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- 2021-07-07 发布
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课时分层作业(四) 化学电源
(建议用时:45分钟)
1.下列有关化学电池的说法中正确的是( )
A.化学电池只能将化学能转化为电能
B.燃料电池能将全部化学能转化为电能
C.锌银电池比能量大,电压稳定,储存时间长
D.一次电池包括干电池和蓄电池
C [蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电),也可以将电能转化为化学能(充电);燃料电池的能量转换率超过80%,但不可能100%转换;蓄电池可重复使用,属于二次电池。]
2.锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为Zn(s)+2MnO2+2NH===Zn2++Mn2O3(s)+2NH3↑+H2O,在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A.Zn B.碳
C.MnO2和NH D.Zn2+和NH
答案:C
3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可表示为:2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O,在此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )
A.Ag B.Zn(OH)2
C.Ag2O D.Zn
D [电池放电时发生原电池反应,其负极发生氧化反应,元素的化合价升高,即负极材料为Zn。]
4.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁电池放电时电压高而平稳,使镁电池越来越成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应为:xMg+Mo3S4MgxMo3S4。在镁电池放电时,下列说法错误的是( )
A.Mg2+向正极迁移
B.正极反应式为:Mo3S4+2xe-===Mo3S
C.Mo3S4发生氧化反应
D.负极反应式为:xMg-2xe-===xMg2+
C [镁在反应中失电子,则Mo3S4在反应中得电子,故放电时Mo3S4发生还原反应,不正确。]
5.氢氧燃料电池是将H2和O2分别通到浸入20%~40%(质量分数)的KOH溶液的多孔石墨电极上,其电池总反应为2H2+O2===2H2O,则下列叙述正确的是( )
A.通入H2的一极是正极,通入O2的一极是负极
B.通入O2的一极是正极,通入H2的一极是负极
C.该电池工作一段时间后,电解质溶液的pH增大
D.该电池工作一段时间后,负极区附近溶液的pH增大
B [根据电池总反应可知,该电池工作时不断有H2O生成,则电解质溶液的pH不断减小。通入O2的一极作正极,通入H2的一极作负极,H2在负极上发生氧化反应,其电极反应式为2H2+4OH--4e-===4H2O,负极区附近溶液中OH-浓度降低,则pH减小。综上分析,B项正确。]
6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnOOH。下列说法中错误的是( )
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量减少6.5 g
C [由电池总反应式可知,锌为负极,电子从负极流出经外电路流向正极;外电路中每通过0.2 mol电子,参加反应的锌理论上为0.1 mol,即质量减少6.5 g。]
7.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:
Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是( )
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e-+OH-===NiOOH+H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
A [由总反应可知,放电时,负极Cd发生氧化反应:Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2,负极碱性减弱,C项错误;正极反应为2NiOOH+2e-+2H2O===2Ni(OH)2+2OH-,放电时,OH-由正极向负极移动(内电路),D项错误;充电时,电能转化为化学能,B项错误;充电时阳极发生氧化反应,即为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O,A项正确。]
8.有一种新颖的固体氧化物型燃料电池(SOFC),该电池工作时,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在高温熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.电池的总反应是2C4H10+13O28CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为O2-4e-===2O2-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为C4H10+26e-+13O2-===4CO2+5H2O
B [在原电池中,阴离子向负极移动,所以O2-由正极移向负极;正极发生得电子反应,电极反应为O2+4e-===2O2-;燃料电池中,燃料在负极,电极反应为C4H10-26e-+13O2-===4CO2+5H2O。]
9.微型钮扣电池在现代生活中被广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-
根据上述反应式,做下列题目:
(1)判断下列叙述中正确的是________。
A.在使用过程中,电解质KOH不断被消耗
B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极,Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应式:_______________________。
(3)使用时,负极区的pH________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),正极区的pH________,电解质溶液的pH________。
解析:(1)(2)由两电极反应相加得电池总反应式:Zn+Ag2O===ZnO+2Ag,由总反应式知,在使用过程中KOH没有被消耗,A错;由电极反应式可知Zn是负极,发生氧化反应,Ag2O是正极,发生还原反应,电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,故C对,B、D均错。(3)电解质溶液为KOH溶液,使用时,负极区消耗OH-,pH减小;正极区产生OH-,pH增大,消耗和产生的量相等,H2O的量不变,电解质溶液的pH不变。
答案:(1)C (2)Zn+Ag2O===ZnO+2Ag
(3)减小 增大 不变
10.以甲醇为原料,以KOH为电解质的手机充电电池,充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。
请填空:
(1)放电时:负极的电极反应式为______________________。
(2)通入甲醇一端的电极是________极,电池在放电过程中溶液的pH将________(填“上升”“下降”或“不变”)。
(3)若在常温、常压下,1 g CH3OH燃烧生成CO2和液态水时放出22.68 kJ的热量,表示该反应的热化学方程式为_____________
____________________________________________________。
解析:(1)CH3OH中碳元素从-2价变成+4价,所以CH3OH是负极反应物,发生氧化反应,反应式为CH3OH+8OH--6e-===CO+6H2O,因电解质为KOH,所以CH3OH的氧化产物不是CO2而是CO。
(2)在上述电池反应中,甲醇被氧化,则通入甲醇的电极为负极,在放电过程中生成的CO2与强碱反应消耗强碱,使溶液的pH下降。
答案:(1)CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O
(2)负 下降
(3)CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=-725.76 kJ·mol-1
11.(双选)据报道,以硼氢化合物NaBH4(硼元素的化合价为+3)和H2O2作原料的燃料电池可用作通信卫星电源,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.电池放电时Na+从a极区移向b极区
B.电极b采用MnO2,MnO2既作电极材料又有催化作用
C.每消耗1 mol H2O2,转移的电子为1 mol
D.该电池的正极反应为BH+8OH--8e-===BO+6H2O
AB [由装置图可知,H2O2得电子化合价降低,所以b为正极,a为负极,原电池中阳离子向正极移动。负极反应为BH+8OH--8e-===BO+6H2O。每消耗1 mol H2O2,转移的电子为2 mol。]
12.一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al+3ClO-+2OH-===3Cl-+2AlO+H2O。下列说法不正确的是( )
A.该电池的优点是电极材料和电解质用完后方便更换
B.该电池发生氧化反应的是金属铝
C.电极的正极反应为3ClO-+3H2O+6e-===3Cl-+6OH-
D.当有0.1 mol Al完全溶解时,流经电解质溶液的电子个数为1.806×1023
D [该电池所用材料都是生活中常见的物质,电极材料和电解质用完后方便更换,A正确;金属铝是原电池的负极,发生氧化反应,B正确;在正极上发生还原反应,电极反应为3ClO-+3H2O+6e-===3Cl-+6OH-,C正确;电子只能流经导线,不能流经电解质溶液,D不正确。]
13.(双选)以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制成能固氮的新型燃料电池,原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.b电极为负极,发生氧化反应
B.a电极发生的反应为N2+6H++6e-===2NH3
C.A溶液中所含溶质为NH4Cl
D.当反应消耗1 mol N2时,则消耗的H2为67.2 L
BD [A.N2+3H2===2NH3,反应中氢的化合价升高,失去电子,因此b电极为负极,发生氧化反应,故说法正确;B.a电极作正极,电解质溶液中含有盐酸,因此电极反应式为N2+8H++6e-===2NH,故说法错误;C.根据B选项的分析,A溶液中所含溶质为NH4Cl,故说法正确;D.没有说明外界条件,故说法错误。]
14.(1)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
回答下列问题:
①外电路的电流方向是由________极流向________极。(填字母)
②电池正极反应式为_____________________________________________。
(2)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:
①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式:__________________________________
____________________________________________________。
解析:(1)①可由题意叙述中Li+的迁移方向判断电流方向,在电池内部,阳离子从负极移向正极,可知MnO2晶格为正极,故外电路电流方向由b向a。②题中叙述Li+迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2,可知Mn元素化合价降低1,得电子数为1,晶格生成物LiMnO2不能拆成离子形式,故正极反应式为MnO2+e-+Li+===LiMnO2。
(2)①由工作原理示意图可知,O2在Pt电极发生还原反应生成O2-。
②在O2-参加反应下,NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。
答案:(1)①b a ②MnO2+e-+Li+===LiMnO2
(2)①还原 ②NO+O2--2e-===NO2
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