2019-2020学年高中化学-课时提升作业(十六)4.2-化学电源-新人教版选修4.doc

2019-2020学年高中化学 课时提升作业（十六）4.2 化学电源 新人教版选修4一、选择题(本题包括8小题，每小题5分，共40分)1.下列有关电池的叙述不正确的是()A.水果电池是方便实用的家用电池B.铅蓄电池是一种常用的二次电池C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置D.锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄【解析】选A。水果电池只能说明原电池原理，不能作为稳定的电源使用，不是方便实用的家用电池，A错误；铅蓄电池是一种常用的二次电池，氢氧燃料电池是一种高效、无污染的原电池，锌锰干电池是一次电池，工作一段时间后，锌失电子，不断溶解，外壳逐渐变薄，B、C、D都正确。2.(2015泰安高二检测)一种充电电池放电时的电极反应为H2+2OH-2e-2H2O；NiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-，当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是()A.H2O的还原B.NiO(OH)的还原C.H2的氧化D.Ni(OH)2的氧化【解析】选D。该充电电池的反应方程式为H2+2NiO(OH)2Ni(OH)2。电池充电时，与外电源正极连接的电极为阳极，发生氧化反应，Ni(OH)2被氧化。3.电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，其电源常采用铅蓄电池，铅蓄电池放电时发生下列变化：负极：Pb+S-2e-PbSO4正极：PbO2+4H+S+2e-PbSO4+2H2O使用该电池时，若外电路上转移电子0.05 mol，则消耗H2SO4的物质的量为()A.0.025 molB.0.05 molC.0.1 molD.0.2 mol【解析】选B。根据铅蓄电池放电时正、负极反应式知n(H2SO4)=n(电子)=0.05 mol。4.(2015大连高二检测)据报道，某公司研制了一种由甲醇和氧气，以及强碱作电解质的手机电池，电量可达到镍氢电池的10倍，有关此电池的叙述错误的是()A.溶液中的阳离子移向正极B.负极反应式：CH3OH+8OH-6e-C+6H2OC.电池在使用过程中，电解质溶液的c(OH-)不变D.当外电路通过6 mol电子时，理论上消耗1.5 mol O2【解析】选C。A项，溶液中的阳离子移向发生还原反应的一极，即正极；B项，负极上CH3OH发生氧化反应；C项，电池在使用过程中，电解质溶液的c(OH-)减少；D项，消耗1 mol O2可转移4 mol电子，外电路通过6 mol电子时，消耗1.5 mol O2。5.(2015江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH-2e-2H2OC.电池工作时，C向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2C【解析】选D。根据化学反应方程式，每有1 mol甲烷参与反应转移电子数为6 mol，A项错误；因为电解质为熔融态的碳酸盐，所以电极A上H2参与的电极反应式为H2-2e-+CH2O+CO2，B项错误；根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，碳酸根离子向负极移动(A电极)，C项错误；电极B上氧气得电子与二氧化碳结合生成碳酸根离子，因此电极反应式为O2+4e-+2CO22C，D项正确。6.(2015桐城高二检测)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CH4+10OH-8e- C+7H2O；通入O2一极的电极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-。下列有关叙述中，不正确的是()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】选B。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CH4+2O2+2OH-C+3H2O，工作时消耗KOH，D正确。【互动探究】(1)写出CH4改为C2H4的负极反应式。提示：C2H4+16OH-12e-2C+10H2O。(2)KOH消耗完后，电池能否继续反应？提示：能。当KOH消耗完后，电解质溶液中的溶质为K2CO3，电池总反应变为CH4+2O2+C2HC+H2O。7.(2015汕头高二检测)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，越来越成为人们研制绿色电池的关注焦点。其中一种镁充电电池的反应为MgxMo3S4xMg+Mo3S4下列关于镁充电电池的说法错误的是()A.放电时，Mg2+向正极迁移B.放电时的正极反应为Mo3-2xe-Mo3S4C.充电时，电池的负极接外电源的负极D.放电时，负极反应为Mg-2e-Mg2+【解析】选B。放电时正极得电子，发生还原反应，电极反应式为Mo3S4+2xe- Mo3，B项错。原电池工作时，电池内部阳离子移向正极，A正确。负极放电时失电子被氧化，D正确。充电时得电子被还原，应与外接电源负极相连，C正确。【补偿训练】瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图，下列有关说法正确的是()A.电池工作时，Na+向负极移动B.电子由电极2经外电路流向电极1C.电池总反应为4NH3+3O22N2+6H2OD.电极2发生的电极反应为O2+4H+4e-2H2O【解析】选C。通氧气一极为正极，电子、阳离子均向正极移动，A、B选项错误；电解质溶液为NaOH，电极方程式中不能出现H+，D选项错误。8.(2015长沙高二检测)有一种新型的锂电池，其制作是利用了金属锂和石墨作电极，其电解质溶液是四氯合铝酸锂(LiAlCl4)溶解在二氯亚硫酰(其化学式是SOCl2)中形成的，原电池的电极总反应式是8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S，下列关于这种新型电池的说法中错误的是()A.电池工作过程中，SOCl2被还原为Li2SO3B.锂作电池的负极，石墨作电池的正极C.该电池内环境应该是无水环境，否则影响电池的寿命D.电池工作时，锂提供的电子的物质的量与析出硫的物质的量之比是41【解析】选A。A中SOCl2变为Li2SO3化合价不变，没有被还原，A错误；锂较石墨活泼，应作电池的负极，B正确；锂为活泼金属，电池中不应有水，C正确；根据电子得失守恒，D正确。二、非选择题(本题包括1小题，共10分)9.(2015三门峡高二检测)微型纽扣电池在现代生活中被广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn+2OH-2e-ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-根据上述反应式，做下列题目：(1)判断下列叙述中正确的是_。A.在使用过程中，电解质KOH不断被消耗B.使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn是负极，Ag2O是正极D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应(2)写出电池的总反应式：_。(3)使用时，负极区的pH_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH_，电解质溶液的pH_。【解析】(1)(2)由两电极反应相加得电池总反应式：Zn+Ag2OZnO+2Ag，由总反应式知，在使用过程中KOH没有被消耗，A错；由电极反应式可知Zn是负极，发生氧化反应，Ag2O是正极，发生还原反应，电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，故C对，B、D均错。(3)电解质溶液为KOH溶液，使用时，负极区消耗OH-，pH减小；正极区产生OH-，pH增大，消耗和产生的量相等，H2O的量不变，电解质溶液的pH不变。答案：(1)C(2)Zn+Ag2OZnO+2Ag(3)减小增大不变(30分钟50分)一、选择题(本题包括5小题，每小题6分，共30分)1.(2015常州高二检测)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2 +2MnOOH，下列说法不正确的是()A.该电池Zn为负极，MnO2为正极，电解质是KOHB.放电时外电路电流由Zn流向MnO2C.电池工作时OH-向锌电极移动D.该电池的正极反应为MnO2+e-+H2OOH-+MnOOH【解析】选B。放电时，Zn为负极，MnO2为正极，电子从Zn流向MnO2，电流方向与电子流向相反，故B项错误。2.(2015济南高二检测)将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是()A.上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-2CO2 +3H2OD.甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-【解析】选C。燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，形成的燃料电池中氢气等燃料为负极反应物。空气等氧化剂作正极反应物，一般发生反应O2+2H2O+4e-4OH-。电解质常用KOH，乙醇作负极，反应生成的CO2与碱反应会生成C，故反应为C2H5OH+16OH-12e-2C+11H2O。3.电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，其电源常采用铅蓄电池。反应原理为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)。根据此反应判断下列叙述错误的是()A.放电时负极反应为Pb(s)+S(aq)-2e-PbSO4(s)B.充电时与电源的正极相连的电极发生氧化反应C.放电时，电解液的浓度增大D.充电时，电解液的pH减小【解析】选C。铅蓄电池放电时负极发生氧化反应，且铅失去电子后生成的铅离子与溶液中的硫酸根离子结合成硫酸铅，A正确；放电时正极发生还原反应，充电时则发生氧化反应，B正确；放电时，消耗硫酸，电解质溶液浓度减小，C不正确；充电时又生成硫酸，电解液的pH减小，D正确。4.(2015聊城高二检测)有四种燃料电池：A.固体氧化物燃料电池B.碱性氢氧化物燃料电池C.质子交换膜燃料电池D.熔融盐燃料电池下面是工作原理示意图，其中正极反应生成水的是()【解析】选C。A项，正极反应生成O2-；B项，正极反应生成OH-；C项，正极反应生成H2O；D项，正极反应生成C。5.(2015全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化，二氧化碳中碳元素的化合价为最高价+4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，应在负极生成，其电极反应式应为C6H12O6+6H2O-24e-24H+6CO2，A错误；在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率比化学反应速率快，所以微生物促进了反应的中电子的转移，B正确；原电池中阳离子(质子)向正极移动，C正确；电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，D正确。【补偿训练】 (2015贵阳高二检测)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。下列关于该电池的叙述正确的是()A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+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11.2 L【解析】选B。微生物主要成分是蛋白质，高温条件下蛋白质失去活性，A不正确。通入燃料C6H12O6的一极为负极，负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+(能放出CO2，电解质溶液应该是酸性溶液，所以右边写H+。不能在左边加OH-、右边写H2O)，B项正确。正极反应为6O2+24H+24e-12H2O，从两极反应可知：负极生成H+，正极消耗H+，即通过质子交换膜从负极到正极传导H+，选项C不正确。从总反应C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 L，D项错。二、非选择题(本题包括2小题，共20分)6.(10分)(2015芜湖高二检测)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极(填字母)。(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_，K2MnO4在酸性溶液中发生歧化反应，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为_。【解析】(1)锂锰电池的一个电极反应物为单质锂，另一个电极反应物为二氧化锰，则负极为金属锂，正极为二氧化锰，则外电路电流流向为正极经导线到达负极，即b导线a。(2)正极为二氧化锰，而题干中给出锂离子通过电解质迁移入二氧化锰晶格中生成LiMnO2，故电极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2。(3)由于负极为金属锂，锂为活泼碱金属元素，单质锂与水发生反应，所以不能用水溶液作电解质。(4)二氧化锰可与氢氧化钾、氯酸钾在高温下生成锰酸钾，则锰化合价升高，依据氧化还原反应化合价变化规律，氯元素化合价降低，生成氯化钾，然后依据电子得失守恒配平化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；锰酸钾在酸性溶液中发生歧化反应，生成高锰酸钾和二氧化锰，依据化合价升降相等快速判断产物的物质的量之比(K2MnO4KMnO4化合价升高1；K2MnO4MnO2化合价降低2)为21。答案：(1)ba(2)MnO2+e-+Li+LiMnO2(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应(4)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O217.(10分)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：(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