2019-2020学年高中化学 课时提升作业十九 化学电源（含解析）新人教版选修4

化学电源(30分钟50分)一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)1.(2018·济南高二检测)下列电池工作时,电极质量均不发生改变的是()【解析】选C。银锌电池在工作时,负极金属锌质量会减少,电极质量发生变化,A错误;锌锰电池在工作时,负极金属锌质量会减少,电极质量发生变化,B错误;燃料电池工作时,在两极上都是气体物质发生反应,电极质量不会发生变化,C正确;铅蓄电池在工作时,两极上都会产生难溶物质硫酸铅,两电极质量都会增加,D错误。2.(2018·合肥高二检测)碱性电池有容量大,放电电流大的特点,被广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn+2MnO2+H2OZn(OH)2+Mn2O3下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为2MnO2+H2O+2e-Mn2O3+2OH-C.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减少13gD.电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极【解析】选C。Zn在反应中化合价由0价变为+2价,所以放电时锌失电子发生氧化反应,A正确;正极上得电子发生还原反应,电极反应式为2MnO2+H2O+2e-Mn2O3+2OH-,B正确;外电路中每通过0.2mol电子,根据Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2知,消耗锌的质量=×65g·mol-1=6.5g,C错误;放电时,负极上失电子、正极上得电子,所以电子从负极沿导线流向正极,D正确。【补偿训练】(2018·鄂州高二检测)我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移【解析】选C。图示所给出的是原电池装置。A.由图示分析,金属锂易失电子,由原电池原理可知,含有锂的一端为原电池的负极,即b为负极,a为正极,故A正确。B.电池充电时为电解池,反应式为原电池反应的逆反应,故B正确。C.放电时,a极为原电池的正极,发生还原反应的是锰元素,锂元素的化合价没有变化,故C不正确。D.放电时为原电池,锂离子为阳离子,应向正极(a极)迁移,故D正确。3.(2018·东营高二检测)一种高能纳米级Fe3S4和镁的二次电池,其工作原理为Fe3S4+4Mg3Fe+4MgS,装置如图所示。下列说法不正确的是()世纪金榜导学号A.放电时,电路中转移0.5mol电子则阴离子交换膜上移动0.5molS2-B.放电时,正极的电极反应式为Fe3S4+8e-3Fe+4S2-C.充电时,阴极的电极反应式为MgS+2e-Mg+S2-D.充电时,S2-从阴离子交换膜右侧向左侧迁移【解析】选A。放电时,结合电子守恒和电荷守恒分析,电路中转移0.5mol电子则阴离子交换膜上移动0.25molS2-,故A错误;放电时,Fe3S4为正极,正极反应式为Fe3S4+8e-3Fe+4S2-,所以B选项是正确的;充电时,原电池的负极与电源的负极连接,发生还原反应,阴极的电极反应式为MgS+2e-Mg+S2-,所以C选项是正确的;原电池的负极与电源的负极连接,原电池的正极与电源的正极相连,则左侧为阳极,右侧为阴极,充电时,S2-应移向阳极即从阴离子交换膜右侧向左侧迁移,故D正确。【补偿训练】1.(2018·潍坊高二检测)一种新型熔融盐燃料电池具有很高的发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质,一极通CO气体,另一极通O2和CO2混合气体,其总反应为2CO+O22CO2。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-2CC.负极发生的电极反应是CO+C-2e-2CO2D.正极发生氧化反应【解析】选C。由电池反应2CO+O22CO2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,负极的电极反应为2CO+2C-4e-4CO2,正极的电极反应为O2+2CO2+4e-2C。2.(2017·德州高二检测)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+13O28CO2+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+5H2O【解析】选B。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。3.(2018·枣庄高二检测)可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性,在充电和放电时,其电池反应为Mg+2MnF32MnF2+MgF2,下列说法不正确的是()A.放电时,镁为负极材料B.放电时,电子从镁极流出,经电解质流向正极C.充电时,阳极的电极反应式为MnF2+F--e-MnF3D.充电时,外加直流电源负极应与原电池的Mg极相连【解析】选B。依据原电池原理分析可知,镁作负极,MnF3作正极,A正确;依据原电池原理分析可知,镁作负极,放电时,电子从负极流向正极,但是不会经过电解质,B错误;充电时,镁与电源负极相连作阴极,发生还原反应,MnF3与电源正极相连作阳极,发生氧化反应,反应为2MnF2+2F--2e-2MnF3,C、D正确。二、非选择题(本题包括1小题,共12分)4.(2018·佛山高二检测)铅蓄电池是典型的可充电电池,它的正负极格板是惰性材料,电池总反应式为Pb+PbO2+4H++2S2PbSO4+2H2O请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):(1)放电时:正极的电极反应式是_________;电解液中H2SO4的浓度将变_________;当外电路通过1mol电子时,理论上负极板的质量增加_______g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成__________、B电极上生成______,此时铅蓄电池的正负极的极性将____________。【解析】(1)放电相当于原电池,充电相当于电解池。原电池中正极是得到电子,发生还原反应的,根据总反应式可知铅是负极,二氧化铅是正极。所以蓄电池中正极电极反应式为PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O。放电时消耗硫酸,因此硫酸浓度将减小。负极电极反应式为Pb-2e-+SPbSO4,所以通过1mol电子时,负极质量增加为0.5mol×303g·mol-1-0.5mol×207g·mol-1=48g。(2)根据装置图可判断A和电源的负极相连,作阴极,得到电子发生还原反应,电极反应式为PbSO4+2e-Pb+S。B和电源的正极相连,作阳极,失去电子发生氧化反应,电极反应式为PbSO4-2e-+2H2OPbO2+4H++S。所以A极生成铅,B极生成二氧化铅,因此蓄电池的正负极的极性将对换。答案:(1)PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O小48(2)PbPbO2对换一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)1.石墨烯锂硫电池是一种高效、低污染的新型二次电源,其装置如图所示。该电池的电池反应为2Li+xSLi2Sx。Li+可在固体电解质中迁移,下列说法不正确的是世纪金榜导学号()A.放电时,锂在负极上发生氧化反应B.放电时,正极的电极反应式为xS+2e-+2Li+Li2SxC.充电时,锂电极为阴极,与电源负极相连D.充电时,理论上阳极失去2mol电子生成32g硫【解析】选D。由电池反应为2Li+xSLi2Sx,则放电时,锂在负极上发生氧化反应,故A正确;放电时,S电极为正极,发生还原反应,电极反应式为xS+2e-+2Li+Li2Sx,故B正确;充电时,阴极反应与负极反应刚好相反,所以锂电极为阴极,与电源负极相连,故C正确;充电时,阳极反应与正极反应刚好相反,Li2Sx-2e-xS+2Li+,所以理论上阳极失去2mol电子生成32xg硫,故D错误。2.(2018·盐城高二检测)英国科学家发明的尿素微生物电池的反应为2CO(NH2)2+3O22CO2+2N2+4H2O,电池装置如图所示。下列说法正确的是()世纪金榜导学号A.该装置能够在高温下工作B.微生物促进了反应中电子的转移C.装置工作时,电能转变为化学能D.装置工作时,电子由电极a沿导线流向电极b【解析】选B。微生物在高温下失去生理活性而没有催化活性,A错误;微生物作为催化剂促进了反应中电子的转移,B正确;该装置为原电池,原电池是把化学能转化为电能的装置,C错误;在a极氧气得电子转化为水应该为正极,电子由负极b极流向正极a极,D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共10分)3.电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2(1)工作时电流从______极流向______极(两空均选填“Ag2O”或“Zn”)。(2)负极的电极反应式为______________________。(3)工作时电池正极区的pH______(选填“增大”“减小”或“不变”)。(4)外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减少______g。【解析】(1)在反应Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2中,由化合价变化可知Zn被氧化,应为原电池的负极,则正极为Ag2O,电子由负极流向正极,电流方向与电子流向相反。(2)负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2。(3)原电池放电时,正极的电极反应式为Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,导致正极附近氢氧根离子浓度增大,溶液的pH增大。(4)根据总反应式Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2,外电路中每通过0.2mol电子,消耗锌为0.1mol,所以锌的质量理论上减少6.5g。答案:(1)Ag2OZn(2)Zn+2OH--2e-Zn(OH)2(3)增大(4)6.5