【成才之路】2013-2014学年高中化学4-2化学电源课时达标作业新人教版选修4

1【成才之路】2013-2014学年高中化学4-2化学电源课时达标作业新人教版选修4一、选择题1．(2013·高考江苏单科)燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是()A．甲醇B．天然气C．液化石油气D．氢气解析：氢氧燃料电池的产物只有H2O，没有其他物质生成，最为环保。答案：D2．下列有关电池的说法不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：二次电池，即可充电电池，所以A项对。B中，在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。答案：B3．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，A错；原电池是将化学能直接转变为电能，B错；氢氧燃料电池负极反应为H2－2e－===2H＋，C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错。答案：C4．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()2A．电子从锌电极通过电流计流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋2e－===H2↑解析：图示原电池中，Zn为负极发生氧化反应，Cu为正极发生还原反应，故A项正确，C项错；原电池工作时，ZnSO4溶液中的Zn2＋浓度增大，所以盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中迁移，B项错；铜电极上发生的反应是Cu2＋＋2e－===Cu，D项错。答案：A5．利用生活中常见的材料可以制作出一些有实际应用价值的装置来，如废铝罐和碳棒、食盐水等材料制作用于驱动玩具的电池。上述电池工作时，有关说法正确的是()A．铝罐将逐渐被腐蚀B．碳棒上发生的反应为：O2＋4e－===2O2－C．碳棒应与玩具电机的负极相连D．该电池工作一段时间后碳棒的质量会减轻解析：该电池的负极是Al，工作时铝将被腐蚀，A对；正极上O2得电子，但不会形成O2－，B错；碳棒是该电池的正极，与玩具电机正极相连，C错；碳棒不参与反应，质量不会减轻，D错。答案：A6．(2013·山东省潍坊模拟)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，下列有关说法正确的是()A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析：本题考查电化学，考查考生对新信息的接收、整合能力。难度中等。A项，利用原电池原理可知检测时，H＋移向正极；B项，若转移0.4mol电子，消耗标准状况下氧气2.24L；D项，因电解质呈酸性，故正极反应为O2＋4e－＋4H＋,2H2O。答案：C37．(2013·浙江六校联考)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是()A．工作时电极b作正极，O2－由电极b流向电极aB．负极的电极反应式为：CO＋O2－－2e－,CO2C．当传感器中通过2×10－3mol电子时，通过的尾气中含有2.24mLCOD．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高解析：该电池为燃料电池，燃料为负极，空气为正极，A项，b为正极，阴离子向负极移动，正确；B项，负极发生氧化反应，正确；C项，通过2×10－3mol电子时，反应的CO为0.001mol，在标准状况下，体积为2.24mL，错误；D项，CO含量高，转移电子多，电流大，正确。答案：C8．(2013·高考上海化学)糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe－3e－,Fe3＋C．脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为：2H2O＋O2＋4e－,4OH－D．含有1.12g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336mL(标准状况)解析：钢铁腐蚀中铁作负极、碳作正极，B、C错误；n(Fe)＝0.02mol，负极电极反应式Fe－2e－,Fe2＋，生成Fe2＋与正极生成的OH－结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，所以0.02molFe最终失去0.06mol电子，消耗n(O2)＝0.06mol4＝0.015mol，D选项正确。答案：D49．(2013·高考安徽理综)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是()A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2B．放电过程中，Li＋向负极移动C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项，根据电池总反应可知该反应为负极反应，正极反应式为PbSO4＋2e－,Pb＋SO2－4；B项，放电过程中，Li＋向正极移动；C项，因为每转移0.1mol电子，理论上生成0.05molPb，故质量为0.05mol×207g·mol－1＝10.35g；D项，常温时，由于电解质LiCl－KCl无法电离，电解质中无自由移动的离子，不能形成闭合回路，所以不导电，无电流。答案：D10．(2013·北京海淀期末练习)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1－xCoO2＋LixC6,6C＋LiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是()A．放电时，LixC6发生氧化反应B．充电时，Li＋通过交换膜从左向右移动5C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－,LiCoO2解析：A项，放电时为原电池，由反应方程式中元素化合价的变化可知C元素化合价升高，发生失去电子的氧化反应；B项，充电时为电解池，阳离子移向阴极，左侧为电解池的阴极，发生反应为6C＋xe－＋xLi＋===LixC6，则Li＋由右向左移动；D项，放电时正极发生获得电子的还原反应。答案：B11．(2013·长沙市一模)世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电，总功率达4MW，是历届世博会之最。通过并网，上海市使用半导体照明(LED)。已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。下列有关叙述正确的是()A．光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化B．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极C．电流从a流向bD．LED中的Ga和Y都显＋3价解析：本题考查光伏电池，考查考生对光伏电池工作原理的分析能力。难度中等。A项，光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项；a为负极，b为正极，电流从b流向a；D项，GaN中N显－3价，则Ga显＋3价，Y3Al5O12中Al、O分别显＋3、－2价，则Y显＋3价。答案：D二、非选择题12．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：(1)通入氯气的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_____________________。(2)加入铝的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_____________________。(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。解析：根据Cl2和Al的反应方程式：3Cl2＋2Al===2AlCl3可知，铝易失电子被氧化，为6负极，但电解液为KOH溶液，故负极反应为：2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O，Cl2易得电子被还原，为正极，电极反应为3Cl2＋6e－===6Cl－。在外电路中电子从负极(铝极)流出沿导线流向正极(Cl2极)。答案：(1)正3Cl2＋6e－===6Cl－(2)负2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O(3)AlCl213．(2013·武汉质检)铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4,2PbSO4＋2H2O。试回答：(1)蓄电池负极的电极材料是_____________________。(2)工作时该蓄电池正极的电极反应式是___________。(3)铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度________，pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，当制得0.05molCl2时，在理论上电池内部消耗的H2SO4的物质的量是________。解析：(1)由电池总反应可知，Pb发生氧化反应，所以Pb是负极。(2)正极上的反应是PbO2→PbSO4，则必然有H2SO4参加：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O(负极反应为Pb－2e－＋SO2－4,PbSO4，将正、负极反应合并，与题给总反应相符)。(3)在蓄电池的工作过程中，Pb被氧化，H2SO4被消耗，所以溶液的密度减小，pH增大。(4)用铅蓄电池作电源，电解饱和食盐水制0.05molCl2，需提供0.10mole－(2Cl－－2e－===Cl2↑)，每消耗2molH2SO4时转移2mole－，故至少消耗0.10molH2SO4。答案：(1)Pb(2)PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O(3)减小增大(4)0.10mol点拨：将蓄电池与电解槽相连接时，前者将化学反应的能量转化为电能提供给后者，使其发生氧化还原反应，在电路中流过的电子的物质的量相等。14．锌银电池比能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。请回答下列问题：(1)该电池的正极材料是________；电池工作时，阳离子向________(填“正极”或“负极”)移动；负极的反应式为________。(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，化学反应方程式为ZnO＋C高温,Zn＋CO，此法为________。A．电解法B．热还原法C．热分解法②电极材料氧化银可回收利用得到银，其化学方程式为________________。7答案：(1)Ag2O正极Zn－2e－＋2OH－====ZnO＋H2O(2)①B②2Ag2O=====Δ4Ag＋O2↑15．(2013·石家庄质检)设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一极通入空气，另一极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。回答如下问题：(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应方程式是_____________________。(2)这个电池负极发生的反应是C4H10＋13O2－－26e－,4CO2＋5H2O，正极发生的反应是________，固体电解质里O2－的移动方向是________，向外电路释放电子的电极是________。(3)人们追求燃料电池氧化