2019-2020学年高中化学作业10发展中的化学电源含解析 人教版必修2

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课时作业（十）‎ A组—基础巩固 化学电源 ‎1.右图是某课外活动小组设计的用化学电池使LED灯发光的装置。下列说法错误的是(　　)‎ A．铜片表面有气泡生成 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 D．如果将铜片换成铁片，电路中的电流方向将改变 解析　铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A项正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；原电池工作时阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故C项正确；如果将铜片换成铁片，锌仍然是负极，所以电路中的电流方向不变，故D项错误。故选D项。‎ 答案　D ‎2．现有M、N、P、E 4种元素的单质，能发生以下反应：‎ ‎①在水溶液中，M＋N2＋===M2＋＋N ‎②P＋2H2O(冷)===P(OH)2＋H2↑‎ ‎③N、E相连浸入稀H2SO4中，电极反应为：N－2e－===N2＋，2H＋＋2e－===H2↑‎ 判断它们的还原性由强到弱的顺序是 (　　)‎ A．M、N、P、E　　　　　　 B．P、M、N、E C．M、N、E、P D．E、P、M、N 答案　B ‎3．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列对电池放电时的分析正确的(　　)‎ A．Pb为正极被氧化 B．电子从PbO2流向外电路 C．SO42－向PbO2处移动 D．电解质溶液pH不断增大 解析　A项，放电时，Pb失去电子与硫酸根离子结合为硫酸铅，所以Pb为负极，被氧化，A项错误；B项，Pb为负极，则二氧化铅为正极，则电子从Pb流向外电路，B项错误；C项，原电池中，阴离子向负极移动，所以硫酸根离子向Pb极移动，C项错误；D项，因为该反应中消耗硫酸，且有水生成，所以氢离子浓度减小，pH增大，D项正确，故选D项。‎ 答案　D 6‎ ‎4．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是(　　)‎ A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D．氢氧燃料电池是一种需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 解析　由氢氧燃料电池原理示意图可知，a为负极，电解质溶液若为中性或酸性溶液，其电极反应为：2H2－4e－===4H＋，电解质溶液若为强碱溶液，则电极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，A项正确；b为正极，电解质溶液若为中性或碱性溶液，正极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电解质溶液若为强酸溶液，则电极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项正确。电池总反应式均为：2H2＋O2===2H2O。产物是水，不污染环境，且能利用，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，C项正确；H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内，D项错误。‎ 答案　D ‎5．某锂电池的电池总反应为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．锂电极作电池负极，放电过程中发生还原反应 B．1 mol SOCl2发生电极反应转移的电子数为4 mol C．电池的正极反应为2SOCl2－4e－===4Cl－＋S＋SO2‎ D．组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行 解析　从电池的总反应方程式可看出：锂电极作电池负极，放电过程中失去电子，发生氧化反应，A项错误。1 mol SOCl2发生电极反应转移的电子数为2 mol，B项错误。电池的正极反应为2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2。C项错误。由于负极材料Li活动性强，容易与水、氧气发生反应。所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，D项正确。‎ 答案　D ‎6．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4 Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn－2e－===Zn2＋，2NH4＋＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论不正确的是(　　)‎ A．干电池内发生的是氧化还原反应 B．锌为负极，碳为正极 C．工作时，电子由碳极经过外电路流向锌极 6‎ D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器 解析　工作时，电子由锌极(负极)流经外电路流向碳极(正极)。‎ 答案　C ‎7．燃料电池是燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧气或空气起反应，将化学能转变为电能的装置，电解液为强碱溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　)‎ A．负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O B．负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．随着放电进行，溶液中的阳离子向负极移动 D．随着放电进行，溶液的pH不变 解析　A项，燃料电池中燃料作负极，所以甲烷燃料电池中甲烷在负极发生氧化反应，结合电解质溶液，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O，A项正确；B项，O2＋2H2O＋4e－===4OH－是正极反应，B项错误；C项，随着放电进行，溶液中的阳离子向正极移动，C项错误；D项，随着放电进行，氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，D项错误，故选A项。‎ 答案　A ‎8．汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如下图所示，放电时其电池反应如下：‎ PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 根据此反应判断，下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．Pb是负极 B．PbO2得电子，被还原 C．负极反应是Pb＋SO42－－2e－===PbSO4 D．电池放电时，溶液酸性增强 解析　由放电时的反应可知，Pb是负极，电极反应为Pb－2e－＋SO42－===PbSO4↓，PbO2是正极，电极反应为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－===PbSO4↓＋2H2O，反应中消耗H2SO4，溶液酸性减弱。‎ 答案　D ‎9．(1)为了验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是________。‎ 6‎ ‎(2)将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如下图所示(A、B为多孔碳棒)。‎ ‎①________处电极入口通甲烷(填A或B)，其电极反应式为________________；‎ ‎②当消耗甲烷的体积为22.4 L(标准状况下)时，假设电池的能量转化率为100%，则导线中转移电子的物质的量为________________，消耗KOH的物质的量为____________________。‎ 解析　(1)验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，在原电池中，铜作负极，其它导电的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐，①中铁作负极、Cu作正极，电池反应式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，不能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，故错误；②中铜作负极、银作正极，电池反应式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，故正确；③中铁发生钝化现象，Cu作负极、铁作正极，电池反应式为：Cu＋2NO3－＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，不能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，故错误；④中铁作负极、铜作正极，电池反应式为：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，不能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，故错误；故选②；(2)①根据电子流向知，A为负极、B为正极，燃料电池中通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以A处通入甲烷，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O，故答案为：A；CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O；②甲烷的物质的量为1 mol，导线中转移电子的物质的量＝1 mol×8＝8 mol，根据CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O知，消耗KOH的物质的量为甲烷物质的量的2倍，所以消耗氢氧化钾的物质的量是2 mol，故答案为：8 mol；2 mol。‎ 答案　(1)②‎ ‎(2)①A　CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O ‎②8 mol　2 mol B组—能力提升 ‎10．镍氢电池的总反应式是H2＋2NiO(OH)22Ni(OH)2，根据此反应式判断，此电池放电时，负极上发生反应的物质是(　　)‎ A．NiO(OH) B．Ni(OH)2‎ C．H2 D．H2和NiO(OH)‎ 6‎ 解析　总反应式是H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2，由方程式可知，H2中H元素化合价升高，被氧化，在原电池负极发生氧化反应，则H2为原电池的负极，负极反应式H2－2e－＋2OH－===2H2O。‎ 答案　C ‎11．查处酒后驾驶采用的“便携式测量仪”是以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法中正确的是(　　)‎ A．燃料电池属于二次电池 B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C．乙醇在正极发生氧化反应 D．电池总反应为2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O 解析　本题考查原电池原理。A项，燃料电池属于一次电池，错误；B项，由于是酸性介质，不可能生成OH－，错误，正确的为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C项，乙醇在负极发生氧化反应，错误。‎ 答案　D ‎12．2008年北京奥运会出现了中国自己生产的燃料电池汽车，作为马拉松领跑车和电视拍摄车，该车装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所专。试回答：‎ ‎(1)通入氧气的电极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，通入氢气的电极为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极。‎ ‎(2)电池工作时，正极的电极反应式为_________________________________________。‎ ‎(3)在质子交换膜两侧，质子的运动方向是________(填序号)。‎ a．从左往右 b．从右往左 解析　(1)该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，通O2的电极为正极，发生还原反应，通H2的电极为负极，发生氧化反应。(2)负极电极反应式为2H2－4e－===4H＋，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。(3)在原电池中阳离子向正极移动，所以H＋向右移动。‎ 答案　(1)还原　负　(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(3)a C组—高分突破 ‎13．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4‎ 6‎ ‎－SOCl2。电池的总反气应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2，请回答下列问题：‎ ‎(1)电池的负极材料为________，发生的电极反应式为________。‎ ‎(2)电池正极发生的电极反应式为___________________________________________。‎ ‎(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________，反应的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ 解析　分析元素化合价的变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，Li－e－===Li＋。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到2SOCl2＋4e－===4C1－＋S＋SO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。(4)因为形成原电池的成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。‎ 答案　(1)锂　Li－e－===Li＋‎ ‎(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2‎ ‎(3)出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl ‎(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应 6‎