2017-2018学年度高一化学《发展中的化学电源》习题训练(含解析)

2017-2018学年度高一化学《发展中的化学电源》习题训练(含解析)1/4发展中的化学电源一、选择题（每题只有一个选项符合题意）1．下列对化学电源的叙述，正确的是()A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高B．化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C．化学电源均是安全、无污染的D．化学电源即为可充电电池2．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3．下列说法中正确的是()①燃料电池的反应物可不储存在电池的内部②锌锰干电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池③锂电池是新一代可充电电池④燃料电池作为汽车驱动能源已研发成功A．②③④B．①②③④C．①②③D．①③④4．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流，电池总反应：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。下列说法不正确的是()A．正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D．该电池通常只需要更换铝板就可继续使用5．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－(aq)6．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是()A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH-向正极移动D．总反应为：2Li+2H2O=2LiOH+H2↑7．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中燃烧的反应，则下列说法中正确的是()①每消耗lmolCH4可以向外电路提供8mole－②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH－－8e－==CO32－+7H2O③负极上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．①②B．①③C．①④D．③④8．锂电池是新一代高能电池，目前已研究出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2=LiMnO2。下列说法中正确的是()A．Li是正极，MnO2是负极B．放电时负极反应为Li-e-=Li+C．放电时正极反应为MnO2-+e-=MnO22017-2018学年度高一化学《发展中的化学电源》习题训练(含解析)2/4D．放电时，产生高锰酸根离子9．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电，电池负极反应为()A．H2＋2OH－===2H2O＋2e－B．O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．H2===2H＋＋2e－D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－10．汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4↓＋2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是()A．PbO2是电池的负极B．负极的电极反应式为：Pb＋SO42-－2e－===PbSO4↓C．PbO2得电子，被氧化D．电池放电时，溶液酸性增强二、填空题1．锌－锰干电池是普遍使用的化学电源，它是用锌制的圆筒形外壳作负极，位于中央的盖有铜帽的石墨棒作正极，圆筒内填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，同时还填有MnO2。一节干电池的电动势为1.5V，内电阻为R＝0.25Ω，它对外供电时效率η＝75%。干电池的工作原理是：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝Zn2+＋Mn2O3＋2NH3＋H2O(1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式：正极：；负极：。干电池用久了就会变软，其原因是。(2)正极反应中，前后经历了下列两个反应：2NH4＋＋2e－＝2NH3＋H2，2MnO2＋H2＝Mn2O3＋H2O。如果正极反应没有MnO2的参与，干电池将难于持续稳定工作。试说明理由：。(3)在通电10min的时间内参加反应的MnO2质量约为多少？外电阻消耗的电能是多少？(4)许多国家对废旧电池进行回收，从保护环境和节约能源角度解释为什么要回收废旧电池。2．航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池反应总式都表示为：2H2+O2=2H2O。酸式氢氧燃料电池的电解质是酸，其负极反应可表示为：2H2-4e-=4H+，则其正极反应表示为：______________________；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应式表示为：O2+2H2O+4e-=40H一，则其负极反应式可表示为：___________。3．现代社会对耗电量高的便携式电器需求越来越大。化学家又研制出新型封闭式体积小的充电电池——镍镉电池。它以镉(Cd)为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质，其寿命比铅蓄电池长，广泛应用于收录机，无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等。(1)试写出这种电池放电时正负极反应和总反应方程式；(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物。有资料表示一节废镍隔电池可以使面积为1平方米的耕地失去使用价值。对于酸性土壤尤为严重，这是因为________________________________________________________________________；(3)下图是废弃的镍镉电池的重金属渗入水体后，进入人体的一条途径：A→B→C→D→人生物体D中重金属物质的量浓度__________(选填“大于”“小于”或“等于”)生物体A中重金属物质的量浓度。这是通过食物链的富集作用引起的。除了上述途径外，被污染水体中重金属还可以直接通过__________________途径进入人体。【答案与解析】一、选择题1．A2．C【解析】锌锰干电池工作过程中不会消耗碳棒，所以碳棒不会变细；氢氧燃料电池是把化学能转化为电能；太阳能电池的主要材料是硅，而不是二氧化硅。3．B4．B【解析】该电池的负极反应式：4Al－12e－===4Al3＋，正极反应式：6H2O＋3O2＋12e－===12OH－电池工作时电子由负极(铝电极)流向正极(铂电极)。5．C2017-2018学年度高一化学《发展中的化学电源》习题训练(含解析)3/4【解析】甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。6．C【解析】原电池放电时，OH-是向负极移动的，故C错。根据电池的名称锂水电池，可推测其总反应式为：2Li+2H2O=2LiOH+H2↑。不难写出其电极反应式如下：负极：2Li-2e-=2Li+正极：2H2O+2e-=2OH-+H2↑结合选项分析A、B、D都是正确的。7．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，严格地讲生成的CO2还与KOH溶液反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，作电池的负极，电极反应式为CH4+10OH－－8e－==CO32－+7H2O，1molCH4参加反应有8mole－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可看出反应消耗了KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。8．B【解析】Li为负极，发生反应：Li-e-=Li+；MnO2为正极，发生反应：MnO2+e-=MnO2-。9．C【解析】燃料电池的负极是H2失电子，在酸性电解质中产生H＋，故C正确。10．B【解析】根据电极反应知铅失电子被氧化，铅作负极，PbO2被还原作正极。放电过程中消耗了硫酸，溶液的酸性减弱。二、填空题1．（1）2MnO2＋2NH4＋＋2e－＝Mn2O3＋2NH3＋H2O；Zn－2e－＝Zn2＋；有水产生，锌筒变薄。（2）正极反应中间产物H2附着于石墨，增加电池内阻。（3）0.813g；1.01×103J（4）可以回收到大量的金属材料和化工原料。废旧电池中有害于生态环境的物质在自然条件下极难被降解；废旧锌－锰干电池含有高浓度的氯化铵溶液，埋在土壤中会使土壤酸化，种子脱水死亡。【解析】这是一道物理、化学综合题，涉及能量转化、原电池原理、环境保护及电路计算等知识。各问之间有渗透，但彼此间相对独立，学生思维空间有较大的自由度。依题意：解得：R＝0.75ΩI＝＝1.5A。通电10min消耗的能量为：Q＝I·t＝1.5A×10×60s＝900C。转移的电子的物质的量为：n(e－)＝＝9.34×10－3mol。由电极反应式知：1mole－～1molMnO2，故消耗MnO2的质量为：9.34×10－3mol×87g/mol＝0.813g。外电阻消耗的电能E＝I2Rt＝(1.5A)2×0.75Ω×600s＝1.01×103J2．O2+4H++4e-=2H2O，H2+2OH--2e-=2H2O【解析】正极反应式加负极反应式等于总反应式，即在保证转移电子总数相等的前提下，用总反应式减去负极反应式即得正极反应式。3．（1）负极：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2正极：2NiO(OH)＋2e－＋2H2O===2Ni(OH)2＋2OH－总反应：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2（2）Ni(OH)2、Cd(OH)2溶于酸（3）大于饮水【解析】（1）Cd为负极，失去电子成为Cd2＋，电解质为KOH，放电后，它与Cd2＋反应生成Cd(OH)2。2017-2018学年度高一化学《发展中的化学电源》习题训练(含解析)4/4NiO(OH)为正极，得到电子成为Ni2＋，放电后，与KOH反应生成Ni(OH)2。（2）Ni(OH)2、Cd(OH)2难溶于水，但Ni(OH)2、Cd(OH)2易溶于酸生成Cd2＋和Ni2＋，造成严重污染。（3）通过食物链的富集作用，生物体内重金属物质的量浓度按A、B、C、D、人逐渐增大。