高中化學(xué)1.3化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池習(xí)題魯科版選修4

1、第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一電池1 .下列關(guān)于原電池的敘述正確的是 （）A.構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置C.在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原D.原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極解析：構(gòu)成原電池的正、負(fù)極可以用金屬電極與非金屬，如碳作電極，故A項錯誤；原電池中電子流出的一極發(fā)生氧化反應(yīng)，故C項錯誤；電流的方向是從正極經(jīng)外電路流向負(fù)極，與電子流動的方向是相反的，故 D項錯誤。答案：B2 .研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和 鋼板為電極材料，以 LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池

2、的下列說法不正 確的是（）A.水既是氧化劑又是溶劑8 .放電時正極上有氫氣生成C.放電時O口向正極移動D.總反應(yīng)為：2Li + 2H2O=2LiOHb H2 T解析：鋰比鐵的金屬性強，故鋰應(yīng)做負(fù)極材料失電子，由題意知該原電池以LiOH為電解質(zhì)且加入水即可放電則應(yīng)發(fā)生反應(yīng)：2Li +2H2O=2LiOH Hd ,依據(jù)方程式可以判斷水中氫在正極得電子，由+ 1價被還原為。價，生成氫氣，且水做氧化劑，故答案中A、B、D三項正確；C項中作為陰離子的 OH離子應(yīng)向原電池的負(fù)極移動，故 C項錯誤。答案：C3. 一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CHCHOH-4e +H2O=C3CO

3、OH4H+。下列有關(guān)說法正確的是 （）A.檢測時，電解質(zhì)溶液中的4向負(fù)極移動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：CHCHO* Q=CHCOOH H2OD.正極上發(fā)生的反應(yīng)為：Q+4e+ 2H2O=4OH解析：本題考查新型燃料電池， 意在考查學(xué)生能否正確書寫電極反應(yīng)式。結(jié)合題意，該 電池總反應(yīng)即是乙醇的氧化反應(yīng)，不消耗故負(fù)極產(chǎn)生的 4應(yīng)向正極移動，A項錯誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)式為：C2+ 4e + 4H+ =2h2O, D項錯誤；結(jié)合D項，轉(zhuǎn)移0.4 mol 電子時，消耗C2 0.1 mol ,即標(biāo)況下的體積為 2.24 L , B

4、項錯誤；C項正確。答案：C4.下列事實與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是（）A.光亮的自行車鋼圈不易生銹B.黃銅（Cu、Zn合金）制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠C.銅、鋁電線一般不連接起來作導(dǎo)線D.生鐵比熟鐵（幾乎是純鐵）容易生銹解析：本題考查金屬腐蝕問題。金屬腐蝕包括兩方面：一是電化學(xué)腐蝕，這是主要的;二是化學(xué)腐蝕，直接被氧化劑氧化。B、 C、 D 三項可以構(gòu)成原電池，形成電化學(xué)腐蝕； A 項是鍍上一層保護層，不是因為電化學(xué)而導(dǎo)致。答案： A5阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池總反應(yīng)為：2H2 O2=2H2O。若電解質(zhì)溶液為 KOH§液，其電極反應(yīng)式分別為：負(fù)極 ，正極 。若電解質(zhì)溶液為稀 H2

5、SQ,其電極反應(yīng)式分別為：負(fù)極 ，正極 。解析：電解質(zhì)溶液為堿性，在書寫電極反應(yīng)式時可出現(xiàn)OH ，但不能出現(xiàn)H ；同樣，電解質(zhì)溶液為酸性，在書寫電極反應(yīng)式時可出現(xiàn)H ，但不能出現(xiàn)OH 。答案：H2 2e 2OH=2H2O O2 2H2O 4e =4OH H2 2e =2H O24e 4H=2H2O6 原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中，請回答以下問題：(1) 肼 (N2H4) 又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體， 可用作火箭燃料。 肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是20%- 30%勺KOH溶液。腫空氣燃料電池放電 時 ： 正 極 的 電 極 反 應(yīng) 式 是 ； 負(fù) 極 的

6、 電 極 反 應(yīng) 式 是肼在負(fù)極上被氧化轉(zhuǎn)化為無污染的解析： 氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，氮氣和H2O。答案：Q+2H2O+ 4e > 4OHNbH+ 4OH -> N 2 T + 4H2O+ 4e(2)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以Nb、H2為電極反應(yīng)物，以 HCl NHCl為解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式解析：相當(dāng)于氮氣和氫氣先合成氨，然后結(jié)合鹽酸生成氯化銨。答案：Nb+8H+ + 6e > 2NH4(3)請運用原電池原理設(shè)計實驗，驗證CiT、Fe”氧化性的強弱。請畫出實驗裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。解析：三價鐵離子能夠氧化銅生成銅離子

7、，從而設(shè)計成原電池證明該結(jié)論。答案：13. > 、.3 +2 +正極反應(yīng)：2Fe +2e >2Fe負(fù)極反應(yīng)：Cu> Cu2+ + 2e1 .有關(guān)銅鋅原電池電極的判斷正確的是（）A.鋅電極是負(fù)極B.發(fā)生還原反應(yīng)的是負(fù)極C.質(zhì)量減輕的電極是正極D.電子流出的電極是正極解析：銅鋅原電池中，鋅易失電子生成鋅離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，質(zhì)量減輕，作負(fù)極；銅 作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。答案：A2 .四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路 電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時， 的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是（ ）A.B .C.D .解析

8、：本題考查原電池原理。 電流方向與電子流向相反， 相連時，電流由流向, 則金屬性>；相連時，為正極，則金屬性 >；相連時，上有氣泡，則金 屬性 >；相連時，的質(zhì)量減少，則金屬性 >；綜上分析，可得金屬活動性順序 為>>>。答案：B3 .將如圖所示實驗裝置的 K閉合，下列判斷正確的是 （）A Cu 電極上發(fā)生還原反應(yīng)B.電子沿Znf afbfCu路徑流動2C.片刻后甲池中c(SO4 )增大D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色CuD解析： 本題考查原電池和電解池工作原理。A項，K閉合時，Zn和Cu構(gòu)成原電池,作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正確； B 項，在電解Na2S

9、O4 溶液時，電子不能流入電解質(zhì)溶液中，即a-b電子不能通過，錯誤；C項，甲池中硫酸根離子沒有放電，故濃度不變，錯誤；項，b為陽極，OHI放電，留下hT,使得b附近溶液顯酸性，不能使酚酬:變紅，錯誤。答案： A4 . 可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世，其結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。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)電路到達另一電極后與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：2CHOH 3Q=2COT + 4H2Q下列說法中不正確的是 ()A.右電極為電池正極，b處通入的物質(zhì)是空氣B.左電極為電池負(fù)極，a處通入的物質(zhì)是空氣C.負(fù)極反應(yīng)式為：CHOH H2O- 6e = COT

10、 + 6HI+D.正極反應(yīng)式為：Q+4H+4e-= 2H2O解析： 原電池中電子流出的一極為負(fù)極， 負(fù)極失電子被氧化， a 應(yīng)通入甲醇， 故 B 項錯； b 為電子流入的極應(yīng)為正極，正極得電子，應(yīng)通入空氣，故A 項對； D 項的正極反應(yīng)式對，用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式可知C項也正確。答案： B5鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe+ Q+2H2O=2Fe(OH2»4Fe(OH”+Q+2H2O=4Fe(OH3);2Fe(OH)3=FeQ + 3H2O。下列說法正確的是()A.反應(yīng)、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B.反應(yīng)中氧化劑是氧氣和水C.與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D.鋼鐵在潮濕的空氣中不

11、能發(fā)生電化學(xué)腐蝕解析：反應(yīng)2Fe+ Q+2H2O=2Fe(OH21中的氧化劑是 Q,同樣在反應(yīng)4Fe(OH) 2 + Q + 2H2O=4Fe(OH3中氧化劑也是 Q,而且兩個反應(yīng)中氧氣的系數(shù)都是1,因此1 mol Q得到的電子均是4 mol,故A正確；反應(yīng)中水中的元素化合價在反應(yīng)前后不變，則氧化劑只有 氧氣，故 B 錯誤；鋼質(zhì)水管與銅質(zhì)水龍頭連接后形成原電池，鐵比銅活潑， 則鋼質(zhì)水管做負(fù)極被腐蝕，故C項錯誤；鋼鐵在潮濕的空氣中容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而且主要是發(fā)生吸氧腐蝕，故D 錯誤。答案： A6 一種充電電池放電時的電極反應(yīng)為：H2 2OH 2e =2H2O； NiO(OH) H2O e=Ni

12、(OH)2 OH 。當(dāng)為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是()A H2O 的還原B NiO(OH) 的還原C H2 的氧化D Ni(OH) 2 的氧化解析：為電池充電時，為電解池的工作原理，與外電源正極連接的電極是陽極，該極上發(fā)生的反應(yīng)是失電子的氧化反應(yīng)，元素的化合價會升高，即 Ni(OH) 2 的氧化反應(yīng)。答案：D7 (2013 江蘇卷)MgHQ電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器.該電池以海水為電解 質(zhì)溶液，示意圖如右。該電池工作時，下列說法正確的是()A Mg 電極是該電池的正極8 H2O2 在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶?中C向正極移動解析：組成的

13、原電池的負(fù)極被氧化，鎂為負(fù)極，故A 項錯誤；雙氧水作為氧化劑，在石墨上被還原變?yōu)樗l(fā)生還原反應(yīng)，溶液pH 值增大，故 B 項錯誤， C 項正確；溶液中 Cl移動方向同外電路電子移動方向一致，應(yīng)向負(fù)極方向移動，故D 項錯誤。答案： C9 21 世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一是使汽油氧化直接產(chǎn)生電流。新研制的某汽油燃料電池的工作原理為： 一個電極通入空氣， 另一電極通入汽油蒸氣， 摻雜了Y2O3 的 ZrO2 晶體作電解質(zhì)，它在高溫下傳導(dǎo)O2 。填寫下列空白。(1) 汽 油燃 料電 池的 能量 轉(zhuǎn) 化率 比 汽油 在發(fā) 動機 里 燃燒 產(chǎn) 生動 力的 能量 轉(zhuǎn) 化率(選填“高”或“低” ) 。解析：

14、 由于燃料電池具有較高的能量利用率， 故燃料電池氧化汽油比在發(fā)動機里燃燒產(chǎn)生動力的能量轉(zhuǎn)化率高。答案：高(2) 若 用 丁 烷 (C 4H10) 代 表 汽 油 ， 則 該 燃 料 電 池 總 反 應(yīng) 的 化 學(xué) 方 程 式 為 ： ， 通入空氣的電極為 ( 選填“正”或“負(fù)” )極， 其電 極反應(yīng)式為：解析：電池放電時，就是丁烷發(fā)生氧化反應(yīng)，則電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C4H10 13Q=8CO+ 10H2O,發(fā)生還原反應(yīng)的極為電池的正極，故通入空氣的一極為正極。答案：2C4H10 13O2=8CO2 10H2O 正O2 4e =2O2(3) 該汽油燃料電池的不足之處是汽油被氧化不完全，產(chǎn)生

15、的 可能堵塞氣體通道。解析：汽油氧化不完全易產(chǎn)生炭粒，易堵塞氣體通道。答案：炭粒10 鋼鐵很容易生銹而被腐蝕， 每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產(chǎn)量的四分之一。(1) 鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為解析：鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Fe=2Fe2 4e ，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2 2H2O 4e =4OH ；2答案：負(fù)極：2Fe 4e =2Fe 正極：O2 2H2O 4e =4OH(2) 為了降低某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用圖甲所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用 (填字母)。A.銅 B.鈉C.鋅D.石墨解析： 為了降低

16、某水庫的鐵閘門被腐蝕的速率， 應(yīng)將鐵設(shè)計成原電池的正極， 則負(fù)極為較鐵更活潑的金屬， 選項中鋅可以， 但不可用鈉， 因鈉與水發(fā)生劇烈反應(yīng)， 起不到保護鐵不 被腐蝕的效果；答案： C(3) 圖乙所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的 極。解析：圖乙所示的方案為外加電源的陰極保護法，鐵連接電源的負(fù)極。答案：負(fù)10依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag (aq) Cu(s)=Cu2 (aq) 2Ag(s) ，設(shè)計一個最簡單的原電池。(1) 在 圖 示 下 邊 方 框 內(nèi) 畫 出 實 驗 裝 置 圖 ， 并 指 出 正 極 為 ， 電 極 反 應(yīng) 式 為 ； 負(fù) 極 為 ， 電 極 反 應(yīng) 式 為(2) 該反應(yīng)還可設(shè)計成能量轉(zhuǎn)化效率更高的原電池裝置，如圖所示：請回答下列問題：電極X的材料是 , Y的材料是 ,電解質(zhì)溶液Z是。鹽橋的作用是外電路中的電子是從 電極流向 電極。解析： 本題考查原電池的原理和設(shè)計， 解題時應(yīng)明確設(shè)計思路， 理解帶鹽橋的原電池的組成原理。 根據(jù)已知的氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池的思路是： 首先將已知的反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)( 即氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)) ： Cu2e=Cu2