高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學(xué)電源作業(yè)2 魯科版選修4

第1課時 原電池的工作原理、化學(xué)電源知能演練輕松闖關(guān)學(xué)生用書單獨成冊基礎(chǔ)溫故1下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極解析：選B。鋰離子電池可以充電后再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯；電池的實質(zhì)是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項正確；鋅錳干電池中，Zn失去電子生成Zn2，故做為負(fù)極，D項正確。2銅鋅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的是()A正極反應(yīng)為Zn2e=Zn2B一段時間后銅片增重，鹽橋中K移向CuSO4溶液C電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片D電池工作時Zn2和Cu2的濃度保持不變解析：選B。在銅鋅原電池中，正極反應(yīng)為Cu22e=Cu，負(fù)極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，所以銅片增重，鹽橋中K移向CuSO4溶液，電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，故A、C錯誤，B正確；由電極反應(yīng)知，電池工作時，c(Zn2)增大，c(Cu2)減小，故D錯誤。3電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對人類的一項重大貢獻(xiàn)，下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細(xì)B氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被氧化D太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅解析：選C。選項A中ZnMn干電池做負(fù)極的是Zn，石墨做電池的正極，只起導(dǎo)電的作用，被腐蝕的是Zn；選項B中氫氧燃料電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，而不是把熱能直接轉(zhuǎn)化為電能；選項D中太陽能電池的主要材料是高純度的單晶硅，它的能量轉(zhuǎn)化率高。4根據(jù)圖示，下列判斷中正確的是()A燒杯a中的溶液pH升高B燒杯b中發(fā)生還原反應(yīng)C燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2D燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2e=Cl2解析：選A。分析題圖知，該電池的總反應(yīng)為2ZnO22H2O=2Zn(OH)2。燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為O22H2O4e=4OH，溶液pH升高；燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為Zn2e=Zn2，發(fā)生氧化反應(yīng)。5用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為Age=Ag實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同ABC D解析：選C。該原電池中Cu做負(fù)極、Ag做正極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，正極反應(yīng)式為Age=Ag，所以正確；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以錯誤；沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以錯誤；無論是否為原電池，反應(yīng)實質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，所以正確。6某原電池的總反應(yīng)方程式為2Fe3Cu=2Fe2Cu2，能實現(xiàn)該反應(yīng)的為()ABCD正極材料Cu石墨FeAg負(fù)極材料FeCuCuCu電解質(zhì)溶液CuSO4Fe2(SO4)3FeCl3AgNO3解析：選B。從所給電池反應(yīng)看，Cu是還原劑做負(fù)極，正極應(yīng)是惰性電極或活潑性不如Cu的金屬，電解質(zhì)溶液中應(yīng)存在Fe3，則符合這些要求的只有B。7食品保鮮所用的“雙吸劑”是由還原鐵粉、生石灰、氯化鈉、炭粉等按一定比例組成的混合物，可吸收氧氣和水。下列分析不正確的是()A“雙吸劑”中的生石灰有吸水作用B“雙吸劑”吸收氧氣時，發(fā)生了原電池反應(yīng)C吸收氧氣的過程中，鐵做原電池的負(fù)極D炭粉上發(fā)生的反應(yīng)為O24e4H=2H2O解析：選D。由CaOH2O=Ca(OH)2知，A正確；還原鐵粉、氯化鈉、炭粉等構(gòu)成原電池時，鐵做負(fù)極，炭粉上的反應(yīng)為O24e2H2O=4OH，因此B、C正確，D錯誤。8如圖所示是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()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)極的電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHC裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化解析：選C。A項，該系統(tǒng)中存在太陽能與電能、電能與機(jī)械能、化學(xué)能與電能、電能與化學(xué)能等4種形式的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，不正確；B項，裝置Y是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池裝置，負(fù)極應(yīng)該是H2發(fā)生氧化反應(yīng)，不正確；C項，裝置X為電解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，正確；D項，裝置X、Y形成的子系統(tǒng)可以實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，但不可能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化，能量總是有損失的，不正確。9甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。(1)該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為_，c口通入的物質(zhì)為_。(2)該電池正極的電極反應(yīng)式為_。(3)工作一段時間后，當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，有_NA個電子轉(zhuǎn)移。(4)以上述電池做電源，用如圖所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是(用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示)_，_。解析：(1)由H的移動方向知左電極為負(fù)極，b口通入甲醇，右電極為正極，c口通入O2。(2)電池的正極反應(yīng)為O24e4H=2H2O。(3)電池總反應(yīng)為2CH3OH3O2=2CO24H2O,2 mol CH3OH即64 g完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移12 mol電子，則6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO2轉(zhuǎn)移1.2NA個電子。(4)Al接電源正極做陽極，電極反應(yīng)式為Al3e=Al3，后Al3與HCO反應(yīng)生成Al(OH)3 沉淀和CO2氣體。答案：(1)CH3OHO2(2)O24H4e=2H2O(3)1.2(4)Al3e=Al3Al33HCO=Al(OH)33CO2能力提升10下列說法中正確的是()AMg、Al用導(dǎo)線連接放入氫氧化鈉溶液中，形成原電池，負(fù)極可能發(fā)生的反應(yīng)為Mg2OH2e=Mg(OH)2BAl放入盛有氫氧化鈉溶液的鐵制容器中，形成原電池，負(fù)極可能發(fā)生的反應(yīng)為Al3OH3e=Al(OH)3C鋼鐵放入氯化鈉溶液中，正極反應(yīng)式為2H2OO24e=4OHD堿性甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OHH2O6e=CO26H解析：選C。A、B選項，Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以Al為負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為Al4OH3e=Al(OH)4，錯誤；C選項，氯化鈉溶液是中性溶液，正極生成OH，正確；D選項，應(yīng)該生成CO，錯誤。11一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2。下列對該燃料電池說法正確的是()A在熔融電解質(zhì)中，O2由負(fù)極移向正極B通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為C4H1026e13O2=4CO25H2OC通入空氣的一極是負(fù)極，電極反應(yīng)為O24e=2O2D電池的總反應(yīng)是2C4H1013O2=8CO210H2O解析：選D。丁烷與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式(未標(biāo)明條件)：2C4H1013O2=8CO210H2O，原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)物質(zhì)的化合價升高：C4H1026e13O2=4CO25H2O；原電池正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，化合價降低：O24e=2O2，顯然在熔融電解質(zhì)中O2從正極移向負(fù)極。12鉛蓄電池的工作原理為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。研讀下圖，下列判斷不正確的是( )A. K 閉合時，d電極反應(yīng)式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時，中消耗的H2SO4 為0.2 molCK閉合時，中SO向c電極遷移DK閉合一段時間后，可單獨做為原電池，d電極為正極解析：選C。K閉合時為原電池，為電解池，中發(fā)生充電反應(yīng)，d電極為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為PbSO42H2O2e=PbO24HSO ，選項A正確；在上述總反應(yīng)中，得失電子總數(shù)為2e，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時，可以計算出中消耗的硫酸的量為0.2 mol，選項B正確；K閉合時d是陽極，陰離子向陽極移動，選項C錯誤；K閉合一段時間，也就是充電一段時間后可以單獨做為原電池，由于c表面生成Pb，放電時做電源的負(fù)極，d表面生成PbO2，做電源的正極，選項D正確。13有一種原電池，它的一個電極材料是NiO2(在堿性環(huán)境中NiO2氧化性比O2還強(qiáng)，還原產(chǎn)物是2價的鎳的化合物)，另一電極是鐵，電解質(zhì)溶液是21%的氫氧化鉀溶液。下列對該電池的敘述和有關(guān)反應(yīng)式的書寫正確的是()A此電池不須密封B放電時鐵是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2C放電時，正極反應(yīng)式為2H2e=H2D放電時的總反應(yīng)為FeNiO22H2O=Fe(OH)2Ni(OH)2解析：選D。因電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電池應(yīng)密封防止與空氣接觸，否則KOH會與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)生成K2CO3。在堿性溶液中，負(fù)極Fe失電子后生成的Fe2會與OH結(jié)合成Fe(OH)2，故負(fù)極反應(yīng)式為Fe2OH2e=Fe(OH)2。在堿性溶液中，NiO2氧化性強(qiáng)于O2，正極發(fā)生還原反應(yīng)的不是H，而是NiO2，正極反應(yīng)式為NiO22e2H2O=Ni(OH)22OH。對于總反應(yīng)式是否正確，一般從是否是強(qiáng)氧化劑與強(qiáng)還原劑生成弱氧化劑與弱還原劑，與題給條件是否相符，與溶液的酸堿性要求是否一致等方面來判斷。14依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是_；電解質(zhì)溶液Y是_。(2)銀電極為電池的_極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_。(3)外電路中的電子是從_電極流向_電極。解析：原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag做氧化劑，正極反應(yīng)式為Age=Ag，則Cu做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，則Y溶液為AgNO3溶液，外電路中的電子由負(fù)極流向正極。答案：(1)銅AgNO3溶液(2)正Age=AgCu2e=Cu2(3)銅(或X)銀15如圖是一個化學(xué)過程的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH3O24NaOH=2Na2CO36H2O。請回答下列問題：(1)圖中甲、乙兩池的名稱：甲池是_裝置，乙池是_裝置。(2)下列電極的名稱：通入CH3OH電極的名稱是_，B(石墨)電極的名稱是_。(3)寫出電極反應(yīng)式：通入O2電極的電極反應(yīng)式是_；A(石墨)電極的電極反應(yīng)式為_。(4)乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)若反應(yīng)結(jié)束后乙池中A(石墨)電極上共收集到氣體0.050 mol，則甲池中理論上消耗O2_mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。解析：(1)甲池為CH3OH燃料電池，乙池為以石墨為電極，電解飽和食鹽水的電解裝置。(5)根據(jù)電子守恒列關(guān)系式：O24e2H2 1 mol 2 mol n(O2) 0.05 moln(O2)0.025 mol，V(O2)0.025 mol22.4 L/mol0.56 L560 mL。答案：(1)原電池電解池(2)負(fù)極陽極(3)O22H2O4e=4OH2H2e=H2(4)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(5)5606EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375