2021年高二化學(xué)選修四第四章-第二節(jié)-化學(xué)電源習(xí)題

1、名師精編歡迎下載2.二次電池鉛蓄電池負(fù)極： pb氫氧燃料電池負(fù)極： h2電池結(jié)構(gòu)正極： pbo2正極： o2電解質(zhì)溶液： h2so4 溶液電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)其次節(jié)化學(xué)電源 目標(biāo)要求 1.明白依據(jù)原電池原理開發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品次電池、燃料電池的基本構(gòu)造、工作原理、性能和適用范疇；式和電池反應(yīng)方程式； 化學(xué)電池； 2.明白一次電池、二3.正確書寫原電池的電極反應(yīng)一、化學(xué)電池化學(xué)電池 是利用原電池原理，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；二、常用電池1 一次電池堿性鋅錳電池負(fù)極： zn電池結(jié)構(gòu)電極反應(yīng)正極2mno正極： mno 2電解質(zhì)溶液： koh 溶液 2e 2h鋅銀電池負(fù)極： zn正極： ag 2 o電解質(zhì)溶

2、液： koh 溶液22o=2mnooh 2ohag 2o 2e h2o=2ag 2oh負(fù)極zn 2e 2oh=znoh 2總反應(yīng)式zn 2mno 2 2h2o=2mnooh znoh 2zn 2oh 2e =znoh 2zn ag 2o h2o=znoh 22ag電極反應(yīng)正極pbo2s so4 aq 4haq 2e2=pbso s4 2h olo24h 4e=2h o22負(fù)極pbs soaq24 2e2h 2 4e =4h總反應(yīng)式=pbso4spbs pbo2s2h 2so4aq=2pbso4s2h 2ol2h 2 o2=2h2o學(xué)問點一化學(xué)電池1. 堿性電池具有容量大、 放電電流大的特點，

3、因而得到廣泛應(yīng)用； 堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為znmno 2 h2o=zno mnoh 2以下說法中，錯誤選項a 電池工作時，鋅失去電子b 電池正極的電極反應(yīng)式為mno 2 2h 2o2e =mnoh 2 2oh c電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極d 外電路中每通過0.2 mol 電子，鋅的質(zhì)量理論上削減6.5 g答案c解析此題要求利用原電池的原理，分析堿性鋅錳電池：鋅為負(fù)極， 在反應(yīng)中失去電子， 故 a 正確；電池工作時，電流由正極通過外電路流向負(fù)極，而電子定向移動方向與電流方向相反， 故 c 錯誤； 由電子守恒知d 項正確； 由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池的

4、原理寫出正極反應(yīng)式知 b 正確；2. 某新型可充電電池，能長時間保持穩(wěn)固的放電電壓；該電池的總反應(yīng)式為3zn 2k 2feo4 8h 2o 放電充電3znoh 2 2feoh 3 4koh ，以下說法不正確選項a 放電時負(fù)極反應(yīng)式為zn 2e 2oh=znoh 2b 放電時正極反應(yīng)式為2feo42o3e =feoh 3 5oh 4hc放電時每轉(zhuǎn)移 3 mol 電子，正極有 1 mol k 2 feo4 被氧化d 充電時陽極鄰近的溶液的堿性減弱答案c解析選項 a，放電時，在堿性條件下，zn 失去電子為電池的負(fù)極：zn 2e 2oh 4=znoh 2；選項 b ，依據(jù)放電時總電池反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)

5、式電子數(shù)需相等 可得放電時正極反應(yīng)式為 feo2 4h 2o 3e =feoh 3 5oh ；選項 c，放電時， k2feo4 被仍原； 選項 d，充電是放電的逆向反應(yīng)，所以充電時，陽極消耗oh ，導(dǎo)致陽極鄰近的溶液的堿性減弱；3. 生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上勻稱涂上膏狀的pbso4，干燥后再放電安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是2pbso4 2h 2o 充電以下對鉛蓄電池的說法錯誤選項 a 需要定期補充硫酸b 工作時鉛是負(fù)極， pbo2 是正極c工作時負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是pb so2 =pbsopbo2pb 2h2so4d 工作時電解質(zhì)的密度減小答案a2e44解析鉛蓄電池放電

6、時相當(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pb44失去電子生成 pb2， pb2與溶液中的so2 生成 pbso沉淀，放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸相等， 在電池制備時， pbso4 的量是肯定的， 制成膏狀， 干燥后再安裝， 說明 h2so4不用補充；放電時， h2 so4 被消耗，溶液中的h2so4 的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減?。粚W(xué)問點二燃料電池4. 固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯 氧化釔為電解質(zhì)， 這種固體電解質(zhì)在高溫下答應(yīng)氧離子 o 2 在其間通過；該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b 均不參與電極反應(yīng)；以下判定正確選項 2a 有

7、 o2 參與反應(yīng)的 a 極為電池的負(fù)極b b 極的電極反應(yīng)式為h2 2e o2 =h oc a 極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為o2 2h 2o 4e高溫d 該電池的總反應(yīng)式為2h 2 o2=2h2o=4oh答案d解析由于電子從b 電極流向 a 電極，所以b 電極為負(fù)極， h2 在該極發(fā)生氧化反應(yīng)； a電極為正極， o2 在該極發(fā)生仍原反應(yīng)；由此推斷該原電池的負(fù)極反應(yīng)式為h 2 2e=2h ，1正極電極反應(yīng)式為o2e =o2，就電池總反應(yīng)式為2h o高溫o；2222 =2h 25. 有位科學(xué)家說：“甲烷是21 世紀(jì)的新燃料；”甲烷作為燃料的用途之一就是用于制作燃料電池；有科技工作者制造了一種甲烷燃料電池，

8、一個電極通入空氣，另一個電極通入甲烷， 電解質(zhì)是摻雜了 y2o3的 zro 2晶體， 它在高溫下能傳導(dǎo)o2 ；以下判定錯誤選項a 電池正極發(fā)生的反應(yīng)：o 4e =2o22b 電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)：ch 4o2 8e =co 2h2o42c固體電解質(zhì)里的o2 的移動方向：由正極流向負(fù)極d 向外電路釋放電子的電極：正極即電子由正極流向負(fù)極答案d解析由于放電時，電池正極發(fā)生仍原反應(yīng)元素化合價降低，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 元素化合價上升 ；所以正極反應(yīng)式是o2 4e =2o2，負(fù)極反應(yīng)式是 ch 4 4o2 8e =co2 2h 2o；由上述電池的正、負(fù)極反應(yīng)式可以看出：正極反應(yīng)“ 源源不斷 ” 地產(chǎn)生 o2

9、 ，負(fù)極反應(yīng)要連續(xù)進行，就需要“ 連續(xù)不斷 ” 的 o2供應(yīng)，故電池內(nèi) o2 的移動方向是由正極流向負(fù)極；電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，故外電路電子從負(fù)極流出，所以d 錯誤；練基礎(chǔ)落實1. 鉛蓄電池的兩極分別為pb、pbo2，電解質(zhì)溶液為 h2so4，工作時的電池反應(yīng)式為pb pbo2 2h2so4=2pbso4 2h2o，以下結(jié)論正確選項 a pb 為正極被氧化b溶液的 ph 不斷減小c so2 只向 pbo 處移動d 電解質(zhì)溶液的 ph 不斷增大42答案d解析由題給電極反應(yīng)式可以看出h2so4 不斷被消耗， 故 ph 不斷增大， 所以 b 不正確， d 正確；由 pb 元素化合價的變化

10、，可以看出pb 是負(fù)極，所以a 不正確；原電池工作時，整個電路中負(fù)電荷的流向是一樣的，外電路中，電子由pb 極流向 pbo2 極；內(nèi)電路中，負(fù)電荷4so2 和 oh 移向 pb 極，所以 c 不正確；2. 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ag 2o 和zn，電解質(zhì)溶液為koh 溶液，電極反應(yīng)式為2zn 2oh 2e=zno h oag 2o h 2o 2e =2ag 2oh總反應(yīng)式為 ag 2o zn=zno 2ag依據(jù)上述反應(yīng)式，判定以下表達中正確選項 a 在使用過程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的ph 增大b 在使用過程中，電子由ag 2 o 經(jīng)外電路流向zn 極c z

11、n 是負(fù)極， ag 2o 是正極d zn 極發(fā)生仍原反應(yīng)，ag 2o 極發(fā)生氧化反應(yīng)答案c解析1依據(jù)電極反應(yīng)式可知zn 失電子被氧化而溶解，ag 2o 得電子被仍原，故zn 是負(fù)極， ag 2o 是正極，所以 c 正確； 2 負(fù)極即 zn 極在反應(yīng)時消耗 oh ，就負(fù)極區(qū)溶液的ph 應(yīng)減小，故 a 錯誤； 3發(fā)生原電池反應(yīng)時，電子由負(fù)極經(jīng)外電路到正極，即電子從zn 極經(jīng)外電路到ag 2o 極，故 b 錯誤； 4在原電池中， 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)， 正極發(fā)生仍原反應(yīng)， 故 d 錯誤；3. 有人設(shè)計出利用ch 4 和 o2 的反應(yīng)，用鉑電極在koh 溶液中構(gòu)成原電池；電池的總反應(yīng)類似于 ch 4 在

12、o2 中燃燒，就以下說法正確選項每消耗 1 mol ch 4 可以向外電路供應(yīng)8 mol e負(fù)極上 ch 4 失去電子，電極反應(yīng)式為 ch4 10oh8e=co2 7h2o負(fù)極上是 o2獲得電子，電極反應(yīng)式為o2 2h 2o3 4e =4oh 電池放電后，溶液的 ph 不斷上升a bcd 答案a解析 ch 4 在鉑電極上發(fā)生類似于 ch 4 在 o2 中燃燒的反應(yīng)，即 ch 4 co 2，嚴(yán)格地講生成的 co2 仍與 koh 反應(yīng)生成 k 2co 3，化合價上升，失去電子，是電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式3為 ch 4 8e 10oh =co2 7h2o,1 mol ch 4 參與反應(yīng)有 8 mol

13、e 發(fā)生轉(zhuǎn)移， o2 在正極上發(fā)生反應(yīng)，獲得電子，電極反應(yīng)式為 o2 2h 2o 4e =4oh ；雖然正極產(chǎn)生 oh ，負(fù)極消耗 oh，但從總反應(yīng)式 ch 4 2o2 2koh=k 2co3 3h2o 可看出是消耗了 koh ，所以電池放電時溶液的 ph 值不斷下降，故 正確， 錯誤；練方法技巧4. 鋅錳干電池在放電時，電池總反應(yīng)方程式可以表示為zn 2mno2nh =zn2 42mn 2o3 2nh 3 h 2o，此電池放電時，在正極碳棒上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 4a znb碳c mno 2 和 nh d zn 2 和 nh 3答案c解析依據(jù)原電池原理，鋅為負(fù)極，碳棒為正極，鋅應(yīng)參與負(fù)極反應(yīng)，而

14、mno 2 在反應(yīng)4中得到電子，應(yīng)當(dāng)在正極區(qū)發(fā)生反應(yīng)，又由于nh 移向正極，在正極發(fā)生反應(yīng)生成nh 3；本題考查原電池電極反應(yīng)式的書寫，陽離子移動的方向；5. 氫氧燃料電池用于航天飛機，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水經(jīng)冷凝后可作為航天員的飲用水，其電極反應(yīng)式如下：負(fù)極： 2h2 4oh 4e=4h 2o正極： o2 2h 2o 4e=4oh當(dāng)?shù)玫?1.8 l 飲用水時，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為a 1.8 molb 3.6 molc 100 mold 200 mol答案d解析nh 2o 1.8 103 g1 100 mol18 g mol2h 2 o4e2=2h2 o即每生成 1 mol h 2o 就轉(zhuǎn)移 2

15、mol e，當(dāng)生成 100 mol h 2o 時，轉(zhuǎn)移 200 mol e ；6. 乙醇燃料電池中采納磺酸類質(zhì)子溶劑，在 200左右時供電， 電池總反應(yīng)式為 c2h5oh 3o2=2co2 3h 2o，電池示意圖，以下說法中正確選項a 電池工作時，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移b 電池工作時，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 12hd b 極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2h2oo2 4e =4oh答案b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)生仍原反應(yīng)；電池工作時，陽離子質(zhì)子 向電池的正極遷移， a項不正確；

16、電流方向與電子 流向相反，電流由b 極沿導(dǎo)線流向 a 極， b 項正確； a 極上乙醇應(yīng)當(dāng)失電子被氧化，所以c 項不正確； 由于電池中使用的是磺酸類質(zhì)子溶劑，所以電極反應(yīng)式中不能顯現(xiàn)oh ，d 項不正確；練綜合拓展7. 科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21 世紀(jì)獲得電力的重要途徑，美國已方案將甲醇燃料電池用于軍事；一種甲醇燃料電池是采納鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解質(zhì)中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣；回答以下問題：1 這種電池放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：；1此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)：，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)： ；(3) 電解液中 h 向極移動，向外電路釋放電子的電極是 ；(4) 使

17、用該燃料電池的另一個好處是 ；答案12ch 3oh 3o2=2co2 4h2 o23o 2 12h12e=6h 2o2ch 3 oh 2h2 o 12e =2co2 12h 3 正 負(fù)極4 對環(huán)境無污染解析1燃料電池的電池反應(yīng)為燃料的氧化反應(yīng)，在酸性條件下生成的co 2 不與 h 2so4反應(yīng)，故電池總反應(yīng)式為2ch 3oh 3o2=2co2 4h 2o；(2) 電池的正極 o2 得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會生成h2 o，用電池總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即可得出負(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 co 2 和 h 2o，不會對環(huán)境造成污染；8. 氫氧燃料電池是符

18、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，鉑吸附氣體的才能強，性質(zhì)穩(wěn)固；請回答：(1) 氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是 ，在導(dǎo)線中電子流淌方向為 用 a、b 表示；(2) 負(fù)極反應(yīng)式為；(3) 電極表面鍍鉑粉的緣由為 ；(4) 該電池工作時， h 2 和 o2 連續(xù)由外部供應(yīng)，電池可連續(xù)不斷地供應(yīng)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： .2li h2=2lih .lih h 2o=lioh h 2反應(yīng)中的仍原劑是 ，反應(yīng)中的氧化劑是；已知 lih 固體密度為 0.82 gcm 3，用鋰吸取 224 l 標(biāo)準(zhǔn)狀況 h被吸取的 h2 體積比為；2，生成的 lih