2020高中化学 化学电源（提高）巩固练习 新人教版选修4

2020高中化学 化学电源（提高）巩固练习 新人教版选修4

化学电源 ‎【巩固练习】‎ ‎1．下列说法错误的是（ ）‎ ‎ A．依据原电池的原理可设计出化学电源 ‎ B．原电池是化学电源的雏形 ‎ C．原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的负极材料的活动性 ‎ D．氧化还原反应所释放的化学能，是化学电源的能量来源 ‎2．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）‎ ‎　　A．正极反应式：Ag＋Cl-－e-=AgCl ‎　　B．每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子 ‎　　C．Na+不断向“水”电池的负极移动 ‎　　D．AgCl是还原产物 ‎3．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn+2OH－－2e－＝Zn(OH)2；Ag2O+H2O+2e－＝2Ag+2OH－。总反应式为：Zn+Ag2O+H2O＝2Ag+Zn(OH)2。下列判断正确的是（ ）‎ ‎ A．Zn为正极，Ag2O为负极 ‎ B．Zn为负极，Ag2O为正极 ‎ C．电池工作时，负极附近溶液的pH减小 ‎ D．电池工作时，负极附近溶液的pH增大 ‎4．最近，科学家研制出一种纸质电池，这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnOOH。下列说法不正确的是（ ）‎ ‎ A．该电池中Zn为负极，MnO2为正极 ‎ B．该电池的正极反应为：2MnO2+2e－+2H2O＝2MnOOH+2OH－‎ ‎ C．导电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn ‎ D．电池工作时水分子和OH－都能通过薄层纸片 ‎5．蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2‎ 下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是（ ）‎ ‎ A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极 ‎ B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中 ‎ C．放电时，负极上的电极反应为：Fe+2OH－－2e－＝Fe(OH)2‎ ‎ D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动 ‎6．电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，其电源为铅蓄电池，其反应原理为PbO2+Pb+2H2SO4PbSO4+2H2O，下列叙述正确的是（ ）‎ ‎ A．电池放电时，PbO2是电池的正极，被氧化 ‎ B．电池放电时，SO42－只在负极发生反应 ‎ c．电池放电时，溶液的pH不断减小 5‎ ‎ D．电池放电时，正极反应式为：PbO2+4H++SO42－+2e－＝PbSO4+2H2O ‎7．一种新型乙醇电池用磺酸类质子作溶质，比甲醇电池效率高出32倍。电池总反应为：C2H5OH+3O2＝2CO2+ 3H2O，电池示意图如图。‎ ‎ ‎ 下列对这种电池的说法正确的是（ ）‎ ‎ A．b极为电池的负极 ‎ B．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极 ‎ C．电池正极的电极反应为：4H++O2+4e－＝2H2O ‎ D．设每个电子所带电量为q，则l mol乙醇被氧化产生6NA q的电量 ‎8．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3，下列说法不正确的是（ ）‎ ‎ A．正极反应为：O2+2H2O+4e－＝4OH－‎ ‎ B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 ‎ C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 ‎ D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用 ‎9．零排放车载燃料电池曾被美国《时代》杂志列为21世纪改变人类生活的十大新科技之首。质子交换膜燃料电池便是其中一种，其工作原理如图所示，则下列叙述不正确的是（ ）‎ ‎ ‎ ‎ A．正极反应为：O2+4H++4e－＝2H2O ‎ B．负极反应为：2H2－4e－＝4H+‎ ‎ C．导电离子为质子，且在电池内部由正极定向移动至负极 ‎ D．总反应式为：2H2+O2＝2H2O ‎10．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn (s)+2MnO2 (s)+2H2O (1)＝Zn(OH)2 (s)+2MnOOH (s)‎ 下列说法错误的是（ ）‎ ‎ A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2 (s)+2H2O (1)+2e－＝2MnOOH (s)+2OH－ (aq)‎ ‎ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 ‎ D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少‎6.5 g 5‎ ‎11．锂电池是新一代高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为：Li+MnO2＝LiMnO2，下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A．Li是正极，电极反应为：Li－e－＝Li+‎ ‎ B．Li是负极，电极反应为：Li－e－＝Li+‎ ‎ C．MnO2是负极，电极反应为：MnO2+e－＝MnO2－‎ ‎ D．Li是负极，电极反应为：Li－2e－＝Li2+‎ ‎12．不久前，美国一个海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为‎600℃‎～‎700℃‎，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2+O2＝2H2O，负极反应为：H2+CO32－－2e－＝H2O+CO2，则下列推断中正确的是（ ）‎ ‎ A．正极反应为：4OH－＝O2+2H2O+4e－‎ ‎ B．该电池的电极没有参加反应 ‎ C．电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为4 mol ‎ D．O2从正极通入，发生氧化反应 ‎13．某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是 ‎ A．电子通过外电路从b极流向a极 ‎ B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－‎ ‎ C．每转移0.1 mol电子，消耗‎1.12 L的H2‎ ‎ D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 二、填空题 ‎1．一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向另一个电极通入空气。回答下列问题：‎ ‎ （1）此电池放电时发生的化学反应是________________。‎ ‎ （2）此电池的正极发生的电极反应是________；负极发生的电极反应是________。‎ ‎ （3）电解液中的H+向________极移动；向外电路释放电子的电极是________。‎ ‎ （4）比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是________。‎ ‎2．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。‎ ‎ （1）一种常用的镍镉（Ni－Cd）电池，其电池总反应可以表示为：‎ ‎ 2Ni(OH)2+Cd(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O 已知Ni(OH)2和Ca(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是（ ）‎ ‎ ①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④放电时化学能转变为电能 ‎ A．①③ B．②④ C．①④ D．②③‎ ‎ （2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为____________。‎ ‎ （3）下图是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后，进入人体的一条途径：‎ ‎ A → B → C → D → 人 ‎ 生物体D中重金属浓度________（“大于”“等于”“小于”）生物体A中重金属浓度，这是由食物链________作用引起的。除上述途径外，被污染水体中的重金属还可以直接通过________（途径）进入人体。‎ ‎ ‎ 5‎ ‎ （4）另一种常用的电池是锂电池，由于它的比能量（单位质量电极材料所能转换的电能）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成。电池总反应可表示为：‎ ‎ Li+MnO2＝LiMnO2‎ 试回答：锂电池比能量特别大的原因是________。锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因________________。‎ ‎【答案与解析】‎ ‎1．C ‎【解析】A项，化学电源是依据原电池原理设计的，A项正确；B项也正确；C项，原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力，故C项错误，D项正确。‎ ‎2．B ‎【解析】由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物AgCl是氧化产物，A、D都不正确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，C错误；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合价是+18/5价，所以每生成1mol Na2Mn5O10转移电子的物质的量为(4－18/5)×5＝2mol，因此选项B正确。‎ ‎3．BC ‎【解析】Zn→Zn(OH)2失去2e－，而Ag2O→2Ag得到2e－。原电池中失去电子的一极是负极，所以Zn为负极，Ag2O为正极。B正确。因为Zn+2OH－－2e－＝Zn(OH)2，负极区域溶液中c (OH－)不断减小，则c (H+)不断增大，故pH减小，所以C也正确。‎ ‎4．C ‎【解析】原电池反应中Zn失电子、MnO2得电子，因此该电池负极为Zn，正极为MnO2。由电池总反应式减去负极反应式Zn－2e－+2OH－＝Zn(OH)2即得正极反应式2MnO2+2e－+2H2O＝2MnOOH+2OH－。电子只能由Zn经外电路流向MnO2，而不能通过内电路。‎ ‎5．BD ‎【解析】蓄电池放电时起原电池作用，原电池的负极是较活泼的金属Fe，A正确。放电时，Fe是原电池的负极，Fe失电子被氧化成Fe2+。由于负极（Fe）的附近聚集较多的Fe2+，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D不正确。该蓄电池的放电和充电时的电极反应分别是：‎ ‎ 放电：负极，Fe－2e－+2OH－＝Fe(OH)2；‎ ‎ 正极，NiO2+2e－+2H2O＝Ni(OH)2+2OH－。‎ ‎ 充电：阴极，Fe(OH)2+2e－＝Fe+2OH－；‎ ‎ 阳极，Ni(OH)2－2e－+2OH－＝NiO2+2H2O。‎ 可见以上反应都是在碱性溶液中进行的，B不正确，C正确。‎ Pb+SO42－－2e－＝PbSO4‎ PbO2+4H++SO42－+2e－＝PbSO4+2H2O 负极 正极 根据电池 总反应 铅蓄电池放电时是原电池 ‎6．D ‎7．C ‎【解析】由图示知，负极反应为C2H5OH－12e－+3H2O＝2CO2↑+12H+，正极反应为3O2+12e－+12H+＝6H2O，b为正极；电子经外电路由a到b；l mol乙醇被氧化转移12 mol e－，故产生12NA q的电量。‎ ‎8．B ‎【解析】此电池在工作时，电子由铝电极沿导线流向铂电极，电流方向是电子流动方向的反方向，即由铂电极沿导线流向铝电极。‎ ‎9．C ‎【解析】该燃料电池为氢氧燃料电池，其总反应式为2H2+O2＝2H2O，该燃料电池是通过质子（H+）来传递电荷的，H+分别参与了正、负电极的反应，但H+在电池的内部应由负极（产生H+）定向移动至正极（消耗H+），其在整个过程中，消耗量与生成量相等。‎ 5‎ ‎10．C ‎【解析】该电池工作时，Zn应为负极，失去电子，故A正确。原电池正极发生得电子反应，即还原反应，故B正确。电子应由原电池的负极流出，通过外电路流向正极，故C错误。由于Zn失去2 mol电子时，自身消耗的质量为‎65 g，则失去0.2 mol电子，理论上消耗‎6.5 g，故D正确。‎ ‎11．B ‎【解析】分析电池的总反应式Li+MnO2＝LiMnO2，可以知道Li失去电子，发生氧化反应，所以Li是负极，电极反应为Li－e－＝Li+；MnO2是正极，发生还原反应，电极反应为MnO2+e－＝MnO2－。‎ ‎12．B ‎【解析】该电池实质是氢氧燃料电池，负极上氢气发生氧化反应，正极上氧气发生还原反应，电极本身不参与反应；由总反应式知，电池供应1 mol水蒸气，转移的电子数为2 mol；正极反应为：O2+2CO2+4e－＝2CO32－。‎ ‎13．D ‎【解析】首先明确a为负极，这样电子应该是通过外电路由a极流向b，A错；B选项反应应为O2+4e-+4H+=2H2O ; C没有告知标准状况。‎ 二、填空题 ‎1．（1）2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O ‎ （2）3O2+12H++12e－＝6H2O 2CH3OH+2H2O－12e－＝2CO2↑+12H+‎ ‎ （3）正 负极 （4）产物对环境无污染 ‎【解析】甲醇燃料电池实质就是利用甲醇燃料与氧气反应来提供电能。CH3OH作负极，发生氧化反应，电极反应式为2CH3OH+2H2O－12e－＝2CO2↑+12H+；氧气作正极，电极反应式为3O2+12H++12e－＝6H2O，两反应式相加得总反应式。在电池中负极释放电子并传导到正极上，故H+向正极移动。该电池的反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。‎ ‎2．（1）B （2）Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子 ‎ （3）大于 富集 饮水 （4）锂的摩尔质量小 2Li+2H2O＝2LiOH+H2↑‎ ‎【解析】电池充电和放电过程是可逆过程，但是在不同的条件下进行的，不是可逆反应。电池放电过程生成的Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，在酸性土壤中更易生成重金属离子，所以污染更加严重。食物链对重金属离子有富集作用，使之浓度越来越大，危害越来越大。锂的相对原子质量为7，每转移l mol e－，消耗的锂的质量仅为‎7 g，所以其比能量大。‎ 5‎