高中化學(xué) 4.2化學(xué)電源練習(xí) 新人教版選修4.doc

第二節(jié)化學(xué)電源a組1.電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源,各式各樣電池的發(fā)展是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()a.原電池反應(yīng)均是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)b.氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在正極被氧化c.氫氧燃料電池是將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置d.鉛蓄電池在放電過程中,負(fù)極質(zhì)量減小,正極質(zhì)量增加解析:原電池反應(yīng)中的能量變化是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng),a項(xiàng)正確,c項(xiàng)錯(cuò)誤;氫氧燃料電池中,h2發(fā)生氧化反應(yīng),在負(fù)極被氧化,b項(xiàng)錯(cuò)誤;鉛蓄電池放電過程中總反應(yīng)為pb(s)+pbo2(s)+2h2so4(aq)2pbso4(s)+2h2o(l),生成物pbso4附著在兩電極上使正、負(fù)極質(zhì)量增加,d項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:a2.廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程。其首要原因是()a.為了利用電池外殼的金屬材料b.防止汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染c.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品d.回收其中的石墨電極解析:廢電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子能對(duì)土壤和水源造成污染,必須進(jìn)行集中處理。答案:b3.下列有關(guān)鋅錳干電池的說法中正確的是()a.鋅外殼是負(fù)極,石墨棒是正極材料b.在外電路中電子從石墨棒流向鋅外殼c.電流從鋅流到石墨棒上d.在電池內(nèi)部陽離子從石墨棒向鋅片移動(dòng)解析:在鋅錳干電池中,鋅外殼是負(fù)極,石墨棒是正極,在外電路中電子從鋅外殼流向石墨棒,電流的方向與電子的流向相反,電池內(nèi)部,陽離子向正極石墨棒移動(dòng),故a正確,b、c、d錯(cuò)誤。答案:a4.鋰電池是一種新型高能電池,它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視,目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式為li+mno2limno2,下列說法正確的是()a.li是正極,電極反應(yīng)為li-e-li+b.li是負(fù)極,電極反應(yīng)為li-e-li+c.mno2是負(fù)極,電極反應(yīng)為mno2+e-mnd.li是負(fù)極,電極反應(yīng)為li-2e-li2+解析:由總反應(yīng)o2o2可知,鋰元素在反應(yīng)后化合價(jià)升高(0+1),錳元素在反應(yīng)后化合價(jià)降低(+4+3)。li被氧化,在電池中作負(fù)極,電極反應(yīng)為li-e-li+,mno2在正極上反應(yīng),電極反應(yīng)為mno2+e-mn。答案:b5.在堿性鋅錳干電池中,已知?dú)溲趸洖殡娊赓|(zhì),發(fā)生的電池總反應(yīng)為zn+2mno2+2h2o2mnooh+zn(oh)2。下列該電池的電極反應(yīng),正確的是()a.負(fù)極反應(yīng)為zn-2e-zn2+b.負(fù)極反應(yīng)為zn+2h2o-2e-zn(oh)2+2h+c.正極反應(yīng)為2mno2+2h+2e-2mnoohd.正極反應(yīng)為2mno2+2h2o+2e-2mnooh+2oh-解析:在書寫堿性電池的電極反應(yīng)式時(shí),電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)h+。在堿性電池中,負(fù)極zn失去電子形成的zn2+應(yīng)該與oh-結(jié)合生成zn(oh)2。答案:d6.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑,在200 左右時(shí)供電,電池總反應(yīng)式為c2h5oh+3o22co2+3h2o,電池示意圖如下,下列說法中正確的是()a.電池工作時(shí),質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移b.電池工作時(shí),電流由b極沿導(dǎo)線流向a極c.a極上發(fā)生的電極反應(yīng)是c2h5oh+3h2o+12e-2co2+12h+d.b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2h2o+o2+4e-4oh-解析:通入乙醇的一極(a極)為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng);通入氧氣的一極(b極)為正極,發(fā)生還原反應(yīng)。電池工作時(shí),陽離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移,選項(xiàng)a不正確;電流方向與電子流向相反,電流由b極沿導(dǎo)線流向a極,選項(xiàng)b正確;a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化,所以選項(xiàng)c不正確;因?yàn)殡姵刂惺褂玫氖腔撬犷愘|(zhì)子溶劑,所以電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)oh-,選項(xiàng)d不正確。答案:b7.一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀,負(fù)極上的反應(yīng)為ch3ch2oh-4e-+h2och3cooh+4h+。下列有關(guān)說法正確的是()a.檢測(cè)時(shí),電解質(zhì)溶液中的h+向負(fù)極移動(dòng)b.若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 l氧氣c.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為ch3ch2oh+o2ch3cooh+h2od.正極上發(fā)生的反應(yīng)為o2+4e-+2h2o4oh-解析:a項(xiàng),檢測(cè)時(shí),電解質(zhì)溶液中的h+移向正極;b項(xiàng),若反應(yīng)中有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗的o2體積為2.24 l;d項(xiàng),電解質(zhì)溶液呈酸性,正極上發(fā)生的反應(yīng)為o2+4h+4e-2h2o。答案:c8.mg-agcl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池,電池反應(yīng)方程式為2agcl+mgmg2+2ag+2cl-。有關(guān)該電池的說法正確的是()a.mg為電池的正極b.負(fù)極反應(yīng)為agcl+e-ag+cl-c.不能被kcl溶液激活d.可用于海上應(yīng)急照明供電解析:由電池總反應(yīng)知mg為負(fù)極,電極反應(yīng)為mg-2e-mg2+,正極反應(yīng)為agcl+e-ag+cl-。海水中含大量電解質(zhì),所以可以被kcl溶液激活?？捎糜诤Ｉ蠎?yīng)急照明供電。答案:d9.鎘鎳可充電電池在現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用,它的充、放電反應(yīng)如下:cd+2niooh+2h2ocd(oh)2+2ni(oh)2請(qǐng)回答下列問題:(1)上述反應(yīng)式中左邊物質(zhì)的總能量(填“大于”“小于”或“等于”)右邊物質(zhì)的總能量。(2)放電時(shí)負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是,正極的電極反應(yīng)式為。(3)鎘鎳廢舊電池必須進(jìn)行回收并集中處理,最主要的原因是。解析:(1)原電池放電時(shí)對(duì)外釋放能量,故反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。(2)分析元素化合價(jià)的變化,推知該電池放電時(shí)cd失電子,作電池的負(fù)極,niooh得到電子,作正極,正極電極反應(yīng)式為niooh+h2o+e-ni(oh)2+oh-。(3)鎘鎳廢舊電池中殘留cd2+、ni2+等重金屬離子易對(duì)土壤和水源造成污染。答案:(1)大于(2)cdniooh+h2o+e-ni(oh)2+oh-(3)防止廢舊電池中殘留的鎳、鎘離子污染土壤和水源10.(1)zn-mno2干電池應(yīng)用廣泛,其電解質(zhì)溶液是zncl2-nh4cl混合溶液。該電池的負(fù)極材料是。電池工作時(shí),電子流向(填“正極”或“負(fù)極”)。若zncl2-nh4cl混合溶液中含有雜質(zhì)cu2+,會(huì)加速某電極的腐蝕,其主要原因是。(2)如圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖,該電池的工作溫度為320 左右,電池反應(yīng)為2na+xsna2sx,正極的電極反應(yīng)式為。m(由na2o和al2o3制得)的兩個(gè)作用是。與鉛蓄電池相比,當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí),鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的倍。解析:(1)負(fù)極是失電子的一極,zn所失電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。鋅與還原出來的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。(2)正極上是s得到電子發(fā)生還原反應(yīng):xs+2e-;要形成閉合回路,m必須是能使離子在其中定向移動(dòng)的,故m的兩個(gè)作用是導(dǎo)電和隔膜;假設(shè)消耗的質(zhì)量都是207 g,則鉛蓄電池能提供的電子為2 mol,而鈉硫電池提供的電子為 mol,故鈉硫電池的放電量是鉛蓄電池的4.5倍。答案:(1)zn(或鋅)正極鋅與還原出來的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕(2)xs+2e-離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫4.5b組1.以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()a.該電池能夠在高溫下工作b.電池的負(fù)極反應(yīng)為:c6h12o6+6h2o-24e-6co2+24h+c.放電過程中,h+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 d.在電池反應(yīng)中,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下co2氣體 l解析:微生物主要成分是蛋白質(zhì),高溫條件下蛋白質(zhì)變性,失去活性,a不正確。通入燃料c6h12o6的極為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為c6h12o6+6h2o-24e-6co2+24h+(能放出co2,應(yīng)該是酸性,所以右邊寫h+。不能在左邊加oh-、右邊寫h2o),b項(xiàng)正確。正極反應(yīng)為6o2+24h+24e-12h2o,從兩極反應(yīng)可知:負(fù)極生成h+,正極消耗h+,即通過質(zhì)子交換膜從負(fù)極到正極傳導(dǎo)h+,選項(xiàng)c不正確。從總反應(yīng)c6h12o6+6o26co2+6h2o可知,每消耗1 mol氧氣,理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下co2氣體22.4 l,d項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:b2.如圖是某公司批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的構(gòu)造示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(h+)和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)。該電池總反應(yīng)式為2ch3oh+3o22co2+4h2o。下列有關(guān)該電池的說法錯(cuò)誤的是()a.右邊的電極為電池的負(fù)極,b處通入的是空氣b.左邊的電極為電池的負(fù)極,a處通入的是甲醇c.電池負(fù)極的反應(yīng)式為2ch3oh+2h2o-12e-2co2+12h+d.電池正極的反應(yīng)式為3o2+12h+12e-6h2o解析:在電解質(zhì)溶液中,陽離子從負(fù)極移向正極。從質(zhì)子通過的方向可知,a處通入的為甲醇,為原電池的負(fù)極;b處通入的為空氣,為原電池的正極。答案:a3.可用于電動(dòng)汽車的鋁空氣燃料電池,通常以nacl溶液或naoh溶液為電解液,鋁合金為負(fù)極,通入空氣的電極為正極。下列說法正確的是()a.以nacl溶液或naoh溶液為電解液時(shí),正極反應(yīng)都為o2+2h2o+4e-4oh-b.以naoh溶液為電解液時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:al+3oh-3e-al(oh)3c.以naoh溶液為電解液時(shí),電池在工作過程中電解液的ph保持不變d.電池工作時(shí),電子通過外電路從正極流向負(fù)極解析:正極o2得電子,溶液顯堿性或中性時(shí),正極反應(yīng)都為o2+2h2o+4e-4oh-,a正確。鋁作負(fù)極,鋁失電子,中性溶液(nacl)中的負(fù)極反應(yīng)為al-3e-al3+,堿性溶液(naoh)中的負(fù)極反應(yīng)為al+4oh-3e-al+2h2o,b不正確。在堿性時(shí),總的電池反應(yīng)式為4al+3o2+4oh-4al+2h2o,溶液ph降低,c項(xiàng)錯(cuò)。電池工作時(shí),電子從負(fù)極流向正極,d項(xiàng)錯(cuò)。答案:a4.li-socl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是lialcl4-socl2。電池的總反應(yīng)可表示為4li+2socl24licl+s+so2。請(qǐng)回答下列問題:(1)電池的負(fù)極材料為,發(fā)生的電極反應(yīng)為。(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為。(3)socl2易揮發(fā),實(shí)驗(yàn)室中常用naoh溶液吸收socl2,有na2so3和nacl生成。如果把少量水滴到socl2中,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是,反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行,原因是。解析:(1)分析反應(yīng)的化合價(jià)變化,可得li為還原劑(作負(fù)極),失電子:li-e-li+。(2)socl2為氧化劑,得電子,從題給電池反應(yīng)可推出產(chǎn)物:cl-、s、so2(或用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng))。(3)題中已給出信息:堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物是na2so3和nacl,則沒有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物應(yīng)為so2和hcl,進(jìn)而推出現(xiàn)象。答案:(1)lili-e-li+(2)2socl2+4e-4cl-+s+so2(3)出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味氣體生成socl2+h2oso2+2hcl(4)構(gòu)成電池的主要成分li能與氧氣、水反應(yīng),socl2也與水反應(yīng)5.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍了一層細(xì)小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答:(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是,在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?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?yàn)椤?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)不斷地提供電能。因此,大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料,吸氫和放氫原理如下:.2li+h22lih.lih+h2olioh+h2反應(yīng)中的還原劑是,反應(yīng)中的氧化劑是。已知lih固體密度為0.82 gcm-3,用鋰吸收224 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)h2,生成的lih體積與被吸收的h2體積比為。由生成的lih與h2o作用,放出的h2用作電池燃料,若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為mol。解析:(1)原電池的實(shí)質(zhì)是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置;在原電池中,電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,而氫氧燃料電池中通入h2的一極是負(fù)極,故電子由a流向b。(2)h2在負(fù)極上失電子,因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是koh溶液,故負(fù)極反應(yīng)式為2h2+4oh-4e-4h2o。(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附h2、o2的分子數(shù),從而增大電極反應(yīng)速率。(4)lih中l(wèi)i為+1價(jià),h為-1價(jià),故反應(yīng)中l(wèi)i是還原劑,反應(yīng)中h2o是氧化劑。由反應(yīng)可知吸收10 mol h2時(shí)