2019高中化学第四章电化学基础4.2化学电源精练新人教版

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化学电源A组　定向巩固定向巩固一、化学电源1.下列有关电池的叙述正确的是(　　)A.手机用的锂离子电池属于一次电池B.锌锰干电池中,锌电极是负极C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被还原D.太阳能电池的主要材料为二氧化硅解析:手机用的锂离子电池属于二次电池,A项错误;锌锰干电池中锌失去电子,发生氧化反应,作负极,B项正确;氢氧燃料电池工作时,氢气在负极失电子被氧化,C项错误;太阳能电池的主要材料为硅,光导纤维的主要材料是二氧化硅,D项错误。答案:B2.对化学电源的叙述正确的是(　　)A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C.化学电源均是安全、无污染的D.化学电源即为充电电池解析:化学电源比火力发电对化学能的利用率高,A项正确;火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位,故B项错误;部分废旧化学电源会引起重金属污染,故C项错误;化学电源包括一次电池、二次电池、燃料电池等,故D项错误。答案:A3.下列电池工作时,O2在正极放电的是(　　)A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池解析:氢燃料电池中,负极上H2放电,正极上O2放电,A、C、D三项中均不存在O2放电,故选B。n答案:B4.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染,其电池总反应为2Zn+O22ZnO,原料为锌粒、空气和电解质溶液。则下列叙述中正确的是(　　)A.锌为正极,空气进入负极反应B.电池中有1mol电子转移时消耗的Zn为65gC.正极发生氧化反应D.电解质溶液肯定不是强酸溶液解析:因电池反应中有ZnO生成,故电解质溶液不可能为强酸溶液,否则ZnO会溶解。答案:D5.某准晶体X由一定比例的Al、Fe、Cu组成,取两小块该准晶体,一块投入盛KOH溶液的烧杯①中,另一块投入盛稀硫酸的烧杯②中,两烧杯中固体均被液体浸没。下列分析合理的是(　　)A.烧杯①中若构成微型电池,正极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑B.烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,负极反应为Al-3e-+3OH-Al(OH)3C.烧杯②中可能构成三种微型电池,且正极反应相同D.烧杯②中溶液最终呈蓝色解析:烧杯①中若构成微型电池,则正极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,A项错误;烧杯①中若铝、铜作电极构成微型电池,则金属Al作负极,失去电子,电极反应为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,B项错误;烧杯②中可构成Al-Fe原电池、Al-Cu原电池、Fe-Cu原电池,三种原电池的正极反应均为2H++2e-H2↑,C项正确;烧杯②中Cu不会溶解,溶液不会呈蓝色,D项错误。答案:C6.下面是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是(　　)A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池nB.干电池在长时间使用后,锌筒被破坏C.铅蓄电池工作过程中,每通过2mol电子,负极质量减小207gD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析:在干电池中,Zn作负极,逐渐溶解,B项正确。铅蓄电池工作时,负极反应为Pb+SO42--2e-PbSO4,电极质量增大,C项错误。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂储藏在电池内,且工作的最终产物是水,故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,D项正确。答案:C7.导学号90514154化学电池在通信、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Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法正确的是　　　　。 ①上述反应是可逆反应②上述反应不是可逆反应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.①③B.②④C.①④D.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)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输出的电能)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+MnO2LiMnO2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为非水溶液,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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析:电池的充电过程和放电过程是在不同的条件下进行的,题述反应不是可逆反应。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。锂的摩尔质量为7g·mol-1,每转移1mol电子,消耗锂的质量仅为7g,所以锂电池的比能量特别大。答案:(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)锂的摩尔质量小　2Li+2H2O2LiOH+H2↑n8.(1)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。该电池的负极材料是　　　　　　　　。电池工作时,电子流向　　　　(填“正极”或“负极”)。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是　 　。 (2)如图为钠硫高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为320℃左右,电池反应为2Na+xSNa2Sx,正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的　　　　倍。 解析:(1)负极是失电子的一极,Zn所失电子由负极经外电路流向正极。锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。(2)正极上是S得到电子发生还原反应:xS+2e-Sx2-;要形成闭合回路,M必须是能使离子在其中定向移动的,故M的两个作用是导电和隔膜;假设消耗的质量都是207g,则铅蓄电池能提供的电子为2mol,而钠硫电池提供的电子为20723mol,故钠硫电池的放电量是铅蓄电池的4.5倍。答案:(1)Zn(或锌)　正极　锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀(2)xS+2e-Sx2-　离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫　4.5定向巩固二、新型化学电源9.硼化矾(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如右,该电池工作时反应为4VB2+11O24B2O3+2V2O5。下列说法正确的是(　　)A.电极a为电池负极B.图中选择性透过膜只能让阳离子选择性通过C.电子由VB2极经KOH溶液流向电极aD.VB2极发生的电极反应为2VB2+22OH--22e-V2O5+2B2O3+11H2O解析:根据电池总反应和题图知电极a为正极,A项错误;题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性通过,B项错误;电子由VB2极经负载流向电极a,C项错误;根据总反应和电子转移情况可知D项正确。n答案:D10.导学号90514155我国科学家发明的一种可控锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)A.电池工作时,电子的流向:锂电极→导线→碳电极B.水既是氧化剂又是溶剂,有机电解质可用水溶液代替C.电池总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2↑D.该装置不仅可提供电能,还可提供清洁燃料氢气解析:A项,锂电极为负极,碳电极为正极,电子从负极流出,经导线流向正极,正确;B项,负极材料锂能与水反应,不可用水溶液代替有机电解质,错误;C项,电池总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2↑,正确;D项,由电池总反应知该装置不仅可提供电能,还可提供清洁燃料氢气,正确。答案:B11.乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池,下列说法正确的是(　　)A.每有0.1molO2反应,则迁移H+0.4molB.正极反应式为CH2CH2-2e-+2OH-CH3CHO+H2OC.电子移动方向:电极a→磷酸溶液→电极bD.该电池为可充电电池解析:根据O2+4H++4e-2H2O知,每有0.1molO2反应,则迁移H+0.4mol,A项正确;正极上氧气得电子,发生还原反应,电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,B项错误;放电时电子从电极a沿导线流向电极b,电子不进入电解质溶液,C项错误;充电时,不能生成乙烯和氧气,故该电池不是可充电电池,D项错误。n答案:A12.经过长时间的研发和多次展示后,科技工作者开发出了甲醇燃料电池,该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。请回答下列问题:(1)该燃料电池的电解质是　　　　　。 (2)由电池反应可知,放电时该电池的负极反应物为　　　　　,该物质发生　　　　　反应,负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)电池使用过程中,当有0.5mol电子转移时,消耗甲醇的质量是　　　　g(结果保留两位小数)。 (4)放电一段时间后,通入O2的电极附近溶液的pH　　　　(填“升高”“不变”或“降低”)。 解析:(1)由电池反应可知该电池的电解质是KOH。(2)放电时负极上CH3OH发生氧化反应,正极上O2发生还原反应。正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O。(3)根据关系式CH3OH~6e-可知转移0.5mol电子时,消耗甲醇约2.67g。(4)根据放电时正极的电极反应式可知,放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的碱性增强,pH升高。答案:(1)KOH(2)CH3OH(或甲醇)　氧化　CH3OH+8OH--6e-CO32-+6H2O(3)2.67(4)升高B组　综合提升1.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(　　)A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.46L解析:微生物的主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质变性,失去活性,A不正确。通入燃料C6H12O6的极为负极,负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2,应该是酸性,所以右边写H+。不能在左边加OH-、右边写H2O),B项正确。正极反应为6O2+24H++24e-12H2O,从两极反应可知:n负极生成H+,正极消耗H+,即H+通过质子交换膜从负极迁移到正极,选项C不正确。从总反应C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4L,D项错误。答案:B2.如图是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。该电池总反应式为2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列有关该电池的说法错误的是(　　)A.右边的电极为电池的负极,b处通入的是空气B.左边的电极为电池的负极,a处通入的是甲醇C.电池负极的反应式为2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+D.电池正极的反应式为3O2+12H++12e-6H2O解析:在电解质溶液中,阳离子从负极移向正极。从质子通过的方向可知,a处通入的为甲醇,为原电池的负极;b处通入的为空气,为原电池的正极。答案:A3.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,通入空气的电极为正极。下列说法正确的是(　　)A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-Al(OH)3↓C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极解析:正极O2得电子,溶液显碱性或中性时,正极反应都为O2+2H2O+4e-4OH-,A正确。铝作负极,铝失电子,中性溶液(NaCl)中的负极反应为Al-3e-Al3+,碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al+4OH--3e-AlO2-+2H2O,B不正确。碱性溶液中,总的电池反应式为4Al+3O2+4OH-4AlO2-+2H2O,溶液pH降低,C项错。电池工作时,电子从负极流向正极,D项错。答案:A4.导学号90514156Li-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-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。请回答下列问题:n(1)电池的负极材料为　　　　　　,发生的电极反应为　。 (2)电池正极发生的电极反应为 　。 (3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到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:(1)分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂(作负极),失电子:Li-e-Li+。(2)SOCl2为氧化剂,得电子,从题给电池反应可推出产物:Cl-、S、SO2(或用总反应减去负极反应)。(3)题中已给出信息:碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl,则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl,进而推出现象。答案:(1)Li　Li-e-Li+(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑(3)出现白雾,有刺激性气味气体生成　SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑(4)构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应,SOCl2也与水反应