2019-2020學(xué)年高二化學(xué)選修4練習(xí)第4章 第2節(jié) 化學(xué)電源含解析

1、第二節(jié)化學(xué)電源課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A.手機(jī)用的鋰離子電池屬于一次電池B.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極C.氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被還原D.太陽能電池的主要材料為二氧化硅解析手機(jī)用的鋰離子電池屬于二次電池,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鋅錳干電池中鋅失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),作負(fù)極,B項(xiàng)正確;氫氧燃料電池工作時(shí),氫氣在負(fù)極失電子被氧化,C項(xiàng)錯(cuò)誤;太陽能電池的主要材料為硅,光導(dǎo)纖維的主要材料是二氧化硅,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B2.據(jù)報(bào)道,鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池,因?yàn)殇\電池容量更大,而且沒有鉛污染,其電池總反應(yīng)為2Zn+O22ZnO,原料為鋅粒、空氣和電解質(zhì)溶液。則下列敘述中正

2、確的是()A.鋅為正極,空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B.電池中有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)消耗的Zn為65gC.正極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電解質(zhì)溶液肯定不是強(qiáng)酸溶液解析因電池反應(yīng)中有ZnO生成,故電解質(zhì)溶液不可能為強(qiáng)酸溶液,否則ZnO會(huì)溶解。答案D3.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種鋅銀電池,其電極材料分別是Ag2O和Zn,電解質(zhì)為KOH,電極反應(yīng)分別為Zn+2OH-2e-Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。根據(jù)所給反應(yīng)式,判斷下列敘述中正確的是()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Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極C.Zn電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化

3、反應(yīng)D.Zn是負(fù)極,Ag2O是正極解析根據(jù)原電池原理:負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),可以判斷該原電池中Zn為負(fù)極,Ag2O為正極;根據(jù)電極反應(yīng)可以得知負(fù)極區(qū)溶液的pH減小,故A、C錯(cuò)誤;電子是從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極,故B錯(cuò)誤。答案D4.下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖,有關(guān)說法不正確的是()A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B.干電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后,鋅筒被破壞C.鉛蓄電池工作過程中,每通過2mol電子,負(fù)極質(zhì)量減小207gD.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源解析在干電池中,Zn作負(fù)極,逐漸溶解,B項(xiàng)正確。鉛蓄電池工作時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Pb+S-2e-,PbS

4、O4,電極質(zhì)量增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤。氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑儲(chǔ)藏在電池內(nèi)且工作的最終產(chǎn)物是水,故氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源,D項(xiàng)正確。答案C5.目前人們正研究開發(fā)一種高能電池鈉硫電池,它以熔融的鈉、硫?yàn)閮蓸O,以Na+導(dǎo)電的-Al2O3陶瓷作固體電解質(zhì),反應(yīng)為2Na+xSNa2Sx。以下說法正確的是()A.放電時(shí),鈉作正極,硫作負(fù)極B.放電時(shí),Na+向負(fù)極移動(dòng)C.充電時(shí),鈉極與外電源正極相連,硫極與外電源的負(fù)極相連D.放電時(shí),負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是:2Na-2e-2Na+解析放電時(shí),負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),故鈉作負(fù)極,硫作正極,A錯(cuò)誤;放電時(shí),陽離子向正極

5、移動(dòng),B錯(cuò)誤;充電時(shí),鈉極(負(fù)極)與外電源的負(fù)極相連,硫極(正極)與外電源的正極相連,C錯(cuò)誤;放電時(shí),負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),D正確。答案D6.美國(guó)海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工學(xué)院共同研制成功了用于潛航器的鎂過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。以下說法中錯(cuò)誤的是()A.電池的負(fù)極反應(yīng)為Mg-2e-Mg2+B.電池工作時(shí),H+向負(fù)極移動(dòng)C.電池工作一段時(shí)間后,溶液的pH增大D.電池總反應(yīng)式是Mg+H2O2+2H+Mg2+2H2O解析Mg-H2O2燃料電池中Mg作負(fù)極,電極反應(yīng)為Mg-2e-Mg2+,Pt作正極,電極反應(yīng)為H2O2+2H+2e-2H2O,總反應(yīng)式為Mg+H2O2+2H+Mg2

6、+2H2O,消耗H+,使溶液中c(H+)減小,pH增大,原電池中陽離子移向正極,即H+移向正極。答案B7.我國(guó)科學(xué)家發(fā)明的一種可控鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法不正確的是()A.電池工作時(shí),電子的流向:鋰電極導(dǎo)線碳電極B.水既是氧化劑又是溶劑,有機(jī)電解質(zhì)可用水溶液代替C.電池總反應(yīng)為2Li+2H2O2LiOH+H2D.該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣解析A項(xiàng),鋰電極為負(fù)極,碳電極為正極,電子從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極,正確;B項(xiàng),負(fù)極材料鋰能與水反應(yīng),不可用水溶液代替有機(jī)電解質(zhì),錯(cuò)誤;C項(xiàng),電池總反應(yīng)為2Li+2H2O2LiOH+H2,正確;D

7、項(xiàng),由電池總反應(yīng)知該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣,正確。答案B8.乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可設(shè)計(jì)成如圖所示的燃料電池,下列說法正確的是()A.每有0.1molO2反應(yīng),則遷移H+0.4molB.正極反應(yīng)式為CH2CH2-2e-+2OH-CH3CHO+H2OC.電子移動(dòng)方向:電極a磷酸溶液電極bD.該電池為可充電電池解析根據(jù)O2+4H+4e-2H2O知,每有0.1molO2反應(yīng),則遷移H+0.4mol,A項(xiàng)正確;正極上氧氣得電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4H+4e-2H2O,B項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)電子從電極a沿導(dǎo)線流向電極b,電子不進(jìn)入電解質(zhì)溶液,C項(xiàng)錯(cuò)誤;充電時(shí),不能生

8、成乙烯和氧氣,故該電池不是可充電電池,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A9.某新型可充電電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓,該電池的總反應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。(1)放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為。(2)充電時(shí)Fe(OH)3發(fā)生反應(yīng)。(3)放電時(shí)電子在外電路由極流向(填“正”或“負(fù)”)極。(4)放電時(shí)1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)是。解析放電時(shí)鋅在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),因?yàn)殡娊赓|(zhì)是堿,故負(fù)極反應(yīng)是Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2;電子由負(fù)極流出,通過外電路流向正極,每1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子是3mol,其數(shù)目為1.8061024,充電時(shí)Fe(OH)

9、3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。答案(1)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2(2)氧化(3)負(fù)正(4)1.806102410.經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)和多次展示后,科技工作者開發(fā)出了甲醇燃料電池,該電池反應(yīng)為2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。請(qǐng)回答下列問題:(1)該燃料電池的電解質(zhì)是。4OH-,負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH+8OH-6e-C-+6HO。(3)根據(jù)關(guān)系式CH3OH6e(2)由電池反應(yīng)可知,放電時(shí)該電池的負(fù)極反應(yīng)物為,該物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),負(fù)極的電極反應(yīng)式為。(3)電池使用過程中,當(dāng)有0.5mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),消耗甲醇的質(zhì)量是g(結(jié)果保留兩位小數(shù))。(4)放電一段時(shí)間后,通入O2的電極附近

10、溶液的pH(填“升高”“不變”或“降低”)。解析(1)由電池反應(yīng)可知該電池的電解質(zhì)是KOH。(2)放電時(shí)負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng),正極上O2發(fā)生還原反應(yīng)。正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-2-可知轉(zhuǎn)移0.5mol電子時(shí),消耗甲醇約2.67g。(4)根據(jù)放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式可知,放電一段時(shí)間后,通入氧氣的電極附近溶液的堿性增強(qiáng),pH升高。答案(1)KOH2O(2)CH3OH(或甲醇)氧化CH3OH+8OH-6e-(3)2.67(4)升高C-+6H能力提升11.(2018全國(guó),12)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納

11、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,下列說法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí),Cl-向負(fù)極移動(dòng)B.充電時(shí)釋放CO2,放電時(shí)吸收CO2C.放電時(shí),正極反應(yīng)為:3CO2+4e-2CD.充電時(shí),正極反應(yīng)為:Na+e-Na-+C解析放電時(shí)裝置為原電池,陰離子向負(fù)極移動(dòng),A項(xiàng)正確;根據(jù)總反應(yīng)可知,放電時(shí)二氧化碳在正極得電子被吸收,充電時(shí)又被釋放出來,B項(xiàng)正確;放電時(shí),負(fù)極上Na失電子,正極上CO2得電子,正極電極反應(yīng)式為3CO2+4e-2C答案D-+C,C項(xiàng)正確;充電時(shí)陰極反應(yīng)式為Na+e-Na,D項(xiàng)錯(cuò)誤。12.(2017全國(guó),11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其

12、工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.電池工作時(shí),外電路中流過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Li2S2的量越多解析A項(xiàng),在該電池中電極a為正極,發(fā)生的反應(yīng)依次為:S8+2Li+2e-Li2S83Li2S8+2Li+2e-4Li2S62Li2S6+2Li+2e-3Li2S4Li2S4+2Li+2e-2Li2S2,故A正確;B項(xiàng),原電池工作時(shí),轉(zhuǎn)移0.02m

13、ol電子時(shí),被氧化的Li的物質(zhì)的量為0.02mol,質(zhì)量減少0.14g,正確;C項(xiàng),石墨烯能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導(dǎo)電性,正確;D項(xiàng),電池充電時(shí)由于Li+得到電子生成Li,則電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越少,錯(cuò)誤。答案D13.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)

14、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A14.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