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

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1、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：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn2,則負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是<> A．AgB．Zn2 C．Ag2O D．Zn 1．解析：由題給總方程式得：Zn＋2OH－－2e－===Zn2,故Zn為負(fù)極. 答案：D 2．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：2H2＋O2===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 B．b極上的電極反應(yīng)

2、式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子,消耗1.12 L的H2 D．H＋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：O2＋4H＋＋4e－===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：D 3．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<> ①每消耗1 m

3、ol CH4可以向外電路提供8 mol e－ ②負(fù)極上CH4失去電子,電極反應(yīng)式為 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③負(fù)極上是O2獲得電子,電極反應(yīng)式為 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④電池放電時,溶液pH不斷升高 A．①②B．①③ C．①④D．③④ 3．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CH4→CO2,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CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O,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

4、子,電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－.雖然正極產(chǎn)生OH－,負(fù)極消耗OH－,但從總反應(yīng)CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH,所以電池放電時溶液的pH不斷下降,故①②正確,③④錯誤.故正確答案為A. 答案：A 4．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)

5、常用KOH溶液,該電池的負(fù)極反應(yīng)為C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2O D．甲烷堿性燃料電池的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 4．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：C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O.故C錯誤. 答案：C 5．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<

6、> 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：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．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： C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O 5．解析：該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)原理是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O,B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O,C正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－===2O2－,產(chǎn)生的O2－將向負(fù)極移動,A項錯. 答案：A 6. 美國海

7、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：Mg－2e－===Mg2＋ B．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：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 6．解析：Mg－H2O2燃料電池中Mg作負(fù)極：Mg－2e－===Mg2＋,Pt作正極：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O,總式為：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O,消耗H＋,使c減小,pH增大,且H＋移向正極. 答案：B 7．下圖是一種航天器能量

8、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： O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．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H2－2e－===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：C 8．實驗室用鉛蓄電池作電源電

9、解飽和食鹽水制取Cl2<提示：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑>,已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應(yīng)： 負(fù)極：Pb＋SO－2e－===PbSO4 正極：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 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<> A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol D．0.20 mol 8．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Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O,而制取Cl2時,每生成1 mol H2,電子轉(zhuǎn)移2 mo

10、l,現(xiàn)需電子0.050 mol×2＝0.10 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：C 9．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C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O,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 C．a(chǎn)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋ D．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 9．解析：通入乙醇的一極為負(fù)極,發(fā)生氧

11、化反應(yīng)；通入氧氣的一極為正極,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：B 10．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O2＋4e－===2O2－ C．木炭棒應(yīng)與玩具電

12、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4Al＋3O2===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O2＋2H2O＋4e－===4OH－,B項錯誤,D項錯誤. 答案：A 11．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3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn2＋2Fe3＋4KOH,以下說法不正確的是<> A．放電時負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－===Zn2 B．放電時正

13、極反應(yīng)式為FeO＋4H2O＋3e－===Fe3＋5OH－ C．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：Zn－2e－＋2OH－===Zn2；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FeO＋4H2O＋3e－===Fe3＋5OH－；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：C 12. 熱激活電池可用作火箭、

14、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LiCl－KCl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PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb.下列有關(guān)說法正確的是<> A．正極反應(yīng)：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．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 Pb D．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

15、,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

16、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,其中主要有兩點：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,其主要缺點是甲醇燃料電池的輸出功率較低,但其主要優(yōu)點是________. 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>O2＋4H＋＋4e－===2H2OCH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋<3

17、>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電極是電池的________極,電極反應(yīng)式為________；Pt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_______