2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)與能量第2節(jié)化學(xué)能與電能第2課時(shí)發(fā)展中的化學(xué)電源課后限時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGE7-第2課時(shí)發(fā)展中的化學(xué)電源考點(diǎn)對(duì)應(yīng)題號(hào)基本目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)1.化學(xué)電源及能源劃分1,22.新型電池原理及應(yīng)用3,5,7133.燃料電池4,612,14,154.綜合應(yīng)用8,910,11[基本目標(biāo)]1．下列說法不正確的是()A．依據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源B．電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、運(yùn)用最便利、污染最小的一種二次能源C．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置D．水力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程D解析水力發(fā)電是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。2．電池在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用越來越廣泛。下列說法錯(cuò)誤的是()A．化學(xué)電源有一次性電池、充電電池和燃料電池等，一次性電池只能放電，不能充電B．鉛蓄電池應(yīng)用廣泛，主要優(yōu)點(diǎn)是單位質(zhì)量的電極材料釋放的電能大C．燃料電池具有能量利用率高、可連續(xù)運(yùn)用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)D．鋰電池是一種高能電池，體積小、重量輕，單位質(zhì)量能量比高B解析鉛蓄電池中每轉(zhuǎn)移2mole－須要207gPb，單位質(zhì)量的電極材料釋放的電能小。3．有一種新型的堿性鋅錳電池，它是在酸性鋅錳電池的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。下列對(duì)堿性鋅錳電池的敘述中不正確的是()A．堿性鋅錳電池工作時(shí)，電子由Zn極經(jīng)外電路流向石墨極B．這種電池比酸性鋅錳電池運(yùn)用壽命長(zhǎng)C．堿性鋅錳電池可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化和電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化D．這種電池的電解質(zhì)由傳統(tǒng)的NH4Cl換成濕的KOH答案C4．某電化學(xué)氣敏傳感器的工作原理如圖所示，下列說法不正確的是()A．a(chǎn)極為負(fù)極B．b極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－C．電解質(zhì)溶液中的OH－移向a極D．該傳感器工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH將變大D解析A項(xiàng)，a極反應(yīng)物為NH3，由NH3生成N2時(shí)化合價(jià)上升，失去電子，故a為負(fù)極，正確；B項(xiàng)，b極反應(yīng)物為氧氣，放電時(shí)電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，正確；C項(xiàng)，原電池內(nèi)部，陰離子移向負(fù)極，即電解質(zhì)溶液中的OH－移向a極，正確；D項(xiàng)，由于負(fù)極氨氣放電，電極反應(yīng)為2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，OH－消耗，且有水生成，pH減小，錯(cuò)誤。5．iPhone手機(jī)運(yùn)用的鋰電池以質(zhì)量輕、能量高而備受關(guān)注，目前已勝利研制出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)是Li＋MnO2=LiMnO2。下列說法正確的是()A．MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)B．電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極C．電池內(nèi)部產(chǎn)生的MnOeq\o\al(－,2)向鋰電極移動(dòng)D．鈉比鋰更活潑，相同質(zhì)量的鈉作電極比鋰供應(yīng)的電能更多C解析原電池中，失電子的電極為負(fù)極，電池工作時(shí)電子由負(fù)極Li通過外電路移向正極MnO2，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；在原電池內(nèi)部，陽離子移向正極區(qū)，而陰離子移向負(fù)極區(qū)，C項(xiàng)正確；由于M(Na)＞M(Li)，相同質(zhì)量時(shí)n(Li)＞n(Na)，故Li作電極供應(yīng)的電能更多。6．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(fèi)作電池負(fù)極B．電解質(zhì)是熔融的MOC．正極的電極反應(yīng)：O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．電池反應(yīng)：2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2B解析A項(xiàng)，金屬M(fèi)失去電子，作電池的負(fù)極，正確；B項(xiàng)，電解質(zhì)是鹽溶液，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由題中信息可知正極反應(yīng)物是O2和水，且在堿性條件下反應(yīng)，故正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，正確；D項(xiàng)，正負(fù)極反應(yīng)式相加可得電池反應(yīng)，正確。7．“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能B．正極的電極反應(yīng)為C2Oeq\o\al(2－,4)－2e－=2CO2↑C．每得到1mol草酸鋁，電路中轉(zhuǎn)移3mol電子D．利用該技術(shù)可捕獲大氣中的CO2D解析A項(xiàng)，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，1molAl2(C2O4)3中含2molAl3＋,2molAl變?yōu)?molAl3＋，失去6mol電子，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該裝置可將CO2轉(zhuǎn)化為草酸鹽，可利用此技術(shù)來捕獲大氣中的CO2，正確。8．汽車的啟動(dòng)電源常用鉛蓄電池。其結(jié)構(gòu)如圖所示，放電時(shí)的電池反應(yīng)：PbO2＋Pb＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。依據(jù)此反應(yīng)推斷下列敘述中正確的是()A．PbO2是電池的負(fù)極B．Pb是負(fù)極C．PbO2得電子，被氧化D．電池放電時(shí)，溶液酸性增加B解析依據(jù)電池反應(yīng)知放電過程中鉛失去電子，因此它是原電池的負(fù)極，其電極反應(yīng)式為Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4，B項(xiàng)正確；PbO2在放電過程中得到電子被還原，所以它是原電池的正極，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于原電池放電的過程中消耗硫酸，所以溶液的酸性減弱，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．(1)今有H2、O2和KOH溶液作電解質(zhì)溶液構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通入的是________，負(fù)極反應(yīng)為____________________，正極反應(yīng)為____________________，總反應(yīng)式為______________________。(2)如把KOH溶液改為稀硫酸作電解質(zhì)溶液，則負(fù)極反應(yīng)為______________，正極反應(yīng)為________________________________________________________________________。(3)如把H2改為甲烷，KOH溶液作導(dǎo)電物質(zhì)，則負(fù)極反應(yīng)式反應(yīng)為__________，正極反應(yīng)為________________________________________________________________________。解析電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2=2H2O，可知H2在反應(yīng)中被氧化，O2被還原，H2應(yīng)在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，O2應(yīng)在正極上發(fā)生反應(yīng)。(1)中用KOH作電解質(zhì)溶液，負(fù)極生成的H＋與OH－反應(yīng)，或者說在堿性溶液中不應(yīng)有H＋生成，應(yīng)寫為：H2－2e－＋2OH－=2H2O。(2)中電解質(zhì)溶液是稀硫酸，正極生成的OH－要與H＋反應(yīng)生成水，或者說在酸性溶液中也不應(yīng)有OH－生成，故應(yīng)寫為：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。(3)生成的CO2要與OH－反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)。答案(1)H22H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－2H2＋O2=2H2O(2)2H2－4e－=4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(3)CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O=8OH－[基本目標(biāo)]10．美國(guó)麻省理工學(xué)院某科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“人造樹葉”可以與燃料電池共同構(gòu)成一種新的發(fā)電裝置——太陽能燃料電池，它們的工作原理如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()甲eq\a\vs4\al(人造樹葉工作,原理示意圖)乙eq\a\vs4\al(太陽能燃料電,池工作示意圖)A．“人造樹葉”的工作原理：6CO2＋6H2O=C6H12O6＋6O2B．圖甲中塑料薄膜上部的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑C．圖乙中燃料電池工作時(shí)的負(fù)極反應(yīng)物為O2D．太陽能燃料電池能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的“零排放”D解析依據(jù)圖甲的工作原理示意圖可知，“人造樹葉”的工作原理是水分子在太陽光子作用下，分解生成H2和O2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖甲中薄膜下H＋得電子生成H2，而上部為OH－失電子生成O2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；圖乙中負(fù)極為H2反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。11．鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池。NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在放電過程中的總反應(yīng)方程式是NiOOH＋MH=Ni(OH)2＋M。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電過程中負(fù)極的電極反應(yīng)式：MH＋OH－－e－=H2O＋MB．放電過程中OH－從正極向負(fù)極遷移C．放電時(shí)若有1molM生成，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)D．NiMH電池中不能用KOH溶液作電解質(zhì)溶液D解析NiMH電池可以用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12．液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小等優(yōu)點(diǎn)。一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．b電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．a(chǎn)電極反應(yīng)式：N2H4＋4OH－－4e－=N2↑＋4H2OC．放電時(shí)，電流從a電極經(jīng)過負(fù)載流向b電極D．其中的離子交換膜需選用陽離子交換膜B解析A項(xiàng)，b電極上發(fā)生還原反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)，電子從a電極經(jīng)過負(fù)載流向b電極，電流方向則相反，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，正極上生成氫氧根離子，所以離子交換膜需選用陰離子交換膜，錯(cuò)誤。13．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采納一個(gè)薄層紙片作為傳導(dǎo)體，在其一邊鍍鋅，而在另一邊鍍二氧化錳。在紙內(nèi)是離子“流過”水合氧化鋅組成的電解液。電池的總反應(yīng)方程式為Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列說法正確的是()A．該電池的正極為鋅B．該電池的反應(yīng)中二氧化錳起催化作用C．當(dāng)0.1molZn完全消耗時(shí)，流經(jīng)電解液的電子個(gè)數(shù)約為1.204×1023D．電池的正極反應(yīng)式為2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－D解析該裝置中，鋅元素化合價(jià)由0變?yōu)椋?，所以鋅作負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)中，錳元素化合價(jià)由＋4變?yōu)椋?，所以二氧化錳作正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子不進(jìn)入電解質(zhì)溶液，C項(xiàng)錯(cuò)誤；正極上二氧化錳得電子，電極反應(yīng)式為2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－，D項(xiàng)正確。14．某種甲醇燃料電池是采納鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸中干脆加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。回答下列問題：(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：__________________________。(2)此電池的正極電極反應(yīng)式：__________________。負(fù)極電極反應(yīng)式：______________________。(3)電解液中H＋向________極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是______________。(4)運(yùn)用該燃料電池的另一個(gè)好處是________________________________________。解析(1)燃料電池的總反應(yīng)為燃料的燃燒反應(yīng)，在酸性條件下生成的CO2不與H2SO4反應(yīng)，故電池反應(yīng)為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。(2)電池的正極O2得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會(huì)生成H2O，用電池反應(yīng)減去正極反應(yīng)即可得出負(fù)極的電極反應(yīng)式。(3)H＋移向正極，在正極生成水。(4)產(chǎn)物是CO2和H2O，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。答案(1)2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O(2)3O2＋12H＋＋12e－=6H2O2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2＋12H＋(3)正負(fù)極(4)對(duì)環(huán)境無污染15．美國(guó)阿波羅宇宙飛船上運(yùn)用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖所示：兩個(gè)電極均由多孔碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電。(1)a極是________極，b極是________極，電極a反應(yīng)式為__________________；電極b反應(yīng)式為__________________；總的電池反應(yīng)為__________________。(2)飛船上宇航員的生活用水由燃料電池供應(yīng)。假設(shè)電池容積為100L，電池反應(yīng)前KOH的物質(zhì)的量濃度為