2019年高中化學(xué)第04章電化學(xué)基礎(chǔ)專題4.2化學(xué)電源試題新人教版選修4

1、2019高中化學(xué)-第04章-電化學(xué)基礎(chǔ)-專題4.2化學(xué)電源試題-新人教版選修44-2化學(xué)電源工知識(shí)一、化學(xué)電源1 .定義：將的裝置。2 .分類一次電池活性物質(zhì)消耗到一定程度，就不能使用了，如普通的鋅鎰電池，堿性鋅鎰電池。二次電池放電后可以再使活性物質(zhì)獲得再生，如鉛蓄電池、銘銀電池。燃料電池燃料,氧化劑的電池，可以連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的化學(xué)電池。3 .衡量電池優(yōu)劣的指標(biāo)(1)比能量：所能輸出電能的多少。(2)比功率：所能輸出功率的大小。(3)電池的的長(zhǎng)短。二、一次電池1 .堿性鋅鎰電池(1)基本構(gòu)造+MriO祥粉和KOH的維合物(2)工作原理負(fù)極反應(yīng)：;正極反應(yīng)：2Mn(2

2、+2e-+2H2O-2MnOOH+20H總反應(yīng)：Zn+2Mn+2H2-2MnOOH+Zn(OH)(3)特點(diǎn)堿性鋅鎰電池比普通鋅鎰電池性能好，它的比能量和可儲(chǔ)存時(shí)間均有提高，適用于大電流和連續(xù)放電。2 .鋅銀電池(1)基本構(gòu)造及工作原理浸了鼠小四)的隔板全屆界差(2)工作原理負(fù)極反應(yīng)：正極反應(yīng):總反應(yīng)：Zn+AgO+HO=Zn(OH)2+2Ag。(3)特點(diǎn)比能量大，電壓穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，適宜小電流連續(xù)放電。3 .鋰電池(1)基本組成負(fù)極：,正極：MnQCuOFeS2等，電解質(zhì)：非水溶劑。(2)特點(diǎn)比能量高、電壓高、工作溫度寬，可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。三、二次電池(以鉛蓄電池為例)汽車蓄電池1 .基本構(gòu)造I

3、瓶khL網(wǎng)Fb(2 .工作原理(1)放電過(guò)程：負(fù)極：正極：PbO+4H+2e=PbSG+2H2Q總反應(yīng)：Pb+PbO+2H2SO-2PbSO+2H2O。(2)充電過(guò)程：陰極：反應(yīng))；陽(yáng)極：PbSO+2H02e=PbO+4N+so4(反應(yīng))；總反應(yīng)：2PbSO+2H2O-Pb+PbO+2HSO。(3)鉛蓄電池的充、放電過(guò)程：故電Pb+PbO+2H2SO2PbSO+2HO元電3.鉛蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)：可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉。(2)缺點(diǎn)：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。四、燃料電池(以酸性氫氧燃料電池為例)砂2 .工作原理負(fù)極反應(yīng):正極反應(yīng):電池反應(yīng)：H2+1Q=

4、H2Q23 .特點(diǎn)能量轉(zhuǎn)換率高，污染小。電極本身不包含,只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。工作時(shí)，口連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷進(jìn)行反應(yīng)，不斷地被排除。一、1.化學(xué)能變成電能2.充電失去電子得電子3.(1)單位質(zhì)量或單位體積(2)單位質(zhì)量或單位體積(3)可儲(chǔ)存時(shí)間二、1(2)Zn+2OH2e-Zn(OH)22.(2)Zn+2OH2eZn(OH%AgO+2e+HO=2Ag+2OH3.(1)鋰三、2.(1)Pb+so2-2e=PbS0(2)PbSO+2e=Pb+so4還原氧化四、2.H2-2e=2H+1c2+2H+2e=HO23.活性物質(zhì)燃料氧化劑生成物原電池電極反應(yīng)式的書寫1 .書寫要遵循的原則原電池兩電

5、極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒。弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫成化學(xué)式，其余的以離子符號(hào)表示。正極反應(yīng)、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物根據(jù)題意或化學(xué)方程式確定，也要注意電解質(zhì)溶液的成分對(duì)電極產(chǎn)物的影響。2 .電極反應(yīng)式的書寫類型(1)根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式。首先判斷該電池所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)，從而確定兩個(gè)半反應(yīng)即電極反應(yīng)。(2)給出總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式。各類電極反應(yīng)式的一般書寫步驟為:列出物質(zhì)，標(biāo)電子的得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。以2H+Q=2H2O為例，當(dāng)電解質(zhì)溶液為長(zhǎng)0胞液時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫步驟如下：負(fù)極反應(yīng)式的書寫根據(jù)總反應(yīng)方程

6、式列出總式兩邊化合價(jià)升高的有關(guān)物質(zhì)為H2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4e:2H2-4e=4HI+o根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性，用印或0H或其他離子配平，使兩邊電荷總數(shù)相等：2H24e"40H=4H0b6注意啦：在堿性溶液中，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)h+。利用H20使兩邊的元素守恒，即得：2H24e+40H=4H2Q正極反應(yīng)式的書寫Q+4e=202。Q+4e-+2H20=40H,注意在堿性溶液中提供H使02一變?yōu)?H的是水，要寫成化學(xué)式的形式。將正負(fù)極反應(yīng)式相加，若得到總反應(yīng)式，說(shuō)明寫法正確。(3)可充電電池電極反應(yīng)式的書寫書寫可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，由于電極都參加反應(yīng)，且正方向、逆方向反應(yīng)都能反應(yīng)，所以要明確

7、電池和電極，放電為原電池，充電為電解池；原電池的負(fù)極與電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高；原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低。(4)給出電極反應(yīng)書寫總反應(yīng)方程式根據(jù)給出的兩個(gè)電極反應(yīng)式，寫出總反應(yīng)方程式時(shí)，首先要使兩個(gè)電極反應(yīng)式的得失電子相等然后將兩式相加，消去反應(yīng)物和生成物中相同的物質(zhì)即可。注意若反應(yīng)式同側(cè)出現(xiàn)不能共存的離子，如印和OH、Pb2+和so2,要寫成反應(yīng)后的物質(zhì)如H2OPbSQ專注意啦：解答書寫有關(guān)電極反應(yīng)式的題目時(shí)，應(yīng)先寫出總化學(xué)方程式，再找出電解質(zhì)溶液的成分，最后分別寫出正極反應(yīng)式和負(fù)極反應(yīng)式，從而作出合理的判斷。依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(

8、aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極X的材料是;電解質(zhì)溶液Y是;(2)銀電極為電池的極，發(fā)生的電極反應(yīng)為X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為;(3)外電路中的電子是從電極流向電極。【解析】由電池反應(yīng)2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)可知：Cu-2e-CiT發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極材料必須選擇Cu。外電路電子從負(fù)極出發(fā)，流向正極，因此電子從銅極出發(fā)流向銀極。10-2eCu2+(3)銅銀1.下列有關(guān)化學(xué)電源的說(shuō)法中正確的是A.化學(xué)電源只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.二次電池又叫蓄電池，它放電后可再充

9、電使活性物獲得再生D.一次電池包括干電池和蓄電池2 .下列化學(xué)電源屬于綠色電池的是A.干電池B.銀鎘電池C.鋅鎰電池D.氫氧燃料電池3 .堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅鎰電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn+MnO+HO=ZnOMn(OH2下列說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是A.電池工作時(shí)，鋅失去電子B.電池正極的電極反應(yīng)式為MnO+2HB2e-=Mn(OH升20HC.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)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5gNaCl和酚猷的混4 .下圖裝置為利用甲烷燃料電池電解合溶液的示意圖，下列說(shuō)法不正確的是A.電極M為

10、負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)8. N極的電極反應(yīng)為：Q+4e+2H040HC.工作時(shí)鐵電極附近溶液先變紅D.圖中H為C0,可以循環(huán)利用5 .高鐵電池是以高鐵酸鹽(KFeO、BaFeO等)為材料的新型可充電電池，這種電池能量密度大、體積小、重量輕、污染低。這種電池的總反應(yīng)為：3Zn+2+8HO3Zn(OH)+2Fe(OH)+4OH。下圖是高鐵電池與普通的高能堿性電池的使用電壓對(duì)比。下列有關(guān)高鐵電池的判斷不正確的是A.放電過(guò)程中正極區(qū)域電解液pH升高B.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為：Zn+2HO2e-Zn(OH>+2HlC.充電時(shí)，每轉(zhuǎn)移3mol電子，則有1molFe(OH)被氧化D.高鐵電池比高能堿性電池電壓

11、穩(wěn)定，放電時(shí)間長(zhǎng)62018新課標(biāo)3卷一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2Q-x(x=0或1)。下列說(shuō)法正確的是A.放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B.放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2Q-x=2Li+(1)Q72018新課標(biāo)2卷我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的NaCO二次電池。將NaClO溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí)，ClOT向負(fù)極移動(dòng)B.充電

12、時(shí)釋放CO,放電時(shí)吸收COC.放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO+4e-=2COT+CD.充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na+e=Na8.2017新課標(biāo)田全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的&材料，電池反應(yīng)為：16Li+x$=8Li2S<(2<x<8)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2s6+2Li+2e-=3Li2sB.電池工作時(shí)，外電路中流過(guò)0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D,電池充電時(shí)間越長(zhǎng)，電池中Li2&的量越多圣考笞窠1 .【答案】C【解析】化學(xué)電源工作時(shí)

13、也有少量熱量產(chǎn)生，故化學(xué)能也部分轉(zhuǎn)化為熱能，A項(xiàng)錯(cuò)誤；任何電池的效率都不能達(dá)到100%,燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%fc右,B項(xiàng)錯(cuò)誤；蓄電池并不是一次電池，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2 .【答案】D【解析】干電池、銀鎘電池、鋅鎰電池都含有一些毒性很強(qiáng)的重金屬，會(huì)對(duì)土壤、水源造成嚴(yán)重的污染，并通過(guò)食物鏈給人體健康造成威脅和危害，氫氧燃料電池中反應(yīng)產(chǎn)物是水，無(wú)污染。3 .【答案】C【解析】本題要求利用原電池的原理，分析磁憐辛鏡電池；鋅為負(fù)極，在反應(yīng)中失去電子，故A正需5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；由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)肅口原電池的原理

14、寫出正極反應(yīng)式知B正確，【K能力】4 .【答案】B【解析】在甲烷燃料電池中，通入CH的M極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A項(xiàng)正確；在N極空氣中的Q得到電子，結(jié)合熔融碳酸鹽做電解質(zhì)，故正極反應(yīng)為：Q+4e-+2CO=2CO；,B項(xiàng)錯(cuò)誤；圖中鐵接電源的負(fù)極做陰極，電極反應(yīng)為：2H+2e-H2T,局部顯堿性，故鐵電極附近先變紅，C項(xiàng)正確；甲烷燃料電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Chk8e+4cO；5CO+2HO,由正、負(fù)極可知負(fù)極產(chǎn)生CO,正極消耗CO,故H為CO且可以循環(huán)利用，D項(xiàng)正確。5 .【答案】B【解析】放電時(shí)的正極反應(yīng)式為FeO4+4HO+3QFe(OH)+5OH,故正極區(qū)域電解液堿性增強(qiáng)，A項(xiàng)正確；Z

15、n(OH)2與H+不可能共存，且用總電極反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式可得負(fù)極正確的反應(yīng)式：Zn+20H2e=Zn(OH),B項(xiàng)錯(cuò)誤；1molFe(OH)3被氧化為FeO4時(shí)，轉(zhuǎn)移3mol電子，C項(xiàng)正確；由圖像中的兩個(gè)曲線對(duì)比可知高鐵電池比高能堿性電池電壓穩(wěn)定，放電時(shí)間長(zhǎng)，D項(xiàng)正確。【K真趣】6 .【答案】D【解析】A.題目敘述為I故9寸，6與U在多孔碳電柢處反庖n說(shuō)明電池內(nèi)，U*向多孔碳電極移動(dòng)，因?yàn)殛?yáng)離子將向正極，所以多孔碳電極為正根，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。B,因?yàn)槎嗫滋茧姌O為正極，外電路電子應(yīng)該由鋰電極流向多孔碳電極(由負(fù)極流向正極T選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C,充電木啾電時(shí)電池中離子的移動(dòng)方向應(yīng)該相反，放電時(shí)，1/向四

16、孔碳電極移動(dòng)，充電時(shí)向鋰電極移動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D.根據(jù)圖示和上述分析，電池的正極反應(yīng)應(yīng)該是6與U*W電子轉(zhuǎn)比為L(zhǎng)ijtVx；電池的負(fù)極反應(yīng)應(yīng)該是單質(zhì)U關(guān)電子茸化為11)所以總XX反應(yīng)為；2Li#(1-)01=LiiOi-K,充電的反應(yīng)與放電的反應(yīng)相反，所以為L(zhǎng)k0wc=211+(1-)0j?選項(xiàng)D正確點(diǎn)睛：本題是比較典型的可充電電池問(wèn)題。對(duì)于此類問(wèn)題，還可以直接判斷反應(yīng)的氧化劑和還原劑，進(jìn)而判斷出電池的正負(fù)極。本題明顯是空氣中的氧氣得電子，所以通氧氣的為正極，單質(zhì)鋰就一定為負(fù)極。放電時(shí)的電池反應(yīng)，逆向反應(yīng)就是充電的電池反應(yīng)，注意：放電的負(fù)極，充電時(shí)應(yīng)該為陰極；放電的正極充電時(shí)應(yīng)該為陽(yáng)極。7 .

17、【答案】D【解析】A.放電時(shí)是原電池，陰離子Cid向負(fù)極移動(dòng)，A正確；B.電池的總反應(yīng)為3CG+4Nk2NaCG+C,因此充電時(shí)釋放CO,放電時(shí)吸收CO,B正確；C.放電時(shí)是原電池，正極是二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳，反應(yīng)為：3CG+4e-=2CGT+C,C正確；D.充電時(shí)是電解，正極與電源的正極相連，作陽(yáng)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，反應(yīng)為2CG2-+C4e-=3CO,D錯(cuò)誤。答案選D。點(diǎn)睛：本題以我國(guó)科學(xué)家發(fā)表在化學(xué)頂級(jí)刊物上的“一種室溫下可呼吸的鈉、二氧化碳二次電池”為載體考查了原電池和電解池的工作原理，掌握原電池和電解池的工作原理是解答的關(guān)鍵，注意充電與發(fā)電關(guān)系的理解。本題很好的弘揚(yáng)了社會(huì)主義核心價(jià)值觀個(gè)人層面