2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第2節(jié)第2課時化學(xué)電源課時分層作業(yè)含解析魯科版選擇性必修1

PAGEPAGE9化學(xué)電源(建議用時：40分鐘)[合格過關(guān)練]1．下列電池屬于一次電池的是()A．鋅錳干電池 B．鉛蓄電池C．鋰電池 D．氫氧燃料電池A[鉛蓄電池、鋰電池屬于二次電池；氫氧燃料電池屬于燃料電池。]2．氫氧燃料電池是將H2和O2分別通到浸入20%～40%(質(zhì)量分數(shù))的KOH溶液的多孔石墨電極上，其電池總反應(yīng)式為2H2＋O2=2H2O，則下列敘述正確的是()A．通入H2的一極是正極，通入O2的一極是負極B．通入O2的一極是正極，通入H2的一極是負極C．該電池工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH增大D．該電池工作一段時間后，負極區(qū)旁邊溶液的pH增大B[依據(jù)電池總反應(yīng)式可知，該電池工作時不斷有H2O生成，則電解質(zhì)溶液的pH不斷減小。通入O2的一極作正極，通入H2的一極作負極，H2在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2H2＋4OH－－4e－=4H2O，負極區(qū)旁邊溶液中OH－濃度降低，則pH減小。綜上分析，B項正確。]3．堿性電池具有容量大、放電電流大等特點，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅錳干電池以氫氧化鉀為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)式為Zn＋MnO2＋H2O=ZnO＋Mn(OH)2。下列說法錯誤的是()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＋2H2O＋2e－=Mn(OH)2＋2OH－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0.2mol電子，理論上鋅的質(zhì)量減小6.5gC[依據(jù)電池總反應(yīng)式可知負極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，正極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋2H2O=Mn(OH)2＋2OH－，A、B項正確；電池工作時，電子由負極通過外電路流向正極，C項錯誤；外電路中每通過0.2mol電子，有0.1mol鋅參與反應(yīng)，其質(zhì)量為6.5g，D項正確。]4．鋅—空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)式為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O=2[Zn(OH)4]2－。下列說法正確的是()A．充電時，電解質(zhì)溶液中K＋向陽極移動B．充電時，電解質(zhì)溶液中c(OH－)漸漸減小C．放電時，負極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2－D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準狀況)C[A項，充電時裝置為電解池，溶液中的陽離子向陰極移動；B項，充電時的總反應(yīng)為放電時的逆反應(yīng)：2[Zn(OH)4]2－=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，c(OH－)漸漸增大；C項，放電時負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，由放電時的總反應(yīng)可知，負極反應(yīng)式為Zn＋4OH－－2e－=[Zn(OH)4]2－；D項，由放電時的總反應(yīng)可知，電路中通過2mol電子時，消耗0.5molO2，其體積為11.2L(標(biāo)準狀況)。]5．如圖所示是幾種常見的化學(xué)電源示意圖，下列有關(guān)說法不正確的是()氫氧燃料電池示意圖A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B．干電池在長時間運用后，鋅筒被破壞C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D．鉛蓄電池工作過程中，每通過2mol電子，負極質(zhì)量減輕207gD[干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池，屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，A正確；在干電池中，Zn作負極，被氧化，B正確；氫氧燃料電池不須要將還原劑和氧化劑全部貯存在電池內(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，C正確；鉛蓄電池工作過程中，硫酸鉛在負極上析出，該極質(zhì)量應(yīng)當(dāng)增加而非減小，D錯誤。]6．鋰電池是新一代高能電池，目前已研發(fā)出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式為Li＋MnO2=LiMnO2。下列說法中正確的是()A．Li是正極，MnO2是負極B．放電時負極的反應(yīng)：Li－e－=Li＋C．放電時正極的反應(yīng)：MnOeq\o\al(－,2)＋e－=MnO2D．電池放電時，產(chǎn)生高錳酸根離子B[Li在負極發(fā)生反應(yīng)：Li－e－=Li＋，MnO2在正極發(fā)生反應(yīng)：MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)。]7．(雙選)據(jù)報道，以硼氫化合物NaBH4(硼元素的化合價為＋3)和H2O2作原料的燃料電池可用作通信衛(wèi)星電源，負極材料采納Pt/C，正極材料采納MnO2，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電池放電時Na＋從a極區(qū)移向b極區(qū)B．電極b采納MnO2，MnO2既作電極材料又有催化作用C．每消耗1molH2O2，轉(zhuǎn)移的電子為1molD．該電池的正極反應(yīng)為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2OAB[由裝置圖可知，H2O2得電子化合價降低，所以b為正極，a為負極，原電池中陽離子向正極移動。負極反應(yīng)為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O。每消耗1molH2O2，轉(zhuǎn)移的電子為2mol。]8．我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯誤的是()A．放電時，ClOeq\o\al(－,4)向負極移動B．充電時釋放CO2，放電時汲取CO2C．放電時，正極反應(yīng)為：3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充電時，正極反應(yīng)為：Na＋＋e－=NaD[電池放電時，ClOeq\o\al(－,4)向負極移動，A項正確；結(jié)合總反應(yīng)可知放電時需汲取CO2，而充電時釋放出CO2，B項正確；放電時，正極CO2得電子被還原生成單質(zhì)C，即電極反應(yīng)式為3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋C，C項正確；充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即C被氧化生成CO2，D項錯誤。]9．探討人員最近發(fā)覺了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電，在海水中該電池的總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl。下列有關(guān)“水”電池在海水中放電的說法正確的是()A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－=AgClB．每生成1molNa2Mn5O10轉(zhuǎn)移2mol電子C．Na＋不斷向“水”電池的負極移動D．AgCl是還原產(chǎn)物B[原電池的正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；每生成1molNa2Mn5O10有2molAg被氧化，轉(zhuǎn)移2mol電子，B項正確；原電池中的陽離子移向正極，所以Na＋不斷向“水”電池的正極移動，C項錯誤；銀的化合價上升被氧化，AgCl是氧化產(chǎn)物，D項錯誤。]10．有一種鋰電池，用金屬鋰和石墨作電極材料，電解質(zhì)溶液是由四氯鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯()中形成的，電池總反應(yīng)方程式為8Li＋3SOCl2=6LiCl＋Li2SO3＋2S。下列敘述正確的是()A．電解質(zhì)溶液中混入水，對電池反應(yīng)無影響B(tài)．金屬鋰作電池的正極，石墨作電池的負極C．在電池工作過程中，亞硫酰氯(SOCl2)被還原為Li2SO3D．在電池工作過程中，金屬鋰供應(yīng)的電子與正極析出硫的物質(zhì)的量之比為4∶1D[Li的化學(xué)性質(zhì)活潑，易與水發(fā)生反應(yīng)：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，故電解質(zhì)溶液應(yīng)為非水溶液，A項錯誤；由電池總反應(yīng)式可知，Li失電子，作電池的負極，石墨作電池的正極，B項錯誤；電池工作過程中，SOCl2被還原為S，C項錯誤；由電池總反應(yīng)式知，8molLi參與反應(yīng)，供應(yīng)8mol電子，同時在正極析出2molS，D項正確。]11．(素養(yǎng)題)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是()A．正極反應(yīng)中有CO2生成B．微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2OA[圖示所給出的是原電池裝置。A.有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因為有質(zhì)子通過，故正極上電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2↑＋24H＋，負極上有CO2產(chǎn)生，故A錯誤；B.微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確；C.質(zhì)子是陽離子，陽離子由負極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確；D.正極的電極反應(yīng)式為6O2＋24e－＋24H＋=12H2O，負極的電極反應(yīng)式為C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2↑＋24H＋，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，故D正確。]12．一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極，兩電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入乙烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O,2H2O＋O2＋4e－=4OH－。有關(guān)此電池的推斷正確的是()A．電池工作過程中，溶液的pH漸漸減小B．正極與負極上參與反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量之比為2∶7C．通入乙烷的電極為正極D．電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動A[電池總反應(yīng)式為2C2H6＋7O2＋8OH－=4COeq\o\al(2－,3)＋10H2O，故電池工作過程中，溶液的pH漸漸減小，A項正確；正、負極上參與反應(yīng)的氣體的物質(zhì)的量之比為7∶2，B項錯誤；通入乙烷的電極為負極，C項錯誤；電解質(zhì)溶液中的OH－向負極移動，D項錯誤。]13．氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的實力強，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是________________，在導(dǎo)線中電子流淌方向為________(用a、b表示)。(2)負極反應(yīng)式為___________________________________________________________________________________________________。(3)電極表面鍍鉑粉的緣由為__________________。(4)該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供應(yīng)，電池可連綿不斷供應(yīng)電能。因此，大量平安儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：Ⅰ.2Li＋H2eq\o(=,\s\up8(△))2LiHⅡ.LiH＋H2O=LiOH＋H2↑反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________。[解析]本題考查電化學(xué)學(xué)問。(1)原電池的實質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能?？偡磻?yīng)式為2H2＋O2=2H2O，其中H2從0價升至＋1價，失去電子，即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是堿性的，可得到H2＋2OH－－2e－=2H2O。(3)由題目中“鉑吸附氣體的實力強”，可知電極表面鍍鉑粉的緣由是增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，從而加快反應(yīng)速率。(4)Ⅰ.Li從0價升至＋1價，作還原劑。Ⅱ.H2O中的部分氫元素從＋1價降至H2中的0價，故H2O作氧化劑。[答案](1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能由a到b(2)2H2＋4OH－－4e－=4H2O(或H2＋2OH－－2e－=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)LiH2O14．CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：O2協(xié)助的Al—CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。(1)電池的負極反應(yīng)式：________________________。電池的正極反應(yīng)式：6O2＋6e－=6Oeq\o\al(－,2)；6CO2＋6Oeq\o\al(－,2)=3C2Oeq\o\al(2－,4)＋6O2。反應(yīng)過程中O2的作用是____________。(2)該電池的總反應(yīng)式：____________________________________________。[解析]Al—CO2電池中，Al為負極，反應(yīng)式為Al－3e－=Al3＋(或2Al－6e－=2Al3＋)。依據(jù)電池的正極反應(yīng)式可知O2的作用是作催化劑。將正、負極兩個電極反應(yīng)式相加，可得電池的總反應(yīng)式為2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3。[答案](1)Al－3e－=Al3＋(或2Al－6e－=2Al3＋)催化劑(2)2Al＋6CO2=Al2(C2O4)315．航天飛機常采納新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采納H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質(zhì)與O2一起構(gòu)成的電池裝置，它可干脆將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，我國放射的“神舟”五號載人飛船是采納先進的甲烷電池為電能來源的，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CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O。(1)負極上的電極反應(yīng)式為_________________________________________。(2)消耗標(biāo)準狀況下的5.6LO2時，有________mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。(3)起先放電時，正極旁邊溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。[解析](1)依據(jù)總反應(yīng)的化學(xué)方程式知CH4～COeq\o\al(2－,3)，碳元素的化合價由－4→＋4，則有CH4－8e－→COeq\o\al(2－,3)，依據(jù)電荷守恒，左邊應(yīng)配10個OH－，最終依據(jù)質(zhì)量守恒得：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，5.6LO2的物質(zhì)的量為0.25mol，故得電子的物質(zhì)的量為0.25mol×4＝1mol。(3)由于正極生成OH－，故其旁邊的pH增大。[答案](1)CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)1(3)增大[素養(yǎng)培優(yōu)練]16．瓦斯分析儀(如圖甲)工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖乙所示，其中的固體電解質(zhì)是Y2O3－Na2O，O2－可以在其中自由移動。下列有關(guān)敘述中正確的是()A．瓦斯分析儀工作時，電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電極aB．電極b是正極，O2－由電極a流向電極bC．電極a的反應(yīng)式為CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2OD．當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過時，轉(zhuǎn)移4mol電子C[電子不能在電池內(nèi)電路流淌，只能在外電路中流淌，A錯誤；電極b中氧氣得電子，生成O2－，而電極a須要O2－作為反應(yīng)物，故O2－由正極(電極b)流向負極(電極a)，B錯誤；甲烷所在的電極a為負極，電極反應(yīng)為CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O，C正確；1molO2得4mol電子生成2molO2－，故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1molO2－通過時，轉(zhuǎn)移2mol電子，D錯誤。]17．目前，人們正在探討一種高能電池——鈉硫電池，它是以熔融的鈉、硫為兩極，以Na＋導(dǎo)電的β-Al2O3陶瓷作固體電解質(zhì)，電池反應(yīng)式為2Na＋xSeq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))Na2Sx，以下說法正確的是()A．放電時，Na作正極，S作負極B．充電時，鈉電極與外接電源的正極相連C．若用此電池電解硝酸銀溶液，則當(dāng)陽極上產(chǎn)生標(biāo)準狀況下的氣體1.12L時，消耗金屬鈉4.6gD．充電時，陰極發(fā)生的反應(yīng)為Seq\o\al(2－,x)－2e－=xSC[放電時，負極失電子被氧化，所以Na作負極，S作正極，A項錯誤；充電時，鈉電極上發(fā)生還原反應(yīng)，作陰極，鈉電極與外接電源的負極相連，B項錯誤；電解AgNO3溶液時，陽極上得到O2，依據(jù)電子守恒可知生成1.12L氧氣和消耗4.6g金屬鈉時，轉(zhuǎn)移的電子都是0.2mol，C項正確；充電時，陰極上Na＋得電子被還原，D項錯誤。]18．金屬(M)－空氣電池的工作原理如圖所示，下列說法不正確的是()A．金屬M作電池負極B．M2＋移向金屬(M)電極C．正極的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．電池反應(yīng)為2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2B[M失去電子作負極，A正確；原電池中陽離子向正極移動，則M2＋移向正極，金屬(M)電極是負極，B錯誤；正極上氧氣得到電子，則正極的電極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，C正確；M失去電子、氧氣得到電子，則電池反應(yīng)為2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2，D正確。]19．鐵鉻氧化還原液流電池是一種低成本的儲能電池，電池結(jié)構(gòu)如圖所示，工作原理為Fe3＋＋Cr2＋eq\o(,\s\up8(放電),\s\do8(充電))Fe2＋＋Cr3＋。下列說法肯定正確的是()A．電池充電時，b極的電極反應(yīng)式為Cr3＋＋e－=Cr2＋B．電池放電時，b極的電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－=Fe3＋C．電池放電時，Cl－從b極穿過選擇性透過膜移向a極D．電池放電時，電路中每通過0.1mol電子，F(xiàn)e3＋濃度降低0.1mol·L－1A[解本題的關(guān)鍵是要知道放電過程為原電池工作原理，充電過程為電解池工作原理，結(jié)合原理示意圖確定電極反應(yīng)。放電時負極b發(fā)生氧化反應(yīng)：Cr2＋－e－=Cr3＋，充電時該電極發(fā)生還原反應(yīng)：Cr3＋＋e－=Cr2＋，A項正確、B項錯誤；放電時陰離子向負極b移動，C項錯誤；電池放電時，電路中每通過0.1mol電子，F(xiàn)e3＋的物質(zhì)的量削減0.1mol，D項錯誤。]20．Ⅰ.干脆乙醇燃料電池(DEFC)具有許多優(yōu)點，引起了人們的探討愛好?，F(xiàn)有以下三種乙醇燃料電池。堿性乙醇燃料電池酸性乙醇燃料電池熔融鹽乙醇燃料電池(1)三種乙醇燃料電池中正極反應(yīng)物均為________。(2)堿性乙醇燃料電池中，電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_______________，運用空氣代替氧氣，電池工作過程中堿性會不斷下降，其緣由是______________________________________________________________________。(3)酸性乙醇燃料電池中，電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_______________，通過質(zhì)子交換膜的離子是________。(4)熔融鹽乙醇