2019-2020学年高中化学 第四章 电化学基础 第2节 化学电源限时规范训练 新人教版选修4

第2节化学电源一、单项选择题1．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【答案】A【解析】化学电源比火力发电对化学能的利用率高，A正确；火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位而不是化学电源，故B错误；化学电源也存在重金属等环境污染，不全是安全、无污染的，故C错误；化学电源也有一次性电池，故D错误。2．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是()A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水资源的污染C．不使电池中渗泄的电解质腐蚀其他物品D．回收其中的石墨电极【答案】B【解析】电池中含有的重金属能够严重污染土壤及水资源。3．下列电池工作时能量转化形式与其他三个不同的是()A．锌锰碱性电池B．硅太阳能电池C．氢燃料电池D．铅蓄电池【答案】B4．(2019年广西桂林阶段)镍镉(Ni－Cd)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．充电过程中镉元素被氧化B．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2OC．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【答案】B【解析】充电过程是电解池，镉元素化合价降低，被还原，故A错误；充电时阳极反应是Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，故B正确；放电时负极上发生氧化反应Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，电极附近溶液的碱性减弱，故C错误；放电时，电解质溶液中OH－向负极移动，故D错误。5．如图所示，将镁条和铜片隔一定距离插入一个半熟的橘子中，用导线将二者与蜂鸣器连接，即构成一个水果原电池，可以听到蜂鸣器发出音乐声，则下列有关说法不正确的是()A．该原电池的负极反应为Mg－2e－===Mg2＋B．电流方向：Mg→蜂鸣器→CuC．电路上流过1mol电子时，在铜电极上产生的气体(标准状况)为11.2LD．若将蜂鸣器换成电源，正极向着铜一侧，则阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋【答案】B【解析】在该装置中Mg作负极，电子流向为Mg→蜂鸣器→Cu，电流方向与电子流向相反。6．如下图是一种航天能量储存系统示意图。下列说法正确的是()A．二氧化硅是太阳能电池的光电转换材料B．装置X能实现燃料电池的氢气和氧气再生C．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化【答案】B【解析】A项光电转换的材料是硅(晶体硅)，利用硅的半导体特性，实现光电转换，错误；B项相当于用光能电解水，产生H2和O2，实现燃料(H2)和氧化剂(O2)的再生，正确；C项装置Y为氢氧燃料电池，负极电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，错误；D项在反应过程中，有能量的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能的完全转化，错误。7．高铁电池是新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池放电时能长时间保持稳定的电压．高铁电池放电的化学方程式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述中错误的是()A．该反应实现了化学能向电能的转化B．放电过程中锌元素的化合价降低C．高铁电池能减少汞等重金属污染D．放电过程中溶液的pH逐渐升高【答案】B【解析】A.高铁电池放电时是化学能转化为电能的装置，正确；B.放电时，Zn被氧化，化合价升高，错误；C.高铁电池不含汞等重金属，可减少污染，正确；D.放电时，生成KOH，溶液pH升高，正确。8．两电极用导线连接插入电解质溶液中(不考虑溶液中溶解的氧气的影响)，你认为用下列材料不能构成原电池的是()选项ABCD电极材料ZnFeCuAl电极材料CuZnAgSn电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液NaOH溶液【答案】C【解析】题中提供的电极和电解质溶液及导线连接除C项外都符合原电池的形成条件，C项不存在自发进行的氧化还原反应。9．(2018年河北定州中学期末)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但利用其作燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等特点，其工作原理如下图所示，下列叙述正确的是()A．负极反应为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2OB．当消耗1molO2时，有2molNa＋由甲槽向乙槽迁移C．电池工作时，正极附近的pH降低D．若去掉离子交换膜电池也能正常工作【答案】A10．一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl(s)=====光Ag(s)＋Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl(AgCl)＋e－―→Cl－(aq)，若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是()A．光照时，电流由Y流向XB．光照时，Pt电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2C．光照时，Cl－向Ag电极移动D．光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)=====光Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)【答案】D【解析】A项，光照时，氯化银在X得到电子，所以X是正极，Y是负极，因此电流由X流向Y，错误。B项，光照时，Pt电极发生的反应为Cu＋－e－===Cu2＋，错误。C项，光照时，Cl－向Pt电极移动，错误。D项，光照时，电池总反应为AgCl(s)＋Cu＋(aq)=====光Ag(s)＋Cu2＋(aq)＋Cl－(aq)，正确。二、非选择题11．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要，以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。(1)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用．铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O.负极反应式为________________________________________________________________________。正极反应式为_______________________________________________。(2)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为__________________，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为________，正极反应式为_______________________。(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为____。A．铝片、铜片B．铜片、铝片C．铝片、铝片D．铜片、铜片写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_______________________________。(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：①电池的负极是______(填“a”或“b”)，该极的电极反应式是：________________________________________________________________________。②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】(1)Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4PbO2＋SO2－4＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋Cu2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)BAl＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O(4)aCH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O减小【解析】(1)铅蓄电池的电池总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，依据反应的总电池反应，反应中Pb元素化合价升高的在负极失电子发生氧化反应，其电极反应为：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4，PbO2中元素化合价降低的是在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O；(2)Fe3＋有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成Fe2＋，反应方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，设计成原电池时，Cu在负极上发生氧化反应，正极上三价铁离子得电子发生还原反应，其正极上的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以Cu失电子作负极，一组插入烧碱溶液中，Cu与氢氧化钠不反应，Al失电子作负极，碱性条件下，Al失电子生成偏铝酸根离子，其电极反应为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O；(4)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O；②在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小。12．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为Cd＋2NiO(OH)＋2H2O放电充电2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是________(填字母)。①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能A．①③B．②④C．①④D．②③(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为________________________________________________________________________。(3)甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。电池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O。则下列说法正确的是______(填字母)。A．电池放电时通入空气的电极为负极B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋C．由于CO2－3水解显碱性，电池放电时，电解质溶液的pH逐渐增大D．电池放电时每消耗1molCH3OH转移6mol电子【答案】(1)B(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液(3)D【解析】内容涉及的知识面较广，有生物的、有环境保护的等，根据题给信息及电池的特点，可以判断“反应不是可逆反应”及“放电时是化学能转变为电能”是正确的。13．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是____________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________________________________________________________________________。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO＋2)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋(蓝色)＋V3＋(绿色)＋H2O充电放电V2＋(紫色)＋VO＋2(黄色)＋2H＋。放电时的正极反应式为_______________________________，放电过程中，电解液的p