2018-2019學年高中化學 第04章 電化學基礎(chǔ) 專題4.2 化學電池（練）新人教版選修4.doc

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4-2 化學電源 1．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 B．氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化 C．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 D．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 【答案】B 【解析】 選項 原因分析 結(jié)論 A 鋅錳干電池工作后碳棒不變 B 氫氧燃料電池工作時都是負極發(fā)生氧化反應(yīng)，H2－2e－===2H＋ √ C 太陽能電池的主要材料是高純度的硅 D 氫氧燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 2．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋H2O===Zn(OH)2＋MnOOH 下列說法中，錯誤的是( ) A．電池工作時，鋅失去電子 B．電池正極的電極反應(yīng)式為：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極 D．外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5 g 【答案】C 【解析】分析堿性鋅錳電池：鋅為負極，在反應(yīng)中失去電子，故A正確；電池工作時，電流由正極通過外電路流向負極，而電子定向移動方向與電流方向相反，故C錯誤；由電子守恒知D項正確；由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池的原理寫出正極反應(yīng)式知B正確。 3．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＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，以下說法不正確的是( ) A．放電時負極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．放電時正極反應(yīng)式為FeO42－＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋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 【答案】C 4．生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是( ) A．需要定期補充硫酸 B．工作時鉛是負極，PbO2是正極 C．工作時負極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SO42－===PbSO4 D．工作時電解質(zhì)的密度減小 【答案】A 【解析】鉛蓄電池放電時相當于原電池，Pb是負極，PbO2是正極，負極發(fā)生的反應(yīng)是Pb失去電子生成Pb2＋，Pb2＋與溶液中的SO42－生成PbSO4沉淀，放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸相等，在電池制備時，PbSO4的量是一定的，制成膏狀，干燥后再安裝，說明H2SO4不用補充；放電時，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。 5．固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯—氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過。該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。 下列判斷正確的是( ) A．有O2參加反應(yīng)的a極為電池的負極 B．正極極的電極反應(yīng)式為H2－2e－＋O2－===H2O C．a(chǎn)極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．該電池的總反應(yīng)式為2H2＋O22H2O 【答案】D 【解析】因為電子從b電極流向a電極，所以b電極為負極，H2在該極發(fā)生氧化反應(yīng)；a電極為正極，O2在該極發(fā)生還原反應(yīng)。由此推斷該原電池的負極反應(yīng)式為H2－2e－＋O2－===H2O，正極電極反應(yīng)式為O2＋2e－===O2－，則電池總反應(yīng)式為2H2＋O22H2O。 6．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，工作時的電池反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列結(jié)論正確的是( ) A．Pb為正極被氧化 B．溶液的pH不斷減小 C．SO42－只向PbO2處移動 D．電解質(zhì)溶液的pH不斷增大 【答案】D 7．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)式為： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 總反應(yīng)式為Ag2O＋Zn+H2O===Zn(OH)2＋2Ag 根據(jù)上述反應(yīng)式，判斷下列敘述中正確的是( ) A．在使用過程中，電池負極區(qū)溶液的pH增大 B．在使用過程中，電子由Ag2O經(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負極，Ag2O是正極 D．Zn極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生氧化反應(yīng) 【答案】C 8．有人設(shè)計出利用CH4和O2的反應(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，則下列說法正確的是( ) ①每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e－ ②負極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O ③負極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④電池放電后，溶液的pH不斷升高 A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 【答案】A 【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，是電池的負極，電極反應(yīng)式為CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋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)，獲得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。雖然正極產(chǎn)生OH－，負極消耗OH－，但從總反應(yīng)式CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗了KOH，所以電池放電時溶液的pH值不斷下降，故①②正確，③④錯誤。 9．氫氧燃料電池用于航天飛機，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)冷凝后可作為航天員的飲用水，其電極反應(yīng)式如下： 負極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 當?shù)玫?.8 L飲用水時，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為( ) A．1.8 mol B．3.6 mol C．100 mol D．200 mol 【答案】D 【解析】n(H2O)＝＝100 mol 2H2＋O2 ~~4e－~~~2H2O 即每生成1 mol H2O則轉(zhuǎn)移2 mol e－，當生成100 mol H2O時，轉(zhuǎn)移200 mol e－。 10．如圖是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池，LiPF6是電解質(zhì)，SO(CH3)2是溶劑，反應(yīng)原理是4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列說法不正確的是( ) A．該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．電子移動方向是由a極流向b極 C．可以用水代替SO(CH3)2作溶劑 D．b極反應(yīng)式是FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S 【答案】C 11．Li—SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)溶液是LiAlCl4—SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。請回答下列問題： （1）電池的負極材料為________，發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________。 （2）電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________________。 （3）SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是___________________，反應(yīng)的化學方程式為______。 （4）組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是__________________。 【答案】 Li Li－e－===Li＋ 2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ 出現(xiàn)白霧，有刺激性氣味的氣體生成 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑ 因為構(gòu)成電池的主要成分Li能和氧氣、水反應(yīng)，且SOCl2也與水反應(yīng) 【解析】（1）分析反應(yīng)的化合價變化，可得Li為還原劑(作負極)，失電子：Li-e－Li+。 （2）SOCl2為氧化劑，得電子，從題給電池反應(yīng)可推出產(chǎn)物：Cl－、S、SO2(或用總反應(yīng)減去負極反應(yīng))。 （3）題中已給出信息：堿液吸收時的產(chǎn)物是Na2SO3和NaCl，則沒有堿液吸收時的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，進而推出現(xiàn)象。 12．氫能是理想的清潔能源?？茖W家通過化學方法使能量按人們所期望的形式轉(zhuǎn)化，從而提高能源的利用率。 （1）氫氣在燃燒時，放出大量熱量，說明該反應(yīng)是____反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）；這是由于反應(yīng)物的總能量___生成物的總能量（填“大于”或“小于”）；從化學反應(yīng)的本質(zhì)角度來看，是由于斷裂反應(yīng)物中的化學鍵吸收的總能量________形成產(chǎn)物的化學鍵放出的總能量（填“大于”或“小于”）。 （2）通過氫氣的燃燒反應(yīng)，可以把氫氣中蘊含的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，如果將該氧化還原反應(yīng)設(shè)計成原電池裝置，就可以把氫氣中蘊含的化學能轉(zhuǎn)化為電能，如圖就是能夠?qū)崿F(xiàn)該轉(zhuǎn)化的裝置，被稱為氫氧燃料電池。 該電池的正極是_____(填“a電極”或“b電極”)，在負極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_________________。電池反應(yīng)的總方程式________________________。 【答案】放熱 大于 小于 b電極 H2? 2e? = 2H+ 2H2+O2 =2H2O