【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年高中化學(xué)課堂講義(人教版選修四)配套試題：第四章-第二節(jié)-化學(xué)電源

其次節(jié)化學(xué)電源[經(jīng)典基礎(chǔ)題]題組1化學(xué)電池及處理1．下列說法正確的是 ()A．堿性鋅錳電池是二次電池B．鉛蓄電池是一次電池C．二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生D．燃料電池的活性物質(zhì)大量儲存在電池內(nèi)部答案C解析堿性鋅錳電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池。2．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必需進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要緣由是 ()A．利用電池外殼的金屬材料B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品D．回收其中石墨電極答案B解析汞、鎘、鉛等重金屬離子會對土壤和水源造成污染。題組2一次電池3．鋅錳干電池在放電時總反應(yīng)方程式可以表示為：Zn(s)＋2MnO2＋2NH4＋=Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此電池放電時正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 ()A．Zn B．碳C．MnO2和NH4＋ D．Zn2＋和NH3答案C解析依據(jù)方程式可知：Zn為負極，碳棒為正極，負極：Zn－2e－=Zn2＋，正極：2MnO2＋2NH4＋＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O，所以正極上參與反應(yīng)的物質(zhì)是MnO2和NH4＋。4．人造衛(wèi)星用到的一種高能電池——銀鋅電池，其電極反應(yīng)為：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。依據(jù)反應(yīng)式推斷氧化銀是 ()A．負極被氧化 B．正極被還原C．負極被還原 D．正極被氧化答案B解析Ag2O→2Ag得電子，化合價降低，被還原。題組3可充電電池5．目前人們正爭辯開發(fā)一種高能電池——鈉硫電池，它以熔融的鈉、硫為兩極，以Na＋導(dǎo)電的β″－Al2O3陶瓷作固體電解質(zhì)，反應(yīng)為2Na＋xSeq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))Na2Sx，以下說法正確的是 ()A．放電時，鈉作正極，硫作負極B．放電時，Na＋向負極移動C．充電時，鈉極與外電源正極相連，硫極與外電源的負極相連D．放電時，負極發(fā)生的反應(yīng)是：2Na－2e－=2Na＋答案D解析放電時，負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故鈉作負極，硫作正極，A錯誤；放電時，陽離子向正極移動，B錯誤；充電時，鈉極(負極)與外電源的負極相連，硫極(正極)與外電源的正極相連，C錯誤；放電時，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，D正確。6．鎳(Ni)鎘(Cd)可充電的電池，放電時，電極材料是Cd和NiO(OH)，電解質(zhì)是KOH，電極反應(yīng)分別是：Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)2；2NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－。下列說法不正確的是 ()A．電池放電時，負極四周溶液的pH不斷減小B．電池放電時總反應(yīng)是Cd＋2NiO(OH)＋2H2O=Cd(OH)2＋2Ni(OH)2C．電池充電時，鎘(Cd)元素被氧化D．電池充電時，電池的正極和電源的正極相連接答案C解析C項，充電時，Cd(OH)2＋2e－=Cd＋2OH－，所以鎘元素應(yīng)被還原。7．鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負極發(fā)生的反應(yīng)為6C＋xLi＋＋xe－=LixC6，充放電過程中，正極發(fā)生LiCoO2與Li1－xCoO2之間的轉(zhuǎn)化。下列有關(guān)說法不正確的是 ()A．放電時的負極反應(yīng)式為：LixC6－xe－=6C＋xLi＋B．鈷酸鋰(LiCoO2)中鈷元素的化合價為＋3C．放電時正極發(fā)生LiCoO2轉(zhuǎn)化為Li1－xCoO2的反應(yīng)D．放電時鋰離子向正極移動答案C解析放電時，電極反應(yīng)式為負極：LixC6－xe－=6C＋xLi＋正極：Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋=LiCoO2所以放電時，Li1－xCoO2轉(zhuǎn)化為LiCoO2。題組4燃料電池8．美國《時代周刊》將氫燃料電池評為21世紀對人類生活具有重大影響的技術(shù)之一。培根電池是一種堿性的氫氧燃料電池，已經(jīng)應(yīng)用在“阿波羅六號”太空船上。將多個培根電池組合為電池組，向外供電，電池組工作穩(wěn)定后，它的電動勢和內(nèi)阻基本保持不變。電池所產(chǎn)生的水可以作為飲用水，今欲得常溫下水1L，則電池內(nèi)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量約為 ()A．8.9×10－3mol B．4.5×10－2molC．1.1×102mol D．5.6×10mol答案C解析負極：2H2－4e－＋4OH－=4H2O正極：O2＋4e－＋2H2O=4OH－所以產(chǎn)生2mol水，轉(zhuǎn)移4mol電子。制得1L水轉(zhuǎn)移電子數(shù)為eq\f(1000mL·1g/mL,18g·mol－1)×2＝1.1×102mol。9.右圖是甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，甲醇在催化劑作用下供應(yīng)質(zhì)子(H＋)和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達另一極與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。下列說法不正確的是 ()A．左電極為電池的負極，a處通入的物質(zhì)是甲醇B．正極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．負極反應(yīng)式為：CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋D．該電池供應(yīng)1mole－，消耗氧氣0.25mol答案B解析電極反應(yīng)式為：負極：2CH3OH－12e－＋2H2O=2CO2↑＋12H＋正極：3O2＋12e－＋12H＋=6H2O。B錯誤；依據(jù)電子流向，可以推斷a處通甲醇，b處通O2。當電池供應(yīng)1mol電子時，消耗O2為eq\f(3mol,12)＝0.25mol。10.美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工高校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。以下說法中錯誤的是()A．電池的負極反應(yīng)為Mg－2e－=Mg2＋B．電池工作時，H＋向負極移動C．電池工作一段時間后，溶液的pH增大D．電池總反應(yīng)式是Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O答案B解析Mg－H2O2燃料電池中Mg作負極：Mg－2e－=Mg2＋，Pt作正極：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O，總反應(yīng)式為Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使c(H＋)減小，pH增大，且H＋移向正極。[力量提升題]11．“神舟九號”飛船的電源系統(tǒng)共有3種，分別是太陽能電池帆板、鎘鎳蓄電池和應(yīng)急電池。(1)飛船在光照區(qū)運行時，太陽能電池帆板將________能轉(zhuǎn)化為________能，除供應(yīng)飛船使用外，多余部分用鎘鎳蓄電池儲存起來。其工作原理為Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充電時，陽極的電極反應(yīng)式為______________________；當飛船運行到地影區(qū)時，鎘鎳蓄電池開頭為飛船供電，此時負極四周溶液的堿性________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)緊急狀況下，應(yīng)急電池會自動啟動，工作原理為Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))2Ag＋Zn(OH)2，其負極的電極反應(yīng)式為________________________。答案(1)太陽電Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O減小(2)Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2解析(1)陽極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的一極，Ni(OH)2為陽極；放電時負極反應(yīng)為Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，故溶液堿性減小。12．原電池是化學(xué)對人類的一項重大貢獻。(1)某愛好小組為爭辯原電池原理，設(shè)計如圖裝置。①a和b不連接時，燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________。②a和b用導(dǎo)線連接，Cu極為原電池________極(填“正”或“負”)，電極反應(yīng)式是________________________，Zn極發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，溶液中的H＋移向________(填“Cu”或“Zn”)極。③無論a和b是否連接，Zn片均被腐蝕，若轉(zhuǎn)移了0.2mol電子，則理論上Zn片質(zhì)量減輕________g。(2)如圖是甲烷燃料電池原理示意圖，回答下列問題：①電池的負極是________(填“a”或“b”)電極，該極的電極反應(yīng)式為：________________________________________________________________________。②電池工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。答案(1)①Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑②正2H＋＋2e－=H2↑氧化Cu③6.5(2)①aCH4＋10OH－－8e－=CO32－＋7H2O②減小解析分析本題裝置，若a和b不連接，不能構(gòu)成原電池；若a和b連接，則符合構(gòu)成原電池的條件。(1)①若a、b不連接則發(fā)生的是Zn與H2SO4的置換反應(yīng)；②a、b連接后，構(gòu)成原電池，Cu的活潑性弱于Zn，Cu為正極，Zn為負極，Zn極發(fā)生氧化反應(yīng)；③若轉(zhuǎn)移0.2mol電子，則消耗0.1molZn，其質(zhì)量為6.5g。(2)CH4在反應(yīng)時失去電子，故a電極是電池的負極。電極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式CH4＋2OH－＋2O2=CO32－＋3H2O減去正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－=4OH－，求得。由于電池工作過程中會消耗OH－，故一段時間后，電解質(zhì)溶液的pH會減小。13．某新型可充電電池，能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓，該電池的總反應(yīng)3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(,\s\up17(放電),\s\do15(充電))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。(1)放電時負極反應(yīng)為_______________________________________________；(2)充電時Fe(OH)3發(fā)生________反應(yīng)；(3)放電時電子由________極流向________極；(4)放電時1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)是________。答案(1)Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2(2)氧化(3)負正(4)1.806×1024解析放電時鋅在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，由于電解質(zhì)是堿，故負極反應(yīng)是Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，電子由負極流出，通過外電路流向正極，每1molK2FeO4發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子是3mol，數(shù)目是1.806×1024，充電時Fe(OH)3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。14．化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)下列相關(guān)說法正確的是________(填序號)。A．通過某種電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出能量的多少，可以推斷該電池的優(yōu)劣B．二次電池又稱充電電池或蓄電池，這類電池可無限次重復(fù)使用C．除氫氣外，甲醇、汽油、氧氣等都可用作燃料電池的燃料D．近年來，廢電池必需進行集中處理的問題被提上日程，其首要緣由是電池外殼的金屬材料需要回收(2)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池，其電池總反應(yīng)式可表示為2Ni(OH)2＋Cd(OH)2eq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))Cd＋2NiO(OH)＋2H2O已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水，但能溶于酸，以下說法正確的是________(填序號)。A．以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)B．反應(yīng)環(huán)境為堿性C．電池放電時Cd作負極D．該電池是一種二次電池(3)在宇宙飛船和其他航天器上經(jīng)常使用的氫氧燃料電池是一種新型電源，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個電極均由多孔的碳塊組成，通入的氫氣和氧氣由孔隙中逸入，并在電極表面發(fā)生反應(yīng)而放電。①a電極是電源的________極；②若該電池為飛行員供應(yīng)了360kg的水，則電路中通過了________mol電子。(4)請運用原電池原理設(shè)計試驗，驗證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強弱，請畫出試驗裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。答案(1)A(2)BCD(3)負40