《紅對勾講與練》人教版化學選修4：課時作業(yè)23-Word版含解析

學時作業(yè)23化學電源時間：45分鐘滿分：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，則負極上發(fā)生反映的物質是()AAgBZn(OH)2CAg2O DZn1解析：由題給總方程式得：Zn2OH2e=Zn(OH)2，故Zn為負極。答案：D2某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質傳遞H，其基本構造見下圖，電池總反映可表達為：2H2O2=2H2O，下列有關說法對的的是()A電子通過外電路從b極流向a極Bb極上的電極反映式為：O22H2O4e=4OHC每轉移0.1 mol 電子，消耗1.12 L的H2DH由a極通過固體酸電解質傳遞到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極是負極，充入O2的一極即b極是正極；電子由負極經外電路流向正極；電池內部陽離子即H移向正極，正極即b極的電極反映式應為：O24H4e=2H2O，故A項、B項錯誤，D項對的。C項沒有指明原則狀況，故C項錯誤。答案：D3有人設計出運用CH4和O2反映，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反映類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法中對的的是()每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e負極上CH4失去電子，電極反映式為CH410OH8e=CO7H2O負極上是O2獲得電子，電極反映式為O22H2O4e=4OH電池放電時，溶液pH不斷升高ABC D3解析：CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反映，即CH4CO2，嚴格地講生成的CO2還與KOH反映生成K2CO3，化合價升高，失去電子，是電池的負極，電極反映式為CH410OH8e=CO7H2O,1 mol CH4參與反映有8 mol e發(fā)生轉移，O2在正極上發(fā)生反映，獲得電子，電極反映式為O22H2O4e=4OH。雖然正極產生OH，負極消耗OH，但從總反映CH42O22KOH=K2CO33H2O可看出是消耗KOH，因此電池放電時溶液的pH不斷下降，故對的，錯誤。故對的答案為A。答案：A4燃料電池的基本構成為電極、電解質、燃料和氧化劑。此種電池的能量運用率可高達80%(一般柴油發(fā)電機只有40%左右)，產物污染也少。下列有關燃料電池的說法錯誤的是()A上述燃料電池的負極反映物是氫氣、甲烷、乙醇等物質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物為水，通過解決之后可供宇航員使用C乙醇燃料電池的電解質常用KOH溶液，該電池的負極反映為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，故作為電池的負極。電解質為強堿KOH溶液，因此電極反映中不也許生成二氧化碳，應當生成CO，即負極反映為：C2H5OH12e16OH=2CO11H2O。故C錯誤。答案：C5科學家成功開發(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，電解質是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導O2。下列對該燃料電池的說法不對的的是()A在熔融電解質中，O2由負極移向正極B該電池的總反映是：C3H85O2=3CO24H2OC電路中每通過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極，發(fā)生的電極反映為：C3H820e10O2=3CO24H2O5解析：該燃料電池的化學反映原理是：C3H85O2=3CO24H2O，B對的；放電過程中通入丙烷的電極為負極：C3H820e10O2=3CO24H2O，C對的；通入O2的電極為正極：O24e=2O2，產生的O2將向負極移動，A項錯。答案：A6.美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學共同研制成功的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。如下說法中錯誤的是()A電池的負極反映為：Mg2e=Mg2B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電池總反映式是：MgH2O22H=Mg22H2O6解析：MgH2O2燃料電池中Mg作負極：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儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法對的的是()A該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化B裝置Y中負極的電極反映式為：O22H2O4e=4OHC裝置X能實現(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)能實現(xiàn)物質的零排放，并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉化7解析：A項，系統(tǒng)中存在光能電能、電能化學能、化學能電能、電能機械能等多種能量轉化方式；B項，Y中負極的電極反映式為H22e=2H；C項，裝置X可電解水生成H2和O2；D項，無論是原電池還是電解池都不也許實現(xiàn)電能與化學能的完全轉化，故只有C對的。答案：C8實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取Cl2(提示：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2)，已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反映：負極：PbSO2e=PbSO4正極：PbO24HSO2e=PbSO42H2O今若制得0.050 mol H2，這時電池內消耗的H2SO4的物質的量至少是()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，每生成1 mol H2，電子轉移2 mol，現(xiàn)需電子0.050 mol×20.10 mol，由鉛蓄電池總反映可知每轉移0.10 mol電子，將消耗H2SO4 0.10 mol。答案：C9乙醇燃料電池中采用磺酸類質子溶劑，在200 左右時供電，電池總反映式為C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池示意圖如下，下列說法中對的的是()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，陽離子(質子)向電池的正極遷移，選項A不對的；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對的；a極上乙醇應當失電子被氧化，因此選項C不對的；由于電池中使用的是磺酸類質子溶劑，因此電極反映式中不能浮現(xiàn)OH，選項D不對的。答案：B10運用生活中常用的材料可以進行諸多科學實驗，制作出某些具有實際應用價值的裝置，下圖是用廢舊材料制作的可用于驅動玩具的電池的示意圖。該電池工作時，下列有關說法對的的是()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木炭棒應與玩具電機的負極相連D該電池工作一段時間后木炭棒和炭粒的質量均會減少10解析：該電池的反映原理是4Al3O2=2Al2O3，因此Al作電源負極，與玩具的負極相連，即鋁制汽水罐將逐漸溶解，A對的；木炭棒作電源正極，與玩具電機的正極相連，C項錯誤；正極上發(fā)生的反映為O22H2O4e=4OH，B項錯誤，D項錯誤。答案：A11某新型可充電電池，能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反映式為3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，如下說法不對的的是()A放電時負極反映式為Zn2e2OH=Zn(OH)2B放電時正極反映式為FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHC放電時每轉移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化D充電時陽極附近的溶液的堿性削弱11解析：選項A，放電時，在堿性條件下，Zn失去電子為電池的負極：Zn2e2OH=Zn(OH)2；選項B，根據(jù)放電時總電池反映式減去負極反映式(電子數(shù)需相等)可得放電時正極反映式為FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH；選項C，放電時，K2FeO4被還原；選項D，充電是放電的逆向反映，因此充電時，陽極消耗OH，導致陽極附近的溶液的堿性削弱。答案：C12.熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本構造如圖所示，其中作為電解質的無水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。下列有關說法對的的是()A正極反映：Ca2Cl2e=CaCl2B放電過程中，Li向負極移動C每轉移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g PbD常溫時，在正負極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉12解析：正極上發(fā)生還原反映，A項錯誤；放電過程中Li向正極移動，B項錯誤；由電池總反映可知，每轉移0.1 mol電子，理論上生成0.05 mol Pb，質量為10.35 g，C項錯誤；常溫下，電解質不是熔融態(tài)，離子不能移動，不能產生電流，因此連接電流表或檢流計，指針不偏轉，D項對的。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。試回答問題：(1)配平電池放電時發(fā)生反映的化學方程式：CH3OH_O2_CO2_H2O。(2)在稀硫酸電解質溶液中，CH3OH失去電子，此時電池的正極反映是_，負極反映是_。(3)電解質溶液中的H向_極移動，向外電路釋放電子的電極是_極。(4)與直接燃燒燃料產生電力相比，使用燃料電池有許多長處，其中重要有兩點：一方面燃料電池的能量轉換效率高，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，但其重要長處是_。13解析：(1)根據(jù)得失電子守恒配平反映的化學方程式。(2)電極反映的書寫應結合電解質溶液的性質，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，在負極生成，因此H向正極移動。答案：(1)2324(2)O24H4e=2H2OCH3OHH2O6e=CO26H(3)正負(4)對空氣無污染(5)甲醇比H2便宜14(14分)科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑。近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極，電池中的質子互換膜只容許質子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下圖：請回答問題：(1)Pt(a)電極是電池的_極，電極反映式為_；Pt(b)電極發(fā)生_(填“氧化”或“還原”)反映，電極反映式為_。(2)該電池的總反映方程式為_。(3)如果該電池工作時電路中通過2 mol電子，則消耗的CH3OH有_mol。14解析：Pt(a)端的原料為CH3OH和H2O，產物為CO2、H，根據(jù)C化合價由2價升到4價，失去6個電子，Pt(a)為負極；Pt(b)端的原料為O2和H，產物為H2O，O化合價由0價降為2價，發(fā)生還原反映，為正極。答案：(1)負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，設計成燃料電池，負極通的氣體應是_，正極通的氣體應是_。(2)上圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列論述不對的的是_。Aa電極是負極Bb電極的電極反映為4OH4e=2H2OO2C氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源D氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑所有儲藏在電池內的新型發(fā)電裝置(3)根據(jù)選擇電解質溶液的不同，填寫下表：電解質溶液H2SO4溶液KOH溶液負極反映正極反映溶液的pH變化(4)若把H2改為CH4，KOH溶液作電解質，則負極反映為_。15答案：(1)H2O2(2)B(3)H2SO4溶液KOH溶液負極反映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)代生活中有廣泛應用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質溶液為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)下列論述對的的是_。A在使用過程中，電解質溶液中的KOH被不斷消耗，pH減小B使用過程中，電子由Ag2O極經外電路流向Zn極CZn是負極，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)寫出電池的總反映式：_。(3)使用時，負極區(qū)的pH_(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH_，電解質溶液的pH_。16解析：(1)在使用過程中，負極消耗OH，pH減小，正極生成OH，pH增大，電解質溶液中KOH的量不變，pH不變，A項錯；電子流向是由Zn極經外電路流向Ag2O極，B項錯；Zn為負極，發(fā)生氧化反映，Ag2O為正極，發(fā)生還原反映，C項對，D項錯。(2)將正負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