2024高中化學第四章電化學基礎(chǔ)第2節(jié)化學電源作業(yè)含解析新人教版選修4

PAGE5-化學電源1．對于如圖所示的鋅錳電池，下列說法不正確的是()A．MnO2是氧化劑，被還原B．碳棒為正極，鋅筒為負極C．運用過程中鋅筒會漸漸變薄D．此為一般鋅錳干電池，電池容量較低答案D解析MnO2是氧化劑，被還原，A項正確；該電池中碳棒為正極，鋅筒為負極，鋅筒會被腐蝕，B項正確、C項正確；此為堿性鋅錳干電池，D項錯誤。2．一般水泥在固化過程中自由水分子削減并產(chǎn)生Ca(OH)2，溶液呈堿性。依據(jù)這一特點，科學家獨創(chuàng)了電動勢法測水泥初凝的時間。此方法的原理如圖所示，反應(yīng)的總方程式為2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag。下列說法中正確的是()A．測量過程中，氧化銀被氧化成單質(zhì)銀B．測量原理示意圖中，Ag2O為負極C．負極的電極反應(yīng)：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2OD．工作中電流由Cu電極流向Ag2O電極答案C解析由原理圖知，這是一個原電池，銅作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化銀在正極上被還原，A、B錯誤；由總反應(yīng)方程式知，負極銅反應(yīng)后生成Cu2O，C正確；電流方向與電子流淌方向相反，D錯誤。3．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)下列說法錯誤的是()A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D．外電路中每通過0．2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上削減6．5g答案C解析由所給電池的總反應(yīng)式可知，電池工作時，每有1molZn參與反應(yīng)，失去2mol電子，則會有2mol電子從負極Zn起先經(jīng)過外電路流向正極，并在正極發(fā)生反應(yīng)：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，故外電路中每通過0．2mol電子，鋅的質(zhì)量就削減6．5g。4．鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充放電按下式進行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2有關(guān)該電池的說法正確的是()A．充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2OB．充電過程是化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程C．放電時負極旁邊溶液的堿性不變D．放電時電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動答案A解析A項，充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，正確；B項，充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤；C項，由總反應(yīng)可知，放電時，負極Cd發(fā)生氧化反應(yīng)：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，負極旁邊溶液堿性變?nèi)?，錯誤；D項，正極反應(yīng)為2NiOOH＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，放電時，電解質(zhì)溶液中OH－由正極向負極移動，錯誤?？沙潆婋姵仉姌O反應(yīng)式的書寫在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。(1)原電池的負極與電解池的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價上升。(2)原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。(3)二次電池反應(yīng)原理中化合物一般不溶于水，書寫電極反應(yīng)式時不能拆分，如鉛蓄電池。5．某儲氫的碳納米管二次電池的工作原理如圖所示，該電池的電解質(zhì)溶液為6mol/L的KOH溶液。下列說法正確的是()A．放電過程中，碳納米管的質(zhì)量始終保持恒重B．放電時正極旁邊溶液的pH減小C．充電時陽極反應(yīng)為NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－D．該二次電池的工作原理為H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ni(OH)2答案D解析利用圖示可知放電時，儲有氫氣的碳納米管中H2失電子發(fā)生氧化反應(yīng)H2－2e－＋2OH－=2H2O，放電過程中，碳納米管的質(zhì)量不斷削減，A項錯誤；正極上NiO(OH)得電子發(fā)生還原反應(yīng)：NiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，放電時正極旁邊溶液的pH增大，B項錯誤；充電時陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，C項錯誤；將正、負極的電極反應(yīng)式相加可知電池工作原理為H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ni(OH)2，D項正確。6．阿波羅宇宙飛船上運用的是氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為：2H2＋O2=2H2O，電解液為KOH溶液，反應(yīng)保持在較高溫度，使H2O蒸發(fā)，下列敘述正確的是()A．電池能發(fā)出藍色火焰B．H2為正極，O2為負極C．正極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．正極反應(yīng)為：2H2＋4OH－－4e－=4H2O答案C解析因為是燃料電池，不行能有火焰，A項錯誤；由電池反應(yīng)知，H2為負極，O2為正極，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，所以B、D兩項錯誤，C項正確。燃料電池(1)氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)如下：介質(zhì)負極反應(yīng)式正極反應(yīng)式酸性H2－2e－=2H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O堿性H2－2e－＋2OH－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體。若用導(dǎo)線相連的兩個鉑電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入甲醇和氧氣，則負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是CH3OH－6e－＋8OH－=CO2－3＋6H2O；正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－；總反應(yīng)式是2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。7．一種燃料電池中發(fā)生的化學反應(yīng)是：在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳，則該電池負極發(fā)生的反應(yīng)是()A．CH3OH＋O2－2e－=H2O＋CO2＋2H＋B．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－答案C解析燃料電池中燃料在負極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。A項，甲醇是燃料，氧氣是助燃性氣體，A項反應(yīng)中既有氧化劑又有還原劑；B項反應(yīng)為氧氣在酸性環(huán)境中得到電子發(fā)生的還原反應(yīng)，是電池正極發(fā)生的反應(yīng)；C項，甲醇作負極失去電子，在酸性環(huán)境中生成二氧化碳和氫離子；D項反應(yīng)為氧氣在堿性(或中性)環(huán)境中得到電子發(fā)生的還原反應(yīng)，本題選C。8．電化學氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng)B．溶液中OH－向電極a移動C．反應(yīng)消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶5D．負極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O答案C解析構(gòu)成的原電池中，通入氧氣的電極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A項正確；電池放電過程中，溶液中的陰離子移向負極(a極)，B項正確；1molNH3反應(yīng)生成N2轉(zhuǎn)移3mol電子，1molO2反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子，依據(jù)得失電子守恒可知，消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶3，C項錯誤；負極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，D項正確。9．有人設(shè)計出利用CH4和O2反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法中正確的是()①每消耗1molCH4可以向外電路供應(yīng)8mole－②負極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O③負極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－④電池放電時，溶液pH不斷上升A．①②B．①③C．①④D．③④答案A解析CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應(yīng)，即CH4→CO2，生成的CO2還與KOH反應(yīng)生成K2CO3，化合價上升，失去電子，是電池的負極，電極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，1molCH4參與反應(yīng)有8mole－發(fā)生轉(zhuǎn)移，O2在正極上發(fā)生反應(yīng)，獲得電子，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。雖然正極產(chǎn)生OH－，負極消耗OH－，但從總反應(yīng)CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時溶液的pH不斷下降，故①②正確，③④錯誤。10．(1)探討人員最近發(fā)覺了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，則“水”電池在放電時：①該電池的負極的電極反應(yīng)式為____________________________。②Na＋不斷向“水”電池的________極移動。③每有1mole－轉(zhuǎn)移，生成________molNa2Mn5O10。(2)圖1為鈉高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應(yīng)為2Na＋xS=Na2Sx，正極的電極反應(yīng)式為__________________________。M(由Na2O和Al2O3(3)如圖2所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與限制的功能，特別適合進行現(xiàn)場酒精檢測。則該電池的負極反應(yīng)為__________________________________，正極反應(yīng)為__________________。答案(1)①Ag＋Cl－－e－=AgCl②正③0．5(2)xS＋2e－=Seq\o\al(2－,x)(或2Na＋＋xS＋2e－=Na2Sx)導(dǎo)電和隔離鈉與硫4．5(3)CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O解析(1)①依據(jù)電池總反應(yīng)可推斷出Ag為該電池的負極，電極反應(yīng)式為Ag＋Cl－－e－=AgCl。②在原電池中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，故Na＋移向正極。③依據(jù)電池總反應(yīng)和得失電子守恒知，生成1molNa2Mn5O10的同時生成2molAgCl，轉(zhuǎn)移2mol電子，故每有1mol電子轉(zhuǎn)移，生成0．5molNa2Mn5O10。(2)正極的電極反應(yīng)式為xS＋2e－=Seq