2017版《紅對勾講與練》人教版化學(xué)選修4：課時作業(yè)23-Word版含解析

課時作業(yè)23化學(xué)電源時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題<每小題4分,共48分>1銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,它的電池反應(yīng)是：ZnAg2OH2O=2AgZn<OH>2,則負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)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,其基本結(jié)構(gòu)見下圖,電池總反應(yīng)可表示為：2H2O2=2H2O,下列有關(guān)說法正確的是<>A電子通過外電路從b極流向a極Bb極上的電極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHC每轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子,消耗1.12 L的H2DH由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極2解析：由電池總反應(yīng)方程式與原電池原理可知,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)部陽離子即H移向正極,正極即b極的電極反應(yīng)式應(yīng)為：O24H4e=2H2O,故A項、B項錯誤,D項正確.C項沒有指明標(biāo)準(zhǔn)狀況,故C項錯誤.答案：D3有人設(shè)計出利用CH4和O2反應(yīng),用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池.電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒,則下列說法中正確的是<>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,電極反應(yīng)式為CH410OH8e=CO7H2O負(fù)極上是O2獲得電子,電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH電池放電時,溶液pH不斷升高ABCD3解析：CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應(yīng),即CH4CO2,嚴(yán)格地講生成的CO2還與KOH反應(yīng)生成K2CO3,化合價升高,失去電子,是電池的負(fù)極,電極反應(yīng)式為CH410OH8e=CO7H2O,1 mol CH4參加反應(yīng)有8 mol e發(fā)生轉(zhuǎn)移,O2在正極上發(fā)生反應(yīng),獲得電子,電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH.雖然正極產(chǎn)生OH,負(fù)極消耗OH,但從總反應(yīng)CH42O22KOH=K2CO33H2O可看出是消耗KOH,所以電池放電時溶液的pH不斷下降,故正確,錯誤.故正確答案為A.答案：A4燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑.此種電池的能量利用率可高達(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)燃料電池的說法錯誤的是<>A上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)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,原因之一是該電池的產(chǎn)物為水,經(jīng)過處理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)極反應(yīng)為C2H5OH12e=2CO23H2OD甲烷堿性燃料電池的正極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH4解析：氫氣、甲烷、乙醇等在燃料電池中,發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng),故作為電池的負(fù)極.電解質(zhì)為強(qiáng)堿KOH溶液,因此電極反應(yīng)中不可能生成二氧化碳,應(yīng)該生成CO,即負(fù)極反應(yīng)為：C2H5OH12e16OH=2CO11H2O.故C錯誤.答案：C5科學(xué)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(zhì)是固態(tài)氧化物,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2.下列對該燃料電池的說法不正確的是<>A在熔融電解質(zhì)中,O2由負(fù)極移向正極B該電池的總反應(yīng)是：C3H85O2=3CO24H2OC電路中每通過5 mol電子,約有5.6 L標(biāo)準(zhǔn)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)生的電極反應(yīng)為：C3H820e10O2=3CO24H2O5解析：該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)原理是：C3H85O2=3CO24H2O,B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H820e10O2=3CO24H2O,C正確；通入O2的電極為正極：O24e=2O2,產(chǎn)生的O2將向負(fù)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(xué)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.以下說法中錯誤的是<>A電池的負(fù)極反應(yīng)為：Mg2e=Mg2B電池工作時,H向負(fù)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(yīng)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(zhì)的零排放,并能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化7解析：A項,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,Y中負(fù)極的電極反應(yīng)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可能實現(xiàn)電能與化學(xué)能的完全轉(zhuǎn)化,故只有C正確.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)生如下反應(yīng)：負(fù)極：PbSO2e=PbSO4正極：PbO24HSO2e=PbSO42H2O今若制得0.050 mol H2,這時電池內(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應(yīng)式,將電極反應(yīng)式合并得PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O,而制取Cl2時,每生成1 mol H2,電子轉(zhuǎn)移2 mol,現(xiàn)需電子0.050 mol×20.10 mol,由鉛蓄電池總反應(yīng)可知每轉(zhuǎn)移0.10 mol電子,將消耗H2SO4 0.10 mol.答案：C9乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑,在200 左右時供電,電池總反應(yīng)式為C2H5OH3O2=2CO23H2O,電池示意圖如下,下列說法中正確的是<>A電池工作時,質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B電池工作時,電流由b極沿導(dǎo)線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2OO24e=4OH9解析：通入乙醇的一極<a極>為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的一極<b極>為正極,發(fā)生還原反應(yīng).電池工作時,陽離子<質(zhì)子>向電池的正極遷移,選項A不正確；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B正確；a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化,所以選項C不正確；因為電池中使用的是磺酸類質(zhì)子溶劑,所以電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH,選項D不正確.答案：B10利用生活中常見的材料可以進(jìn)行很多科學(xué)實驗,制作出一些具有實際應(yīng)用價值的裝置,下圖是用廢舊材料制作的可用于驅(qū)動玩具的電池的示意圖.該電池工作時,下列有關(guān)說法正確的是<>A鋁制汽水罐將逐漸被溶解B炭粒和木炭棒上發(fā)生的反應(yīng)為O24e=2O2C木炭棒應(yīng)與玩具電機(jī)的負(fù)極相連D該電池工作一段時間后木炭棒和炭粒的質(zhì)量均會減少10解析：該電池的反應(yīng)原理是4Al3O2=2Al2O3,所以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正確；木炭棒作電源正極,與玩具電機(jī)的正極相連,C項錯誤；正極上發(fā)生的反應(yīng)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.該電池的總反應(yīng)式為3Zn2K2FeO48H2O3Zn<OH>22Fe<OH>34KOH,以下說法不正確的是<>A放電時負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e2OH=Zn<OH>2B放電時正極反應(yīng)式為FeO4H2O3e=Fe<OH>35OHC放電時每轉(zhuǎn)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減弱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(fù)極：Zn2e2OH=Zn<OH>2；選項B,根據(jù)放電時總電池反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式<電子數(shù)需相等>可得放電時正極反應(yīng)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應(yīng),所以充電時,陽極消耗OH,導(dǎo)致陽極附近的溶液的堿性減弱.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結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiClKCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能.該電池總反應(yīng)為PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb.下列有關(guān)說法正確的是<>A正極反應(yīng)：Ca2Cl2e=CaCl2B放電過程中,Li向負(fù)極移動C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g PbD常溫時,在正負(fù)極間接上電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn)12解析：正極上發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤；放電過程中Li向正極移動,B項錯誤；由電池總反應(yīng)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項錯誤；常溫下,電解質(zhì)不是熔融態(tài),離子不能移動,不能產(chǎn)生電流,因此連接電流表或檢流計,指針不偏轉(zhuǎn),D項正確.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,同時向一個電極通入空氣.試回答下列問題：<1>配平電池放電時發(fā)生反應(yīng)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,此時電池的正極反應(yīng)是_,負(fù)極反應(yīng)是_.<3>電解質(zhì)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(chǎn)生電力相比,使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn),其中主要有兩點(diǎn)：首先燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高,其次是_.<5>甲醇燃料電池與氫氧燃料電池相比,其主要缺點(diǎn)是甲醇燃料電池的輸出功率較低,但其主要優(yōu)點(diǎn)是_.13解析：<1>根據(jù)得失電子守恒配平反應(yīng)的化學(xué)方程式.<2>電極反應(yīng)的書寫應(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>由電極反應(yīng)可知,H在正極被消耗,在負(fù)極生成,所以H向正極移動.答案：<1>2324<2>O24H4e=2H2OCH3OHH2O6e=CO26H<3>正負(fù)<4>對空氣無污染<5>甲醇比H2廉價14<14分>科學(xué)家預(yù)言,燃料電池將是21世紀(jì)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(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過.其工作原理的示意圖如下圖：請回答下列問題：<1>Pt<a>電極是電池的_極,電極反應(yīng)式為_；Pt<b>電極發(fā)生_<填"氧化"或"還原">反應(yīng),電極反應(yīng)式為_.<2>該電池的總反應(yīng)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(chǎn)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(fù)極；Pt<b>端的原料為O2和H,產(chǎn)物為H2O,O化合價由0價降為2價,發(fā)生還原反應(yīng),為正極.答案：<1>負(fù)2CH3OH2H2O12e=2CO212H還原3O212H12e=6H2O<2>2CH3OH3O2=2CO24H2O<3>15<14分><1>根據(jù)氧化還原反應(yīng)2H2O2=2H2O,設(shè)計成燃料電池,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,下列敘述不正確的是_.Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反應(yīng)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全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置<3>根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同,填寫下表：電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)正極反應(yīng)溶液的pH變化<4>若把H2改為CH4,KOH溶液作電解質(zhì),則負(fù)極反應(yīng)為_.15答案：<1>H2O2<2>B<3>H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)2H24e=4H2H24e4OH=4H2O正極反應(yīng)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,電極反應(yīng)為Zn2OH2e=ZnOH2O,Ag2OH2O2e=2Ag2OH根據(jù)上述反應(yīng)式,完成下列填空.<1>下列敘述正確的是_.A在使用過程中,電解質(zhì)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(jīng)外電路流向Zn極CZn是負(fù)極,Ag2O是正極DZn電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)<2>寫出電池的總反應(yīng)式：_.<3>使用時,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項錯；電子流向是由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極,B項錯；Zn為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),Ag2O為正極,發(fā)生還原反應(yīng),C項對,D項錯.<2>將正負(fù)兩極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式.答案：<1>C<2>ZnAg2O=ZnO2Ag<3>減小增大不變11 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