高一化学6.化学能转化为电能——电池.doc

课时作业23化学能转化为电能电池时间：45分钟分值：100分一、选择题1下列关于实验现象的描述不正确的是()A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B用铜片做阳极，铁片做阴极，电解氯化铜溶液，铁片表面出现一层铜C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快解析A：形成CuZn原电池，Cu为正极，H在Cu片上得电子生成H2，A正确。B：为电镀，正确。C：Cu2Fe3Cu22Fe2，错误D：Zn置换出铜附在Zn粒上，形成原电池加快了反应，正确。答案C2在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的SO离子浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出解析选项A，正负极附近SO浓度基本保持不变。选项B，Zn为原电池负极，Cu为原电池正极，电子由Zn片导线Cu片。正极Cu片上放出H2，故选项C错误，D正确。答案D3铅蓄电池放电时的电极反应为正极：PbO24HSO2ePbSO42H2O负极：PbSO2ePbSO4当溶解20.7 g Pb时，消耗H2SO4的物质的量为()A0.1 molB0.2 molC0.05 mol D0.15 mol解析当溶解20.7 g铅时，两电极均消耗H2SO4各0.1 mol。答案B4下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀解析本题考查了金属的腐蚀与防护。纯银器表面在空气中易形成氧化银而使银器表面变黑，所以是化学腐蚀，A正确；铁与锡构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错；海轮外壳中的金属与连接的锌块构成原电池，锌作负极，可以保护海轮，C正确；外加直流电源保护器件时，必须连接电源负极，D错。答案B5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氢气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解析本题考查了原电池和硅及其化合物知识。A项中原电池中碳棒作为惰性电极，不参与反应，故A错误；B项中氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，故B错误；D项中太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅而不是二氧化硅，故D错误；即选C。答案C6一种新型的燃料电池，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。有关此电池的推断正确的是()A负极反应为14H2O7O228e=28OHB放电一段时间后，负极周围的pH升高C每消耗1 mol C2H6，则电路上转移的电子为14 molD放电过程中KOH的物质的量浓度不变解析在原电池中负极发生氧化反应，所以负极的电极反应式：C2H614e18OH=2CO12H2O，在放电过程中负极区消耗OH，所以pH减小，故A、B项叙述错误；根据负极的电极反应式，每消耗1 mol C2H6，则电路中转移14 mol e，所以C项正确；放电过程中消耗KOH，所以KOH溶液的浓度减小，故D项错误。答案C7一种新型的乙醇电池(DEFC)是用磺酸类质子溶剂作电解质，在200左右时供电(如图所示)，比甲醇电池效率高出32倍，且更安全。电池总反应为：C2H5OH3O2=2CO23H2O。则有关这种乙醇电池的不正确说法是()Aa极为电池的负极B电池正极的电极反应：4H4eO2=2H2OC电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再流到a极D设每个电子所带电量为q库仑，则1 mol乙醇被氧化产生12q6.021023库仑的电量解析乙醇在a极失去电子发生氧化反应，电子沿着外电路流入b极，在b极O2得电子发生还原反应，即a、b电极分别作负极和正极；1摩尔乙醇发生氧化反应生成二氧化碳时，共转移电子12 mol，折合电量12q6.021023库仑。答案BD8我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al3O26H2O4Al(OH)3，下列说法不正确的是()A正极反应为：O22H2O4e=4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需更换铝板就可继续使用解析此电池在工作时，电子是由铝电极沿导线流向铂电极的，电流方向是电子流动的反方向，应是由铂电极沿导线流向铝电极。答案B9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解析选项A，由题意知放电时LiMn2O4中锰元素的化合价降低，故它发生还原反应，A不正确；选项B正确；选项C中，充电过程是补充电极的过程，原来作原电池正极的，现作为电解池的阳极，发生氧化反应，并且应是Li2Mn2O4发生反应，故选项C不正确；选项D中，阳极发生氧化反应，而此反应是还原反应，故不正确。答案B10将甲烷、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。此种电池的能量利用率可高达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物是氢气、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C2H5OH12e=2CO23H2OD甲烷燃料电池的正极反应为O22H2O4e=4OH解析甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强碱KOH，因此不可能生成二氧化碳，应该生成CO，即负极反应为：C2H5OH12e16OH=2CO11H2O，故C错误。答案C11有一种新燃料的电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料的说法不正确的是()A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是2C4H1013O28CO210H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为O24e2O2D通入丁烷的一极是负极，电极反应为C4H1013O24CO25H2O26e解析在该电池中，O2需要在负极与丁烷发生氧化反应，生成二氧化碳，所以O2流动方向应该是由正极移向负极，A错；这个原电池的原理就是丁烷与氧气之间的氧化还原反应，B正确；通入空气，其中的氧气发生还原反应，生成O2，该电极是正极，C正确；丁烷是还原剂，失电子，D正确。答案A12有一种锂电池，用金属锂和石墨作为电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中形成的，电池反应方程式为8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S，下列叙述中正确的是()A若电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B金属锂为电池的正极，石墨为电池的负极C电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被氧化为Li2SO3D电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为41解析四氯化铝锂和亚硫酰氯都能水解，所以混入水，该电池将无法工作；该电池反应中，金属锂被氧化，为电池的负极；亚硫酰氯(SOCl2)被还原为S，故选项A、B、C都是错误的。答案D二、非选择题13可以将氧化还原反应2H2O2=2H2O设计成原电池。(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是_，正极通入的气体就是_，电极反应式为：正极_，负极_。(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极，负极_。(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？。(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极_，负极_。解析(1)根据电池反应式可知在反应中H2被氧化，O2被还原。H2应该在负极上反应，O2应该在正极上反应，又因为是碱性溶液，不可能有H参加或生成，故负极的电极反应为H22OH2H2O2e，正极的电极反应为O22H2O4e4OH。(2)若将导电物质换为酸性溶液，此时应考虑不可能有OH生成，故负极的电极反应为H22H2e，正极的电极反应为O24H4e2H2O。(3)由于前者在碱性条件下反应，KOH的量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而后者为酸溶液，H2SO4的量不变，H2O增多，故溶液变稀，pH将变大。(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液做电解质，则正极为2O24H2O8e8OH，此时不会有CO2放出；负极为CH410OHCO7H2O8e。答案(1)H2O2O22H2O4e4OHH22OH2H2O2e(2)O24H4e2H2OH22H2e(3)前者变小，后者变大(4)2O24H2O8e8OHCH410OHCO7H2O8e14铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应_，负极反应_。解析(1)Fe3腐蚀铜制电路板利用的是Fe3的强氧化性，Fe3的这种强氧化性可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相应的离子，所以反应的离子方程式是2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)在原电池中，负极失去电子，正极得到电子，由反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2可以判断出铜的化合价升高，发生氧化反应，铜作负极，铁元素的化合价降低，Fe3发生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化铁溶液。依照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原电池的装置图。答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)装置图如右图所示正极反应：2Fe32e=2Fe2负极反应：Cu=Cu22e(或Cu2e=Cu2)15(2009海南，15)LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_；(2)电池正极发生的电极反应为_；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方程式为_；(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。解析分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂 ，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，LieLi(2)负极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e4ClSSO2(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。(4)因为构成电池的两个主要成份Li能和氧气、水反应，且SOCl2也可与水反应。答案(1)Li，LieLi(2)2SOCl24e4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2H2OSO22HCl(4)构成电池的两个主要成份Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应16(2009天津，10)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，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：.2LiH22LiH.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 g/cm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2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。解析本题是利用绿色化学思想设计电池，同时考查原电池反应式的书写和计算及其工作原理，虽然考查了一个知识点，但题目设计新颖，题目来源于教材又高于教材，是一道很好的题目。答案(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O或8.711043217(2009四川，29)新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(LiFePO4)是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁(CH3COO)2Fe、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子转移的介质，该有机