2019-2020年高中化学 第4章 第2节 化学电源课时作业 新人教版选修4.doc

2019-2020年高中化学 第4章 第2节 化学电源课时作业 新人教版选修41下列有关化学电池的说法中正确的是()A化学电池只能将化学能转化为电能B燃料电池能将全部化学能转化为电能C锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长D一次电池包括干电池和蓄电池【解析】蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)，燃料电池的能量转换率超过80%，但不可能100%转换。蓄电池可重复使用，属于二次电池。【答案】C2已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“”，另一个接线柱旁标有“”。关于标有“”的接线柱，下列说法中正确的是()A充电时作阳极，放电时作正极B充电时作阳极，放电时作负极C充电时作阴极，放电时作负极D充电时作阴极，放电时作正极【解析】“”接线柱放电时为原电池正极，充电时与外接电源正极相连，作阳极A正确。【答案】A3研究人员最近发明了一种“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：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl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：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl是还原产物【解析】根据总反应中化合价的升降和正极、负极的反应原理，正极反应为5MnO22e=Mn5O，负极反应为2Ag2Cl2e=2AgCl，A项错误，B项正确；C项，阳离子向正极移动，错误；D项，AgCl是氧化产物，错误。【答案】B4电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅【解析】因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，故A错；原电池是将化学能直接转变为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应为H22e=2H，所以C正确；太阳能电池的主要材料是硅，D错。【答案】C5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蒸气，其燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，工作温度为600800 。已知该电池的总反应为2H2O2=2H2O，负极反应为H2CO2e=H2OCO2。下列推断正确的是()A正极反应为4OH4e=O22H2OB放电时，CO向负极移动C电池供应1 mol水蒸气，转移的电子的物质的量4 molD放电时，CO向正极移动【解析】正极反应是氧化剂得电子的反应，A项错；原电池中，阴离子向负极移动，B项正确，D项错；电池提供1 mol水蒸气，转移的电子的物质的量为2 mol，C项错。【答案】B6生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金栅架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：2PbSO42H2OPbO2Pb2H2SO4下列对铅蓄电池的说法中错误的是()A需要定期补充硫酸B工作时铅是负极，PbO2是正极C工作时负极上发生的反应是Pb2eSO=PbSO4D工作时电解质溶液的密度减小【解析】铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应的物质是负极，发生还原反应的物质是正极，所以Pb是负极，PbO2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2，Pb2与溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等。在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4干燥后安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。【答案】A7常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为0)，电池反应通常表示为LaNi5H66NiO(OH)LaNi56Ni(OH)2。下列说法不正确的是()A放电时储氢合金作负极B充电时储氢合金作阴极C充电时阴极周围c(OH)减小D放电时负极反应：LaNi5H66OH6e=LaNi56H2O【解析】A选项，镍氢电池放电时作原电池，发生反应：LaNi5H66NiO(OH)=LaNi56Ni(OH)2，储氢合金是还原剂，作原电池的负极。B选项，充电时，外电源的负极接在原电池的负极上，所以充电时储氢合金作阴极。C选项，充电时阴极：LaNi56H2O6e=LaNi5H66OH，所以充电时阴极周围c(OH)应该增大，C选项错误。D选项正确。【答案】C8一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH3O24OH2CO6H2O，则有关说法正确的是()A放电时CH3OH参与反应的电极为正极B放电时负极的电极反应为CH3OH8OH6e=CO6H2OC标准状况下，通入5.6 L O2并完全反应后，有0.5 mol电子转移D放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低【解析】从电池反应可知，CH3OH为原电池的负极，A选项错误；正极反应为：O22H2O4e=4OH，标准状况下，5.6 L O2为0.25 mol，转移电子为1 mol，C选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液OH浓度增大，pH升高，D选项错误。【答案】B9目前人们正在研究开发一种高能电池钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na导电的Al2O3陶瓷为固体电解质，反应式如下：2NaxSNa2Sx。以下说法中正确的是()A放电时，钠作负极，发生还原反应B放电时，钠作正极，硫极发生还原反应C若用此电池电解水，当产生标准状况下的O2 1.12 L时，消耗金属钠为4.6 gD放电时，正极发生的反应为S2e=xS【解析】放电时为原电池装置，钠作负极，发生氧化反应，硫极作正极，发生还原反应，A、B、D均不正确。若用此电池电解水，当阳极产生标准状况下的气体为1.12 L O2时，则转移的电子的物质的量为n(e)4n(O2)40.05 mol0.2 mol，则消耗金属钠的质量为m(Na)0.2 mol23 gmol14.6 g，故C项正确。【答案】C10有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e负极上CH4失去电子，电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液pH不断升高ABC D【解析】CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4CO2，严格讲生成的CO2还会与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O,1 mol CH4参加反应有8 mol e发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH。虽然正极产生OH。负极消耗OH，但从总反应CH42O22KOH=K2CO33H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故正确，错误。【答案】A11铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质为稀硫酸，工作(放电)时该电池的总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。试根据上述情况判断：(1)蓄电池的负极材料是_。(2)工作时，正极反应为_。(3)工作时，电解质溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)工作时，电解质溶液中阴离子移向_极。(5)电流方向从_极流向_极。【解析】蓄电池工作时，起原电池作用，题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面。根据原电池原理，负极发生氧化反应，元素化合价升高，所以Pb为负极；正极发生还原反应，元素化合价降低，从总反应式可知，PbO2是氧化剂，即正极反应：PbO2SO4H2e=PbSO42H2O；从正极反应或电池的总反应可知H2SO4参加了反应，H转变成H2O，所以溶液pH增大；原电池工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。【答案】(1)Pb(2)PbO2SO4H2e=PbSO42H2O(3)增大(4)负(5)正负12LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(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：Lie=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)LiLie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(4)因为构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应，SOCl2也与水反应13微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为：Zn2OH2e=Zn(OH)2，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。根据上述反应式，完成下列题目。(1)判断下列叙述中正确的是_。A在使用过程中，电解质KOH被不断消耗B使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极CZn是负极，Ag2O是正极DZn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应(2)写出电池的总反应式：_。(3)使用时，负极区的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH_，电解质溶液的pH_。【解析】(1)由正、负电极反应式可知：Zn电极为负极，发生氧化反应，负极区pH减小，Ag2O为正极，发生还原反应，正极区pH增大；使用时电子由Zn极流向Ag2O极，正、负极反应式相加可得总反应式为ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag，故电解质KOH未被消耗，电解质溶液的pH不变。【答案】(1)C(2)ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag(3)减小增大不变14.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为_。 (4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。【解析】本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2O2=2H2O，其中H2从零价升至1价，失去电子，即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH。(3)铂粉的接触面积大，可以加快反应速率。(4)中Li从零价升至1价，作还原剂。中H2O的H从1价降至H2中的零价，作氧化剂。由反应，当吸收10 mol H2时，则生成20 mol LiH，Vm/(207.9)/0.82103 L192.68103 L，则V(LiH)/V(H2)192.68103 L/224 L8.60104。20 mol LiH可生成20 mol H2，实际参加反应的H2为2080%16 mol,1 mol H2转化成1 mol H2O，转移2 mol电子，所以16 mol H2可转移32 mol的电子。【答案】(1)由化学能转变为电能由a到b(合理表达形式均可)(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O1/1 163或8.6010432