高中化学电化学基础 第2节 化学电源课后素养演练版

化学电源化学电源 基基 础础 巩巩 固固 1下列有关电池的叙述正确的是( B ) 导学号 68732701 A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 C太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 D氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 解析： 选项原因分析结论 A 锌锰干电池工作后碳棒不变 B 氢氧燃料电池工作时都是负极发生氧化反应，H22e=2H C 太阳能电池的主要材料是高纯度的硅 D 氢氧燃料电池是将化学能转变为电能 2.已知空气锌电池的电极反应式为：(锌)Zn2OH2e=ZnOH2O，(石墨) O2H2O2e=2OH，据此判断锌片是( A ) 1 2导学号 68732702 A负极，并被氧化B负极，并被还原 C正极，并被氧化D正极，并被还原 解析：负极为失电子的活泼金属，发生氧化反应。 3科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气 进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电。该电池负极反应为( C ) 导学号 68732703 AH22OH2e=2H2OBO24H4e=2H2O CH22e=2HDO22H2O4e=4OH 解析：负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成 H，C 正确。 4如图是一种应用广泛的锂电池，LiPF6是电解质，SO(CH3)2是溶剂，反应原理是 4LiFeS2=Fe2Li2S。下列说法不正确的是( C ) 导学号 68732704 A该装置将化学能转化为电能 B电子移动方向是由 a 极流向 b 极 C可以用水代替 SO(CH3)2作溶剂 Db 极反应式是 FeS24Li4e=Fe2Li2S 解析：Li 作负极发生 Lie=Li，正极 FeS2中铁的化合价由2 价降低到 0 价、 硫由1 价降低到2 价，电极反应式为 FeS24e4Li=Fe2Li2S；水与 Li 发生反 应，C 选项错误。 5科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一 极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导 O2。下 列对该燃料电池的说法不正确的是( A ) 导学号 68732705 A在熔融电解质中，O2由负极移向正极 B该电池的总反应是：C3H85O2=3CO24H2O C电路中每通过 5 mol 电子，约有 5.6 L 标准状况下的丙烷被完全氧化 D通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为： C3H820e10O2=3CO24H2O 解析：该燃料电池的化学反应原理是：C3H85O2=3CO24H2O，B 正确；放电过程中 通入丙烷的电极为负极：C3H820e10O2=3CO24H2O，C 正确；通入 O2的电极为正极： O24e=2O2，产生的 O2将向负极移动，A 项错。 6以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的 是( B ) 导学号 68732706 A该电池能够在高温下工作 B电池的负极反应为：C6H12O66H2O24e=6CO224H C放电过程中，H从正极区向负极区迁移 D在电池反应中，每消耗 1 mol 氧气理论上能生成标准状况下 CO2气体 L 22.4 6 解析：微生物燃料电池只能在常温下工作，A 错；放电过程为原电池反应，H应向正 极迁移，C 错；由电池反应 C6H12O66O2=6CO26H2O 知，每消耗 1 mol O2理论上生成 1 mol CO2，即标况下 22.4 L，D 错。 7如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi 电 池)。下列有关说法不正确的是( C ) 导学号 68732707 A放电时正极反应为：NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH B电池的电解液可为 KOH 溶液 C充电时负极反应为：MHOHe=H2OM DMH 是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 解析：镍氢电池中主要为 KOH 作电解液，充电时，阳极反应：Ni(OH)2OH= NiO(OH)H2Oe，阴极反应：MH2Oe=MHOH，总反应为 MNi(OH) 2MHNiO(OH)；放电时，正极：NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，负极： MHOHe=MH2O，总反应为 MHNiO(OH)=MNi(OH)2。以上各式中 M 为金属合金， MH 为吸附了氢原子的储氢合金。 A放电时，正极：NiO(OH)H2Oe=Ni(OH) 2OH，故 A 正确；B为了防止 MH 被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要 为 KOH 作电解液，故 B 正确；C充电时，负极作阴极，阴极反应为 MH2OeMHOH，故 C 错误；DM 为储氢合金，MH 为吸附了氢原子的储氢合金，储 氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故 D 正确。 8(1)美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池，其构造如下图所示： KOH 作电解质，其反应为：2H2O2=2H2O，则负极通入的是_H2_，电极反应式为： _2H24OH4e=4H2O_；正极通入的是_O2_，电极反应式为： _O22H2O4e=4OH_。 (2)如把 KOH 改为稀 H2SO4作电解质，则电极反应式为：负极_2H24e=4H_，正 极_O24H4e=2H2O_。 (3)如把 H2改为 CH4，KOH 作导电物质，则电极反应式为：负极 _CH410OH8e=CO7H2O_，正极_2O24H2O8e=8OH_。 23 导学号 68732708 解析：根据原电池的原理，负极发生氧化反应，电子流出；正极发生还原反应，电子 流入；燃料电池燃料为负极，氧化剂为正极。 (1)KOH 作电解质，则负极通入的是 H2，因为电解质溶液显碱性，所以氢气失去电子变 成 H后将与 OH结合生成水，电极反应式为：2H24OH4e=4H2O。正极通入的是 O2，氧气得到电子变成 O2后将与 H2O 结合生成 OH，电极反应式为： O22H2O4e=4OH。 (2)稀 H2SO4作电解质时，溶液显酸性，所以氧气得到电子变成 O2后将与 H结合生成 水，正极反应为 O24H4e=2H2O，负极反应为 2H24e=4H。 (3)把 H2改为 CH4，KOH 作导电物质，则负极通入的是 CH4，因为电解质溶液显碱性， 所以甲烷失去电子后将与 OH反应生成水和 CO，利用反应前后电荷守恒，配平负极反 23 应方程式：CH410OH8e=CO7H2O。 23 9氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是 KOH 溶液，试回答下列问题： 导学号 68732709 (1)通入氯气的电极是_正_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_3Cl26e= 6Cl_。 (2)加入铝的电极是_负_极(填“正”或“负”)，电极反应式为： _2Al6e8OH=2AlO4H2O_。 2 (3)电子从_Al_极流向_Cl2_极(填“Al”或“Cl2”)。 解析：根据 Cl2和 Al 的反应方程式：3Cl22Al=2AlCl3可知，铝易失电子被氧化， 为负极，但电解液为 KOH 溶液，故负极反应为：2Al6e8OH=2AlO4H2O，Cl2易 2 得电子被还原，为正极，电极反应为 3Cl26e=6Cl。在外电路中电子从负极(铝极)流 出沿导线流向正极(Cl2极)。 素素 能能 拓拓 展展 1燃料电池是燃料(例如 CO、H2、CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转 化为电能的装置，电解质溶液通常是 KOH 溶液。下列关于甲烷燃烧电池的说法不正确的是 ( C ) 导学号 68732710 A负极反应式为 CH410OH8e=CO7H2O 23 B正极反应式为 2O24H2O8e=8OH C随着不断放电，电解质溶液碱性不变 D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大 解析：A、B 两项是正确的；综合 A、B 两项知 C 项不正确；根据能量转化的规律，燃 烧时产生的热能是不可能全部转化为功的，能量利用率不高，而电能转化为功的效率要大 得多，D 项正确。 2高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为 电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为： 2C2H67O28KOH=4K2CO310H2O，有关此电池的推断中正确的是( C ) 导学号 68732711 A负极反应为：14H2O7O228e=28OH B放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变 C每消耗 1 mol C2H6，则电路上转移的电子为 14 mol D放电一段时间后，负极周围的 pH 升高 解析：燃料作负极，氧气作正极，A 选项错误；由总反应可知放电过程中消耗 KOH，B 选项错误；分析总反应，7 个 O2参加反应转移 28 个电子，C 选项正确；负极电极反应式为 C2H618OH14e=2CO12H2O，D 选项错误。 23 3将两个铂电极插入 KOH 溶液中，向两极分别通入 CH4和 O2，即可构成 CH4燃料电池。 已知通入 CH4一极的电极反应式是：CH410OH8e=CO7H2O；通入 O2一极的电极 23 反应式是：O22H2O4e=4OH。下列有关叙述中，不正确的是( B ) 导学号 68732712 A通入 CH4的电极为负极B正极发生氧化反应 C溶液中的 OH向负极移动D工作一段时间后应补充 KOH 解析：该燃料电池正极发生还原反应，B 不正确。根据题中电极反应式知 CH4发生氧化 反应，通入 CH4的电极为负极，A 正确；原电池工作时，电解质溶液中阴离子移向负极，C 正确；该电池总反应为 CH42O22OH=CO3H2O，工作时消耗 KOH，D 正确。 23 4如图装置为某新型燃料电池的工作示意图，以 HClNH4Cl 溶液为电解质溶液。下 列有关说法中正确的是( C ) 导学号 68732713 A通入 H2的电极为正极 B该电池的负极反应式为：N26e8H=2NH 4 C图中分离出的 A 物质为 NH4Cl D该电池工作一段时间后，溶液的 pH 减小 解析：分析题目中示意图可得，正极反应式为：N26e8H=2NH，负极反应式 4 为：3H26e=6H，故 A、B 项错误；电池工作的总反应式为：N23H22H=2NH， 4 消耗 H，故电池工作一段时间后，溶液的 pH 增大，故 D 项错误；从电池的总反应式可知 最终生成的物质为 NH4Cl，则图中分离出的 A 物质为 NH4Cl，故 C 项正确。 5市场上经常见到的标记为 Liion 的电池称为“锂离子电池” 。它的负极材料是金 属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导 Li的高分子材料。这 种锂离子电池的电池反应式为：Li2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列说法不正确的是 放电 充电 ( D ) 导学号 68732714 A放电时，负极的电极反应式：Lie=Li B充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C该电池不能用水溶液作为电解质溶液 D放电过程中 Li向负极移动 解析：A 项，Li 从零价升至正价，失去电子，作负极，正确；B 项，反应逆向进行时， 反应物只有一种，化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确； C 项，由于 Li 可以与水反应，故不能用水溶液作为电解质溶液，正确；D 项，原电池中阳 离子应迁移至正极得电子，故错。 6固体离子导体依靠离子迁移传导电流，Ag可以在 RbAg4I5晶体中迁移。下图是一 种固体电池。空气中的 O2透过聚四氟乙烯膜与 AlI3反应生成 I2，Ag 和 I2作用形成原电池。 下列说法中错误的是( B ) 导学号 68732715 AI2在石墨上被还原 B石墨电极为负极，银电极为正极 CAg从负极向正极移动 D银电极的电极反应式为 2Ag2e=2Ag 解析：该电池的总反应式为 2AgI2=2AgI，银电极为负极，电极反应式为 2Ag2e=2Ag；石墨电极为正极，电极反应式为 I22e=2I，故 A、D 项均正确， B 项错误。在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C 项正确。 7一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为： CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H 下列有关说法正确的是( C ) 导学号 68732716 A检测时，电解质溶液中的 H向负极移动 B若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气 C电池反应的化学方程式为 CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D正极上发生的反应为 O24e2H2O= 4OH 解析：在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，A 错误；每消耗 1 mol O2，转移 4 mol 电子，若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 2.24 L O2，B 错误； 根据题意，电解质溶液呈酸性，正极上的电极反应式为 O24H4e=2H2O，D 错误。 8氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电 极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：导学号 68732717 (1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_由化学能转变为电能_，在导线中电子流动 方向为_由 a 到 b_(用 a、b 表示)。 (2)负极反应式为_2H24OH4e=4H2O(或 H22OH2e=2H2O)_。 (3)电极表面镀铂粉的原因为： _增大电极单位面积吸附 H2、O2分子数，加快电