2019高中化学第四章课下能力提升（十九）化学电源（含解析）新人教版选修4.docx

化学电源一、选择题1下列有关化学电池的说法中正确的是()A化学电池只能将化学能转化为电能B燃料电池能将全部化学能转化为电能C锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长D一次电池包括干电池和蓄电池解析：选C蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)；燃料电池的能量转换率超过80%，但不可能100%转换；蓄电池可重复使用，属于二次电池。2如图是一种新型锂电池原理图，有关叙述正确的是()Aa为电源正极B电流从a流向bC离子交换膜为阳离子交换膜Db电极处，O2失电子生成OH解析：选CLi失电子，为电源负极，A项错误；电流方向与电子流动方向相反，故电流从b流向a，B项错误；由图示可知，Li可穿过离子交换膜，故为阳离子交换膜，C项正确；由图示可知，O2得电子生成OH，D项错误。3.纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为ZnAg2O=2AgZnO。关于该电流的叙述不正确的是()A使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极B使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极C正极的电极反应为Ag2O2eH2O=2Ag2OHDZn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应解析：选B由总方程式可以看出，负极为Zn，正极为Ag2O，使用时电子由负极流向正极，A项正确，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C、D项正确。4美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是()A电池的负极反应为Mg2e=Mg2B电池工作时，H向负极移动C电池工作一段时间后，溶液的pH增大D电池总反应式：MgH2O22H=Mg22H2O解析：选BMgH2O2燃料电池中Mg作负极：Mg2e=Mg2，Pt作正极：H2O22H2e=2H2O，总反应式：MgH2O22H=Mg22H2O，消耗H，使c(H)减小，pH增大，且H移向正极。5查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应为CH3CH2OH2e=X2H。下列说法中正确的是()A电池内部H由正极向负极移动B另一极的电极反应为O24e2H2O=4OHC乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极D电池总反应为2CH3CH2OHO2=2CH3CHO2H2O解析：选D根据原电池工作原理，可以确定乙醇作原电池的负极，正极反应为O24H4e=2H2O，根据原子守恒可知物质X的分子式为C2H4O，是乙醇被氧化的产物，即X为CH3CHO，则电池的总反应为2CH3CH2OHO2=2CH3CHO2H2O；工作过程中负极产生H，正极消耗H，所以H应由负极向正极移动；而电子应由负极流出，经外电路流向正极。6新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为正极：FePO4Lie=LiFePO4，负极：Lie=Li。下列说法中正确的是()A充电时动力电池上标注“”的电极应与外接电源的正极相连B充电时电池反应为FePO4Lie=LiFePO4C放电时电池内部Li向负极移动D放电时，在正极上Li得电子被还原解析：选AA项，充电时电池上标注“”的电极应与电源的正极相连，正确；B项，充电时的电池反应为放电时电池反应的逆反应，应为LiFePO4=FePO4Li，错误；C项，放电时电池内部Li向正极移动，错误；D项，在正极上FePO4得电子被还原，错误。7某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li的导电固体为电解质。放电时的电池反应为LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是()A放电时，LiMn2O4发生氧化反应B放电时，正极反应为LiLiMn2O4e=Li2Mn2O4C充电时，LiMn2O4发生氧化反应D充电时，阳极反应为Lie=Li解析：选B根据电池反应，Mn元素的化合价由反应前的变为反应后的3，得电子被还原，故放电时正极反应为LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4。题给反应是放电反应，则其逆过程是充电反应，充电时LiMn2O4为氧化产物，阳极反应为Li2Mn2O4e=LiMn2O4Li。8固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它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放电的a极为电池的负极B有H2放电的b极为电池的正极Ca极对应的电极反应为O22H2O4e=4OHD该电池的总反应方程式为2H2O2高温,2H2O解析：选D固体介质允许O2通过，说明为非水体系，因此C项中a极反应表达不正确，这种表达是水溶液中进行的反应。a极为电池的正极，反应式：O22e=O2，b极为电池的负极，反应式：H2O22e=H2O，总反应方程式是2H2O22H2O，故只有D项正确。9MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl。有关该电池的说法正确的是()AMg为电池的正极B负极反应为AgCle=AgClC不能被KCl溶液激活D可用于海上应急照明供电解析：选DMg失去电子发生氧化反应，是电池的负极，电极反应为Mg2e=Mg2，A、B项错误；MgAgCl 电池能够被海水激活，改用KCl作电解质溶液也能够激活该电池，C项错误；MgAgCl电池可将化学能转化为电能用于海上应急照明供电，D项正确。10高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列叙述不正确的是()A放电时负极反应为 Zn2e2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应为 Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强解析：选C放电时负极发生氧化反应：Zn2e2OH=Zn(OH)2，正极发生还原反应：FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，电极附近溶液碱性增强，A、D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2O，B正确。二、非选择题11镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，它的充、放电反应如下：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2请回答下列问题：(1)上述反应式中左边物质的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)右边物质的总能量。(2)放电时负极发生反应的物质是_，放电时正极的反应式为_。(3)镉镍废旧电池必须进行回收并集中处理，最主要的原因是_。解析：(1)原电池放电过程中能将化学能转化为电能，即反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)根据总反应式可知放电时负极(Cd)反应式：Cd2OH2e=Cd(OH)2，正极(NiOOH)反应式：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(3)废旧电池中的镍、镉等重金属离子可对环境造成污染。答案：(1)大于(2)CdNiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(3)防止电池中的镉、镍等重金属对土壤和水源造成污染12镍镉可充电电池的电极材料是Cd和NiOOH，电解质溶液是KOH溶液。放电时电极反应为负极Cd2OH2e=Cd(OH)2；正极2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH请回答下列问题：(1)当电池放电时，该电池的总反应为_；此时，电池负极周围溶液的pH会不断_(填“增大”或“减小”)。(2)电池充电时，_(填元素符号，下同)元素被还原，_元素被氧化，发生氧化反应一极的电极反应可表示为_。(3)电池放电时，若有3.6 g水参加反应，则电池中转移电子的物质的量为_，同时有_ g Cd参加反应。解析：(1)将题给两个电极反应相加即得总反应：Cd2H2O2NiOOH=Cd(OH)22Ni(OH)2，负极消耗OH，使负极区溶液的pH减小。(2)电池充电时发生的阴、阳极电极反应为电池放电时发生的负、正极电极反应的逆反应，即Cd元素被还原，Ni元素被氧化，发生氧化反应一极的电极反应为2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O。(3)根据关系式Cd2H2O2 mol e，可确定3.6 g水参加反应，转移0.2 mol电子，此时消耗Cd 0.1 mol，即11.2 g。答案：(1)Cd2H2O2NiOOH=Cd(OH)22Ni(OH)2减小(2)CdNi2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O(3)0.2 mol11.2能力提升13科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)图A为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320 左右，电池反应为2NaxS=Na2Sx，正极的电极反应式为_。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的_倍。(2)熔融状态下，钠的单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图B)反应原理为2NaFeCl2Fe2NaCl。放电时，电池的正极反应式为_；充电时，_(写物质名称)电极接电源的负极，该电池的电解质为_。解析：(1)正极上S得电子被还原：xS2e=S；M的两个作用：作固体电解质和隔膜(隔离钠与硫)；钠硫电池和铅蓄电池的负极分别为Na和Pb，则消耗等质量的Na和Pb时钠硫电池的放电量(转移电子数)是铅蓄电池的 4.5倍。电极反应不要错写为xS2e=xS2。(2)原电池放电时，正极上发生还原反应，Fe2得到电子被还原为Fe，充电时，接电源负极的是阴极，发生还原反应析出钠。答案：(1)xS2e=S(或2NaxS2e=Na2Sx离子导电(或作电解质)和隔离钠与硫4.5 (2)Fe22e=Fe钠Al2O314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、b表示)。(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，H2和O2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：.2LiH2,2LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 gcm3，用锂吸收224 L(标准状况下)H2，生成的LiH的体积与被吸收的H2的体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。解析：(1)电池是把化学能转变为电能的装置。在电池中电子是从负极经导线流向正极的，氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极，故电子由a流动到b。(2)H2在负极失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故负极反应式为2H24OH4e=4H2O。(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，从而增大反应速率。(4)LiH中Li为1价，H为1价，故反应中还原剂是Li，反应中氧化剂是H2O。由反