2019版高中化学第四章电化学基础第2节化学电源课时作业新人教版选修4.doc

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1、1第四章 第二节 化学电源基 础 巩 固1下列有关电池的叙述正确的是( B )A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化C太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅D氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能解析：选项 原因分析 结论A 锌锰干电池工作后碳棒不变 B 氢氧燃料电池工作时都是负极发生氧化反应，H 22e =2H C 太阳能电池的主要材料是高纯度的硅 D 氢氧燃料电池是将化学能转变为电能 2(2016湖北武汉新州一中高二期末)原电池发生的反应是可自发进行的氧化还原反应，CO/O 2燃料电池以熔融状态的碳酸盐为电解质，下列说法正确的是( D )ACO 在正极通入BCO

2、 在电池内部向正极移动23C当有 22.4 L CO参加反应时，电路中有 2 mol电子发生转移D该电池电解质为固态时，电池无法工作解析：燃料电池中，燃料 CO发生失电子的氧化反应，所以应在负极通入，故 A错误；放电时，阴离子 CO 向负极移动，故 B错误；温度和压强未知，无法计算 CO的物质的量，23导致无法计算转移的电子数，故 C错误；该电池电解质为固态时，电解质中不含自由移动的离子，电解质内部不能形成电流，导致不能形成闭合回路，则电池无法工作，故 D正确。3(2017河北沧州一中高三月考)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，其中电

3、池的电解质是掺杂了Y2O3(Y为钇)的 ZrO2(Zr为锆)晶体，它在高温下能传导 O2 。若以丁烷(C 4H10)代表汽油，总反应为 2C4H1013O 2=8CO2 10H2O。有关该电池的说法错误的是( C )A该电池负极的电极反应式为 C4H1013O 2 26e =4CO25H 2OBO 2 向负极移动C该电池正极的电极反应式为：O 24e 2H 2O=4OHD丁烷在放电时发生氧化反应2解析：丁烷失电子发生氧化反应，电极反应式为 C4H1026e 13O 2 =4CO25H 2O，故 A正确；原电池中，阴离子向负极移动，即 O2 向负极移动，故 B正确；正极上通入空气，氧气得电子发生

4、还原反应，由电解质的性质知，O 2得电子被还原为 O2 ，故电极反应式为 O24e =2O2 ，故 C错误；丁烷在负极放电时发生氧化反应，故 D正确。4已知空气锌电池的电极反应式为：(锌)Zn2OH 2e =ZnOH 2O，(石墨)O2H 2O2e =2OH ，据此判断锌片是( A )12A负极，并被氧化 B负极，并被还原C正极，并被氧化 D正极，并被还原解析：负极为失电子的活泼金属，发生氧化反应。5科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电。该电池负极反应为( C )AH 22OH 2e =2H2OBO 24H 4e =2H2O

5、CH 22e =2HDO 22H 2O4e =4OH解析：负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成 H ，C 正确。6以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( B )A该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为：C 6H12O66H 2O24e =6CO224H C放电过程中，H 从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗 1 mol氧气理论上能生成标准状况下 CO2气体 L22.46解析：微生物燃料电池只能在常温下工作，A 错；放电过程为原电池反应，H 应向正极迁移，C 错；由电池反应 C6H12O66O 2=6CO26H 2O知，每消耗 1

6、 mol O2理论上生成 1 mol CO2，即标况下 22.4 L，D 错。7如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi 电池)。下列有关说法不正确的是( C )3A放电时正极反应为：NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH B电池的电解液可为 KOH溶液C充电时负极反应为：MHOH e =H2OMDMH 是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析：镍氢电池中主要为 KOH作电解液，充电时，阳极反应：Ni(OH) 2OH = NiO(OH)H 2Oe ，阴极反应：MH 2Oe =MHOH ，总反应为 MNi(OH)2MHNiO(OH)；放电时，正

7、极：NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH ，负极：MHOH e =MH 2O，总反应为 MHNiO(OH)= =MNi(OH) 2。以上各式中 M为金属合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。 A放电时，正极：NiO(OH)H 2Oe =Ni(OH)2OH ，故 A正确；B为了防止 MH被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为 KOH作电解液，故 B正确；C充电时，负极作阴极，阴极反应为MH 2Oe MHOH ，故 C错误；DM 为储氢合金，MH 为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故 D正确。二、非选择题8氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶

8、液是 KOH溶液，试回答下列问题：(1)通入氯气的电极是_正_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_3Cl26e =6Cl _。(2)加入铝的电极是_负_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_2Al6e 8OH =2AlO 4H 2O_。2(3)电子从_Al_极流向_Cl 2_极(填“Al”或“Cl 2”)。解析：根据 Cl2和 Al的反应方程式：3Cl 22Al= =2AlCl3可知，铝易失电子被氧化，为负极，但电解液为 KOH溶液，故负极反应为：2Al6e 8OH =2AlO 4H 2O，Cl 2易2得电子被还原，为正极，电极反应为 3Cl26e =6Cl 。在外电路中电子从负极(铝极

9、)流出沿导线流向正极(Cl 2极)。9(1)美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池，其构造如下图所示：4KOH作电解质，其反应为：2H 2O 2=2H2O，则负极通入的是_H 2_，电极反应式为：_2H24OH 4e =4H2O_；正极通入的是_O 2_，电极反应式为：_O22H 2O4e =4OH _。(2)如把 KOH改为稀 H2SO4作电解质，则电极反应式为：负极_2H 24e =4H _，正极_O 24H 4e =2H2O_。(3)如把 H2改为 CH4，KOH 作导电物质，则电极反应式为：负极_CH410OH 8e =CO 7H 2O_，正极_2O 24H 2O8e =8OH _

10、。23解析：根据原电池的原理，负极发生氧化反应，电子流出；正极发生还原反应，电子流入；燃料电池燃料为负极，氧化剂为正极。(1)KOH作电解质，则负极通入的是 H2，因为电解质溶液显碱性，所以氢气失去电子变成 H 后将与 OH 结合生成水，电极反应式为：2H 24OH 4e =4H2O。正极通入的是O2，氧气得到电子变成 O2 后将与 H2O结合生成 OH ，电极反应式为：O22H 2O4e =4OH 。(2)稀 H2SO4作电解质时，溶液显酸性，所以氧气得到电子变成 O2 后将与 H 结合生成水，正极反应为 O24H 4e =2H2O，负极反应为 2H24e =4H 。(3)把 H2改为 CH

11、4，KOH 作导电物质，则负极通入的是 CH4，因为电解质溶液显碱性，所以甲烷失去电子后将与 OH 反应生成水和 CO ，利用反应前后电荷守恒，配平负极反23应方程式：CH 410OH 8e =CO 7H 2O。23能 力 提 升1(2017湖北荆门部分高中高二联考)燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为 MgNaClO 燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是( A )AY 电极为镁电极B电池工作时 Na 向负极移动C废液的 pH大于 NaClO溶液的 pH5DX 电极上发生的反应为 ClO 2H 2O4e =ClO 4H 3解析：根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，由图中 OH 向

12、 Y电极移动，判断 Y电极为负极，故 Y电极为镁电极，故 A正确；电池工作时 Na 向正极移动，故 B错误；Mg作负极，发生氧化反应生成 Mg2 ，与 OH 结合生成 Mg(OH)2，溶液中 OH 被消耗，故废液的 pH小于 NaClO溶液的 pH，故 C错误；X 电极为正极，发生还原反应，电极方程式为ClO 2e H 2O=Cl 2OH ，故 D错误。2(2018山东师范大学附属中学)利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是( A )A铝罐将逐渐被腐蚀B炭粒和炭棒上

13、发生的反应为 O24e =2O2C炭棒应与玩具电池的负极相连D该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻解析：由废铝罐和碳棒，食盐水等材料制可用于驱动玩具的电池可知，A、铝做负极，铝罐将逐渐被腐蚀，正确；B、炭棒做正极，碳棒上发生的反应为O24e 2H 2O=4OH ，错误； C、碳棒应与玩具电池的正极相连，错误；D、该电池工作一段时间后碳棒质量不变，错误；选 A。3(2018广西陆川)下图是某种酶生物燃料电池的工作原理示意图。下列说法中不正确的是( C )A葡萄糖是还原剂B外电路中电子由 A极移向 B极C溶液中 H 由 B极区移向 A极区6DB 极电极反应式为：H 2O22H 2e =2H2

14、O解析：根据图中信息可知，H 2O2转化为 H2O，氧元素化合价由1 降为2 价，得到电子发生还原反应，B 极为燃料电池的正极，A 极为燃料电池的负极。A、葡萄糖发生氧化反应作为还原剂，选项 A正确；B、外电路中电子由负极 A极移向正极 B极，选项 B正确；C、电池中阳离子向正极移动，故溶液中 H 由 A极区移向 B极区，选项 C不正确；D、B 极为正极，H 2O2得到电子发生还原反应，电极反应式为：H 2O22H 2e =2H2O，选项 D正确。答案选 C。4高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应

15、为：2C2H67O 28KOH= =4K2CO3 10H2O，有关此电池的推断中正确的是( C )A负极反应为：14H 2O7O 228e =28OHB放电过程中 KOH的物质的量浓度不变C每消耗 1 mol C2H6，则电路上转移的电子为 14 molD放电一段时间后，负极周围的 pH升高解析：燃料作负极，氧气作正极，A 选项错误；由总反应可知放电过程中消耗 KOH，B选项错误；分析总反应，7 个 O2参加反应转移 28个电子，C 选项正确；负极电极反应式为C2H618OH 14e =2CO 12H 2O，D 选项错误。235市场上经常见到的标记为 Liion 的电池称为“锂离子电池” 。它

16、的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导 Li 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li2Li 0.35NiO2 2Li0.85NiO2，下列说法不正确的是 放 电 充 电( D )A放电时，负极的电极反应式：Lie =LiB充电时，Li 0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质溶液D放电过程中 Li 向负极移动解析：A 项，Li 从零价升至正价，失去电子，作负极，正确；B 项，反应逆向进行时，反应物只有一种，化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；C项，由于 Li可以与水反应，故不能用水溶液作为

17、电解质溶液，正确；D 项，原电池中阳离子应迁移至正极得电子，故错。6固体离子导体依靠离子迁移传导电流，Ag 可以在 RbAg4I5晶体中迁移。下图是一种固体电池。空气中的 O2透过聚四氟乙烯膜与 AlI3反应生成 I2，Ag 和 I2作用形成原电池。下列说法中错误的是( B )7AI 2在石墨上被还原B石墨电极为负极，银电极为正极CAg 从负极向正极移动D银电极的电极反应式为 2Ag2e =2Ag解析：该电池的总反应式为 2AgI 2=2AgI，银电极为负极，电极反应式为2Ag2e =2Ag ；石墨电极为正极，电极反应式为 I22e =2I ，故 A、D 项均正确，B项错误。在原电池中，阳离子

18、向正极移动，阴离子向负极移动，C 项正确。7(2017湖南长沙明德中学高二开学测)新型 NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图。该电池总反应方程式为 NaBH44H 2O2=NaBO26H 2O，下列有关说法正确的是( D )A电池正极区的电极反应为 BH 8OH 8e =BO 6H 2O4 2B电极 B为负极，纳米 MnO2层的作用是提高原电池的工作效率C放电过程中，Na 从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗 1 L 6 mol/L H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA解析：根据图可知，B 电极上 H2O2得电子生成 OH ，所以 B电极是正极，发生的反应为 H

19、2O22e =2OH ，故 A、 B错误；根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，放电时，阳离子向负电荷较多的正极移动，阴离子向正电荷较多的负极移动，所以 Na 从负极区向正极区迁移，故 C错误；在电池反应中，每消耗 1 L 6 mol/L H2O2溶液，消耗H2O2的物质的量为 6 mol，根据 H2O22e =2OH 知，理论上流过电路中的电子数为 6 mol2NA mol1 12 NA，故 D正确。8氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：8(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_由化学能

20、转变为电能_，在导线中电子流动方向为_由 a到 b_(用 a、b 表示)。(2)负极反应式为_2H 24OH 4e =4H2O(或 H22OH 2e =2H2O)_。(3)电极表面镀铂粉的原因为：_增大电极单位面积吸附 H2、O 2分子数，加快电极反应速率_。(4)该电池工作时，H 2和 O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：2LiH 2 2LiH= = = = = LiHH 2O=LiOHH 2反应中的还原剂是_Li_，反应中的氧化剂是_H 2O_。已知 LiH固体密度为 0.82 gcm3 ，用锂吸收

21、224 L(标准状况)H 2，生成的 LiH体积与被吸收的 H2体积比为_ (或 8.71104 )_。11 148由生成的 LiH与 H2O作用，放出的 H2用作电池燃料，若能量转化率为 80%，则导线中通过电子的物质的量为_32_mol。解析：(1)氢氧燃料电池中，负极通 H2，正极通 O2，所以导线中电子由 a到 b。(2)负极 H2被氧化，写电极反应式时要注意电解质溶液的组成。(3)本题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明。(4)2Li H 2 2LiH= = = = = 22.4 L 16 g吸收 224 L H2时，生成的 LiH的质量为 160 g，LiH 体积与被吸收的 H2体积比为：224 L11 148160 g820 gL 1 LiHH 2O=LiOHH 28 g 1 mol160 g LiH与 H2O作用生成 20 mol H2，H 2完全被氧化失 40 mol电子，若能量转化率为 80%，则导线中通过的电子的物质的量为 40 mol80%32 mol。9