與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的 倍。 【答案】xS+2e-Sx2－離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫 4.5 14．化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。 （1）目前常用的鎳鎘(NiCd)電池，其電池總反應(yīng)可以表示為： Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2 已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是( ) ①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng) ②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng) ③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? ④放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ （2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價(jià)值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)? 。 【答案】 （1）B （2）Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液 【解析】（1）NiCd電池的充、放電條件不相同，因此電池的充、放電反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)。 （2）Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金屬離子Ni2+和Cd2+，污染土壤。 15．ZnMnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。 （1）該電池的負(fù)極材料是 。電池工作時(shí)，電子流向 (填“正極”或“負(fù)極”)。 （2）若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是 。欲除去Cu2+，最好選用下列試劑中的 (填代號(hào))。 a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3H2O 【答案】 （1）Zn(或鋅) 正極 （2）鋅與還原出來(lái)的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕 b 【解析】Zn(或鋅)正極 ， （2）鋅與還原出來(lái)的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。 16．（1）據(jù)報(bào)道，科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型電池，可供手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月。據(jù)此請(qǐng)回答以下問題： ①甲醇是 極，電極反應(yīng)是 。 ②電池反應(yīng)的離子方程式是 。 （2）一般說來(lái)，根據(jù)一個(gè)氧化還原反應(yīng)便可設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。例如，某種燃料電池的總反應(yīng)是CH4+2O2+2OH-C+3H2O。在此燃料電池中，通CH4極是 極，通O2極是 極，每消耗1 mol CH4，轉(zhuǎn)移電子 mol，此電池的電解質(zhì)溶液為 ，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是 ，正極發(fā)生的電極反應(yīng)是 。 【答案】（1）①負(fù) CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O ②2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O （2）負(fù) 正 8 堿性介質(zhì)如KOH溶液 CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O 2O2+4H2O+8e-8OH- 【解析】熟練判斷燃料電池的正負(fù)極