2019-2020年高中化學 4.2化學電源練習 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學 4.2化學電源練習 新人教版選修4 1.電池是人類生產和生活中的重要能量來源,各式各樣電池的發(fā)展是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是(　　) A.原電池反應均是自發(fā)的氧化還原反應 B.氫氧燃料電池工作時氫氣在正極被氧化 C.氫氧燃料電池是將熱能轉變?yōu)殡娔艿难b置 D.鉛蓄電池在放電過程中,負極質量減小,正極質量增加 解析:原電池反應中的能量變化是將化學能轉化為電能,必須是自發(fā)的氧化還原反應,A項正確,C項錯誤;氫氧燃料電池中,H2發(fā)生氧化反應,在負極被氧化,B項錯誤;鉛蓄電池放電過程中總反應為Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l),生成物PbSO4附著在兩電極上使正、負極質量增加,D項錯誤。 答案:A 2.廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程。其首要原因是(　　) A.為了利用電池外殼的金屬材料 B.防止汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中的石墨電極 解析:廢電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子能對土壤和水源造成污染,必須進行集中處理。 答案:B 3.下列有關鋅錳干電池的說法中正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.鋅外殼是負極,石墨棒是正極材料 B.在外電路中電子從石墨棒流向鋅外殼 C.電流從鋅流到石墨棒上 D.在電池內部陽離子從石墨棒向鋅片移動 解析:在鋅錳干電池中,鋅外殼是負極,石墨棒是正極,在外電路中電子從鋅外殼流向石墨棒,電流的方向與電子的流向相反,電池內部,陽離子向正極石墨棒移動,故A正確,B、C、D錯誤。 答案:A 4.鋰電池是一種新型高能電池,它以質量輕、能量高而受到了普遍重視,目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應式為Li+MnO2LiMnO2,下列說法正確的是(　　) A.Li是正極,電極反應為Li-e-Li+ B.Li是負極,電極反應為Li-e-Li+ C.MnO2是負極,電極反應為MnO2+e-Mn D.Li是負極,電極反應為Li-2e-Li2+ 解析:由總反應O2O2可知,鋰元素在反應后化合價升高(0→+1),錳元素在反應后化合價降低(+4→+3)。Li被氧化,在電池中作負極,電極反應為Li-e-Li+,MnO2在正極上反應,電極反應為MnO2+e-Mn。 答案:B 5.在堿性鋅錳干電池中,已知氫氧化鉀為電解質,發(fā)生的電池總反應為Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2。下列該電池的電極反應,正確的是(　　) A.負極反應為Zn-2e-Zn2+ B.負極反應為Zn+2H2O-2e-Zn(OH)2+2H+ C.正極反應為2MnO2+2H++2e-2MnOOH D.正極反應為2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH- 解析:在書寫堿性電池的電極反應式時,電極反應式中不能出現H+。在堿性電池中,負極Zn失去電子形成的Zn2+應該與OH-結合生成Zn(OH)2。 答案:D 6.乙醇燃料電池中采用磺酸類質子溶劑,在200 ℃左右時供電,電池總反應式為C2H5OH+3O22CO2+3H2O,電池示意圖如下,下列說法中正確的是(　　) A.電池工作時,質子向電池的負極遷移 B.電池工作時,電流由b極沿導線流向a極 C.a極上發(fā)生的電極反應是C2H5OH+3H2O+12e-2CO2+12H+ D.b極上發(fā)生的電極反應是2H2O+O2+4e-4OH- 解析:通入乙醇的一極(a極)為負極,發(fā)生氧化反應;通入氧氣的一極(b極)為正極,發(fā)生還原反應。電池工作時,陽離子(質子)向電池的正極遷移,選項A不正確;電流方向與電子流向相反,電流由b極沿導線流向a極,選項B正確;a極上乙醇應該失電子被氧化,所以選項C不正確;因為電池中使用的是磺酸類質子溶劑,所以電極反應式中不能出現OH-,選項D不正確。 答案:B 7.一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀,負極上的反應為CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有關說法正確的是(　　) A.檢測時,電解質溶液中的H+向負極移動 B.若有0.4 mol電子轉移,則在標準狀況下消耗4.48 L氧氣 C.電池反應的化學方程式為CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O D.正極上發(fā)生的反應為O2+4e-+2H2O4OH- 解析:A項,檢測時,電解質溶液中的H+移向正極;B項,若反應中有0.4 mol電子轉移,則在標準狀況下消耗的O2體積為2.24 L;D項,電解質溶液呈酸性,正極上發(fā)生的反應為O2+4H++4e-2H2O。 答案:C 8.Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池,電池反應方程式為2AgCl+MgMg2++2Ag+2Cl-。有關該電池的說法正確的是(　　) A.Mg為電池的正極 B.負極反應為AgCl+e-Ag+Cl- C.不能被KCl溶液激活 D.可用于海上應急照明供電 解析:由電池總反應知Mg為負極,電極反應為Mg-2e-Mg2+,正極反應為AgCl+e-Ag+Cl-。海水中含大量電解質,所以可以被KCl溶液激活?？捎糜诤Ｉ蠎闭彰鞴╇?。 答案:D 9.鎘鎳可充電電池在現代生活中有著廣泛的應用,它的充、放電反應如下: Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2 請回答下列問題: (1)上述反應式中左邊物質的總能量　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)右邊物質的總能量。 (2)放電時負極發(fā)生反應的物質是　　　　,正極的電極反應式為　。 (3)鎘鎳廢舊電池必須進行回收并集中處理,最主要的原因是　。 解析:(1)原電池放電時對外釋放能量,故反應物的總能量大于生成物的總能量。(2)分析元素化合價的變化,推知該電池放電時Cd失電子,作電池的負極,NiOOH得到電子,作正極,正極電極反應式為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-。(3)鎘鎳廢舊電池中殘留Cd2+、Ni2+等重金屬離子易對土壤和水源造成污染。 答案:(1)大于 (2)Cd　NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH- (3)防止廢舊電池中殘留的鎳、鎘離子污染土壤和水源 10.(1)Zn-MnO2干電池應用廣泛,其電解質溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。該電池的負極材料是　　　　　。電池工作時,電子流向　　　　(填“正極”或“負極”)。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質Cu2+,會加速某電極的腐蝕,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)如圖為鈉硫高能電池的結構示意圖,該電池的工作溫度為320 ℃左右,電池反應為2Na+xSNa2Sx,正極的電極反應式為　　　　　　　　　　　。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。與鉛蓄電池相比,當消耗相同質量的負極活性物質時,鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的　　　　倍。 解析:(1)負極是失電子的一極,Zn所失電子由負極經外電路流向正極。鋅與還原出來的銅構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。(2)正極上是S得到電子發(fā)生還原反應:xS+2e-;要形成閉合回路,M必須是能使離子在其中定向移動的,故M的兩個作用是導電和隔膜;假設消耗的質量都是207 g,則鉛蓄電池能提供的電子為2 mol,而鈉硫電池提供的電子為 mol,故鈉硫電池的放電量是鉛蓄電池的4.5倍。 答案:(1)Zn(或鋅)　正極　鋅與還原出來的銅構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕 (2)xS+2e-　離子導電(導電或電解質)和隔離鈉與硫　4.5 B組 1.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是(　　) A.該電池能夠在高溫下工作 B.電池的負極反應為:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+ C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移 D.在電池反應中,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標準狀況下CO2氣體 L 解析:微生物主要成分是蛋白質,高溫條件下蛋白質變性,失去活性,A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負極,負極反應為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2,應該是酸性,所以右邊寫H+。不能在左邊加OH-、右邊寫H2O),B項正確。正極反應為6O2+24H++24e-12H2O,從兩極反應可知:負極生成H+,正極消耗H+,即通過質子交換膜從負極到正極傳導H+,選項C不正確。從總反應C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標準狀況下CO2氣體22.4 L,D項錯誤。 答案:B 2.如圖是某公司批量生產的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的構造示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質子(H+)和電子,電子經外電路、質子經內電路到達另一極與氧氣反應。該電池總反應式為2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列有關該電池的說法錯誤的是(　　) A.右邊的電極為電池的負極,b處通入的是空氣 B.左邊的電極為電池的負極,a處通入的是甲醇 C.電池負極的反應式為2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+ D.電池正極的反應式為3O2+12H++12e-6H2O 解析:在電解質溶液中,陽離子從負極移向正極。從質子通過的方向可知,a處通入的為甲醇,為原電池的負極;b處通入的為空氣,為原電池的正極。 答案:A 3.可用于電動汽車的鋁—空氣燃料電池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液,鋁合金為負極,通入空氣的電極為正極。下列說法正確的是(　　) A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時,正極反應都為O2+2H2O+4e-4OH- B.以NaOH溶液為電解液時,負極反應為:Al+3OH--3e-Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液為電解液時,電池在工作過程中電解液的pH保持不變 D.電池工作時,電子通過外電路從正極流向負極 解析:正極O2得電子,溶液顯堿性或中性時,正極反應都為O2+2H2O+4e-4OH-,A正確。鋁作負極,鋁失電子,中性溶液(NaCl)中的負極反應為Al-3e-Al3+,堿性溶液(NaOH)中的負極反應為Al+4OH--3e-Al+2H2O,B不正確。在堿性時,總的電池反應式為4Al+3O2+4OH-4Al+2H2O,溶液pH降低,C項錯。電池工作時,電子從負極流向正極,D項錯。 答案:A 4.Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。 請回答下列問題: (1)電池的負極材料為　　　　,發(fā)生的電極反應為 　。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應為 　。 (3)SOCl2易揮發(fā),實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,實驗現象是　　　　　　　　　　　　　　　　,反應的化學方程式為　 　。 (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行,原因是 　。 解析:(1)分析反應的化合價變化,可得Li為還原劑(作負極),失電子:Li-e-Li+。 (2)SOCl2為氧化劑,得電子,從題給電池反應可推出產物:Cl-、S、SO2(或用總反應減去負極反應)。 (3)題中已給出信息:堿液吸收時的產物是Na2SO3和NaCl,則沒有堿液吸收時的產物應為SO2和HCl,進而推出現象。 答案:(1)Li　Li-e-Li+ (2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑ (3)出現白霧,有刺激性氣味氣體生成　SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑ (4)構成電池的主要成分Li能與氧氣、水反應,SOCl2也與水反應 5.氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍了一層細小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強,性質穩(wěn)定。請回答: (1)氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是　　　　,在導線中電子流動方向為　　　　(用a、b表示)。 (2)負極反應式為　。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因為　。 (4)該電池工作時,H2和O2連續(xù)由外部供給,電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此,大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下: Ⅰ.2Li+H22LiH Ⅱ.LiH+H2OLiOH+H2↑ ①反應Ⅰ中的還原劑是　　　　,反應Ⅱ中的氧化劑是　　　　。 ②已知LiH固體密度為0.82 gcm-3,用鋰吸收224 L(標準狀況)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,若能量轉化率為80%,則導線中通過電子的物質的量為　　　　mol。 解析:(1)原電池的實質是把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置;在原電池中,電子從負極經導線流向正極,而氫氧燃料電池中通入H2的一極是負極,故電子由a流向b。(2)H2在負極上失電子,因為電解質溶液是KOH溶液,故負極反應式為2H2+4OH--4e-4H2O。(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數,從而增大電極反應速率。(4)①LiH中Li為+1價,H為-1價,故反應Ⅰ中Li是還原劑,反應Ⅱ中H2O是氧化劑。②由反應Ⅰ可知吸收10 mol H2時,生成20 mol LiH,則生成的LiH的體積是V(LiH)=10-3 Lcm-3=0.195 L,則生成的LiH的體積與被吸收的H2的體積之比為=8.7110-4。由②20 mol LiH與H2O反應可生成20 mol H2,實際參與反應的H2為20 mol80%=16 mol,則通過的電子的物質的量為16 mol2=32 mol。 答案:(1)化學能轉變?yōu)殡娔堋∮蒩到b (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,加快電極反應速率 (4)①Li　H2O　②8.7110-4?、?2