河南省罗山高中高三化学一轮复习 2.2发展中的化学电源精选课时练2（含解析）新人教版必修2.doc

2.2发展中的化学电源（2）1、大运会期间，深圳新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池，其工作原理如下图所示，下列叙述正确的是()a通入氧气的电极发生氧化反应b通入氢气的电极为正极c总反应式为o22h22h2od正极的电极反应式为：o24h4e=2h2o【答案】d【解析】质子交换膜燃料电池中，h2作负极，发生氧化反应，电极反应式为h22e=2h；o2作正极，发生还原反应，电极反应式为o24e4h=2h2o；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，总反应式不能写“点燃”条件2、磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池，其基本组成和反应原理如下：下列说法不正确的是()a在改质器中主要发生的反应为cxhyxh2oxco(x)h2b移位反应器中co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)h0，温度越高，co转化速率越大c负极排出的气体主要是co2d该电池正极的电极反应为o24h4e=2h2o【答案】b【解析】由题图可知，cxhy和h2o通过改质器后，生成co和h2，a正确；触媒在合适温度下活性最强，高于或低于合适温度，催化活性都会降低或消失，b错误；由图看出c、d两项正确。3、锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池。某种锂离子电池的结构示意图如图，其中两极区间的隔膜只允许li通过。电池充电时的总反应化学方程式为： licoo2=li1xcoo2xli。关于该电池的推论错误的是 ()a放电时，li主要从负极区通过隔膜移向正极区b放电时，负极反应xlixe=xlic充电时，将电能转化为化学能d充电时，负极(c)上锂元素被氧化【答案】d【解析】由题知放电时的反应为：li1xcoo2xli=licoo2，则正极反应为：li1xcoo2xexli=licoo2，负极反应为：xlixe=xli，li主要从负极区通过隔膜移向正极区，a、b正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，c正确；充电时负极(c)接的是外接电源的负极，此时c为阴极，电极反应应该是xlixe=xli，锂元素被还原，d错误。4、化学与生活、社会密切相关。下列有关说法中，错误的是()a利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境b凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，均不可食用c为防止电池中的重金属污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用d提倡人们购物时尽量不用塑料袋，是为了减少白色污染【答案】b5、在下列装置中，mso4和nso4是两种常见金属的易溶盐。当k闭合时，so42从右到左通过交换膜移向m极，下列分析正确的是( ）a. 溶液中c(m2+)减小 b. n的电极反应式：n 2e-n2+c. x电极上有h2产生，发生还原反应 d. 反应过程中y电极周围生成白色胶状沉淀【答案】c6、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以nacl溶液或naoh溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()。a以nacl溶液或naoh溶液为电解液时，正极反应都为o22h2o4e=4ohb以naoh溶液为电解液时，负极反应为al3oh3e=al(oh)3c以naoh溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的ph保持不变d电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极【答案】a【解析】无论是naoh溶液还是nacl溶液，在正极上都是o2得到电子被还原结合h2o生成oh，a正确；生成的al(oh)3是两性氢氧化物，在碱溶液中发生反应生成al(oh)4，b错误；生成的al(oh)3与naoh反应生成naal(oh)4，消耗电解质中的naoh，使电解液ph降低，c错误；原电池中，电子在外电路从负极流向正极，d错误。7、以氨作为燃料的固体氧化物(含有o2)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是 ()a该电池工作时的总反应为4nh35o2=4no6h2ob固体氧化物作为电池工作的电解质，其作用是让电子在电池内移动c电池工作时，在接触面上发生的电极反应为2nh33o26e=n23h2od外电路的电流方向为从电极a流向电极b【答案】c【解析】a项，电池的总反应为4nh33o2=2n26h2o，错；b项，电子在外线路中移动，在电池内部进行定向移动的是离子，错；c项，电极a为电池的负极，发生氧化反应：2nh33o26e=n23h2o，正确；d项，a是负极，b是正极，外电路中的电流方向应该是从b流向a，错。8、harbermann等设计出利用desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为s24h2o8e=so8h。有关该电池的下列说法中正确的是 ()a若有1.12 l氧气参与反应，则有0.2 mol电子发生转移b质子由正极移向负极c该电池的总反应为s22o2=sod正极的电极反应式为2o28e4h2o=8oh【答案】c【解析】a项没有注明标准状况，错误；质子应由负极移向正极，b错误；正极的电极反应式为2o28h8e=4h2o，d错误。9、铅蓄电池是一种用途极广的二次电池，其电池反应为： 下列说法不正确的是a. 放电时，负极质量增加b充电时，应将外接直流电源的正极与蓄电池的铅电极相接c放电时，正极反应为：d. 铅蓄电池做电源电解na2so4溶液时，当有lmolo2产生时，消耗4molh2so4【答案】b10、锌空气电池可能成为未来的理想动力源，该电池的电解质溶液可以是酸性或碱性。在碱性溶液中该电池总反应可表示为：2zn4naoho2=2na2zno2 2h2o。下列有关锌空气电池说法正确的是a碱性电解质溶液中正极反应式为：4oh- 4e= o22h2ob碱性或酸性电解质溶液中，该电池正极反应式相同c该电池工作时，na移向负极d每生成1 mol zno转移电子数为2na【答案】d11、生物燃料电池（bfc）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知c1极的电极反应方程式为：c2h5oh+3h2o12e=2co2+12h+。下列说法不正确的是（）ac1极为电池负极，c2极为电池正极bc2极的电极反应式为o2+4h+4e=2h2oc该生物燃料电池的总反应方程式为c2h5oh+3o2=2co2+3h2od电池放电过程中电解质溶液的ph不变【答案】d【解析】d项，因为反应中有水生成，电解质溶液会稀释，ph会改变。其他正确故选d。12、短周期元素w、x、y和z的原子序数依次增大。金属w是制备一种高效电池的重要材料，x原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素y的单质是常见的金属，可做海洋电池的负极材料。z原子的质子数是同主族上一周期原子质子数的2倍。下列说法正确的是（ ） a由金属w制备的高效电池可用nh4cl溶液作电解质 b元素x与氢形成的化合物中不可能既有极性健又有非极性健 c元素y、z分别形成的简单离子，后者的离子半径较前者大md元素y、z的最高价氧化物对应的水化物之间不能反应【答案】c13、下图甲池和乙池中的四个电极都是铂电极，乙池溶液分层，上层溶液为盐溶液，呈中性。请根据图示判断下列有关说法正确的是（ ）a.甲池的电解池，乙池是原电池b.通入乙醇的铂电极反应式为c2h5oh+16oh-+12e-=2co32-+11h2oc.反应一段时间后，两池溶液的ph均未变化d.假如乙池中加入nai溶液，则在乙池反应过程中，可以观察到c电极周围的溶液呈现棕黄色，反应完毕后，用玻璃棒搅拌溶液，则下层溶液呈现紫红色，上层接近无色【答案】d【解析】由图可知甲池是乙醇燃料电池，是原电池，乙池则是电解池，a错误；在koh做电解液的条件下，这个电池反应的总反应式为，c2h5oh+3o2+4koh=2k2co3+5h2o，正极反应为，3o2+6h2o+12e-=12oh-，两式相减可得正极反应式，b错误；甲池中乙醇燃烧产生的co2会与koh反应，溶液的ph发生改变，c错误；c与原电池正极相连，是电解池的阳极，i-放电，生成i2，黄色溶液，被ccl4萃取后，下层为有机层显紫色，上层为水层呈无色，d正确14、某实验兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开s2，闭合s1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开s1，闭合s2，发现电流表a的指针偏转，下列有关描述正确的是电解a. 断开s2闭合s1时，总反应的离子方程式为： 2h+2cl h2+cl2b. 断开s2闭合s1时，阳极附近溶液变红c. 断开s1闭合s2时，铜电极上的电极反应为：cl2+2e-=2cld. 断开s1闭合s2时，石墨电极作正极【答案】d【解析】a总反应的离子方程式为2cl-+2h2o=通电=2oh-+h2+cl2b. 断开s2闭合s1时，阴极附近溶液变红c. 断开s1闭合s2时，铜电极上的电极反应为：2h+2e-=h215、对下列实验的描述正确的是( )a图1所示的实验：根据检流计（g）中指针偏转的方向比较zn、cu的金属活泼性(检流计的偏转方向为电子流的流动方向)b图2所示的实验：根据小试管中液面的变化判断铁钉发生析氢腐蚀c图3所示的实验：根据温度计读数的变化用浓硫酸和naoh反应测定中和热d图4所示的实验：根据两试管中溶液颜色的变化(热水中变深、冰水中变浅)判断是放热反应【答案】a【解析】b：在弱酸性可中性环境中，铁发生吸氧腐蚀；c：测定中和热时应该用稀的酸碱溶液；d：正反应为吸热反应16、全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(v2、v3、vo2、vo)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为vo2v3h2ov2vo2h。放电时的正极反应式为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的ph_(选填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_。avo、vo2混合液 bv3、v2混合液cvo溶液 dvo2溶液ev3溶液 fv2溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。【答案】(1)电解质溶液抑制硫酸亚铁的水解(2)vo2he=vo2h2ov3e=v2升高(3)acd(4)h【解析】(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为vo2he=vo2h2o；充电时，阴极反应为还原反应，故为v3得电子生成v2的反应。(3)充电时阳极反应式为vo2h2oe=vo2h，故充电完毕的正极电解液为vo溶液，而放电完毕的正极电解液为vo2溶液，故正极电解液可能是选项acd。(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故h可以通过隔膜。17、由a、b、c、d四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属a不断溶解c的质量增加a上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置丙中溶液的ph_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。【答案】(1)a2e=a2(2)cu22e=cu(3)变大(4)dabc【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中a不断溶解，则a为负极、b为正极，活泼性ab；乙中c极增重，即析出cu，则b为负极，活泼性bc；丙中a上有气体即h2产生，则a为正极，活泼性da，随着h的消耗，ph变大。18、理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“cu2ag+ 2 ag +cu2+ ”设制一个化学电池（正极材料用碳棒），回答下列问题：该电池的电解质溶液是 ；负极发生 反应（填“氧化”或“还原”），电极反应式 【答案】(1)硝酸银 ，氧化反应， cu -2e-cu2+【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，据此可知铜是负极，失去电子，凡是氧化反应，电极反应式是cu -2e-cu2+。银离子在正极得到电子，因此电解质溶液应该是硝酸银溶液。考点：考查根据原电池的判断和电极反应式的书写点评：该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查。试题难易适中，基础性强，侧重考查学生灵活运用原电池原理解决实际问题的能力，有利于提高学生的逻辑推理能力和学习效率。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。19、以甲醇、空气和氢氧化钾溶液为原料，金属铂为电极可构成普通的燃料电池。该电池的负极上的电极反应式为_【答案】ch3oh-8 e8oh=co326h2o【解析】试题分析：以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，正极反应为：3o2+12h2o+12e-=12oh-，总反应式为：2ch3oh+3o2+4oh-=2co32-+6h2o，两式相减，负极反应为：ch3oh-8 e8oh=co326h2o。考点：电极反应式的书写点评：本题考查的是电极反应式的书写的相关知识，题目难度不大，注意基础知识的学习、掌握及应用。20、按下列要求自制铜-镁简易电池，并回答有关问题。a.用砂纸擦净一块铜片和镁条。b.用盐酸溶液浸湿一张滤纸，把浸湿的滤纸放在镁条上。c.把滤纸和镁条并放在一块塑料板上。 d.把镁条连接到电流计的一个端钮e.把铜片压在滤纸上。f.把铜片连接到电流计的另一个端钮。g.观察电流表指针变化。请回答下列问题。（1）在以上简易电池中， 是负极,电极反应式 ， 是正极，电极反应式 。（2）在以上电池中，电子由 经 流向 。【答案】(1) mg mg - 2e- = mg2+ cu 2h+ + 2e_ = h2(2)负极（或镁极板），导线或外电路或电流计，正极（或铜极板）【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。镁的金属性强于铜，则镁是负极，失去电子，电极反应式是mg - 2e- = mg2+；铜是正极，溶液中的氢离子得到电子，电极反应式是2h+ + 2e_ = h2。（2）该原电池中，电子由负极（或镁极板）经导线或外电路或电流计流向正极（或铜极板）。考点：考查原电池应用的有关判断点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题基础性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。21、铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为： pb+pbo2+4h+2so42-2pbso4+2h2o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1 mol电子时，理论上负极板的质量增加_g，消耗h2so4物质的量_ mol。【答案】pbo22e4h+so42-pbso42h2o；小；48；1【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。又因为放电相当于是原电池，所以根据反应式可知，二氧化铅是正极，电极反应式是pbo22e4h+so42-pbso42h2o。放电消耗硫酸，所以电解液中h2so4的浓度将变小。负极是铅失去电子，1mol铅失去2mol电子，所以当外电路通过1 mol电子时，负极生成0.5mol硫酸铅，则理论上负极板的质量增加0.5mol96g/mol48g。根据总的反应式可知消耗h2so4物质的量1mol。考点：考查铅蓄电池的有关计算以及电极反应式的书写点评：该题是高考中的常见题型和重要考点，属于中等难度的试题考查，难度不大。试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练，有利于培养学生的逻辑推理能力和应试能力，该题的关键是利用好几种守恒关系，即质量守恒定律、电子得失守恒和原子守恒等。22、人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。（1）蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：pb+pbo2+2h2so42pbso4+2h2o。负极反应式为_。正极反应式为_。（2）铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，fecl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应过程的离子方程式为 ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_，正极反应式为_。（3）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_。a铝片、铜片b铜片、铝片c铝片、铝片d铜片、铜片写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式： 。（4）燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：电池的负极是_（填“a”或“b”），该极的电极反应式是：_。电池工作一段时间后电解质溶液的ph_（填“增大”、“减小”或“不变”）。【答案】（1） pbso42-2e-=pbso4 pbo2so42-4h+2e-=pbso42h2o（2） 2fe3+cu=2fe2+cu2+ cu fe3+e-=fe 2+（3） b，al+4oh-3e-alo2-+2h2o（4） a，ch410oh8eco32+7h2o 减小【解析】试题分析：（1）原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。所以根据总的反应式可知，pb是负极，失去电子，二氧化铅是正极得到电子，因此电极反应式分别是，负极：pbso42-2e-=pbso4，正极：pbo2so42-4h+2e-=pbso42h2o。（2）氯化铁和铜反应的离子方程式是2fe3+cu=2fe2+cu2+，所以如果要将该反应设计成原电池，则负极应该是铜，正极是铁离子得到电子，则正极反应式为fe3+e-=fe 2+。（3）铝在浓硝酸中发生钝化，所以此时铝是正极，铜是负极。而在氢氧化钠溶液中，铜和氢氧化钠不反应，所以铝是负极，铜是正极，答案选b。其中插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式al+4oh-3e-alo2-+2h2o。（4）甲烷失去电子，所以在负极通入，因此电