2020化学人教版选修4作业第四章第2节化学电源综合训练解析

第2节化学电源[综合训练]对应学生用书P61一、选择题1．下列关于化学电源的叙述错误的是()A．普通锌锰干电池中碳棒为正极B．铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板C．氢氧燃料电池的正极是通入氧气的电极D．碱性锌锰干电池的比能量和储存时间比普通锌锰干电池高答案B解析铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板为正极板，Pb板为负极板，故B项错。2．如图是锌锰干电池的示意图，该电池放电时总反应方程式可以表示为Zn＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O，则此电池放电时在正极(碳棒)上发生反应的物质是()A．ZnB．碳C．MnO2和NH＋4D．Zn2＋和NH3答案C解析结合题图可知，Zn筒为电池的负极，碳棒为电池的正极，负极上Zn失电子变成Zn2＋，失去的电子被MnO2得到，则正极上MnO2得电子和NH＋4反应生成Mn2O3、NH3和H2O。所以正极上的反应物为NH＋4和MnO2。3．电子表和电子计算器的电源通常用微型银－锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是()A．Ag2O是正极，Zn是负极B．Zn是正极，Ag2O是负极C．工作时，电池负极区溶液pH增大D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极答案A解析根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，作该电池的正极，A项正确，B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；工作时，电子由负极经外电路流向正极，即由Zn极流向Ag2O极，D项错误。4．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解液为AlI3溶液，已知电池总反应为2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是()A．该电池负极的电极反应为Al－3e－===Al3＋B．该电池的正极材料不能是镁C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多D．该电池的正极材料是碘答案D解析由总反应式知A项正确；由镁比铝活泼及镁也能与I2反应知B项正确；转移1mole－消耗锂、铝的质量分别为7g、9g，故C项正确；碘不是导体，故不能作电极材料，D项错误。遇到陌生电池时，要认真分析给出的工作原理图，并结合题干信息找出电池工作时发生的氧化还原反应，分析氧化过程和还原过程分别在哪个电极上发生，进而确定电池的正、负极，电子的流向、离子的移向、电流的方向，电极周围离子浓度的变化等。5．用于潜航器的镁－过氧化氢燃料电池工作原理如图所示。以下说法中错误的是()A．电池的负极反应为Mg－2e－===Mg2＋B．电池工作时，H＋向负极移动C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O答案B解析Mg－H2O2燃料电池中Mg作负极：Mg－2e－===Mg2＋，Pt作正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，总反应式为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使c(H＋)减小，pH增大，且H＋移向正极，B项说法错误。6．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述不正确的是()A．放电时负极反应为3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2B．放电时正极反应为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强答案C解析放电时，该电池为原电池，根据总反应式可知，锌失去电子作负极，发生氧化反应，生成氢氧化锌，高铁酸根离子得到电子作正极，发生还原反应，生成氢氧化铁，A、B两项正确；放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原，C项错误；根据正极的电极反应式可知，放电过程中正极附近溶液中氢氧根离子的浓度增大，则其碱性增强，D项正确。7．铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示，工作原理为Fe3＋＋Cr2＋放电充电Fe2＋＋Cr3＋。下列说法一定正确的是()A．电池充电时，b极的电极反应式为Cr3＋＋e－===Cr2＋B．电池放电时，b极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋C．电池放电时，Cl－从b极穿过选择性透过膜移向a极D．电池放电时，电路中每通过0．1mol电子，Fe3＋浓度降低0．1mol·L－1答案A解析放电时负极b发生氧化反应Cr2＋－e－===Cr3＋，充电时该电极发生还原反应Cr3＋＋e－===Cr2＋，A项正确，B项错误；放电时阴离子向负极b移动，C项错误；电池放电时，电路中每通过0．1mol电子，Fe3＋的物质的量减少0．1mol，D项错误。常见电极反应式的书写(1)根据装置书写电极反应式首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。(2)给出总反应式，写电极反应式各类电极反应式的一般书写步骤：①列出物质，标出电子的得失；②看环境，配守恒；③两式加，验总式。(3)给出电极反应式书写总反应方程式根据给出的两个电极反应式书写总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子数目相等后再将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO2－4，要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。8．一种微生物燃料电池的结构示意图如图所示，关于该电池的叙述正确的是()A．电池工作时，电子由a流向bB．微生物所在电极区放电时发生还原反应C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区D．正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O答案D解析A项，左侧MnO2反应转化为Mn2＋，Mn元素化合价降低，发生还原反应，所以左侧电极为电源的正极，所以电子由b流向a，故错误；B项，微生物在右侧，右侧电极为电源的负极，所以微生物所在电极区放电时发生氧化反应，故错误；C项，放电过程中，H＋从负极区移向正极区，故错误；D项，电池左侧为电池的正极区，MnO2发生得电子反应，所以正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故正确。9．一种以甲醇为燃料、强碱溶液作电解质溶液的新型手机电池，充满电后可连续使用一个月，其电池反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O，则下列有关说法正确的是()A．放电时，CH3OH参与反应的电极为正极B．放电时，负极的电极反应为CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2OC．标准状况下，通入5．6LO2并完全反应后，转移了0．5mol电子D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低答案B解析由电池反应可知，CH3OH参与反应的电极为原电池的负极，A项错误；正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，标准状况下，5．6LO2为0．25mol，故0．25molO2完全反应转移电子的物质的量为1mol，C项错误；由正极反应可以看出，正极附近溶液中OH－的浓度增大，pH升高，D项错误。二、非选择题10．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为该电池的工作原理示意图，该电池的电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池放电时能量转化形式主要是____________________________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。(2)负极反应式为______________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为____________________________________________________________________。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ．2Li＋H2=====△2LiHⅡ．LiH＋H2O===LiOH＋H2↑①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。②已知LiH固体的密度为0．82g·cm－3。用锂吸收224L(标准状况下)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。③将由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。答案(1)由化学能转变为电能由a到b(表达形式合理均可)(2)2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率(4)①LiH2O②8．71×10－4∶1③32解析(1)原电池是把化学能转化成电能的装置。电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，其中H元素从0价升至＋1价，失去电子，即电子在导线中从a流向b。(2)负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是呈碱性的，故负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。(4)①反应Ⅰ中Li元素从0价升至＋1价，故Li作还原剂。反应Ⅱ中H2O中的H元素从＋1价降至H2中的0价，故H2O作氧化剂。②由反应Ⅰ可知，当锂吸收10molH2时，则生成20molLiH，V(LiH)＝20×80.82×10－3L≈1．951×10－1L，则VLiHVH2＝1.951×10－1L224L≈8．71×10－4。③20molLiH可生成20molH2，则实际参加反应的H2为20mol×80%＝16mol，因1molH2转化成1molH2O的过程中转移2mol电子，所以16molH2在反应中可转移32mol电子。