高二化學(xué)反應(yīng)原理課時(shí)作業(yè)14：1.3.2化學(xué)電源

高二《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第2課時(shí)化學(xué)電源分層訓(xùn)練[基礎(chǔ)過關(guān)]一、常見的化學(xué)電池1.下列說法正確的是()A.堿性鋅錳電池是二次電池B.鉛蓄電池是一次電池C.二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生D.燃料電池的活性物質(zhì)大量儲存在電池內(nèi)部[解析]堿性鋅錳電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池。[答案]C2.下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B.鋅銅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極[解析]鋅銅原電池中，電子從負(fù)極鋅沿外電路流向正極銅。[答案]B3.生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，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(cuò)誤的是()A.需要定期補(bǔ)充硫酸B.工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbO2是正極C.工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4D.工作時(shí)電解質(zhì)的密度減小[解析]鉛蓄電池放電時(shí)相當(dāng)于原電池，Pb是負(fù)極，PbO2是正極，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是Pb失去電子生成Pb2＋，Pb2＋與溶液中的SOeq\o\al(2－,4)生成PbSO4沉淀；放電時(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的硫酸相等，在電池制備時(shí)，PbSO4的量是一定的，制成膏狀，干燥后再安裝，說明H2SO4不用補(bǔ)充；放電時(shí)，H2SO4被消耗，溶液中H2SO4的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。[答案]A4.目前常見的燃料電池主要有四種，下面是這四種燃料電池的工作原理示意圖，其中正極的反應(yīng)產(chǎn)物為水的是()[解析]A中通空氣的一極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－。B中通O2的一極為正極，電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－。C中通空氣的一極為正極，電極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－=2H2O。D中通CO2和O2的一極為正極，電極反應(yīng)式為2CO2＋O2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。[答案]C二、根據(jù)電極反應(yīng)式或總反應(yīng)式分析電池的有關(guān)變化5.用兩根鉑絲作電極插入KOH溶液中，再分別向兩極通入甲烷氣體和氧氣，可形成原電池——燃料電池，該電池放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為CH4＋2KOH＋2O2=K2CO3＋3H2O。下列說法錯(cuò)誤的是()A.通甲烷的一極為負(fù)極，通氧氣的一極為正極B.放電時(shí)，通入O2的一極附近溶液的pH升高C.放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量不發(fā)生變化D.通甲烷一極的電極反應(yīng)式是CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O[解析]原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由總反應(yīng)式知，此燃料電池的電極反應(yīng)式是正極：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－負(fù)極：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O由此可見A、B、D正確，錯(cuò)誤的為C。[答案]C6.甲醇燃料電池(DMFC)可用于筆記本電腦、汽車、遙感通訊設(shè)備等，它的一極通入甲醇，一極通入氧氣；電解質(zhì)是質(zhì)子交換膜，它能傳導(dǎo)氫離子(H＋)。電池工作時(shí)，甲醇被氧化為二氧化碳和水，氧氣在電極上的反應(yīng)是O2＋4H＋＋4e－=2H2O。下列敘述中不正確的是()A.負(fù)極的反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋B.電池的總反應(yīng)式是2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2OC.電池工作時(shí)，H＋由正極移向負(fù)極D.電池工作時(shí)，電子從通入甲醇的一極流出，經(jīng)外電路流入通氧氣的一極[解析]首先判斷出通入甲醇的一極失去電子作負(fù)極，通入氧氣的一極得到電子作正極。電池總反應(yīng)式減去氧氣在正極的電極反應(yīng)式，就得到了負(fù)極反應(yīng)式，A項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，H＋移向正極而不是移向負(fù)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]C7.某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2=2AgCl。下列說法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCl＋e－=Ag＋Cl－B.放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子[解析]根據(jù)電池總反應(yīng)2Ag＋Cl2=2AgCl可知Ag為負(fù)極，Cl2發(fā)生正極反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cl2＋2e－=2Cl－，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極上Ag失電子生成Ag＋，Ag＋與溶液中的Cl－反應(yīng)生成AgCl沉淀，故白色沉淀在離子交換膜左側(cè)生成，B項(xiàng)錯(cuò)誤；用NaCl代替鹽酸電池總反應(yīng)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，交換膜左側(cè)產(chǎn)生0.01mol的Ag＋，Ag＋與鹽酸產(chǎn)生AgCl沉淀，同時(shí)約有0.01mol的H＋通過陽離子交換膜到達(dá)右側(cè)溶液中，故左側(cè)約減少0.02mol離子，D項(xiàng)正確。[答案]D三、新型電池的開發(fā)利用8.科學(xué)家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料電池的說法不正確的是()A.在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極B.該電池的總反應(yīng)是C3H8＋5O2=3CO2＋4H2OC.電路中每通過5mol電子，約有5.6L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙烷被完全氧化D.通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O[解析]該燃料電池的化學(xué)原理是C3H8＋5O2=3CO2＋4H2O，B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O，D正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－=2O2－，產(chǎn)生的O2－將向負(fù)極移動(dòng)，A不正確。[答案]A9.為解決淀粉廠廢水中BOD嚴(yán)重超標(biāo)的問題，有人設(shè)計(jì)了電化學(xué)降解法。如下圖是利用一種微生物將廢水中有機(jī)物[主要成分是(C6H10O5)n]的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，下列說法中正確的是()A.N極是負(fù)極B.該裝置工作時(shí)，H＋從右側(cè)經(jīng)陽離子交換膜移向左側(cè)C.負(fù)極的電極反應(yīng)為(C6H10O5)n＋7H2O－24ne－=6nCO2↑＋24nH＋D.物質(zhì)X是OH－[解析]A錯(cuò)，由題意知，該裝置是利用一種微生物將廢水中有機(jī)物[主要成分是(C6H10O5)n]的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，即為原電池，由圖知N極通O2，M極為有機(jī)物，則N極為正極，M極為負(fù)極。B錯(cuò)，原電池工作時(shí)，H＋移向正極，即從左側(cè)經(jīng)陽離子交換膜移向右側(cè)。C對，M極為負(fù)極，(C6H10O5)n被氧化為CO2，根據(jù)圖示及電荷守恒可知，負(fù)極電極反應(yīng)式為(C6H10O5)n＋7H2O－24ne－=6nCO2↑＋24nH＋。D錯(cuò)，N極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，故X為H2O。[答案]C10.如圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B.裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C.裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D.裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化[解析]A項(xiàng)，該系統(tǒng)有太陽能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能多種能量轉(zhuǎn)化形式，A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)，裝置Y為原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)是H2發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)；C項(xiàng)，裝置X為電解池，其作用是將水轉(zhuǎn)化為燃料(氫氣)和氧化劑(氧氣)，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，化學(xué)能與電能間不可能完全轉(zhuǎn)化，D項(xiàng)錯(cuò)。[答案]C[能力提升]11.某新型可充電電池能長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓，該電池的總反應(yīng)3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。(1)放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為________________________________________。(2)充電時(shí)Fe(OH)3發(fā)生________反應(yīng)。(3)放電時(shí)電子由________極流向________極。(4)放電時(shí)1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是________。[解析]放電時(shí)鋅在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)是堿，故負(fù)極反應(yīng)是Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，電子由負(fù)極流出，通過外電路流向正極，每1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子是3mol，數(shù)目是1.806×1024，充電時(shí)Fe(OH)3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。[答案](1)Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2(2)氧化(3)負(fù)正(4)1.806×102412.熔融鹽燃料電池具有高的放電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣體為正極助燃?xì)猓频迷?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO＋2COeq\o\al(2－,3)=4CO2＋4e－。正極反應(yīng)式：___________________________________________________。電池的總反應(yīng)式：_______________________________________________。[解析]解本題必須弄清原電池的正負(fù)極，同時(shí)注意審題判斷產(chǎn)物。原電池負(fù)極上參加反應(yīng)的物質(zhì)通常是還原劑，因?yàn)樗ル娮?，而原電池的正極往往是氧化劑，本題中CO2氣體參與正極上的反應(yīng)，題目中已明確表示。原電池的負(fù)極，在該極上CO失去電子，該極的反應(yīng)式還可寫成：2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2。在原電池的正極，助燃?xì)怏wO2在該極上得到電子，再與CO2氣體反應(yīng)生成帶負(fù)電荷的陰離子，根據(jù)題意，應(yīng)是COeq\o\al(2－,3)，反應(yīng)式O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。把正負(fù)兩極上的反應(yīng)式相加(必須按得失電子總數(shù)調(diào)整到相等時(shí)，才能相加)，得2CO＋O2=2CO2。[答案]O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)2CO＋O2=2CO213.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)為：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－根據(jù)上述反應(yīng)式，做下列題目。(1)判斷下列敘述中正確的是________。A.在使用過程中，電解質(zhì)KOH被不斷消耗B.使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極C.Zn是負(fù)極，Ag2O是正極D.Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)(2)寫出電池的總反應(yīng)式：______________________________________________。(3)使用時(shí)，負(fù)極區(qū)的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH________，電解質(zhì)溶液的pH________。[解析](1)由兩電極反應(yīng)相加得電池總反應(yīng)式：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag，由總反應(yīng)式知，在使用過程中KOH不被消耗，A錯(cuò)；由電極反應(yīng)式，可知Zn是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由Zn極流向Ag2O極。C對，B、D均錯(cuò)。(3)電解質(zhì)溶液為KOH溶液，使用時(shí)，負(fù)極區(qū)消耗OH－，pH減小；正極區(qū)產(chǎn)生OH－，pH增大，消耗和產(chǎn)生的量相等，H2O的量不變，電解質(zhì)溶液的pH不變。[答案](1)C(2)Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag(3)減小增大不變[拓展探究]14.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(xì)小的鉑粉。鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答：(1)氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化的主要形式是__________________，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開_______(用a、b表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)電極表面鍍鉑粉的原因是____________________________________________________________________________________________________。(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\up7(△))2LiHⅡ.LiH＋H2O=LiOH＋H2↑①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是______，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是______。②已知LiH固體密度為0.82g·cm－3，用鋰吸收224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比值為____________。③由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，