化学第四章电化学基础第2节化学电源作业含解析新人教版选修4 6页

化学电源 ‎1．‎ 对于如图所示的锌锰电池，下列说法不正确的是(　　)‎ A．MnO2是氧化剂，被还原 B．碳棒为正极，锌筒为负极 C．使用过程中锌筒会逐渐变薄 D．此为普通锌锰干电池，电池容量较低 答案　D 解析　MnO2是氧化剂，被还原，A项正确；该电池中碳棒为正极，锌筒为负极，锌筒会被腐蚀，B项正确、C项正确；此为碱性锌锰干电池，D项错误。‎ ‎2．‎ 普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势法测水泥初凝的时间。此方法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列说法中正确的是(　　)‎ A．测量过程中，氧化银被氧化成单质银 B．测量原理示意图中，Ag2O为负极 C．负极的电极反应：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O D．工作中电流由Cu电极流向Ag2O电极 答案　C 解析　由原理图知，这是一个原电池，铜作负极，发生氧化反应，氧化银在正极上被还原，A、B错误；由总反应方程式知，负极铜反应后生成Cu2O，C正确；电流方向与电子流动方向相反，D错误。‎ ‎3．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。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)下列说法错误的是(　　)‎ A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)‎ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 - 6 -‎ D．外电路中每通过0．2 mol电子，锌的质量理论上减少6．‎‎5 g 答案　C 解析　由所给电池的总反应式可知，电池工作时，每有1 mol Zn参加反应，失去2 mol电子，则会有2 mol电子从负极Zn开始经过外电路流向正极，并在正极发生反应：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，故外电路中每通过0．2 mol电子，锌的质量就减少6．‎5 g。‎ ‎4．镍镉(Ni—Cd)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 答案　A 解析　A项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，正确；B项，充电时，电能转化为化学能，错误；C项，由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，负极附近溶液碱性变弱，错误；D项，正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－，放电时，电解质溶液中OH－由正极向负极移动，错误。‎ ‎　可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。‎ ‎(1)原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。‎ ‎(2)原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。‎ ‎(3)二次电池反应原理中化合物一般不溶于水，书写电极反应式时不能拆分，如铅蓄电池。‎ ‎5．某储氢的碳纳米管二次电池的工作原理如图所示，该电池的电解质溶液为6 mol/L的KOH溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．放电过程中，碳纳米管的质量一直保持恒重 B．放电时正极附近溶液的pH减小 - 6 -‎ C．充电时阳极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ D．该二次电池的工作原理为H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2‎ 答案　D 解析　利用图示可知放电时，储有氢气的碳纳米管中H2失电子发生氧化反应H2－2e－＋2OH－===2H2O，放电过程中，碳纳米管的质量不断减少，A项错误；正极上NiO(OH)得电子发生还原反应：NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，放电时正极附近溶液的pH增大，B项错误；充电时阳极应发生氧化反应，C项错误；将正、负极的电极反应式相加可知电池工作原理为H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2，D项正确。‎ ‎6．阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2＋O2===2H2O，电解液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，下列叙述正确的是(　　)‎ A．电池能发出蓝色火焰 B．H2为正极，O2为负极 C．正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．正极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 答案　C 解析　因为是燃料电池，不可能有火焰，A项错误；由电池反应知，H2为负极，O2为正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，所以B、D两项错误，C项正确。‎ ‎　燃料电池 ‎(1)氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应如下：‎ 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 H2－2e－===2H＋‎ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性 H2－2e－＋2OH－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(2)燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入甲醇和氧气，则负极发生氧化反应，电极反应式是CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3＋6H2O；正极发生还原反应，电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；总反应式是2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。‎ ‎7．一种燃料电池中发生的化学反应是：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳，则该电池负极发生的反应是(　　)‎ A．CH3OH＋O2－2e－===H2O＋CO2＋2H＋‎ B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋‎ - 6 -‎ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 答案　C 解析　燃料电池中燃料在负极上失去电子发生氧化反应。A项，甲醇是燃料，氧气是助燃性气体，A项反应中既有氧化剂又有还原剂；B项反应为氧气在酸性环境中得到电子发生的还原反应，是电池正极发生的反应；C项，甲醇作负极失去电子，在酸性环境中生成二氧化碳和氢离子；D项反应为氧气在碱性(或中性)环境中得到电子发生的还原反应，本题选C。‎ ‎8．‎ 电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．O2在电极b上发生还原反应 B．溶液中OH－向电极a移动 C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5‎ D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O 答案　C 解析　构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A项正确；电池放电过程中，溶液中的阴离子移向负极(a极)，B项正确；1 mol NH3反应生成N2转移3 mol电子，1 mol O2反应转移4 mol电子，根据得失电子守恒可知，消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，C项错误；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，D项正确。‎ ‎9．有人设计出利用CH4和O2反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－　②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－　④电池放电时，溶液pH不断升高 A．①② B．①③ C．①④ D．③④‎ 答案　A 解析　CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，1 mol CH4参加反应有8 mol e－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确 - 6 -‎ ‎，③④错误。‎ ‎10．(1)研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，则“水”电池在放电时：‎ ‎①该电池的负极的电极反应式为____________________________。‎ ‎②Na＋不断向“水”电池的________极移动。‎ ‎③每有1 mol e－转移，生成________mol Na2Mn5O10。‎ ‎(2)图1为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为‎320 ℃‎左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为__________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是______________。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠高能电池的理论放电量是铅蓄电池的________倍。‎ ‎(3)如图2所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。则该电池的负极反应为__________________________________，正极反应为__________________。‎ 答案　(1)①Ag＋Cl－－e－===AgCl　②正　③0．5‎ ‎(2)xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx)　导电和隔离钠与硫　4．5‎ ‎(3)CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋　O2＋4e－＋4H＋===2H2O 解析　(1)①根据电池总反应可判断出Ag为该电池的负极，电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl。②在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故Na＋移向正极。③根据电池总反应和得失电子守恒知，生成1 mol Na2Mn5O10的同时生成2 mol AgCl，转移2 mol电子，故每有1 mol电子转移，生成0．5 mol Na2Mn5O10。‎ ‎(2)正极的电极反应式为xS＋2e－===S，M的作用一是导电，二是因钠与硫易反应，故它起到隔离作用。钠高能电池中负极为钠，消耗‎46 g钠转移2 mol e－，铅蓄电池的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，铅蓄电池中铅是负极，消耗‎207 g铅时转移2 mol e－，故钠高能电池的理论放电量是铅蓄电池的＝4．5(倍)。‎ ‎(3)从图中可以看出，负极上C2H5OH发生氧化反应生成醋酸，正极上O2发生还原反应，生成H2O。‎ - 6 -‎ - 6 -‎