2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)化學(xué)能與電能第2課時發(fā)展中的化學(xué)電源練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGE7-第2課時發(fā)展中的化學(xué)電源基礎(chǔ)鞏固1.電池是人類生產(chǎn)和生活中重要的能量來源。各種各樣電池的獨創(chuàng)是化學(xué)對人類的一項重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()A.鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細(xì)B.氫氧燃料電池可將熱能干脆轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸.氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被氧化D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅解析在鋅錳干電池中,正極是碳棒,正極質(zhì)量不會削減,A項錯誤;氫氧燃料電池屬于原電池的一種,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,不能將熱能干脆轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?B項錯誤;氫氧燃料電池中,燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),被氧化,C項正確;太陽能電池的主要材料是單質(zhì)硅,不是二氧化硅,D項錯誤。答案C2.日常所用干電池的電極分別為石墨棒(上面有銅帽)和鋅皮,用糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(zhì)(其中加入MnO2汲取H2),電極反應(yīng)式可簡化為Zn-2e-Zn2+,2NH4++2e-2NH3↑+H2↑(NH3與Zn2+能生成一種穩(wěn)定的物質(zhì))。依據(jù)上述推斷,下列結(jié)論正確的是()①鋅為正極,石墨為負(fù)極②鋅為負(fù)極,石墨為正極③電池工作時,電子由石墨極經(jīng)過外電路流向鋅極④長時間連續(xù)運用時,內(nèi)裝糊狀物可能流出,從而腐蝕用電器A.①③ B.②③ C.③④ D.②④解析由負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),可推斷出①不正確,②正確;在外電路中,電子從負(fù)極流向正極,③不正確;長時間連續(xù)運用該電池,由于鋅皮漸漸溶解而破損,且MnO2不斷汲取H2發(fā)生反應(yīng)生成MnO(OH),使糊狀物越來越稀,故其簡單流出而腐蝕用電器,④正確。答案D3.一般水泥在固化過程中其自由水分子削減并形成堿性溶液。依據(jù)這一物理化學(xué)特點,科學(xué)家獨創(chuàng)了電動勢法測水泥的初凝時間。此法的原理如圖所示,總反應(yīng)為2Cu+Ag2OCu2O+2Ag。下列有關(guān)說法正確的是()A.電池正極的電極反應(yīng)為Ag2O-2e-+H2O2Ag+2OH-B.2molCu與1molAg2O的總能量低于1molCu2O與2molAg的總能量C.電池工作時,OH-向Ag2O/Ag電極移動D.水泥固化時,因c(OH-)增大而引起電動勢改變解析依據(jù)總反應(yīng)可知,正極是Ag2O得電子,電極反應(yīng)為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,A項錯誤;依據(jù)原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置知,2molCu與1molAg2O的總能量高于1molCu2O與2molAg的總能量,故B項錯誤;依據(jù)原電池工作原理知,陰離子向負(fù)極移動,即OH-向銅極移動,故C項錯誤;依據(jù)題干信息知,水泥固化過程中,自由水分子削減,即溶劑的量削減導(dǎo)致溶液中c(OH-)增大,從而引起電動勢改變,故D項正確。答案D4.(2024浙江4月學(xué)考)化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是()A.甲:Zn2+向Cu電極方向移動,Cu電極旁邊溶液中H+濃度增加B.乙:正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-C.丙:鋅筒作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),鋅筒會變薄D.丁:運用一段時間后,電解質(zhì)溶液的酸性減弱,導(dǎo)電實力下降解析A項,Cu作正極,H+在正極得電子生成氫氣,因此Cu電極旁邊溶液中H+濃度減小,所以錯誤,符合題意;B項,Ag2O得電子作正極,生成Ag和OH-,所以正確,不符合題意;C項,鋅筒作負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2+,因此鋅被消耗而使鋅筒變薄,所以正確,不符合題意;D項,鉛蓄電池總的電池反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,由此可知反應(yīng)過程中消耗了硫酸,因此酸性減弱,溶液中的離子濃度減小,因此導(dǎo)電實力下降,所以正確,不符合題意。答案A5.汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。其結(jié)構(gòu)如下圖所示,放電時的電池反應(yīng)為:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。依據(jù)此反應(yīng)推斷下列敘述正確的是()A.PbO2是電池的負(fù)極B.Pb是負(fù)極C.PbO2得電子,被氧化D.電池放電時,溶液酸性增加解析依據(jù)電池反應(yīng)知放電過程中鉛失去電子,因此它是原電池的負(fù)極,其電極反應(yīng)為Pb+SO42--2e-PbSO4,故B項正確;PbO答案B6.目前,科學(xué)家提出了一種經(jīng)濟(jì)而且志向的獲得氫能源的循環(huán)體系(如圖)。關(guān)于此循環(huán)體系,下列說法中錯誤的是()A.燃料電池能夠使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能B.燃料電池中通入H2的一極作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)C.在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng):2H2O2H2↑+O2↑D.目前化學(xué)家急需解決的問題是找尋合適的光照條件下分解水的催化劑解析氫氧燃料電池的負(fù)極通入H2,發(fā)生氧化反應(yīng);正極通入O2,發(fā)生還原反應(yīng),故B項正確;原電池都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,故A項正確;推廣氫能的關(guān)鍵是找尋合適的催化劑,利用太陽能分解水大規(guī)模制H2,D項正確;水的分解不是可逆反應(yīng),C項錯誤。答案C7.如下圖所示,可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)電解質(zhì)溶液為硫酸時)和堿式[當(dāng)電解質(zhì)溶液為NaOH(aq)或KOH(aq)時]兩種。試回答下列問題:氫氧燃料電池示意圖(1)酸式電池的電極反應(yīng):負(fù)極,

正極;電池總反應(yīng):。

(2)堿式電池的電極反應(yīng):負(fù)極,

正極;電池總反應(yīng):。

解析(1)正極上,O2得電子變?yōu)镺2-,溶液中O2-不能單獨存在,在酸性條件下與H+結(jié)合生成H2O。負(fù)極上,H2失電子變?yōu)镠+,H+進(jìn)入電解質(zhì)溶液。電池總反應(yīng)為H2和O2生成水的反應(yīng)。(2)正極上O2得電子變?yōu)镺2-,溶液中O2-不能單獨存在,在堿性條件下與H2O分子結(jié)合生成OH-;負(fù)極上H2失去電子變?yōu)镠+,堿性條件下H+不能大量存在,與OH-結(jié)合生成水。電池總反應(yīng)也是H2和O2生成水的反應(yīng)。答案(1)2H2-4e-4H+O2+4e-+4H+2H2O2H2+O22H2O(2)2H2-4e-+4OH-4H2OO2+4e-+2H2O4OH-2H2+O22H2O8.如圖所示是原電池的裝置圖(?為電流表)。請回答:(1)若C為稀硫酸,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),B電極材料為Fe且作負(fù)極,則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為;

(2)若C為CuSO4溶液,A電極材料為Zn,B電極材料為石墨,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),此時B為極,反應(yīng)一段時間后B電極上能夠視察到的現(xiàn)象是;

(3)若C為NaOH溶液,A電極材料為Al,B電極材料為Mg,負(fù)極電極反應(yīng)為。

解析(1)若C為稀硫酸,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明形成原電池。B電極材料為Fe且作負(fù)極,則A電極是正極,溶液中的H+放電,因此A電極上電極反應(yīng)為2H++2e-H2↑;(2)若C為CuSO4溶液,A電極材料為Zn,B電極材料為石墨,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),形成原電池,鋅是負(fù)極,此時B為正極,溶液中的Cu2+放電析出銅,因此反應(yīng)一段時間后B電極上能夠視察到的現(xiàn)象是B極上生成一種紅色物質(zhì);(3)若C為NaOH溶液,A電極材料為Al,B電極材料為Mg,由于鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),而鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng),則鎂是正極,鋁是負(fù)極,負(fù)極電極反應(yīng)為Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2答案(1)2H++2e-H2↑(2)正B極上生成一種紅色物質(zhì)(3)Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2實力提升1.在探究檸檬電池的工作原理時,某課外小組同學(xué)發(fā)覺:當(dāng)按圖Ⅰ所示連接一個檸檬時,二極管不發(fā)光;按圖Ⅱ所示連接幾個檸檬時,二極管發(fā)光。下列說法不正確的是()A.圖Ⅰ中二極管不發(fā)光,說明該裝置不構(gòu)成原電池B.圖Ⅱ中鐵環(huán)為負(fù)極、銅線為正極,負(fù)極的電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+C.圖Ⅰ中二極管不發(fā)光的緣由是單個檸檬電池的電壓較小D.圖Ⅱ中所得的電池組的總電壓是各個檸檬電池的電壓之和解析圖Ⅰ中鐵環(huán)、銅線與檸檬酸構(gòu)成原電池,二極管不發(fā)光是因為單個檸檬電池供應(yīng)的電壓較小,故A錯誤,C正確;圖Ⅱ中活潑金屬鐵作負(fù)極,不活潑金屬銅作正極,負(fù)極的電極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,故B正確;圖Ⅱ中四個檸檬電池為串聯(lián)關(guān)系,所得的電池組的總電壓是各個檸檬電池的電壓之和,故D正確。答案A2.近年來,科學(xué)家研制了一種新型的乙醇燃料電池,它用酸性電解質(zhì)(H+)作溶劑。電池總反應(yīng)為C2H5OH+3O22CO2+3H2O,下列說法錯誤的是()A.乙醇在電池的負(fù)極上參與反應(yīng)B.1molCH3CH2OH被氧化轉(zhuǎn)移6mole-C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行,正極旁邊的酸性減弱D.電池放電過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能解析乙醇燃料電池中,乙醇在負(fù)極失電子參與反應(yīng),A項正確;依據(jù)電池總反應(yīng)C2H5OH+3O22CO2+3H2O可知1molCH3CH2OH被氧化轉(zhuǎn)移12mole-,B項錯誤;該乙醇燃料電池用酸性電解質(zhì)(H+)作溶劑,所以正極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2O,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H+不斷被消耗,溶液酸性減弱,C項正確;電池放電是原電池原理,化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能,D項正確。答案B3.二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的同時,實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合,降低了成本提高了效益,其原理如圖所示。下列說法錯誤的是()SO2—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池的原理圖A.該電池放電時電子從Pt1電極經(jīng)過外電路流到Pt2電極B.Pt1電極旁邊發(fā)生的反應(yīng)為SO2+2H2O-2e-SO42-C.相同條件下,放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1D.Pt2電極旁邊發(fā)生的反應(yīng)為O2+4e-2O2-解析放電時,電子從負(fù)極流向正極,Pt1電極為負(fù)極,Pt2電極為正極,則該電池放電時電子從Pt1電極經(jīng)過外電路流到Pt2電極,選項A正確;Pt1電極通入SO2,SO2在負(fù)極失電子生成SO42-,則電極反應(yīng)為SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,選項B正確;該電池的原理為2SO2+O2+2H2O2H2SO4,所以相同條件下,放電過程中消耗的SO2和O2的體積之比為2∶1,選項C正確;酸性條件下,氧氣得電子生成水,則Pt2電極旁邊發(fā)生的反應(yīng)為O2+4H++4e-答案D4.某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+,其基本結(jié)構(gòu)見下圖,電池總反應(yīng)可表示為2H2+O22H2O,下列有關(guān)說法正確的是()A.電子通過外電路從b極流向a極B.b極上的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,消耗1.12L的H2D.H+由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極解析由電池總反應(yīng)可知,通入氫氣的一極為負(fù)極,通入氧氣的一極為正極,故a為負(fù)極、b為正極,電子應(yīng)當(dāng)是通過外電路由a極流向b極,A項錯誤;b極上的電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+2H2O,B項錯誤;沒有注明此時是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,故無法計算H2的體積,C項錯誤。答案D5.LED產(chǎn)品具有耗電量低、壽命長的特點。如圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED屏發(fā)光的裝置,下列有關(guān)敘述不正確的是()A.a處通入的氣體是氫氣,電極反應(yīng)式為H2-2e-+2OH-2H2OB.裝置