2019-2020年高中化学 课时分层作业4 化学电源（含解析）苏教版选修4

课时分层作业(四)化学电源(建议用时：45分钟)[基础达标练]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＋4===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．ZnB．碳C．MnO2和NH＋4D．Zn2＋和NH＋4答案：C3．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)2充电放电Ag2O＋Zn＋H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是()A．AgB．Zn(OH)2C．Ag2OD．ZnD[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＋Mo3S4放电充电MgxMo3S4。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－===Mo3S2x－4C．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．下列关于铅蓄电池的说法正确的是()A．在放电时，正极发生的反应是Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4B[铅蓄电池放电时正极反应为PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极材料为铅板；充电时阳极反应是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4；充电时，电池中硫酸的浓度增大。]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＋2H2O放电充电Cd(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＋H2OB．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＋13O2=====高温8CO2＋10H2OC．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＋5H2OB[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＋4KOH放电充电2K2CO3＋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，1gCH3OH燃烧生成CO2和液态水时放出22.68kJ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－===CO2－3＋6H2O，因电解质为KOH，所以CH3OH的氧化产物不是CO2而是CO2－3。(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－===CO2－3＋6H2O(2)负下降(3)CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－725.76kJ·mol－1[能力提升练]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1molH2O2，转移的电子为1molD．该电池的正极反应为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2OAB[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－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O。每消耗1molH2O2，转移的电子为2mol。]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－2＋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0.1molAl完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为1.806×1023D[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－===2NH3C．A溶液中所含溶质为NH4ClD．当反应消耗1molN2时，则消耗的H2为67.2LBD[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＋4，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)①ba②MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2(2)①还原②NO＋O2－－2e－===NO2