【步步高】2014-2015学年高中化学 专题1-3课时作业（打包27套）苏教版选修4
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【步步高】2014-2015学年高中化学 专题1-3课时作业（打包27套）苏教版选修4,步步高,学年,高中化学,专题,课时,作业,功课,打包,27,苏教版,选修
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1 第 2 课时 化学电源 目标要求 化学电池。 次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 一、化学电池 1电池的分类 化学电池化学能转变为电能 一次 电池：如普通锌锰干电池、 碱性锌锰电池、银锌钮扣电池二次 电池：如铅蓄电池等燃料 电池：如氢氧燃料电池2一次电池与二次电池的不同点 (1)一次电池的活性物质 (发生 氧化还原反应 的物质 )消耗到一定程度就不能使用了，如普通的锌锰干电池、碱性锌锰干电池。 (2)二次电池又称充电电池或蓄电池。放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用，如 铅蓄电池 等。 二、一次电池 1锌银电池 锌银电池负极是 极是 解质是 液，其电极反应如下： 负极： 2 2e =H)2； 正极： 2e =22； 电池总反应式： =H)2 2 2碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的负极是 极是 解质是 电极反应为： 负极： 2e 2=H)2； 正极： 22e 2=22； 电池总反应式： 22=2H)2。 三、燃料电池 1概念 燃料电池是利用 燃料 和 氧化剂 之间发生的 氧化还原反应 ，将 化学能直接转化为电能 的化学电池。燃料电池的氧化剂和还原剂 不是 全部 储藏在电池内 ，而是在工作时 不断从外界输入 ，同时将电极反应产物 不断排出电池 ，因此，燃料电池能连续不断地提供电能。 2氢氧燃料电池 (1)结构 (如图所示 ) 氢氧燃料电池示意图 (2)工作原理 电解质溶液为 液时： 2 负极 石墨 ： 24 4e =4墨 ： 24e =4 电池总反应式： 2=2、铅蓄电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有 极板上覆盖有 解质是 图所示。 铅蓄电池的构造 工作原理：负极： Pb(s) ( 2e =s)(氧化反应 )；正极： s) ( 4H ( 2e =s) 2l)(还原反应 )；总反应： Pb(s) s)2=2s) 2l)。铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极： s) 2e =Pb(s) (还原 反应 )；阳极： s) 2l) 2e =s) 4H ( (氧化反应 )；总反应： 2s) 2l)=Pb(s) s) 2 可以把上述反应写成一个可逆反应方程式： 22 知识点一 化学电池 1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为 =H)2 下列说法中，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 22e =H)2 2 C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过 0.2 的质量理论上减少 6.5 g 答案 C 解析 本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故 池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故 电子守恒知 该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知 2最近，科学家研制出一种纸质电池，这种 “ 软电池 ” 采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化锰。电池总反应为 2=2列说法不正确的是 ( ) A该电 池 B该电池的正极反应为 e = C导电时外电路电子由 向 电路电子由 n D电池工作时水分子和 都能通过薄层纸片 答案 C 解析 原电池反应中 此该电池负极为 极为 电池总反应式减去负极反应式： 2e 2=得正极反应式： e 放电 充电 3 =。电子只能由 外电路流向 不能通过内电路。 知识点二 二次电池 3生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的 燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是 222列对铅蓄电池的说法错误的是 ( ) A需要定期补充硫酸 B工作时铅是负极， C工作时负极上发生的反应是 2e =工作时电解质的密度减小 答案 A 解析 铅蓄电池放电时相当于原电池， 负极 ， 极发生的反应是 ， 与溶液中的 生成 电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时， 量是一定的，制成膏状，干燥后再安装，说明 电时， 液中的 以溶液的密度也随之减小。 4某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为 38H)2 2H)3 4下说法不正确的是 ( ) A放电时负极反应式为 2e 2=H)2 B放电时正极反应式为 43e =H)3 5 C放电时每转移 3 极有 1 2D充电时阳极附近的溶液的碱性减弱 答案 C 解析 选项 A，放电时，在碱性条件下， 去电子为电池的负极： 2e 2=H)2；选项 B，根据放电时总电池反应式减去负极反应式 (电子数需相等 )可得放电时正极反应式为 43e =H)3 5；选项 C，放电时， 项 D，充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗 ，导致阳极附近的溶液的碱性减弱。 知识点三 燃料电池 5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 ()在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，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 B 2 2e = 2 24e =4 D该电池的总反应式为 2=高温 2案 D 解析 因为电子从 b 电极流向 a 电极，所以 b 电极为负极， 该极发生还原反应。由此推断 该原电池的负极反应式为 2e =2H ，正极电极反应式为 122e =，则电池总反应式为 2=高温 2 放电 充电 放电 充电 4 6一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，则有关此电池推断正确的是 ( ) A通入乙烷的电极为正极 B参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为 72 C放电一段时间后， D负极反应式为 614e =2 18H 答案 C 解析 乙烷燃烧的化学方程式为 274 6该反应中氧气得电子，乙烷失电子，因此通入氧气的电极为正极，而通入乙烷的电极为负极，故 应中参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比应为 27 ，故 B 答案错误；考虑到该电池是以 成的 应转化成 应中消耗 物质的量浓度减少，故 C 答案正确；由于该电池是以 液为电解液的， D 答案中负极生成的 H显然在溶液中是不能存在的，故 。考虑到电解质溶液的影响，此时该电池的总反应式应为 2874K 210极反应式为 14728e =28(正极氧气得电子，理论上形成 ，但该粒子在水中不稳定，必须以 形式存在 )，负极反应式可用总反应式减去正极反应式得到： 236 28e =4 24 练基础落实 1电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 ( ) A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 答案 C 解析 因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，故 电池是将化学能直接转变为电能，所以 B 错；氢氧燃料电池负极反应为 2e =2H ，所以 C 正确；太阳能电池采用硅材料制作，故 2下列有关电池的说法不正确的是 ( ) A手机上用的锂离子电池属于二次电池 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C甲醇 燃料电池可把化学能转化为电能 D锌锰干电池中，锌电极是负极 答案 B 解析 锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池， 锌原电池中铜为正极，故外电路中电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜， 池的实质是把化学能转化成电能， ，故作为负极， 极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下： 负极： 24 4e =4极： 24e =4 当得到 饮用水时，电池内转移的电子数约为 ( ) A 1.8 B 3.6 C 100 D 200 案 D 5 解析 n( 03 g 1 100 每生成 1 2 e ，当生成 100 2移 200 e 。 4蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应： 2e( H)2 下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是 ( ) A放电时， B蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中 C放电时，负极上的电极反应为 2 2e =H)2 D放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动 答案 B 5如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子 (H )和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应式为 23=2列说法正确的是 ( ) A左电极为电池的正极， B右 电极为电池的负极， C负极反应式为 6e = 6H D正极反应式 24e =4 答案 C 解析 据图知，在左电极有电子流出，应为电池的负极，被氧化的物质是甲醇，在酸性电解液中产生 A 错误， 电极有电子流入，应为电池的正极， 于氢离子通过质子交换膜进入正极区，所以正极反应式得到 是错误的。 6 全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为 池的正极材料是 极材料是石墨，含 导电固体为电解质。下列有关 ) A可加入硫酸以提高电解质的导电性 B放电时电池内部 向负极移动 C充电过程中，电池正极材料的质量增加 D放电时电池正极反应为： e =案 D 解析 由于 和稀 应，因此电解质不能用硫酸；放电过程为原电池原理，在原电池中，阴离子向着负极移动，阳离子向着正极移动 ；充电过程是电解的过程，电解池的阳极失电子，即 e = 此阳极材料 (量会减少；将电解池阳极反应倒过来就是原电池的正极反应。综合上述分析可知 练方法技巧 电后可观察到 溶解，则下列说法中不正确的是 ( ) 放电 充电 放电 充电 6 答案 B 解析 由于 和稀 应，因此电解质不能用硫酸；放电过程为原电池原理，在原电池中，阴离子向着负极移动，阳离子向着正极移动；充电过程是电解的 过程，电解池的阳极失电子，即 = 此阳极材料（ 量会减少；将电解池阳极反应倒过来就是原电池的正极反应。综合上述分析可知 8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 3=23池示意图，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 C 312e =212H D 24e =4 答案 B 解析 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， 流方向与电子流向相反，电流由 b 极沿导线流向 a 极上乙醇应该失 电子被氧化，所以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 ， D 项不正确。 练综合拓展 9科学家预言，燃料电池将是 21 世纪获得电力的重要途径，美国 已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。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)此电池的正极 发生的电极反应： _， 负极发生的电极反应： 7 _。 (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 _ _。 答案 (1)23=242)312H 12e =6212e =212H (3)正 负极 (4)对环境无污染 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 2电池总反应式为 23=24 (2)电池的正极 于是酸性环境，所以会生成 电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式。 (3)H 移向正极，在正极生成水。 (4)产物是 2O，不会对环境造成污染。 10氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答： (1) 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 _，在导线中电子流动方向为_(用 a、 。 (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， 2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。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： = 2 = 反应 中的还原剂是 _，反应 中的氧化剂是 _。 已知 g 3，用锂吸收 224 L(标准状况 )成的 2体积比为 _。 由 生成的 2出的 能量转化率为 80%，则导线中通过电子的物质的量为 _ 答案 (1)化学能转变为电能 a 到 b (2)24 4e =4 2 2e=23)增大电极单位面积吸附 快电极反应速率 (4)1/1 148 或 0 4 32 解析 (1)电池是把化学能转 变为电能的装置；在电池中，电子从负极经导线流向正极，而氢氧燃料电池中通入 电子由 a 流动到 b。 (2)负极失电子，因为电解质溶液是 液，故负极反应式为 24 4e=4 (3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附 而增大反应速率。 (4)i 为 1价， 1价，故反应 中还原剂是 应 中氧化剂是 反应 可知吸收标准状况下 224 L 生成 160 g 生成的 体积是 8 160 g 3，则生成
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