(新教材適用)高中化學(xué)第4章化學(xué)反應(yīng)與電能第1節(jié)原電池第2課時(shí)化學(xué)電源課后習(xí)題新人教版選擇性必修1_第1頁
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第2課時(shí)化學(xué)電源基礎(chǔ)鞏固1.下列化學(xué)電源屬于綠色電池的是()。A.鉛酸蓄電池B.鎳鎘電池C.鋅錳電池D.氫氧燃料電池答案:D解析:鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鋅錳電池都含有一些毒性很強(qiáng)的重金屬元素,若處理不當(dāng)會(huì)造成土壤、水源的嚴(yán)重污染;氫氧燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)物是水,無污染。2.下列關(guān)于化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的四種裝置的說法正確的是()。A.電池Ⅰ中鋅是正極B.電池Ⅱ是一次電池C.電池Ⅲ工作時(shí),氫氣發(fā)生還原反應(yīng)D.電池Ⅳ工作時(shí),電子由鋅通過導(dǎo)線流向石墨棒答案:D解析:電池Ⅰ中鋅是負(fù)極;電池Ⅱ是鉛酸蓄電池,屬于二次電池;電池Ⅲ工作時(shí),負(fù)極氫氣發(fā)生氧化反應(yīng),A、B、C項(xiàng)都不正確。電池Ⅳ中,鋅作負(fù)極,工作時(shí)電子由鋅通過導(dǎo)線流向石墨棒,D項(xiàng)正確。3.正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛酸蓄電池,它具有容量大等優(yōu)點(diǎn),其電池反應(yīng)為2Zn+O22ZnO,其原料為鋅、電解液和空氣,則下列敘述正確的是()。A.鋅為正極,空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B.負(fù)極反應(yīng)為Zn2eZn2+C.正極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電解液是強(qiáng)酸答案:B解析:由電池反應(yīng)知,負(fù)極Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng):Zn2eZn2+,正極上O2得電子發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)、C項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;根據(jù)電池總反應(yīng)可知,電解液不能是強(qiáng)酸,否則無論電池工作與否,鋅極很快就會(huì)被腐蝕,且酸性溶液中不會(huì)有ZnO生成,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.環(huán)保、安全的鋁空氣電池的工作原理如圖所示,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()。A.NaCl的作用是增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性B.正極的電極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e4OHC.電池工作過程中,電解質(zhì)溶液的pH不斷增大D.用該電池作電源電解KI溶液制取1molKIO3,消耗鋁電極的質(zhì)量為54g答案:C解析:由圖示可知Al電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為3OH+Al3eAl(OH)3,O2在正極發(fā)生反應(yīng)2H2O+O2+4e4OH,總反應(yīng)方程式為4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3↓,電解質(zhì)溶液的pH基本不變,A、B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由1molKI制得1molKIO3轉(zhuǎn)移6mol電子,消耗2molAl,即54g鋁,D項(xiàng)正確。5.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+MnO2LiMnO2。下列說法中正確的是()。A.Li是正極,MnO2是負(fù)極B.放電時(shí)負(fù)極的反應(yīng):LieLi+C.電池放電時(shí),正極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電池放電時(shí),產(chǎn)生高錳酸根離子答案:B解析:根據(jù)鋰電池的總反應(yīng)式可知,Li作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成Li+;MnO2作正極,發(fā)生還原反應(yīng),生成MnO2-而不是高錳酸根離子Mn6.在堿性鋅錳電池中,已知?dú)溲趸洖殡娊赓|(zhì),發(fā)生的電池總反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列該電池的電極反應(yīng),書寫正確的是()。A.負(fù)極反應(yīng)為Zn2eZn2+B.負(fù)極反應(yīng)為Zn+2H2O2eZn(OH)2+2H+C.正極反應(yīng)為2MnO2+2H++2e2MnO(OH)D.正極反應(yīng)為2MnO2+2H2O+2e2MnO(OH)+2OH答案:D解析:根據(jù)電池的總反應(yīng)式和氫氧化鉀為電解質(zhì),Zn作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn(OH)2,電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+,A項(xiàng)和B項(xiàng)錯(cuò)誤;MnO2作正極,發(fā)生還原反應(yīng),生成MnO(OH),電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。7.用鋅棒和石墨作電極,氯化銨溶液為電解質(zhì)溶液,制成一化學(xué)電源,如圖所示。請(qǐng)回答下列問題。(1)電極名稱:Zn,石墨。

(2)電子移動(dòng)方向?yàn)閺难貙?dǎo)線移向,電流方向?yàn)閺牧飨?電解質(zhì)溶液中陽離子移向極。

(3)電解質(zhì)溶液的質(zhì)量(填“變大”或“變小”)。

(4)若負(fù)極質(zhì)量減小1.3g,則通過電路的電子數(shù)目為。

答案:(1)負(fù)極正極(2)負(fù)極(Zn)正極(石墨)正極(石墨)負(fù)極(Zn)正(3)變大(4)2.408×1022解析:(1)在組成的原電池中,Zn作負(fù)極,石墨為正極。(2)電子從負(fù)極(Zn)沿導(dǎo)線流向正極(石墨),電流方向與電子流動(dòng)方向相反。電解質(zhì)溶液中的陽離子移向正極。(3)原電池反應(yīng)為Zn+2NH4+Zn2++2NH3↑+H2↑,電解質(zhì)由NH4Cl變?yōu)閆nCl2,溶液的質(zhì)量變大。(4)m(Zn)=1.3g,n(Zn)=0.02mol,失去電子數(shù)為0.02mol×2×6.02×1023mol1=2.408×10228.鉛酸蓄電池是常用的化學(xué)電源,其電極材料分別是Pb和PbO2,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,該電池工作時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。試回答下列問題。(1)鉛酸蓄電池的負(fù)極材料是,正極反應(yīng)為。(2)電池工作時(shí),溶液中SO42-(3)電池工作時(shí),電解質(zhì)溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)若有1mol電子從某電極流出,則參加反應(yīng)的H2SO4是mol,負(fù)極的質(zhì)量變化是(填“增大”或“減小”)g。

答案:(1)PbPbO2+4H++SO42-+2ePbSO4+2H(2)負(fù)(3)增大(4)1增大48解析:(1)蓄電池放電時(shí)是原電池。根據(jù)電池總反應(yīng)及原電池原理,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),Pb為負(fù)極;正極PbO2發(fā)生還原反應(yīng),正極反應(yīng)式為PbO2+SO42-+4H++2ePbSO4+2H2O。(2)原電池工作時(shí),溶液中陰離子移向負(fù)極。(3)從電池總反應(yīng)可知H2SO4參加反應(yīng),且生成H2O,所以溶液pH增大。(4)根據(jù)總反應(yīng)式,若從負(fù)極流出1mol電子,參加反應(yīng)的H2SO4是1mol,負(fù)極有0.5molPb轉(zhuǎn)化為PbSO4,負(fù)極增大質(zhì)量即為0.5molS能力提升1.(雙選)一種由甲醇、氧氣和強(qiáng)堿溶液組成的新型電池,可持續(xù)使用一個(gè)月,其電池反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4OH2CO32-+6HA.放電時(shí)CH3OH參與反應(yīng)的電極為正極B.放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH6eCO32-+6HC.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,通入5.6LO2并完全反應(yīng)后,有1mol電子轉(zhuǎn)移D.放電一段時(shí)間后,通入氧氣的電極附近溶液的pH降低答案:BC解析:該原電池負(fù)極電極反應(yīng)式為2CH3OH+16OH12e2CO32-+12H2O,正極反應(yīng)式為3O2+6H2O+12e2.市場(chǎng)上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Liion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體),兩極材料通過一種能傳導(dǎo)Li+的高分子材料相連。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2。下列說法不正確的是()。A.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式:LieLi+B.充電時(shí),Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)C.該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液D.放電過程中Li+向負(fù)極移動(dòng)答案:D解析:放電時(shí)在負(fù)極上Li失去電子生成Li+,A項(xiàng)正確;充電時(shí),反應(yīng)物中Li化合價(jià)降低、Ni化合價(jià)升高,Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng),B項(xiàng)正確;由于Li能與水反應(yīng),電解質(zhì)溶液應(yīng)為非水溶液,C項(xiàng)正確;原電池中陽離子應(yīng)移向正極,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(雙選)科學(xué)家設(shè)計(jì)出質(zhì)子膜H2S燃料電池,實(shí)現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()。A.電極a為電池的負(fù)極B.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng):O2+4e2O2C.電路中每通過4mol電子,在正極消耗44.8LH2SD.每17gH2S參與反應(yīng),有1molH+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū)答案:BC解析:該電池為燃料電池,通氧氣的一極為正極,即電極b為正極,電極a為負(fù)極,A項(xiàng)正確;電極b為正極,有質(zhì)子存在下氧氣得電子生成水,電極反應(yīng)式為O2+4H++4e2H2O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)裝置圖,電池總反應(yīng)為2H2S+O2S2+2H2O,電路中每通過4mol電子,正極消耗1molO2,負(fù)極消耗2molH2S,但題中沒有給定“標(biāo)準(zhǔn)狀況”的條件,所以H2S不一定是44.8L,C項(xiàng)錯(cuò)誤;17gH2S即0.5molH2S,每0.5molH2S參與反應(yīng)會(huì)消耗0.25molO2,根據(jù)正極反應(yīng)式O2+4H++4e2H2O,可知有1molH+經(jīng)質(zhì)子膜進(jìn)入正極區(qū),D項(xiàng)正確。4.鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過該有機(jī)溶劑遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2?;卮鹣铝袉栴}。(1)外電路的電流方向是由(填字母,下同)極流向極。

(2)電池正極反應(yīng)式為。

(3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑?(填“是”或“否”),原因是

答案:(1)ba(2)MnO2+Li++eLiMnO2(3)否電極Li是活潑金屬,能與水反應(yīng)解析:(1)根據(jù)所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理,可知Li作負(fù)極材料,MnO2作正極材料,電子流向是a→b,則電流方向是b→a。(2)根據(jù)“電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過該有機(jī)溶劑遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2”,正極的電極反應(yīng)式為MnO2+Li++eLiMnO2。(3)負(fù)極材料Li是活潑的金屬,能夠與水發(fā)生反應(yīng),故不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑。5.高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中。如圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置:圖1圖2(1)該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為。

(2)鹽橋中裝有含飽和KCl溶液的瓊脂,鹽橋中的Cl向(填“左”或“右”)移動(dòng);若用陽離子交換膜代替鹽橋,則K+向(填“左”或“右”)移動(dòng)。

(3)圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,

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