精修版魯科版選修四每課一練：1.3.2 化學電源【含答案】

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1、 精品資料 一、選擇題(本題包括7小題，每小題3分，共21分) 1．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一薄層紙延長作為導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在另一邊鍍二氧化錳。在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應(yīng)為Zn＋3MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列說法正確的是 (　　) A．該電池的正極為鋅 B．該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化劑作用 C．當0.1 mol Zn完全溶解時，流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1.201×1023 D．電池正極反應(yīng)為2MnO2＋2e－＋2H2O=

2、==2OH－＋2MnO(OH) 解析：A項，鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，作負極；B項，電池反應(yīng)中MnO4得電子，作正極；起氧化劑的作用；C項，電解液導(dǎo)電是離子定向移動實現(xiàn)了電子不能通過。 答案：D 2．氫氧燃料電池是將H2和O2分別通入電池，穿過浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳電極，其電極反應(yīng)式為：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 2H2O＋O2＋4e－===4OH－，則下列敘述正確的是 (　　) A．通H2的一極是正極，通O2的一極是負極 B．通O2的一極是正極，通H2的一極是負極 C．工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH增大 D．工

3、作時負極區(qū)附近pH增大 解析：根據(jù)電池總反應(yīng)可知：H2在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，由于在堿性條件下，所以氫原子失電子后又與OH－反應(yīng)生成水，其電極反應(yīng)為2H2＋4OH－－4e－===4H2O，負極區(qū)OH－濃度降低。O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，氧原子得電子，生成－2價的氧，只能以O(shè)H－形式存在，所以其電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，正極區(qū)OH－濃度增大。 答案：B 3．鎳鎘可充電電池可以發(fā)生如下反應(yīng)： Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 由此可知，該電池的負極材料是 (　　)

4、 A．Cd　　　　　　　　 B．NiO(OH) C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2 解析：根據(jù)原電池原理，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，原電池的放電是原電池對外做功，而充電則是電解反應(yīng)，故該反應(yīng)的逆反應(yīng)為原電池反應(yīng)，Cd為負極，NiO(OH)為正極。 答案：A 4．一種燃料電池中發(fā)生的化學反應(yīng)為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應(yīng)是 (　　) A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq) B．

5、O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－ 解析：甲醇燃料電池是甲醇在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，故B、D錯誤；A項不是電極反應(yīng)式。 答案：C 5．某可充電的鋰離子電池LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含Li＋導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時的電池反應(yīng)為：Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。下列說法正確的是(　　) A．放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B．放電時，正極反應(yīng)為： Li＋＋LiMn2O4＋e－==

6、=Li2Mn2O4 C．充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) D．充電時，陽極反應(yīng)為：Li＋＋e－===Li 解析：據(jù)電池反應(yīng)可寫出電極反應(yīng)式。 負極：Li－e－===Li＋ 正極：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4 則充電時的電極反應(yīng)式為： 陰極：Li＋＋e－===Li 陽極：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4＋Li 可知B正確，D錯誤；放電時，LiMn2O4發(fā)生還原反應(yīng)生成Li2Mn2O4，充電時，Li2Mn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)生成LiMn2O4，A、C均不正確。 答案：B 6．[雙選題]鎳鎘可充電電池，電極材料是Cd和NiO(OH)，電解質(zhì)是KO

7、H，放電時的電極反應(yīng)式是： Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2 2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ 下列說法不正確的是 (　　) A．電池的總反應(yīng)式是：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O===2Ni(OH)2＋Cd(OH)2 B．電池充電時，鎘元素被還原 C．電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大 D．電池充電時，電池的負極和電源的正極連接 解析：本題已給出了電極反應(yīng)式，兩式相加即得總反應(yīng)，A正確。電極充電時，Cd元素化合價降低，即Cd元素

8、被還原，B正確。放電時，由于負極消耗OH－，因而負極周圍溶液的pH不斷減小，C錯誤。電池充電時，電池的負極(發(fā)生氧化反應(yīng))應(yīng)與電源的負極相連(發(fā)生還原反應(yīng))，故D錯誤。 答案：CD 7．[雙選題]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－。下列對該項燃料電池說法正確的是 (　　) A．在熔融電解質(zhì)中，O2－移向正極 B．電池總反應(yīng)式是：2C4H10＋13O2===8C

9、O2＋10H2O C．通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2＋4e－===2O2－ D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O 解析：該電池是以丁烷的燃燒設(shè)計成的燃料電池，反應(yīng)總方程式就是丁烷的燃燒方程式。在燃料電池中可燃物一般是還原劑，在電池中的負極上發(fā)生反應(yīng)。首先寫出丁烷的燃燒方程式，然后寫出O2得電子的電極方程式，總式與正極式相減即得負極方程式。 在原電池中陰離子向負極移動，A錯誤；在該氧化還原反應(yīng)中丁烷是燃料，應(yīng)該在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯誤；燃料電池電池總反應(yīng)實質(zhì)是一個氧化還原反應(yīng)；而正極空氣中氧氣發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)殡娊赓|(zhì)的陰離

10、子，B、C正確。 答案：BC 二、非選擇題(本題包括4小題，共39分) 8．(6分)銀鋅電池的電極反應(yīng)為： 負極：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正極：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 電解質(zhì)：KOH。 (1)寫出電池的總反應(yīng)式：___________________________________________________。 (2)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(zhì)溶液的pH______________。 解析：(1)將正、負極的電極反應(yīng)式合并就可以得到總反應(yīng)式：Zn＋

11、Ag2O===ZnO＋2Ag。 (2)負極反應(yīng)消耗OH－，則負極區(qū)pH減小，正極反應(yīng)生成了OH－，故正極區(qū)pH增大，負極消耗的OH－的量與正極生成的OH－的量相等，所以電解質(zhì)溶液的pH不變。 答案：(1)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag (2)減小　增大　不變 9．(10分)科學家預(yù)言，燃料電池是21世紀獲得電子的重要途徑。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作電極催化劑，在硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。回答如下問題： 已知電池放電時發(fā)生的化學反應(yīng)方程式： 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (1)在硫酸電解液中，CH3OH失去電子，此電池的正

12、極發(fā)生的反應(yīng)是______________________________________； 負極發(fā)生的反應(yīng)是____________________________。 (2)電解液中的H＋向________極移動；向外電路釋放電子的電極是________極。 (3)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點，其中主要有兩點：首先燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是______________________________。 解析：(1)電極方程式書寫注意電解質(zhì)溶液，本題是酸性溶液。(2)由電極反應(yīng)可知，H＋在正極消耗，在負極生成，所以向正極移動。 (3)燃料電池除能量轉(zhuǎn)化率高外

13、，還減少了大氣污染。 答案：(1)O2＋4H＋＋4e－===2H2O CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ (2)正　負　(3)減少空氣污染 10．(10分)熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視。某燃料電池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCO)為電解質(zhì)，以丁烷為燃料，以空氣為氧化劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬材料為電極。該燃料電池負極電極反應(yīng)式為：2C4H10＋26CO－52e－===34CO2＋10H2O。試回答下列問題： (1)該燃料電池的化學反應(yīng)方程式為__________________________________________ ___

14、_____________________________________________________________________。 (2)正極電極反應(yīng)式為______________________________________________________。 (3)為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此，必須在通入的空氣中加入一種物質(zhì)，加入的物質(zhì)是________，它來自________________________。 解析：(1)電池反應(yīng)為丁烷的燃燒。(2)在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同的條件下用總反應(yīng)式減去負極的反應(yīng)式就是正極反應(yīng)式。(3)根據(jù)題目要求和

15、兩極的反應(yīng)式，應(yīng)加入的物質(zhì)為CO2，它來自于負極產(chǎn)物。 答案：(1)2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O (2)13O2＋26CO2＋52e－===26CO (3)CO2　負極生成物 11．(13分)鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，工作時該電池的總反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。試根據(jù)上述情況判斷： (1)蓄電池的負極材料是__________。 (2)工作時，正極反應(yīng)為___________________________________________________。 (3)工作時，電解質(zhì)

16、溶液的酸性________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (4)工作時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向________極。 (5)電流方向從________極流向________極。 解析：蓄電池工作(放電)時，起原電池作用。根據(jù)原電池原理，負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，元素化合價升高，所以Pb為負極；正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價降低，從總反應(yīng)式可知，PbO2是氧化劑，即正極反應(yīng)為PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O；從正極反應(yīng)或電池的總反應(yīng)可知H2SO4參加了反應(yīng)，H＋轉(zhuǎn)變成H2O，所以酸性減?。辉姵毓ぷ鲿r，溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電流方向與電子移動方向相反，從正極沿導(dǎo)線流向負極。 答案：(1)Pb (2)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O (3)減小　(4)負　(5)正　負