蘇教版高中化學必修二高一化學智能優(yōu)化訓練：2.3.2化學電源

1．(2011年福州高一檢測)據(jù)報道，氫氧燃料電池公交汽車已經(jīng)駛上北京街頭。下列說法正確的是()A．電解水制取氫氣是理想而經(jīng)濟的制氫方法B．發(fā)展氫氧燃料電池汽車不需要安全高效的儲氫技術(shù)C．氫氧燃料電池汽車的使用可以有效減少城市空氣污染D．氫氧燃料電池把氫氣和氧氣燃燒放出的熱能轉(zhuǎn)化為電能解析：選C。電解水制備氫氣需要大量的電能，所以A不正確；氫氣屬于易燃氣體，容易發(fā)生危險，所以需要考慮安全高效的儲氫技術(shù)；氫氧燃料電池為化學能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)物為水，對環(huán)境沒有污染，C項正確，D項錯誤。2．鋰電池是新一代高能電池，目前已研究出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應式為Li＋MnO2=LiMnO2。下列說法中正確的是()A．Li是正極，MnO2是負極B．放電時負極的反應：Li－e－=Li＋C．放電時正極的反應：MnOeq\o\al(－,2)＋e－=MnO2D．電池放電時，產(chǎn)生高錳酸根離子解析：選B。Li為負極，發(fā)生反應Li－e－=Li＋；MnO2為正極，發(fā)生反應MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)。3．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()A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負極反應為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D．在電池反應中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體eq\f(22.4,6)L解析：選B。微生物主要成分是蛋白質(zhì)，高溫條件下蛋白質(zhì)變性，失去活性，A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負極，負極反應為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋(能放出CO2應該是酸性，所以右邊寫H＋。不能在左邊加OH－、右邊寫H2O)，B項正確。正極反應為：6O2＋24H＋＋24e－=12H2O，從兩極反應可知：負極生成H＋，正極消耗H＋，即通過質(zhì)子交換膜從負極到正極傳導H＋，選項C不正確。從總反應C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O可知，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體22.4L，D項錯。4．(2011年廈門高一檢測)一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極上通入乙烷和氧氣，其電極反應式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O,7H2O＋7/2O2＋14e－=14OH－，有關(guān)此電池的推斷正確的是()A．通氧氣的電極為負極B．參加反應的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2C．放電一段時間后，KOH的物質(zhì)的量濃度不變D．電解質(zhì)溶液中，COeq\o\al(2－,3)向正極移動解析：選B。燃料電池中，燃料為負極，氧氣為正極，A不正確；電池的總反應式為：C2H6＋eq\f(7,2)O2＋4KOH=2K2CO3＋5H2O，由于KOH參與電極反應，且反應有H2O生成，所以KOH的物質(zhì)的量濃度減小，C不正確；電解質(zhì)溶液中，陰離子向負極移動，D不正確。5．氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式是2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1。請回答下列問題：(1)生成物能量總和________(填“大于”、“小于”或“等于”)反應物能量總和。(2)若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量________(填“>”、“<”或“＝”)572kJ。(3)美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個電極均由多孔的碳塊組成。它的負極反應物為________，當正極消耗5.6L(標準狀況)氣體時，外電路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。解析：(1)H2的燃燒反應為放熱反應，所以反應物的總能量大于生成物的總能量。(2)根據(jù)熱化學方程式可知，2mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水，放出的熱量為572kJ，由于液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水需要吸收熱，故生成氣態(tài)水放出的熱量小于572kJ。(3)在氫氧燃料電池中，根據(jù)化合價可判斷，H2失去電子為負極，O2得電子為正極，正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，消耗5.6L氧氣，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.02×1023個。答案：(1)小于(2)<(3)H26.02×1023一、單項選擇題1．下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學能轉(zhuǎn)化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極解析：選B。鋰離子電池可以充電后再次使用，屬于二次電池，A項正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流為由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯；電池的實質(zhì)即是化學能轉(zhuǎn)化成電能，C項正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負極，D項正確。2．鋅錳干電池在放電時，電池總反應方程式可以表示為Zn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O。在此電池放電時，正極(碳棒)上發(fā)生反應的物質(zhì)是()A．MnO2和NHeq\o\al(＋,4) B．Zn2＋和NHeq\o\al(＋,4)C．Zn D．碳棒解析：選A。由鋅錳干電池的總反應知，Zn為負極，MnO2為正極上發(fā)生反應的物質(zhì)，NHeq\o\al(＋,4)為正極上的輔助反應物。3．上海世博會有千輛氫氧燃料電池車上路，參看某種氫氧燃料電池原理圖，下列說法不正確的是()A．a(chǎn)為電池的負極B．b電極發(fā)生氧化反應C．電池工作時電流由a極沿導線經(jīng)燈泡再到b極D．電池正極的電極反應為：4H＋＋O2＋4e－=2H2O解析：選BC。a極為通入乙醇的電極，該電極發(fā)生的電極反應為：C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋，a極為電池的負極故A正確；b電極為電池的正極，電極反應為4H＋＋O2＋4e－=2H2O該電極發(fā)生還原反應，故B不正確而D正確；電池工作時，外電路電流由正極到負極，故電流由b極沿導線經(jīng)燈泡再到a極，故C不正確。10．(2010年高考大綱全國卷Ⅰ)如圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應為：TiO2/Seq\o(→,\s\up7(hυ))TiO2/S*(激發(fā)態(tài))TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－Ieq\o\al(－,3)＋2e－→3I－2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋Ieq\o\al(－,3)下列關(guān)于該電池敘述錯誤的是()A．電池工作時，I－離子在鍍鉑導電玻璃電極上放電B．電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能C．電池的電解質(zhì)溶液中I－和Ieq\o\al(－,3)的濃度不會減少D．電池中鍍鉑導電玻璃為正極解析：選A。由題干所給電池中的反應可知，二氧化鈦電極上的材料失去電子作太陽能電池的負極，則鍍鉑導電玻璃為電池的正極，電解質(zhì)中的Ieq\o\al(－,3)到鉑電極上得電子轉(zhuǎn)化為I－，然后I－到二氧化鈦電極上將部分電子失去，再次轉(zhuǎn)化為Ieq\o\al(－,3)，故整個過程中Ieq\o\al(－,3)、I－濃度不會減少，綜合題目中的四個方程式可知，該電池的能量轉(zhuǎn)化過程為有機光敏染料吸收光能變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)在電池內(nèi)部轉(zhuǎn)化為電能后又恢復原態(tài)，如此循環(huán)。三、非選擇題11．據(jù)報道，最近摩托羅拉公司研制出了一種由甲醇和氧氣以及強堿作電解質(zhì)溶液的新型手機電池，電量可達現(xiàn)用鎳-氫電池或鋰電池的10倍，可連續(xù)使用一個月才充一次電。請回答以下問題：(1)甲醇是________極，電極反應是_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)電池反應的離子方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________。解析：CH3OH和O2在電池中，肯定是O2氧化CH3OH，CH3OH是負極反應物，O2是正極反應物。CH3OH被氧化生成CO2和H2O，電解質(zhì)溶液中有強堿(OH－)，則CO2要轉(zhuǎn)化為COeq\o\al(2－,3)。答案：(1)負CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O12．將潔凈的金屬片A、B、C、D分別放置在浸有鹽溶液的濾紙上面并壓緊(如圖所示)。在每次實驗時，記錄電壓指針的移動方向和電壓表的讀數(shù)如下表所示：金屬電子流動方向電壓/VAA→Fe＋0.76BFe→B－0.18CC→Fe＋1.32DD→Fe＋0.28已知構(gòu)成原電池兩電極的金屬活潑性相差越大，電壓表讀數(shù)越大。請判斷：(1)A、B、C、D四種金屬中活潑性最強的是________(用字母表示)。(2)若濾紙改用NaOH溶液浸潤一段時間后，則在濾紙上能看到有白色物質(zhì)析出，后迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色。則濾紙上方的金屬片為________(用字母表示)，此時負極反應式為______________________________________________________________________。解析：(1)由電子流動方向可判斷金屬的相對活潑性，可知A、C、D的活潑性比Fe強，由電壓大小判斷出C最強。(2)由題意可知有Fe(OH)2生成，說明Fe作負極生成Fe2＋，則可知金屬片為B，負極反應：Fe－2e－=Fe2＋。答案：(1)C(2)BFe－2e－=Fe2＋13．熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔i2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混合氣體為正極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池。請完成有關(guān)的電池反應式：負極：2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，正極：_____________________________________________________________________，總電池反應式：_____________________________________________________________。解析：在原電池(包括燃料電池)中，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應。故O2氧化CO，CO在負極發(fā)生氧化反應，O2在正極發(fā)生還原反應。從反應機理上說，O2得電子形成O2－，O2－不穩(wěn)定，與CO2結(jié)合為COeq\o\al(2－,3)。一個原電池反應包括兩個電極反應，合并兩個電極反應即得總電池反應。解答本題時可以先判斷總電池反應式為2CO＋O2=2CO2，與負極反應式合并(去掉CO)即得到正極反應式O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)2CO＋O2=2CO214．(1)設(shè)計出燃料電池使液化石油氣氧化直接產(chǎn)生電流是新世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入液化石油氣(以C4H10表示)，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2－離子。①已知該電池的負極反應為C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O，則該電池的正極反應式為______________________，電池工作時，固體電解質(zhì)里的O2－向________極移動。②液化石油氣燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全而產(chǎn)生的________(填寫物質(zhì)的名稱)堵塞電極的氣體通道。(2)能源的緊缺在很大程度上制約了經(jīng)濟的發(fā)展，請你提出解決能源緊缺問題的兩點建議_____________