2018_2019学年高中化学第04章电化学基础专题4.2化学电源试题新人教版选修4.doc

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1、1专题4.2 化学电源一、化学电源1定义：将_的装置。2分类一次电池 活性物质消耗到一定程度，就不能使用了，如普通的锌锰电池，碱性锌锰电池。二次电池 放电后可以再_使活性物质获得再生，如铅蓄电池、铬镍电池。燃料电池 燃料_，氧化剂_的电池，可以连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换为电能的化学电池。3衡量电池优劣的指标（1）比能量：_所能输出电能的多少。（2）比功率：_所能输出功率的大小。（3）电池的_的长短。二、一次电池1碱性锌锰电池（1）基本构造（2）工作原理负极反应：_；正极反应：2MnO 2+2e+2H2O 2MnOOH + 2OH；总反应：Zn+2MnO 2+ 2H2O 2MnOOH+

2、Zn(OH)2。（3）特点2碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，它的比能量和可储存时间均有提高，适用于大电流和连续放电。2锌银电池（1）基本构造及工作原理（2）工作原理负极反应：_；正极反应：_；总反应：Zn+Ag 2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。（3）特点比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。3锂电池（1）基本组成 负极：_，正极：MnO 2、CuO、FeS 2等，电解质：非水溶剂。（2）特点 比能量高、电压高、工作温度宽，可储存时间长。三、二次电池（以铅蓄电池为例）汽车蓄电池1基本构造32工作原理（1）放电过程：负极：_；正极：PbO 2+4H+ +2e PbSO4+ 2

3、 H2O；总反应：Pb+PbO 2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O。（2）充电过程：阴极：_ （_反应）；阳极：PbSO 4+2H2O2e PbO2+4H+ （_ 反应）；总反应：2PbSO 4 +2H2O Pb+PbO2+2H2SO4。（3）铅蓄电池的充、放电过程：Pb+PbO2 +2H2SO4 2PbSO4+2H2O3铅蓄电池的优缺点（1）优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。（2）缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。四、燃料电池（以酸性氢氧燃料电池为例）1基本构造42工作原理负极反应：_；正极反应：_；电池反应：H 2+ O2 H2O。3特点能量转换

4、率高，污染小。电极本身不包含_，只是一个催化转化元件。工作时，_和_连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，_不断地被排除。一、1化学能变成电能 2充电 失去电子 得电子 3（1）单位质量或单位体积（2）单位质量或单位体积 （3）可储存时间二、1（2）Zn+2OH 2e Zn(OH)2 2（2）Zn+2OH 2e Zn(OH)2Ag2O+2e+H2O 2Ag+2OH 3（1）锂三、2（1）Pb+ 2e PbSO4 （2）PbSO 4 + 2e Pb+ 还原 氧化四、2H 22e 2H+ O2+2H+2e H2O3活性物质 燃料 氧化剂 生成物原电池电极反应式的书写1书写要遵循的原则原电池两电极

5、上分别发生氧化反应和还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。正极反应、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。2电极反应式的书写类型5（1）根据装置书写电极反应式。首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。（2）给出总反应式，写电极反应式。各类电极反应式的一般书写步骤为：列出物质，标电子的得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。以 2H2O 2 2H2O 为例，当电解质溶液为 KOH 溶液时的电极反应式的书写步骤如下：负极反应式的书写根据

6、总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为 H2，转移电子数为4e ：2H 24e 4H 。根据电解质溶液的酸碱性，用 H 或 OH 或其他离子配平，使两边电荷总数相等：2H24e 4OH 4H2O。注 意 啦 ： 在碱性溶液中，电极反应式不出现 H 。利用 H2O 使两边的元素守恒，即得：2H 24e 4OH 4H2O。正极反应式的书写O 24e 2O2 。O 24e 2H 2O 4OH ，注意在碱性溶液中提供 H 使 O2 变为 OH 的是水，要写成化学式的形式。将正负极反应式相加，若得到总反应式，说明写法正确。（3）可充电电池电极反应式的书写书写可充电电池电极反应式时，由于电极都参加

7、反应，且正方向、逆方向反应都能反应，所以要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池；原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。（4）给出电极反应书写总反应方程式根据给出的两个电极反应式，写出总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子相等然后将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共存的离子，如 H 和 OH 、Pb 2+和 ，要写成反应后的物质如 H2O、PbSO 4。6注 意 啦 ： 解答书写有关电极反应式的题目时，应先写出总化学方程式，再找出电解质溶液的成分，最后分别写出正

8、极反应式和负极反应式，从而作出合理的判断。依据氧化还原反应：2Ag +(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示：请回答下列问题：（1）电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；（2）银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_；（3）外电路中的电子是从_电极流向_电极。【解析】由电池反应2Ag +(aq) +Cu(s) Cu2+(aq) + 2Ag(s)可知：Cu2e Cu2+发生氧化反应，所以负极材料必须选择Cu。外电路电子从负极出发，流向正极，因此电子从铜极出发流向银极。【答案】 （1）Cu AgNO 3溶液 （2）正 Ag +e Ag Cu

9、 2e Cu2+ （3）铜 银1下列有关化学电源的说法中正确的是A化学电源只能将化学能转化为电能B燃料电池能将全部化学能转化为电能C二次电池又叫蓄电池,它放电后可再充电使活性物获得再生D一次电池包括干电池和蓄电池2下列化学电源属于绿色电池的是7A干电池 B镍镉电池 C锌锰电池 D氢氧燃料电池3碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为 ZnMnO 2H 2O=ZnOMn(OH) 2下列说法中，错误的是A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为MnO22H 2O2e =Mn(OH)22OH C电池工作时，电子由正极通过外电路流

10、向负极D外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少 6.5 g4下图装置为利用甲烷燃料电池电解 NaCl 和酚酞的混合溶液的示意图，下列说法不正确的是A电极 M 为负极，发生氧化反应BN 极的电极反应为：O 2+4e+2H2O 4OHC工作时铁电极附近溶液先变红D图中 H 为 CO2，可以循环利用5高铁电池是以高铁酸盐（K 2FeO4、BaFeO 4等）为材料的新型可充电电池，这种电池能量密度大、体积小、重量轻、污染低。这种电池的总反应为：3Zn+2 +8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH。下图是高铁电池与普通的高能碱性电池的使用电压对比。下列有关高铁电池的判断不正

11、确的是8A放电过程中正极区域电解液 pH 升高B放电时负极反应式为：Zn+2H 2O2e Zn(OH)2+2H+C充电时，每转移 3 mol 电子，则有 1 mol Fe(OH)3被氧化D高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长62018 新课标 3 卷一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O 2与 Li+在多孔碳材料电极处生成 Li2O2-x（ x=0 或 1） 。下列说法正确的是A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中 Li+向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为 Li2O2-x=2Li+（1 ）O 272018 新课标

12、 2 卷我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO 2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错误的是9A放电时，ClO 4 向负极移动B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为：3CO 2+4e 2CO 32 +CD充电时，正极反应为：Na +eNa82017 新课标全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料，电池反应为：16Li+ xS8=8Li2Sx（2 x8） 。下列说法错误的是A电池工作时，正极可发生

13、反应：2Li 2S6+2Li+2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多1 【答案】C【解析】化学电源工作时也有少量热量产生,故化学能也部分转化为热能,A 项错误;任何电池的效率都不能达到 100%,燃料电池的能量转化率为 80%左右,B 项错误;蓄电池并不是一次电池,故 D 项错误。2 【答案】D【解析】干电池、镍镉电池、锌锰电池都含有一些毒性很强的重金属,会对土壤、水源造成严重的污染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害,氢氧燃料电池中反应产物是水,

14、无污染。103 【答案】C4【答案】B【解析】在甲烷燃料电池中，通入 CH4的 M 极为负极，发生氧化反应，故 A 项正确；在 N极空气中的 O2得到电子，结合熔融碳酸盐做电解质，故正极反应为：O 2+4e+2CO2 2，B 项错误；图中铁接电源的负极做阴极，电极反应为：2H +2e H2，局部显碱性，故铁电极附近先变红，C 项正确；甲烷燃料电池工作时，负极反应为：CH 48e+45CO2+2H2O，由正、负极可知负极产生 CO2，正极消耗 CO2，故 H 为 CO2且可以循环利用，D 项正确。5【答案】B【解析】放电时的正极反应式为 +4H2O+3e Fe(OH)3+5OH，故正极区域电解液

15、碱性增强，A 项正确；Zn(OH) 2与 H+不可能共存，且用总电极反应式减去正极反应式可得负极正确的反应式：Zn+2OH 2e Zn(OH)2，B 项错误；1 mol Fe(OH)3被氧化为 时，转移 3 mol 电子，C 项正确；由图像中的两个曲线对比可知高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长，D 项正确。6 【答案】D11点睛：本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：放电的负极，充电时应该为阴极；放

16、电的正极充电时应该为阳极。7 【答案】D【解析】A放电时是原电池，阴离子 ClO4 向负极移动，A 正确；B电池的总反应为3CO2+4Na 2Na2CO3+C，因此充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2，B 正确；C放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO 2+4e2CO 32 +C，C 正确；D充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32 +C4e 3CO 2，D 错误。答案选 D。点睛：本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原

17、理是解答的关键，注意充电与发电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。8 【答案】D【解析】A原电池工作时，Li +向正极移动，则 a 为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应 2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4，故 A 正确；B原电池工作时，转移 0.02mol 电子时，氧化 Li 的物质的量为 0.02mol，质量为 0.14g，故 B正确；C石墨烯能导电，S 8不能导电，利用掺有石墨烯的 S8材料作电极，可提高电极 a的导电性，故 C 正确；D电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的 Li 和 S8越多，即电池中 Li2S2的量越少，故 D 错误。答案为 A。