2019-2020學年高二化學選修4練習第4章 第2節(jié) 化學電源含解析

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1、第二節(jié) 化學電源 課后篇 鞏固提升 基礎鞏固 1.下列有關電池的敘述正確的是( ) A.手機用的鋰離子電池屬于一次電池 B.鋅錳干電池中,鋅電極是負極 C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被還原 D.太陽能電池的主要材料為二氧化硅 解析?手機用的鋰離子電池屬于二次電池,A?項錯誤;鋅錳干電池中鋅失去電子,發(fā)生氧化反應,作負 極,B?項正確;氫氧燃料電池工作時,氫氣在負極失電子被氧化,C?項錯誤;太陽能電池的主要材料為硅, 光導纖維的主要材料是二氧化硅,D?項錯誤。 答案?B 2.據(jù)報道,鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池,因為鋅電池容量更大,而且沒有鉛污染

2、,其電池總 反應為?2Zn+O2 2ZnO,原料為鋅粒、空氣和電解質(zhì)溶液。則下列敘述中正確的是( ) A.鋅為正極,空氣進入負極反應 B.電池中有?1?mol?電子轉(zhuǎn)移時消耗的?Zn?為?65?g C.正極發(fā)生氧化反應 D.電解質(zhì)溶液肯定不是強酸溶液 解析?因電池反應中有?ZnO?生成,故電解質(zhì)溶液不可能為強酸溶液,否則?ZnO?會溶解。 答案?D 3.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。有一種鋅銀電池,其電極材料分別是?Ag2O?和?Zn,電解質(zhì) 為?KOH,電極反應分別為?Zn+2OH--2e- Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。根據(jù)所給反應

3、式,判斷下列敘述中正確的是( ) A.在使用過程中,電池負極區(qū)溶液的?pH?增大 B.在使用過程中,電子由?Ag2O?極經(jīng)外電路流向?Zn?極 C.Zn?電極發(fā)生還原反應,Ag2O?電極發(fā)生氧化反應 D.Zn?是負極,Ag2O?是正極 解析?根據(jù)原電池原理:負極失去電子發(fā)生氧化反應,正極得到電子發(fā)生還原反應,可以判斷該原電池 中?Zn?為負極,Ag2O?為正極;根據(jù)電極反應可以得知負極區(qū)溶液的?pH?減小,故?A、C?錯誤;電子是從負 極沿導線流向正極,故?B?錯誤。 答案?D 4.下面是幾種常見的化學電源示意圖,有關說法不正確的是( )

4、 A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池 B.干電池在長時間使用后,鋅筒被破壞 C.鉛蓄電池工作過程中,每通過?2?mol?電子,負極質(zhì)量減小?207?g D.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 解析?在干電池中,Zn?作負極,逐漸溶解,B?項正確。鉛蓄電池工作時,負極反應為?Pb+S  --2e- , PbSO4,電極質(zhì)量增大,C?項錯誤。氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑儲藏在電池內(nèi)?且工作的最 終產(chǎn)物是水,故氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源,D?項正確。 答案?C 5.目前

5、人們正研究開發(fā)一種高能電池——鈉硫電池,它以熔融的鈉、硫為兩極,以?Na+導電的?β″- Al2O3?陶瓷作固體電解質(zhì),反應為?2Na+xS Na2Sx。以下說法正確的是( ) A.放電時,鈉作正極,硫作負極 B.放電時,Na+向負極移動 C.充電時,鈉極與外電源正極相連,硫極與外電源的負極相連 D.放電時,負極發(fā)生的反應是:2Na-2e- 2Na+ 解析?放電時,負極失去電子發(fā)生氧化反應,正極得到電子發(fā)生還原反應,故鈉作負極,硫作正極,A?錯誤; 放電時,陽離子向正極移動,B?錯誤;充電時,鈉極(負極)與外電源的負極相連,硫極(正極)與外電源的正 極相連,C?錯誤;放電時

6、,負極發(fā)生失電子的氧化反應,D?正確。 答案?D 6.美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工學院共同研制成功了用于潛航器的鎂—過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。 其工作原理如圖所示。以下說法中錯誤的是( ) A.電池的負極反應為?Mg-2e- Mg2+ B.電池工作時,H+向負極移動 C.電池工作一段時間后,溶液的?pH?增大 D.電池總反應式是?Mg+H2O2+2H+ Mg2++2H2O 解析?Mg-H2O2?燃料電池中?Mg?作負極,電極反應為?Mg-2e- Mg2+,Pt?作正極,電極反應為 H2O2+2H++2e- 2H2O

7、,總反應式為?Mg+H2O2+2H+ Mg2++2H2O,消耗?H+,使溶液中?c(H+)減小,pH 增大,原電池中陽離子移向正極,即?H+移向正極。 答案?B 7.我國科學家發(fā)明的一種可控鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。其工作原理如圖所示。 下列有關說法不正確的是( ) A.電池工作時,電子的流向:鋰電極→導線→碳電極 B.水既是氧化劑又是溶劑,有機電解質(zhì)可用水溶液代替 C.電池總反應為?2Li+2H2O 2LiOH+H2↑ D.該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣 解析?A?項,鋰電極

8、為負極,碳電極為正極,電子從負極流出,經(jīng)導線流向正極,正確;B?項,負極材料鋰能與 水反應,不可用水溶液代替有機電解質(zhì),錯誤;C?項,電池總反應為?2Li+2H2O 2LiOH+H2↑,正確;D?項, 由電池總反應知該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣,正確。 答案?B 8.乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可設計成如圖所示的燃料電池,下列說法正確的是( ) A.每有?0.1?mol?O2?反應,則遷移?H+?0.4?mol B.正極反應式為?CH2 CH2-2e-+2OH- CH3CHO+H2O C.電子移動方向:電極?a→磷酸

9、溶液→電極?b D.該電池為可充電電池 解析?根據(jù)?O2+4H++4e- 2H2O?知,每有?0.1?mol?O2?反應,則遷移?H+?0.4?mol,A?項正確;正極上氧氣得 電子,發(fā)生還原反應,電極反應式為?O2+4H++4e- 2H2O,B?項錯誤;放電時電子從電極?a?沿導線流向 電極?b,電子不進入電解質(zhì)溶液,C?項錯誤;充電時,不能生成乙烯和氧氣,故該電池不是可充電電池,D 項錯誤。 答案?A 9.某新型可充電電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓,該電池的總反應為?3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。 (1)放電時負極反應

10、為 。 (2)充電時?Fe(OH)3?發(fā)生 反應。 (3)放電時電子在外電路由 極流向 (填“正”或“負”)極。 (4)放電時?1?mol?K2FeO4?發(fā)生反應,轉(zhuǎn)移電子數(shù)是 。 解析?放電時鋅在負極發(fā)生氧化反應,因為電解質(zhì)是堿,故負極反應是?Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;電子 由負極流出,通過外電路流向正極,每?1?mol?K2FeO4?發(fā)生反應,轉(zhuǎn)移電子是?3?mol,其數(shù)目為?1.806×1024, 充電時?Fe(OH)3?失去電子發(fā)生氧化反應。 答案?(1)Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2 (2)氧化 (3)負 正 (4)1.806×1024 10.經(jīng)

11、過長時間的研發(fā)和多次展示后,科技工作者開發(fā)出了甲醇燃料電池,該電池反應為 2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O。請回答下列問題: (1)該燃料電池的電解質(zhì)是 。 4OH-,負極反應式為?CH3OH+8OH--6e-?? C -+6H?O。 (3)根據(jù)關系式?CH3OH~6e (2)由電池反應可知,放電時該電池的負極反應物為 ,該物質(zhì)發(fā)生 反應,負極的電 極反應式為 。 (3)電池使用過程中,當有?0.5?mol?電子轉(zhuǎn)移時,消耗甲醇的質(zhì)量是 g(結(jié)果保留兩位小數(shù))。 (4)放電一段時間后,通入?O2?的電極附近溶液的?pH (填“升高”“不變”或

12、“降低”)。 解析?(1)由電池反應可知該電池的電解質(zhì)是?KOH。 (2)放電時負極上?CH3OH?發(fā)生氧化反應,正極上?O2?發(fā)生還原反應。正極反應式為?O2+2H2O+4e- 2 -可知轉(zhuǎn)移?0.5?mol?電子時,消耗甲醇約?2.67?g。 (4)根據(jù)放電時正極的電極反應式可知,放電一段時間后,通入氧氣的電極附近溶液的堿性增 強,pH?升高。 答案?(1)KOH 2?O (2)CH3OH(或甲醇) 氧化 CH3OH+8OH--6e- (3)2.67 (4)升高 C -+6H 能力提升 11.(2018?全國Ⅱ,12)我

13、國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的?Na-CO2?二次電池。將?NaClO4?溶于有 機溶劑作為電解液,鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應為:3CO2+4Na 2Na2CO3+C,下列說法錯誤的是( ) A.放電時,Cl?-?向負極移動 B.充電時釋放?CO2,放電時吸收?CO2 C.放電時,正極反應為:3CO2+4e- 2C D.充電時,正極反應為:Na++e- Na  -+C 解析?放電時裝置為原電池,陰離子向負極移動,A?項正確;根據(jù)總反應可知,放電時二氧化碳在正極得 電子被吸收

14、,充電時又被釋放出來,B?項正確;放電時,負極上?Na?失電子,正極上?CO2?得電子,正極電極 反應式為?3CO2+4e- 2C 答案?D -+C,C?項正確;充電時陰極反應式為?Na++e- Na,D?項錯誤。 12.(2017?全國Ⅲ,11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極?a?常用摻有 石墨烯的?S8?材料,電池反應為:16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是( ) A.電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4 B.

15、電池工作時,外電路中流過?0.02?mol?電子,負極材料減重?0.14?g C.石墨烯的作用主要是提高電極?a?的導電性 D.電池充電時間越長,電池中?Li2S2?的量越多 解析?A?項,在該電池中電極?a?為正極,發(fā)生的反應依次為: S8+2Li++2e- Li2S8 3Li2S8+2Li++2e- 4Li2S6 2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4 Li2S4+2Li++2e- 2Li2S2,故?A?正確;B?項,原電池工作時,轉(zhuǎn)移?0.02?mol?電子時,被氧化的?Li?的物 質(zhì)的量為?0.02?mol,質(zhì)量減少?0.14?g,正確;C?項,石

16、墨烯能導電,利用石墨烯作電極,可提高電極?a?的導電 性,正確;D?項,電池充電時由于?Li+得到電子生成?Li,則電池充電時間越長,電池中?Li2S2?的量越少,錯誤。 答案?D 13.如圖是某公司批量生產(chǎn)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(zhì)子(H+)和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達另一極與氧氣反應。該電池總反應式為 2CH3OH+3O2 2CO2+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

17、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(zhì)溶液中,陽離子從負極移向正極。從質(zhì)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 14.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+2SOCl2 4LiCl+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)

18、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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)物是?Na2SO3?和?NaCl,則沒有堿液吸收時的產(chǎn)物應為?SO2?和 HCl,進而推出現(xiàn)象。 答案?(1)Li Li-e- Li+ (2)2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2↑ (3)出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味氣體生成 SOCl2+H2O SO2↑+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