2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)電源》教案.doc

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2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4化學(xué)電源教案一、選擇題1下列有關(guān)化學(xué)電源的敘述錯(cuò)誤的是()A干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池B干電池中碳棒為正極C鉛蓄電池是充電電池D鉛蓄電池中的PbO2為負(fù)極【解析】鉛蓄電池中的PbO2應(yīng)為正極，鉛為負(fù)極?！敬鸢浮緿2如圖鋅錳干電池在放電時(shí)總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O32NH3H2O，在此電池放電時(shí)正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()AZnB碳CMnO2NH4 DZn2和NH3【解析】可將總反應(yīng)拆寫(xiě)為兩個(gè)半反應(yīng)，負(fù)極：Zn2e=Zn2；正極：2MnO22NH42e=Mn2O3(s)2NH3H2O?！敬鸢浮緾3(xx年海南高考)關(guān)于鉛蓄電池的說(shuō)法中正確的是()A在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb(s)SO42(aq)=PbSO4(s)2eB在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板C在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小D在充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq)【解析】鉛蓄電池放電時(shí)正極反應(yīng)為PbO24HSO422e=PbSO42H2O；負(fù)極材料為鉛板；充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)是PbSO42H2O2e=PbO24HSO42；充電時(shí)，電池中硫酸的濃度增大?！敬鸢浮緽4如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?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置【解析】氫氧燃料電池中H2為負(fù)極反應(yīng)物，工作過(guò)程需不斷補(bǔ)充H2、O2，其產(chǎn)物為沒(méi)有任何污染的H2O，故A、C、D三項(xiàng)都對(duì)。其中b電極作正極，電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH?！敬鸢浮緽5(xx年寧夏理綜)一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)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(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是()ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq)BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=4OH【解析】本題考查原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。該原電池的負(fù)極反應(yīng)物為甲醇，負(fù)極反應(yīng)式中不應(yīng)該出現(xiàn)氧化劑，而A、B、D項(xiàng)中電極反應(yīng)物中均出現(xiàn)氧化劑氧氣，所以A、B、D不正確?！敬鸢浮緾6堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：Zn(s)2MnO2(s)H2O(l)=Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A電池工作時(shí)，鋅失去電子B電池正極的電極反應(yīng)式為2MnO2(s)H2O(l)2e=Mn2O3(s)2OH(aq)C電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D外電路中每通過(guò)0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g【解析】根據(jù)原電池原理結(jié)合氧化還原反應(yīng)的有關(guān)常識(shí)可判斷出原電池的電極及其反應(yīng)式、電子得失情況及流向?！敬鸢浮緾7據(jù)報(bào)道，某公司最近研制了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量可達(dá)現(xiàn)用鎳氫電池或鋰電池的10倍，有關(guān)此電池的敘述，錯(cuò)誤的是()A正極電極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OHB負(fù)極電極反應(yīng)式：CH3OH6OH6e=CO25H2OC電池在使用過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的pH降低D當(dāng)外電路通過(guò)1.2 mol電子時(shí)，理論上消耗甲醇6.4 g【解析】使正、負(fù)極的得失電子守恒，則正極生成12OH的同時(shí)負(fù)極消耗12OH，pH不變?！敬鸢浮緾8燃料電池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧氣或空氣反應(yīng)，將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電解質(zhì)通常是KOH溶液，則下列關(guān)于甲烷燃料電池的說(shuō)法正確的是(多選)()A負(fù)極反應(yīng)式為：CH410OH8e=CO327H2OB正極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHC隨著反應(yīng)地進(jìn)行，電解質(zhì)溶液堿性不變D該電池的總反應(yīng)與甲烷燃燒的反應(yīng)方程式相同，反應(yīng)式為：CH42O2=CO22H2O【解析】本題考查燃料電池的反應(yīng)原理、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)。對(duì)于該燃料電池，負(fù)極CH4失電子被氧化，其中產(chǎn)物之一應(yīng)是CO2，但在KOH溶液中，一定會(huì)變?yōu)镃O32。故電極反應(yīng)為：CH410OH8e=CO327H2O；正極O2得電子被還原，生成物應(yīng)與電池中電解質(zhì)溶液相關(guān)。電極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OH；將兩個(gè)電極反應(yīng)式相加，即可得到總反應(yīng)式為：CH42OH2O2=CO323H2O?？梢?jiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，電解質(zhì)溶液中c(OH)不斷減小。【答案】AB9(xx年廣東高考)可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為：O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Al3OH3e=Al(OH)3C以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變D電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極【解析】電池工作時(shí)，正極上O2得到電子被還原，電極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OH，A正確。電解液為NaOH溶液時(shí)，在負(fù)極上產(chǎn)生的是NaAlO2而不是Al(OH)3，B錯(cuò)誤。電池的總反應(yīng)為：4Al3O24NaOH=4NaAlO22H2O，消耗NaOH，pH減小。電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路由負(fù)極流向正極?！敬鸢浮緼10固體氧化物燃料電池是由美國(guó)西屋公司研制開(kāi)發(fā)的。它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(guò)。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放電的a極為電池的負(fù)極B有H2放電的b極為電池的正極Ca極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為O22H2O4e=4OHD該電池的總反應(yīng)方程式為2H2O2=2H2O【解析】a為正極：O24e=2O2，b為負(fù)極：2H22O24e=2H2O，總反應(yīng)方程式：2H2O2=2H2O?！敬鸢浮緿二、非選擇題11有一種微型電池，其電極分別為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液是KOH溶液。已知Zn(OH)2具有兩性，回答下列問(wèn)題：(1)_為正極，_為負(fù)極；(2)寫(xiě)出兩極的電極反應(yīng)式：正極_，負(fù)極_；(3)放電時(shí)，正極附近溶液的pH_，負(fù)極附近溶液的pH_(填“升高”“降低”或“不變”)?！敬鸢浮?1)Ag2OZn(2)Ag2OH2O2e=2Ag2OHZn4OH2e=ZnO222H2O(3)升高降低12(xx年黃山高二質(zhì)檢)航天飛機(jī)常采用新型燃料電池作為電能來(lái)源，燃料電池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質(zhì)與O2一起構(gòu)成的電池裝置，它可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。我國(guó)發(fā)射的“神舟五號(hào)”載人飛船是采用先進(jìn)的甲烷電池為電能來(lái)源的，該電池以KOH溶液為電解質(zhì)，其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH42O22OH=CO323H2O。(1)負(fù)極上的電極反應(yīng)為_(kāi)。(2)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的5.6 L O2時(shí)，有_mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。(3)開(kāi)始放電時(shí)，正極附近溶液的pH_(填“增大”“減小”或“不變”)?！窘馕觥?1)根據(jù)總的化學(xué)方程式知CH4xe=CO32，C元素的化合價(jià)由44，則有CH48e=CO32，根據(jù)電荷守恒左邊應(yīng)配10個(gè)OH，最后根據(jù)質(zhì)量守恒得：CH410OH8e=CO327H2O。(2)正極反應(yīng)為：2O24H2O8e=8OH，5.6 L O2的物質(zhì)的量為0.25 mol，故得電子的物質(zhì)的量為0.25 mol41 mol。(3)由于正極生成OH，故其附近的pH增大?！敬鸢浮?1)CH410OH8e=CO327H2O(2)1(3)增大13(xx年山東理綜)ZnMnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負(fù)極材料是_。電池工作時(shí)，電子流向_(填“正極”或“負(fù)極”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是_。欲除去Cu2，最好選用下列試劑中的_(填代號(hào))。aNaOHbZncFe dNH3H2O(3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是_。若電解電路中通過(guò)2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為_(kāi)g。【解析】(1)原電池的負(fù)極是發(fā)生氧化反應(yīng)的一極：Zn2e=Zn2；電池工作時(shí)，電子是從負(fù)極流向正極。(2)Zn與Cu2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的Cu附著在Zn的表面構(gòu)成銅鋅原電池，加快反應(yīng)速率，從而加快Zn的腐蝕。(3)電解池的陰極是發(fā)生還原反應(yīng)的一極：2H2e=H2；每生成1 mol MnO2需轉(zhuǎn)移2 mol電子，故每通過(guò)2 mol電子，理論上生成1 mol MnO2，質(zhì)量為87 g?！敬鸢浮?1)Zn(或鋅)正極(2)鋅與還原出的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b(3)2H2e=H28714(xx年天津理綜)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(kāi)(用a、b表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開(kāi)。(4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反應(yīng)中的還原劑是_，反應(yīng)中的氧化劑是_。已知LiH固體密度為0.82 g/cm3，用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為_(kāi)。由生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)mol?！窘馕觥?1)電池即是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；在電池中電子是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，而氫氧燃料電池中通入H2的一極是負(fù)極，故電子由a流動(dòng)到b。(2)H2在負(fù)極失電子，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)式為2H24OH4e=4H2O。(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，從而增大反應(yīng)速率。(4)LiH中Li為1價(jià)，H為1價(jià)，故反應(yīng)中還原劑是Li，反應(yīng)中氧化劑是H2O。由反應(yīng)可知吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 L H2時(shí)生成160 g LiH，則生成的LiH的體積是，則生成的LiH體積與被吸收的H2的體積比為：。由生成的20 mol LiH與H2O反應(yīng)，由反應(yīng)可知生成20 mol H2，H22e，能量轉(zhuǎn)化率為80%，則通過(guò)電子的物質(zhì)的量為20 mol280%32 mol?！敬鸢浮?1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率(4)LiH2O1/1 148或8.7110432