2019-2020学年高中化学 第四章 电化学基础 2 化学电源练习（含解析）新人教版选修4

化学电源一、选择题1．下列电池工作时，O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池解析：选B。氢燃料电池负极H2发生氧化反应，正极O2发生还原反应。2．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2做电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋4＋2e－===2NH3＋H2{NH3与Zn2＋络合生成[Zn(NH3)4]2＋}。根据以上叙述判断下列结论不正确的是()A．Zn为正极，碳为负极B．Zn为负极，碳为正极C．工作时电流由碳极经外电路流向Zn极D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器解析：选A。由电极反应可知，Zn发生氧化反应，为电池的负极，碳棒为电池的正极。电子由锌极流出通过外电路流向碳棒，电流方向和电子移动方向相反。长时间连续使用时，MnO2吸收较多H2而体积膨胀，糊状物可能流出，因电解质呈酸性，故会腐蚀用电器。3．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是()A．电池Ⅰ中锌是正极B．电池Ⅱ是一次电池C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应D．电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒解析：选D。电池Ⅰ中锌是负极，铜是正极，A错误；电池Ⅱ为铅蓄电池，属于二次电池，B错误；电池Ⅲ为氢氧燃料电池，H2在负极失去电子发生氧化反应，C错误；电池Ⅳ为锌锰干电池，锌为负极，碳棒为正极，电子由负极沿导线流向正极，D正确。4．如图是一种新型锂电池原理示意图，有关叙述正确的是()A．a为电池正极B．外电路中电流从a流向bC．离子交换膜为阳离子交换膜D．b电极处，O2失电子生成OH－解析：选C。a电极Li失电子，为电池负极，A项错误；电流方向与电子流动方向相反，故外电路中电流从正极流向负极，即从b流向a，B项错误；由题图可知，Li＋可穿过离子交换膜，故该离子交换膜为阳离子交换膜，C项正确；由题图可知，O2得电子生成OH－，D项错误。5．(2019·大庆高二检测)纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法中正确的是()A．锌是负极，氧化银是正极B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变解析：选A。由电极反应式可知锌做负极，氧化银做正极，A正确；锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应，B错误；溶液中的OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，C错误；电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，电解质溶液为KOH溶液，因电池放电过程中不断消耗水，使溶液中c(OH－)增大，D错误。6．(2016·高考海南卷改编)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()A．Zn为电池的负极B．正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH－向正极迁移解析：选A。A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能升高，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.该电池放电过程中，负极反应式为3Zn＋6OH－－6e－===3Zn(OH)2，结合正负极反应可知电解过程中消耗了水产生了OH－，故电解质溶液浓度增大，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，错误。7．(2019·安庆高二检测)固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆­氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()A．有O2参加反应的电极a为电池的负极B．电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2－===H2OC．电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O解析：选D。因为电子从电极b流向电极a，所以电极b为负极，H2在该极发生氧化反应；电极a为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，正极的电极反应式为12O2＋2e－===O2－，则电池总反应式为2H2＋O2===2H2O。8．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。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∶5D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O解析：选C。A.O2在电极b上发生还原反应，电极b为正极，电极a为负极，故A正确；B.因为电极a为负极，溶液中的阴离子向负极移动，故B正确；C.反应中NH3→N2，O2→OH－，根据得失电子守恒可知，消耗NH3与O2的物质的量之比为4∶3，故C错误；D.负极是氨发生氧化反应变成氮气，且OH－向电极a移动参与反应，故电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故D正确。9．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是()A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O解析：选C。因为放电时的反应中有氢氧化物生成，故电解质溶液是碱性溶液，因为铁的化合价升高，镍的化合价降低，故铁是负极，氧化镍是正极，故A和B均正确；充电时的阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，故此时阴极附近的pH增大，故C错误；根据所给的放电时的电池反应可推知D正确。10．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图，下列说法中正确的是()A．电池工作时，质子向电池的负极迁移B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋D．b极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－解析：选B。通入乙醇的一极(a极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，A项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，B项正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，C项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现OH－，D项不正确。11．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH3OH和O2，即可产生电流，称为燃料电池。下列叙述不正确的是()A．通入O2的电极为正极B．正极的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．负极的电极反应式：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2OD．放电时溶液中的阴离子向负极移动解析：选C。O2中的氧元素的化合价降低，在正极发生还原反应，A、B正确；CH3OH中碳元素化合价升高，在负极发生氧化反应，反应产生的CO2处于KOH溶液中，又会转化为CO2－3，C错误；放电时溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D正确。12．一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物做电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为2CO＋O2===2CO2。则下列说法中正确的是()A．通CO的一极是电池的正极B．负极发生的电极反应是O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3C．负极发生的电极反应是CO＋CO2－3－2e－===2CO2D．正极发生氧化反应解析：选C。由电池反应2CO＋O2===2CO2可知，通CO的一极为电池负极，通O2的一极为电池正极，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，负极的电极反应式为2CO＋2CO2－3－4e－===4CO2，正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。13．(2019·佛山高二质检)锂­空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。工作原理示意图如下，下列叙述中正确的是()A．该电池工作时Li＋向负极移动B．Li2SO4溶液可作该电池电解质溶液C．电池充电时间越长，电池中Li2O含量越多D．电池工作时，正极可发生反应：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2解析：选D。原电池中，阳离子应该向正极移动，A项错误；单质锂会与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以电解质溶液不能使用任何水溶液，B项错误；电池充电反应为放电反应的逆反应，所以电池充电时间越长，Li2O含量越少，C项错误；题目给出放电时的正极反应xLi＋＋O2＋xe－===LixO2，所以当x＝2时反应为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，D项正确。二、非选择题14．“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O放电充电Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn＋Ag2O＋H2O放电充电2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为________________________________________________。答案：(1)太阳电减小(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)215．一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。请回答下列问题：(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：________________________________________________________________________________________________________。(2)此电池正极发生的电极反应式：________________________；负极发生的电极反应式：________________________________________________________________________________________。(3)电解液中H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。(4)使用该燃料电池的另一个好处是_________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CO2不与H2SO4反应，故电池反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。(2)电池的正极反应为O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H2O，用电池反应减去正极反应即可得出负极的电极反应式。(3)H＋移向正极，在正极生成水，向外电路释放电子的电极是负极。(4)燃料电池的产物是CO2和H2O，不会对环境造成污染。答案：(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋(3)正负极(4)对环境无污染16