《紅對(duì)勾講與練》人教版化學(xué)選修4:課時(shí)作業(yè)23-Word版含解析

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1、學(xué)時(shí)作業(yè)23化學(xué)電源時(shí)間:45分鐘滿(mǎn)分:100分一、選擇題(每題4分,共48分)1銀鋅電池廣泛用作多種電子儀器的電源,它的電池反映是:ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2,則負(fù)極上發(fā)生反映的物質(zhì)是()AAgBZn(OH)2CAg2O DZn1解析:由題給總方程式得:Zn2OH2e=Zn(OH)2,故Zn為負(fù)極。答案:D2某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H,其基本構(gòu)造見(jiàn)下圖,電池總反映可表達(dá)為:2H2O2=2H2O,下列有關(guān)說(shuō)法對(duì)的的是()A電子通過(guò)外電路從b極流向a極Bb極上的電極反映式為:O22H2O4e=4OHC每轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子,消耗1.12 L的H2DH由a極

2、通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極2解析:由電池總反映方程式及原電池原理可知,充入H2的一極即a極是負(fù)極,充入O2的一極即b極是正極;電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極;電池內(nèi)部陽(yáng)離子即H移向正極,正極即b極的電極反映式應(yīng)為:O24H4e=2H2O,故A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)對(duì)的。C項(xiàng)沒(méi)有指明原則狀況,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:D3有人設(shè)計(jì)出運(yùn)用CH4和O2反映,用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反映類(lèi)似于CH4在O2中燃燒,則下列說(shuō)法中對(duì)的的是()每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e負(fù)極上CH4失去電子,電極反映式為CH410OH8e=CO7H2O負(fù)極上是O2獲得電子,電極反映式為O22H2O

3、4e=4OH電池放電時(shí),溶液pH不斷升高ABC D3解析:CH4在鉑電極上發(fā)生類(lèi)似于CH4在O2中燃燒的反映,即CH4CO2,嚴(yán)格地講生成的CO2還與KOH反映生成K2CO3,化合價(jià)升高,失去電子,是電池的負(fù)極,電極反映式為CH410OH8e=CO7H2O,1 mol CH4參與反映有8 mol e發(fā)生轉(zhuǎn)移,O2在正極上發(fā)生反映,獲得電子,電極反映式為O22H2O4e=4OH。雖然正極產(chǎn)生OH,負(fù)極消耗OH,但從總反映CH42O22KOH=K2CO33H2O可看出是消耗KOH,因此電池放電時(shí)溶液的pH不斷下降,故對(duì)的,錯(cuò)誤。故對(duì)的答案為A。答案:A4燃料電池的基本構(gòu)成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化

4、劑。此種電池的能量運(yùn)用率可高達(dá)80%(一般柴油發(fā)電機(jī)只有40%左右),產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A上述燃料電池的負(fù)極反映物是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)B氫氧燃料電池常用于航天飛行器,因素之一是該電池的產(chǎn)物為水,通過(guò)解決之后可供宇航員使用C乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH溶液,該電池的負(fù)極反映為C2H5OH12e=2CO23H2OD甲烷堿性燃料電池的正極反映為O22H2O4e=4OH4解析:氫氣、甲烷、乙醇等在燃料電池中,發(fā)生的反映為氧化反映,故作為電池的負(fù)極。電解質(zhì)為強(qiáng)堿KOH溶液,因此電極反映中不也許生成二氧化碳,應(yīng)當(dāng)生成CO,即負(fù)極反映為:C2H5OH12e16OH=2CO

5、11H2O。故C錯(cuò)誤。答案:C5科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池,它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣,另一極通入丙烷氣體,電解質(zhì)是固態(tài)氧化物,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2。下列對(duì)該燃料電池的說(shuō)法不對(duì)的的是()A在熔融電解質(zhì)中,O2由負(fù)極移向正極B該電池的總反映是:C3H85O2=3CO24H2OC電路中每通過(guò)5 mol電子,約有5.6 L原則狀況下的丙烷被完全氧化D通入丙烷的電極為電池負(fù)極,發(fā)生的電極反映為:C3H820e10O2=3CO24H2O5解析:該燃料電池的化學(xué)反映原理是:C3H85O2=3CO24H2O,B對(duì)的;放電過(guò)程中通入丙烷的電極為負(fù)極:C3H820e10O2=3CO

6、24H2O,C對(duì)的;通入O2的電極為正極:O24e=2O2,產(chǎn)生的O2將向負(fù)極移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)。答案:A6.美國(guó)海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學(xué)共同研制成功的用于潛航器的鎂過(guò)氧化氫燃料電池系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。如下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A電池的負(fù)極反映為:Mg2e=Mg2B電池工作時(shí),H向負(fù)極移動(dòng)C電池工作一段時(shí)間后,溶液的pH增大D電池總反映式是:MgH2O22H=Mg22H2O6解析:MgH2O2燃料電池中Mg作負(fù)極:Mg2e=Mg2,Pt作正極:H2O22H2e=2H2O,總式為:MgH2O22H=Mg22H2O,消耗H,使c(H)減小,pH增大,且H移向正極。答案:B7下圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)

7、存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法對(duì)的的是()A該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B裝置Y中負(fù)極的電極反映式為:O22H2O4e=4OHC裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃燒和氧化劑的再生D裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放,并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化7解析:A項(xiàng),系統(tǒng)中存在光能電能、電能化學(xué)能、化學(xué)能電能、電能機(jī)械能等多種能量轉(zhuǎn)化方式;B項(xiàng),Y中負(fù)極的電極反映式為H22e=2H;C項(xiàng),裝置X可電解水生成H2和O2;D項(xiàng),無(wú)論是原電池還是電解池都不也許實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的完全轉(zhuǎn)化,故只有C對(duì)的。答案:C8實(shí)驗(yàn)室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取Cl2(提示:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2),已知

8、鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生如下反映:負(fù)極:PbSO2e=PbSO4正極:PbO24HSO2e=PbSO42H2O今若制得0.050 mol H2,這時(shí)電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是()A0.025 mol B0.050 molC0.10 mol D0.20 mol8解析:欲求H2SO4的量,需找出鉛蓄電池的總反映式,將電極反映式合并得PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O,而制取Cl2時(shí),每生成1 mol H2,電子轉(zhuǎn)移2 mol,現(xiàn)需電子0.050 mol20.10 mol,由鉛蓄電池總反映可知每轉(zhuǎn)移0.10 mol電子,將消耗H2SO4 0.10 mol。答案:C9乙醇燃料電池中采

9、用磺酸類(lèi)質(zhì)子溶劑,在200 左右時(shí)供電,電池總反映式為C2H5OH3O2=2CO23H2O,電池示意圖如下,下列說(shuō)法中對(duì)的的是()A電池工作時(shí),質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B電池工作時(shí),電流由b極沿導(dǎo)線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反映是C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反映是2H2OO24e=4OH9解析:通入乙醇的一極(a極)為負(fù)極,發(fā)生氧化反映;通入氧氣的一極(b極)為正極,發(fā)生還原反映。電池工作時(shí),陽(yáng)離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移,選項(xiàng)A不對(duì)的;電流方向與電子流向相反,電流由b極沿導(dǎo)線流向a極,選項(xiàng)B對(duì)的;a極上乙醇應(yīng)當(dāng)失電子被氧化,因此選項(xiàng)C不對(duì)的;由于電池中使用的是磺酸

10、類(lèi)質(zhì)子溶劑,因此電極反映式中不能浮現(xiàn)OH,選項(xiàng)D不對(duì)的。答案:B10運(yùn)用生活中常用的材料可以進(jìn)行諸多科學(xué)實(shí)驗(yàn),制作出某些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的裝置,下圖是用廢舊材料制作的可用于驅(qū)動(dòng)玩具的電池的示意圖。該電池工作時(shí),下列有關(guān)說(shuō)法對(duì)的的是()A鋁制汽水罐將逐漸被溶解B炭粒和木炭棒上發(fā)生的反映為O24e=2O2C木炭棒應(yīng)與玩具電機(jī)的負(fù)極相連D該電池工作一段時(shí)間后木炭棒和炭粒的質(zhì)量均會(huì)減少10解析:該電池的反映原理是4Al3O2=2Al2O3,因此Al作電源負(fù)極,與玩具的負(fù)極相連,即鋁制汽水罐將逐漸溶解,A對(duì)的;木炭棒作電源正極,與玩具電機(jī)的正極相連,C項(xiàng)錯(cuò)誤;正極上發(fā)生的反映為O22H2O4e=4OH,

11、B項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:A11某新型可充電電池,能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反映式為3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH,如下說(shuō)法不對(duì)的的是()A放電時(shí)負(fù)極反映式為Zn2e2OH=Zn(OH)2B放電時(shí)正極反映式為FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHC放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子,正極有1 mol K2FeO4被氧化D充電時(shí)陽(yáng)極附近的溶液的堿性削弱11解析:選項(xiàng)A,放電時(shí),在堿性條件下,Zn失去電子為電池的負(fù)極:Zn2e2OH=Zn(OH)2;選項(xiàng)B,根據(jù)放電時(shí)總電池反映式減去負(fù)極反映式(電子數(shù)需相等)可得放電時(shí)正極反映式為FeO4H2O3e=Fe

12、(OH)35OH;選項(xiàng)C,放電時(shí),K2FeO4被還原;選項(xiàng)D,充電是放電的逆向反映,因此充電時(shí),陽(yáng)極消耗OH,導(dǎo)致陽(yáng)極附近的溶液的堿性削弱。答案:C12.熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本構(gòu)造如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無(wú)水LiClKCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反映為PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有關(guān)說(shuō)法對(duì)的的是()A正極反映:Ca2Cl2e=CaCl2B放電過(guò)程中,Li向負(fù)極移動(dòng)C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g PbD常溫時(shí),在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn)12解析:正極上發(fā)生還原反映,A項(xiàng)錯(cuò)

13、誤;放電過(guò)程中Li向正極移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由電池總反映可知,每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成0.05 mol Pb,質(zhì)量為10.35 g,C項(xiàng)錯(cuò)誤;常溫下,電解質(zhì)不是熔融態(tài),離子不能移動(dòng),不能產(chǎn)生電流,因此連接電流表或檢流計(jì),指針不偏轉(zhuǎn),D項(xiàng)對(duì)的。答案:D二、非選擇題(52分)13(12分)甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作電極催化劑,在稀硫酸電解質(zhì)溶液中直接加入純化后的甲醇,同步向一種電極通入空氣。試回答問(wèn)題:(1)配平電池放電時(shí)發(fā)生反映的化學(xué)方程式:CH3OH_O2_CO2_H2O。(2)在稀硫酸電解質(zhì)溶液中,CH3OH失去電子,此時(shí)電池的正極反映是_,負(fù)極反映是_。(3)電解質(zhì)溶液中的H向

14、_極移動(dòng),向外電路釋放電子的電極是_極。(4)與直接燃燒燃料產(chǎn)生電力相比,使用燃料電池有許多長(zhǎng)處,其中重要有兩點(diǎn):一方面燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高,另一方面是_。(5)甲醇燃料電池與氫氧燃料電池相比,其重要缺陷是甲醇燃料電池的輸出功率較低,但其重要長(zhǎng)處是_。13解析:(1)根據(jù)得失電子守恒配平反映的化學(xué)方程式。(2)電極反映的書(shū)寫(xiě)應(yīng)結(jié)合電解質(zhì)溶液的性質(zhì),本題給出的是酸性溶液。(3)由電極反映可知,H在正極被消耗,在負(fù)極生成,因此H向正極移動(dòng)。答案:(1)2324(2)O24H4e=2H2OCH3OHH2O6e=CO26H(3)正負(fù)(4)對(duì)空氣無(wú)污染(5)甲醇比H2便宜14(14分)科學(xué)家預(yù)言,燃

15、料電池將是21世紀(jì)獲得電能的重要途徑。近幾年開(kāi)發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極,電池中的質(zhì)子互換膜只容許質(zhì)子和水分子通過(guò)。其工作原理的示意圖如下圖:請(qǐng)回答問(wèn)題:(1)Pt(a)電極是電池的_極,電極反映式為_(kāi);Pt(b)電極發(fā)生_(填“氧化”或“還原”)反映,電極反映式為_(kāi)。(2)該電池的總反映方程式為_(kāi)。(3)如果該電池工作時(shí)電路中通過(guò)2 mol電子,則消耗的CH3OH有_mol。14解析:Pt(a)端的原料為CH3OH和H2O,產(chǎn)物為CO2、H,根據(jù)C化合價(jià)由2價(jià)升到4價(jià),失去6個(gè)電子,Pt(a)為負(fù)極;Pt(b)端的原料為O2和H,產(chǎn)物為H2O,O化合價(jià)由0價(jià)降為2價(jià),發(fā)生還原反映,為正極

16、。答案:(1)負(fù)2CH3OH2H2O12e=2CO212H還原3O212H12e=6H2O(2)2CH3OH3O2=2CO24H2O(3)15(14分)(1)根據(jù)氧化還原反映2H2O2=2H2O,設(shè)計(jì)成燃料電池,負(fù)極通的氣體應(yīng)是_,正極通的氣體應(yīng)是_。(2)上圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列論述不對(duì)的的是_。Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反映為4OH4e=2H2OO2C氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑所有儲(chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置(3)根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同,填寫(xiě)下表:電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反映正極反映溶液的pH

17、變化(4)若把H2改為CH4,KOH溶液作電解質(zhì),則負(fù)極反映為_(kāi)。15答案:(1)H2O2(2)B(3)H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反映2H24e=4H2H24e4OH=4H2O正極反映O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OHpH變大變小(4)CH410OH8e=CO7H2O16(12分)微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,電極反映為Zn2OH2e=ZnOH2O,Ag2OH2O2e=2Ag2OH根據(jù)上述反映式,完畢下列填空。(1)下列論述對(duì)的的是_。A在使用過(guò)程中,電解質(zhì)溶液中的KOH被不斷消耗,pH減小B使用過(guò)程中,電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極CZn是負(fù)極,Ag2O是正極DZn電極發(fā)生還原反映,Ag2O電極發(fā)生氧化反映(2)寫(xiě)出電池的總反映式:_。(3)使用時(shí),負(fù)極區(qū)的pH_(填“增大”“減小”或“不變”,下同),正極區(qū)的pH_,電解質(zhì)溶液的pH_。16解析:(1)在使用過(guò)程中,負(fù)極消耗OH,pH減小,正極生成OH,pH增大,電解質(zhì)溶液中KOH的量不變,pH不變,A項(xiàng)錯(cuò);電子流向是由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極,B項(xiàng)錯(cuò);Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反映,Ag2O為正極,發(fā)生還原反映,C項(xiàng)對(duì),D項(xiàng)錯(cuò)。(2)將正負(fù)兩極反映式相加可得總反映式。答案:(1)C(2)ZnAg2O=ZnO2Ag(3)減小增大不變

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