2019高中化學(xué)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)4.2化學(xué)電源精練新人教版.docx

化學(xué)電源A組定向鞏固定向鞏固一、化學(xué)電源1.下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A.手機(jī)用的鋰離子電池屬于一次電池B.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被還原D.太陽能電池的主要材料為二氧化硅解析:手機(jī)用的鋰離子電池屬于二次電池,A項錯誤;鋅錳干電池中鋅失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),作負(fù)極,B項正確;氫氧燃料電池工作時,氫氣在負(fù)極失電子被氧化,C項錯誤;太陽能電池的主要材料為硅,光導(dǎo)纖維的主要材料是二氧化硅,D項錯誤。答案:B2.對化學(xué)電源的敘述正確的是()A.化學(xué)電源比火力發(fā)電對化學(xué)能的利用率高B.化學(xué)電源所提供的電能居于人類社會現(xiàn)階段總耗電量的首位C.化學(xué)電源均是安全、無污染的D.化學(xué)電源即為充電電池解析:化學(xué)電源比火力發(fā)電對化學(xué)能的利用率高,A項正確;火力發(fā)電居于人類社會現(xiàn)階段總耗電量的首位,故B項錯誤;部分廢舊化學(xué)電源會引起重金屬污染,故C項錯誤;化學(xué)電源包括一次電池、二次電池、燃料電池等,故D項錯誤。答案:A3.下列電池工作時,O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池解析:氫燃料電池中,負(fù)極上H2放電,正極上O2放電,A、C、D三項中均不存在O2放電,故選B。答案:B4.據(jù)報道,鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池,因為鋅電池容量更大,而且沒有鉛污染,其電池總反應(yīng)為2Zn+O22ZnO,原料為鋅粒、空氣和電解質(zhì)溶液。則下列敘述中正確的是()A.鋅為正極,空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B.電池中有1 mol 電子轉(zhuǎn)移時消耗的Zn為65 gC.正極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電解質(zhì)溶液肯定不是強(qiáng)酸溶液解析:因電池反應(yīng)中有ZnO生成,故電解質(zhì)溶液不可能為強(qiáng)酸溶液,否則ZnO會溶解。答案:D5.某準(zhǔn)晶體X由一定比例的Al、Fe、Cu組成,取兩小塊該準(zhǔn)晶體,一塊投入盛KOH溶液的燒杯中,另一塊投入盛稀硫酸的燒杯中,兩燒杯中固體均被液體浸沒。下列分析合理的是()A.燒杯中若構(gòu)成微型電池,正極反應(yīng)為4OH-4e-2H2O+O2B.燒杯中若鋁、銅作電極構(gòu)成微型電池,負(fù)極反應(yīng)為Al-3e-+3OH-Al(OH)3C.燒杯中可能構(gòu)成三種微型電池,且正極反應(yīng)相同D.燒杯中溶液最終呈藍(lán)色解析:燒杯中若構(gòu)成微型電池,則正極反應(yīng)為2H2O+2e-H2+2OH-,A項錯誤;燒杯中若鋁、銅作電極構(gòu)成微型電池,則金屬Al作負(fù)極,失去電子,電極反應(yīng)為Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O,B項錯誤;燒杯中可構(gòu)成Al-Fe原電池、Al-Cu原電池、Fe-Cu原電池,三種原電池的正極反應(yīng)均為2H+2e-H2,C項正確;燒杯中Cu不會溶解,溶液不會呈藍(lán)色,D項錯誤。答案:C6.下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖,有關(guān)說法不正確的是()A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B.干電池在長時間使用后,鋅筒被破壞C.鉛蓄電池工作過程中,每通過2 mol電子,負(fù)極質(zhì)量減小207 gD.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源解析:在干電池中,Zn作負(fù)極,逐漸溶解,B項正確。鉛蓄電池工作時,負(fù)極反應(yīng)為Pb+SO42-2e-PbSO4,電極質(zhì)量增大,C項錯誤。氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑儲藏在電池內(nèi),且工作的最終產(chǎn)物是水,故氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源,D項正確。答案:C7.導(dǎo)學(xué)號90514154化學(xué)電池在通信、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)一種常用的鎳鎘(Ni-Cd)電池,其電池總反應(yīng)可以表示為:2Ni(OH)2+Cd(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說法正確的是。上述反應(yīng)是可逆反應(yīng)上述反應(yīng)不是可逆反應(yīng)充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊烹姇r化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹵.B.C.D.(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物,有資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重,這是因為。(3)另一種常用的電池是鋰電池,由于它的比能量(單位質(zhì)量電極材料所能輸出的電能)特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器,一般使用時間可長達(dá)十年,它的負(fù)極用金屬鋰制成,電池總反應(yīng)可表示為:Li+MnO2LiMnO2試回答:鋰電池比能量特別大的原因是。鋰電池中的電解質(zhì)溶液為非水溶液,為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液?請用化學(xué)方程式表示其原因:。解析:電池的充電過程和放電過程是在不同的條件下進(jìn)行的,題述反應(yīng)不是可逆反應(yīng)。電池放電過程生成的Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,在酸性土壤中更易生成重金屬離子,所以污染更加嚴(yán)重。鋰的摩爾質(zhì)量為7gmol-1,每轉(zhuǎn)移1mol電子,消耗鋰的質(zhì)量僅為7g,所以鋰電池的比能量特別大。答案:(1)B(2)Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金屬離子(3)鋰的摩爾質(zhì)量小2Li+2H2O2LiOH+H28.(1)Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛,其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。該電池的負(fù)極材料是。電池工作時,電子流向(填“正極”或“負(fù)極”)。若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+,會加速某電極的腐蝕,其主要原因是。(2)如圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖,該電池的工作溫度為320 左右,電池反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx,正極的電極反應(yīng)式為。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是。與鉛蓄電池相比,當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時,鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的倍。解析:(1)負(fù)極是失電子的一極,Zn所失電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。鋅與還原出來的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。(2)正極上是S得到電子發(fā)生還原反應(yīng):xS+2e-Sx2-;要形成閉合回路,M必須是能使離子在其中定向移動的,故M的兩個作用是導(dǎo)電和隔膜;假設(shè)消耗的質(zhì)量都是207g,則鉛蓄電池能提供的電子為2mol,而鈉硫電池提供的電子為20723mol,故鈉硫電池的放電量是鉛蓄電池的4.5倍。答案:(1)Zn(或鋅)正極鋅與還原出來的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕(2)xS+2e-Sx2-離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫4.5定向鞏固二、新型化學(xué)電源9.硼化礬(VB2)-空氣電池是目前儲電能力最高的電池,電池示意圖如右,該電池工作時反應(yīng)為4VB2+11O24B2O3+2V2O5。下列說法正確的是()A.電極a為電池負(fù)極B.圖中選擇性透過膜只能讓陽離子選擇性通過C.電子由VB2極經(jīng)KOH溶液流向電極aD.VB2極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB2+22OH-22e-V2O5+2B2O3+11H2O解析:根據(jù)電池總反應(yīng)和題圖知電極a為正極,A項錯誤;題圖中選擇性透過膜只能讓陰離子選擇性通過,B項錯誤;電子由VB2極經(jīng)負(fù)載流向電極a,C項錯誤;根據(jù)總反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移情況可知D項正確。答案:D10.導(dǎo)學(xué)號90514155我國科學(xué)家發(fā)明的一種可控鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A.電池工作時,電子的流向:鋰電極導(dǎo)線碳電極B.水既是氧化劑又是溶劑,有機(jī)電解質(zhì)可用水溶液代替C.電池總反應(yīng)為2Li+2H2O2LiOH+H2D.該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣解析:A項,鋰電極為負(fù)極,碳電極為正極,電子從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極,正確;B項,負(fù)極材料鋰能與水反應(yīng),不可用水溶液代替有機(jī)電解質(zhì),錯誤;C項,電池總反應(yīng)為2Li+2H2O2LiOH+H2,正確;D項,由電池總反應(yīng)知該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣,正確。答案:B11.乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可設(shè)計成如圖所示的燃料電池,下列說法正確的是()A.每有0.1 mol O2反應(yīng),則遷移H+ 0.4 molB.正極反應(yīng)式為CH2CH2-2e-+2OH-CH3CHO+H2OC.電子移動方向:電極a磷酸溶液電極bD.該電池為可充電電池解析:根據(jù)O2+4H+4e-2H2O知,每有0.1molO2反應(yīng),則遷移H+0.4mol,A項正確;正極上氧氣得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4H+4e-2H2O,B項錯誤;放電時電子從電極a沿導(dǎo)線流向電極b,電子不進(jìn)入電解質(zhì)溶液,C項錯誤;充電時,不能生成乙烯和氧氣,故該電池不是可充電電池,D項錯誤。答案:A12.經(jīng)過長時間的研發(fā)和多次展示后,科技工作者開發(fā)出了甲醇燃料電池,該電池反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。請回答下列問題:(1)該燃料電池的電解質(zhì)是。(2)由電池反應(yīng)可知,放電時該電池的負(fù)極反應(yīng)物為,該物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),負(fù)極的電極反應(yīng)式為。(3)電池使用過程中,當(dāng)有0.5 mol電子轉(zhuǎn)移時,消耗甲醇的質(zhì)量是 g(結(jié)果保留兩位小數(shù))。(4)放電一段時間后,通入O2的電極附近溶液的pH(填“升高”“不變”或“降低”)。解析:(1)由電池反應(yīng)可知該電池的電解質(zhì)是KOH。(2)放電時負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng),正極上O2發(fā)生還原反應(yīng)。正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-,負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O。(3)根據(jù)關(guān)系式CH3OH6e-可知轉(zhuǎn)移0.5mol電子時,消耗甲醇約2.67g。(4)根據(jù)放電時正極的電極反應(yīng)式可知,放電一段時間后,通入氧氣的電極附近溶液的堿性增強(qiáng),pH升高。答案:(1)KOH(2)CH3OH(或甲醇)氧化CH3OH+8OH-6e-CO32-+6H2O(3)2.67(4)升高B組綜合提升1.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A.該電池能夠在高溫下工作B.電池的負(fù)極反應(yīng)為:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+C.放電過程中,H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D.在電池反應(yīng)中,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.46 L解析:微生物的主要成分是蛋白質(zhì),高溫條件下蛋白質(zhì)變性,失去活性,A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+(能放出CO2,應(yīng)該是酸性,所以右邊寫H+。不能在左邊加OH-、右邊寫H2O),B項正確。正極反應(yīng)為6O2+24H+24e-12H2O,從兩極反應(yīng)可知:負(fù)極生成H+,正極消耗H+,即H+通過質(zhì)子交換膜從負(fù)極遷移到正極,選項C不正確。從總反應(yīng)C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知,每消耗1mol氧氣,理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4L,D項錯誤。答案:B2.如圖是某公司批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的構(gòu)造示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H+)和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)。該電池總反應(yīng)式為2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列有關(guān)該電池的說法錯誤的是()A.右邊的電極為電池的負(fù)極,b處通入的是空氣B.左邊的電極為電池的負(fù)極,a處通入的是甲醇C.電池負(fù)極的反應(yīng)式為2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+D.電池正極的反應(yīng)式為3O2+12H+12e-6H2O解析:在電解質(zhì)溶液中,陽離子從負(fù)極移向正極。從質(zhì)子通過的方向可知,a處通入的為甲醇,為原電池的負(fù)極;b處通入的為空氣,為原電池的正極。答案:A3.可用于電動汽車的鋁-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,通入空氣的電極為正極。下列說法正確的是()A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時,正極反應(yīng)都為O2+2H2O+4e-4OH-B.以NaOH溶液為電解液時,負(fù)極反應(yīng)為:Al+3OH-3e-Al(OH)3C.以NaOH溶液為電解液時,電池在工作過程中電解液的pH保持不變D.電池工作時,電子通過外電路從正極流向負(fù)極解析:正極O2得電子,溶液顯堿性或中性時,正極反應(yīng)都為O2+2H2O+4e-4OH-,A正確。鋁作負(fù)極,鋁失電子,中性溶液(NaCl)中的負(fù)極反應(yīng)為Al-3e-Al3+,堿性溶液(NaOH)中的負(fù)極反應(yīng)為Al+4OH-3e-AlO2-+2H2O,B不正確。堿性溶液中,總的電池反應(yīng)式為4Al+3O2+4OH-4AlO2-+2H2O,溶液pH降低,C項錯。電池工作時,電子從負(fù)極流向正極,D項錯。答案:A4.導(dǎo)學(xué)號90514156Li-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,電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。請回答下列問題:(1)電池的負(fù)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(xué)方程式為。(4)組裝該電池必須在無水、無氧