高中化學(xué)人教版化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第4章第2節(jié)

第四章第二節(jié)基礎(chǔ)鞏固1．下列有關(guān)電池的敘述正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732701)(B)A．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)B．氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化C．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅D．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芙馕觯哼x項(xiàng)原因分析結(jié)論A鋅錳干電池工作后碳棒不變×B氫氧燃料電池工作時(shí)都是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，H2－2e－=2H＋√C太陽能電池的主要材料是高純度的硅×D氫氧燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?.已知空氣—鋅電池的電極反應(yīng)式為：(鋅)Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，(石墨)eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－，據(jù)此判斷鋅片是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732702)(A)A．負(fù)極，并被氧化 B．負(fù)極，并被還原C．正極，并被氧化 D．正極，并被還原解析：負(fù)極為失電子的活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)。3．科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池中發(fā)電。該電池負(fù)極反應(yīng)為eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732703)(C)A．H2＋2OH－－2e－=2H2O B．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－解析：負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在酸性條件下，氫氣失去電子生成H＋，C正確。4．如圖是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池，LiPF6是電解質(zhì)，SO(CH3)2是溶劑，反應(yīng)原理是4Li＋FeS2=Fe＋2Li2S。下列說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732704)(C)A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．電子移動方向是由a極流向b極C．可以用水代替SO(CH3)2作溶劑D．b極反應(yīng)式是FeS2＋4Li＋＋4e－=Fe＋2Li2S解析：Li作負(fù)極發(fā)生Li－e－=Li＋，正極FeS2中鐵的化合價(jià)由＋2價(jià)降低到0價(jià)、硫由－1價(jià)降低到－2價(jià)，電極反應(yīng)式為FeS2＋4e－＋4Li＋=Fe＋2Li2S；水與Li發(fā)生反應(yīng)，C選項(xiàng)錯誤。5．科學(xué)家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質(zhì)是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料電池的說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732705)(A)A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極B．該電池的總反應(yīng)是：C3H8＋5O2=3CO2＋4H2OC．電路中每通過5mol電子，約有5.6D．通入丙烷的電極為電池負(fù)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O解析：該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)原理是：C3H8＋5O2=3CO2＋4H2O，B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O，C正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－=2O2－，產(chǎn)生的O2－將向負(fù)極移動，A項(xiàng)錯。6．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732706)(B)A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體eq\f,6)L解析：微生物燃料電池只能在常溫下工作，A錯；放電過程為原電池反應(yīng)，H＋應(yīng)向正極遷移，C錯；由電池反應(yīng)C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O知，每消耗1molO2理論上生成1molCO2，即標(biāo)況下22.47．如圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH－Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732707)(C)A．放電時(shí)正極反應(yīng)為：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B．電池的電解液可為KOH溶液C．充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：MH＋OH－－e－=H2O＋MD．MH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高解析：鎳氫電池中主要為KOH作電解液，充電時(shí)，陽極反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－=NiO(OH)＋H2O＋e－，陰極反應(yīng)：M＋H2O＋e－=MH＋OH－，總反應(yīng)為M＋Ni(OH)2＝MH＋NiO(OH)；放電時(shí)，正極：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，負(fù)極：MH＋OH－－e－=M＋H2O，總反應(yīng)為MH＋NiO(OH)=M＋Ni(OH)2。以上各式中M為金屬合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金。A．放電時(shí)，正極：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，故A正確；B．為了防止MH被氫離子氧化，鎳氫電池中電解液為堿性溶液，主要為KOH作電解液，故B正確；C．充電時(shí)，負(fù)極作陰極，陰極反應(yīng)為M＋H2O＋e－＝MH＋OH－，故C錯誤；D．M為儲氫合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金，儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高，故D正確。8．(1)美國“阿波羅”宇宙飛船中使用的氫氧燃料電池，其構(gòu)造如下圖所示：KOH作電解質(zhì)，其反應(yīng)為：2H2＋O2=2H2O，則負(fù)極通入的是__H2__，電極反應(yīng)式為：__2H2＋4OH－－4e－=4H2O__；正極通入的是__O2__，電極反應(yīng)式為：__O2＋2H2O＋4e－=4OH－__。(2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極__2H2－4e－=4H＋__，正極__O2＋4H＋＋4e－=2H2O__。(3)如把H2改為CH4，KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極__CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O__，正極__2O2＋4H2O＋8e－=8OH－__。eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732708)解析：根據(jù)原電池的原理，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出；正極發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入；燃料電池燃料為負(fù)極，氧化劑為正極。(1)KOH作電解質(zhì)，則負(fù)極通入的是H2，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液顯堿性，所以氫氣失去電子變成H＋后將與OH－結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為：2H2＋4OH－－4e－=4H2O。正極通入的是O2，氧氣得到電子變成O2－后將與H2O結(jié)合生成OH－，電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(2)稀H2SO4作電解質(zhì)時(shí)，溶液顯酸性，所以氧氣得到電子變成O2－后將與H＋結(jié)合生成水，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，負(fù)極反應(yīng)為2H2－4e－=4H＋。(3)把H2改為CH4，KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則負(fù)極通入的是CH4，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液顯堿性，所以甲烷失去電子后將與OH－反應(yīng)生成水和COeq\o\al(2－,3)，利用反應(yīng)前后電荷守恒，配平負(fù)極反應(yīng)方程式：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。9．氯鋁電池是一種新型的燃料電池，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，試回答下列問題：eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732709)(1)通入氯氣的電極是__正__極(填“正”或“負(fù)”)，電極反應(yīng)式為：__3Cl2＋6e－=6Cl－__。(2)加入鋁的電極是__負(fù)__極(填“正”或“負(fù)”)，電極反應(yīng)式為：__2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O__。(3)電子從__Al__極流向__Cl2__極(填“Al”或“Cl2”解析：根據(jù)Cl2和Al的反應(yīng)方程式：3Cl2＋2Al=2AlCl3可知，鋁易失電子被氧化，為負(fù)極，但電解液為KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)為：2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，Cl2易得電子被還原，為正極，電極反應(yīng)為3Cl2＋6e－=6Cl－。在外電路中電子從負(fù)極(鋁極)流出沿導(dǎo)線流向正極(Cl2極)。素能拓展1．燃料電池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧氣或空氣起反應(yīng)，將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電解質(zhì)溶液通常是KOH溶液。下列關(guān)于甲烷燃燒電池的說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732710)(C)A．負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－＋8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OB．正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－=8OH－C．隨著不斷放電，電解質(zhì)溶液堿性不變D．甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率大解析：A、B兩項(xiàng)是正確的；綜合A、B兩項(xiàng)知C項(xiàng)不正確；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能是不可能全部轉(zhuǎn)化為功的，能量利用率不高，而電能轉(zhuǎn)化為功的效率要大得多，D項(xiàng)正確。2．高效能電池的研發(fā)制約電動汽車的推廣。有一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應(yīng)為：2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O，有關(guān)此電池的推斷中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732711)(C)A．負(fù)極反應(yīng)為：14H2O＋7O2＋28e－=28OH－B．放電過程中KOH的物質(zhì)的量濃度不變C．每消耗1molC2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14molD．放電一段時(shí)間后，負(fù)極周圍的pH升高解析：燃料作負(fù)極，氧氣作正極，A選項(xiàng)錯誤；由總反應(yīng)可知放電過程中消耗KOH，B選項(xiàng)錯誤；分析總反應(yīng)，7個O2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移28個電子，C選項(xiàng)正確；負(fù)極電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O，D選項(xiàng)錯誤。3．將兩個鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即可構(gòu)成CH4燃料電池。已知通入CH4一極的電極反應(yīng)式是：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O；通入O2一極的電極反應(yīng)式是：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。下列有關(guān)敘述中，不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732712)(B)A．通入CH4的電極為負(fù)極 B．正極發(fā)生氧化反應(yīng)C．溶液中的OH－向負(fù)極移動 D．工作一段時(shí)間后應(yīng)補(bǔ)充KOH解析：該燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，B不正確。根據(jù)題中電極反應(yīng)式知CH4發(fā)生氧化反應(yīng)，通入CH4的電極為負(fù)極，A正確；原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)極，C正確；該電池總反應(yīng)為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，工作時(shí)消耗KOH，D正確。4．如圖裝置為某新型燃料電池的工作示意圖，以HCl－NH4Cl溶液為電解質(zhì)溶液。下列有關(guān)說法中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732713)(C)A．通入H2的電極為正極B．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)C．圖中分離出的A物質(zhì)為NH4ClD．該電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH減小解析：分析題目中示意圖可得，正極反應(yīng)式為：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，負(fù)極反應(yīng)式為：3H2－6e－=6H＋，故A、B項(xiàng)錯誤；電池工作的總反應(yīng)式為：N2＋3H2＋2H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，消耗H＋，故電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH增大，故D項(xiàng)錯誤；從電池的總反應(yīng)式可知最終生成的物質(zhì)為NH4Cl，則圖中分離出的A物質(zhì)為NH4Cl，故C項(xiàng)正確。5．市場上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Li－ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為：Li＋\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))，下列說法不正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732714)(D)A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li－e－=Li＋B．充電時(shí)，既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液D．放電過程中Li＋向負(fù)極移動解析：A項(xiàng)，Li從零價(jià)升至正價(jià)，失去電子，作負(fù)極，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物只有一種，化合價(jià)既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，由于Li可以與水反應(yīng)，故不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液，正確；D項(xiàng)，原電池中陽離子應(yīng)遷移至正極得電子，故錯。6．固體離子導(dǎo)體依靠離子遷移傳導(dǎo)電流，Ag＋可以在RbAg4I5晶體中遷移。下圖是一種固體電池?？諝庵械腛2透過聚四氟乙烯膜與AlI3反應(yīng)生成I2，Ag和I2作用形成原電池。下列說法中錯誤的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732715)(B)A．I2在石墨上被還原B．石墨電極為負(fù)極，銀電極為正極C．Ag＋從負(fù)極向正極移動D．銀電極的電極反應(yīng)式為2Ag－2e－=2Ag＋解析：該電池的總反應(yīng)式為2Ag＋I(xiàn)2=2AgI，銀電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為2Ag－2e－=2Ag＋；石墨電極為正極，電極反應(yīng)式為I2＋2e－=2I－，故A、D項(xiàng)均正確，B項(xiàng)錯誤。在原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，C項(xiàng)正確。7．一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋下列有關(guān)說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732716)(C)A．檢測時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H＋向負(fù)極移動B．若有mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48C．電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正極上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：在原電池中，電解質(zhì)溶液中的陽離子應(yīng)向正極移動，A錯誤；每消耗1molO2，轉(zhuǎn)移4mol電子，若有mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗2.24LO2，B錯誤；根據(jù)題意，電解質(zhì)溶液呈酸性，正極上的電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H8．氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答：eq\x(導(dǎo)學(xué)號68732717)(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是__由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躝_，在導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)開_由a到b__(用a、b表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為__2H2＋4OH－－4e－=4H2O(或H2＋2OH－－2e－=2H2O)__。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)椋篲_增大電極單位面積吸附H