新高中化學(xué)第四章第二節(jié)化學(xué)電源課后作業(yè)(含解析)新人教版選修4

1、第二節(jié)化學(xué)電源目標(biāo)要求1. 了解依據(jù)原電池原理開發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品一一化學(xué)電池。 2. 了解一次電池、 二次電池、燃料電池的根本構(gòu)造、工作原理、性能和適用范圍。 3.正確書寫原電池的電極反 應(yīng)式和電池反響方程式。根底落實(shí)、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鋅銀電池電池結(jié)構(gòu)負(fù)極：Zn 正極：MnO電解質(zhì)溶液：KOH溶液負(fù)極：Zn正極：Ag2O 電解質(zhì)溶液：KOH溶液電極 反響正極2MnO+ 2e+ 2HO=2M nOOH2OHAgzO+ 2e+ HO=2A 2OH負(fù)極Zn 2e+ 2OH =Z n(OH)zZn+ 2OH 2e =Z n(

2、OH總反響式Zn+ 2MnO+ 2HO=2M nOOHZn (OH)2Zn+ Ag2O+ HO=Z n(OH)+ 2Ag鉛蓄電池氫氧燃料電池電池結(jié)構(gòu)負(fù)極：Pb正極：PbO 電解質(zhì)溶液：HSQ溶液負(fù)極：H 正極：Q電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)電極 反響正極PbQ(s) + SO (aq) + 4H+ (aq) + 2e=PbSOs) + 2fO(l)O+ 4H + 4e =2HO負(fù)極Pb(s) + SO(aq) 2e =PbSs)2 Hz 4e =4訂總反響式Pb(s) + PbO(s) +2H2SQ(aq)=2PbSO4(s) + 20(1)2H + Q=2HO對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練知識(shí)點(diǎn)一化學(xué)電池1堿性電池具有容量

3、大、放電電流大的特點(diǎn)，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，電池總反響式為Zn+ Mn耐 HzO=Zn Mn(OH?以下說(shuō)法中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A. 電池工作時(shí)，鋅失去電子B. 電池正極的電極反響式為MnO+ 2H2O+ 2e=Mn (0扁+ 2OHC. 電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D. 外電路中每通過(guò) 0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少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，在反響中失去電子，故A正確；電池工作時(shí)，電流由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極，而電子定向移動(dòng)方向與電流方向 相反，故C錯(cuò)誤；由電子守恒知 D項(xiàng)正確；由該

4、電池反響的總反響式和原電池的原理寫出正 極反響式知B正確。2. 某新型可充電電池，能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。 該電池的總反響式為 3Zn+ 2K2FeQ+ 8WO.放電3Zn0H2+ 2FeOH3+ 4KOH以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是 充電A. 放電時(shí)負(fù)極反響式為 Zn 2e+ 20H=Z nOHaB. 放電時(shí)正極反響式為FeO + 4H2D+ 3e=FeOH3 + 5OHC. 放電時(shí)每轉(zhuǎn)移 3 mol電子，正極有 1 mol K 2FeQ被氧化D. 充電時(shí)陽(yáng)極附近的溶液的堿性減弱答案 C解析 選項(xiàng)A,放電時(shí)，在堿性條件下， Zn失去電子為電池的負(fù)極： Zn 2e+ 2OH =ZnOHz；選項(xiàng)B

5、,根據(jù)放電時(shí)總電池反響式減去負(fù)極反響式 電子數(shù)需相等可得放電時(shí)正 極反響式為 FeO+ 4HO+ 3e=FeOHp+ 5OH ;選項(xiàng)C,放電時(shí)，KzFeO被復(fù)原；選項(xiàng) D, 充電是放電的逆向反響，所以充電時(shí)，陽(yáng)極消耗OH，導(dǎo)致陽(yáng)極附近的溶液的堿性減弱。3. 生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO,枯燥后再放電.安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反響是2PbSQ+ 2H.O充電PbO+ Pb+ 2fSQ以下對(duì)鉛蓄電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A. 需要定期補(bǔ)充硫酸B. 工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbO是正極C. 工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反響是Pb 2e+ SO=PbSOD. 工作時(shí)電解質(zhì)的密度減小

6、答案 A解析 鉛蓄電池放電時(shí)相當(dāng)于原電池，Pb是負(fù)極，PbO是正極，負(fù)極發(fā)生的反響是Pb失去電子生成Pb2 +, Pb2+與溶液中的SO生成PbSQ沉淀，放電時(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的 硫酸相等，在電池制備時(shí)，PbSO的量是一定的，制成膏狀，枯燥后再安裝，說(shuō)明HSQ不用補(bǔ)充；放電時(shí)，HSQ被消耗，溶液中的 H2SQ的物質(zhì)的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之 減小。知識(shí)點(diǎn)二燃料電池4. 固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯一氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子O2在其間通過(guò)。該電池的工作原理如以下列圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反響。以下判斷正確的選項(xiàng)是A. 有Q參加反響的a極為電

7、池的負(fù)極B. b極的電極反響式為 H? 2e + C? =HOC. a極對(duì)應(yīng)的電極反響式為 Q+ 2HzO+ 4e =4OH高溫D. 該電池的總反響式為2Hz+ O2高=2HzO答案 D解析 因?yàn)殡娮訌腷電極流向a電極，所以b電極為負(fù)極，H2在該極發(fā)生氧化反響；a電極為正極，O在該極發(fā)生復(fù)原反響。由此推斷該原電池的負(fù)極反響式為Ha 2e=2訂，正1高溫極電極反響式為+ 2e =O，那么電池總反響式為 2Hz+ Q=HzO。5. 有位科學(xué)家說(shuō)：“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，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入 甲烷，電解質(zhì)是

8、摻雜了 Y2Q的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo) O 。以下判斷錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A. 電池正極發(fā)生的反響：O + 4e =26B. 電池負(fù)極發(fā)生的反響：CH+ 4CT 8e=CO 2fOC. 固體電解質(zhì)里的 6的移動(dòng)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解析因?yàn)榉烹姇r(shí)，電池正極發(fā)生復(fù)原反響元素化合價(jià)降低，負(fù)極發(fā)生氧化反響元素 化合價(jià)升高。所以正極反響式是 C2+ 4e =26，負(fù)極反響式是 CH+ 4 8e=CO 2HQ 由上述電池的正、負(fù)極反響式可以看出：正極反響“源源不斷地產(chǎn)生C,負(fù)極反響要持續(xù)進(jìn)行，那么需要“持續(xù)不斷的6供應(yīng)，故電池內(nèi) 的移動(dòng)方向是由

9、正極流向負(fù)極。電池的負(fù)極發(fā)生氧化反響，失去電子，故外電路電子從負(fù)極流出，所以D錯(cuò)誤。課時(shí)作業(yè)【練根底落實(shí)：1. 鉛蓄電池的兩極分別為 Pb PbO，電解質(zhì)溶液為 HSO，工作時(shí)的電池反響式為Pb+PbQ+ 2fSQ=2PbSC 2f0,以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是 A. Pb為正極被氧化B.溶液的pH不斷減小C. SO只向PbO處移動(dòng)D.電解質(zhì)溶液的pH不斷增大答案 D解析 由題給電極反響式可以看出H2SQ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(jià)的變化，可以看出Pb是負(fù)極，所以A不正確；原電池工作時(shí)，整個(gè)電路中負(fù)電荷的流向是一致的，外電路中，電子由Pb極流向PbQ極；內(nèi)電路中

10、，負(fù)電荷S02和0H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 Ag2O和Zn, 電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反響式為Zn+ 2OH 2e =ZnOF H2OAO+ H2O+ 2e =2A葉 2OH總反響式為 Ag2O+ Zn=ZnOF 2Ag根據(jù)上述反響式，判斷以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是A. 在使用過(guò)程中，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH增大B. 在使用過(guò)程中，電子由AgO經(jīng)外電路流向Zn極C. Zn是負(fù)極，AO是正極D. Zn極發(fā)生復(fù)原反響，Ag2O極發(fā)生氧化反響答案 C解析 1根據(jù)電極反響式可知 Zn失電子被氧化而溶解， AgO得電子被復(fù)原，故 Z

11、n是 負(fù)極，Ag2O是正極，所以C正確；2負(fù)極即Zn極在反響時(shí)消耗 OH，那么負(fù)極區(qū)溶液的 pH 應(yīng)減小，故A錯(cuò)誤；3發(fā)生原電池反響時(shí)，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Ag2O極，故B錯(cuò)誤；4在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反響，正極發(fā)生復(fù)原反響，故 D錯(cuò)誤。3 .有人設(shè)計(jì)出利用 CH和Q的反響，用鉑電極在 KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反響 類似于CH在O中燃燒，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 每消耗1 mol CH 4可以向外電路提供 8 mol e 負(fù)極上 CH失去電子，電極反響式為CH+ 10OH 8e =CO+ 7H.O 負(fù)極上是 Q獲得電子，電極反響式為Q + 2H2O+ 4

12、e=4OH 電池放電后，溶液的 pH不斷升高A.B.C .D .答案 A解析 CH在鉑電極上發(fā)生類似于 CH在Q中燃燒的反響，即 CHtCO,嚴(yán)格地講生成的CO還與KOH反響生成K2CO,化合價(jià)升高，失去電子，是電池的負(fù)極，電極反響式為CH 8e+ 10OH =C+ 2NHf=Z n*+ MnQ+ 2NH+ H20,此電池放電時(shí)，在正極 碳棒上發(fā)生反響的物質(zhì)是J1H&1 和 MnO2voo o Q O 0 locrd o00 00000 100100 0 口 CK；A. ZnB.碳 C . MnO和 NHfD . Zn2+ 和 NH答案 C解析 根據(jù)原電池原理，鋅為負(fù)極，碳棒為正極，鋅應(yīng)參加負(fù)

13、極反響，而MnO在反響中得到電子，應(yīng)當(dāng)在正極區(qū)發(fā)生反響，又由于NHf移向正極，在正極發(fā)生反響生成 NH。此題考查原電池電極反響式的書寫，陽(yáng)離子移動(dòng)的方向。5. 氫氧燃料電池用于航天飛機(jī)，電極反響產(chǎn)生的水經(jīng)冷凝后可作為航天員的飲用水，其電極反響式如下：負(fù)極：2H2+ 40H- 4e=4H0正極：Q + 2H2O+ 4e- =40H當(dāng)?shù)玫?.8 L飲用水時(shí)，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為A. 1.8 mol B . 3.6 mol C . 100 mol D. 200 mol答案 D31.8 x 10 g解析 nHQ= 18 g . mol-1 = 100 mol2H2 + O4e- 2=2HO即每生成1

14、 mol H 2O那么轉(zhuǎn)移2 mol e -，當(dāng)生成100 mol H 2O時(shí)，轉(zhuǎn)移200 mol e -。6. 乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 C左右時(shí)供電，電池總反響式為C2HOH+ 3Q=2CG 3fO,電池示意圖，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)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)生的電極反響是 C2H5OH+ 3H.O+ 12e-=2C釧12H+D. b極上發(fā)生的電極反響是 2H2O+ Q+ 4e- =4OH答案 B解析 通入乙醇的一極a極為負(fù)極，發(fā)生氧化反響；通入氧氣的一極b極為正極，發(fā) 生復(fù)原反響。電池工作時(shí)，陽(yáng)離子質(zhì)子

15、向電池的正極遷移，A項(xiàng)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，B項(xiàng)正確；a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化，所以C項(xiàng)不正確；因?yàn)殡姵刂惺褂玫氖腔撬犷愘|(zhì)子溶劑，所以電極反響式中不能出現(xiàn)OH, D項(xiàng)不正確。練綜合拓展丨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(guó)已方案將甲醇燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解質(zhì)中直接 參加純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。答復(fù)以下問(wèn)題：(1) 這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反響方程式：(1) 此電池的正極發(fā)生的電極反響： ?負(fù)極發(fā)生的電極反響： 電解液中向極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是 。(4)

16、使用該燃料電池的另一個(gè)好處是 答案 (1)2CH3O出 3Q=2CC4fO(2) 30 2+ 12+ 12e=6HO 2CH0H 2Hz0- 12e_=2CQH 12H+(3) 正 負(fù)極 (4)對(duì)環(huán)境無(wú)污染解析 (1)燃料電池的電池反響為燃料的氧化反響，在酸性條件下生成的C0不與HaSQ反響，故電池總反響式為2CH0出3Q=2C鉄4H2Q(2) 電池的正極 Q得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會(huì)生成H0,用電池總反響式減去正極反響式即可得出負(fù)極的電極反響式。(3) H +移向正極，在正極生成水。(4) 產(chǎn)物是C0和H0,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。&氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。以下列圖為電

17、池示意圖，該電池電極外表鍍了一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)答復(fù)：(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)極反響式為。(3) 電極外表鍍鉑粉的原因?yàn)?(4) 該電池工作時(shí)，H和02連續(xù)由外部供應(yīng)，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此，大量 平安儲(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：I .2 Li + H2=2LiHn. LiH + H20=Li0HF H4 反響i中的復(fù)原劑是 ，反響n中的氧化劑是 。 LiH固體密度為0.82 g cm-3,用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)出，生成的LiH體積與被吸收的

18、H2體積比為 。 由生成的LiH與作用，放出的H2用作電池燃料，假設(shè)能量轉(zhuǎn)化率為80%那么導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為 mol。答案 (1)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躠到b (2)2H 2+ 4OH 4e-=4HO或H + 2OH - 2e-=2HO (3)增大電極單位面積吸附Fb、Q的分子數(shù)，加快電極反響速率(4)Li H2O 1/1148 或 8.71 X 10 - 4 32解析 (1)電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；在電池中，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H的一極是負(fù)極，故電子由a流動(dòng)到b。(2) H 2在負(fù)極失電子，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是KOH溶液，故負(fù)極反響式為2f+ 40H 4e=4