人教版选修4 第4章第2节 化学电源 作业 (16).doc

第2节 化学电源考试时间：40分钟 满分：100分一、单项选择题：本题包括10小题，每题6分，共60分。1将两个铂电极放置在koh溶液中，然后分别向两极通入ch4和o2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是(b)通入ch4的电极为正极；正极的电极反应是o22h2o4e4oh；通入ch4的电极反应式是ch42o24eco22h2o；负极的电极反应式是ch410ohco7h2o8e；放电时溶液中的阳离子向负极移动；放电时溶液中的阴离子向负极移动。a b c d解析：一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都可设计成原电池。在反应中，电子从发生氧化反应(失电子)的负极流出，经过外电路流向正极(多为不活泼电极，离子或物质在该正极上得电子，发生还原反应)，同时溶液中的阴、阳离子分别不断移向负极、正极，构成闭合回路。据题意知发生的反应为ch42o2co22h2o，反应产生的co2，处于koh溶液中，又会转化为co，故是正确的。o2得e被还原，作正极。溶液中离子移动情况受溶液(原电池内电路)中电流方向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液(原电池内电路)中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2一种新型燃料电池，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。下列对该燃料电池的说法正确的是(b)a在熔融电解质中，o2由负极移向正极b电池的总反应是2c4h1013o2=8co210h2oc通入空气的一极是负极，电极反应为o24e=2o2d通入丁烷的一极是正极，电极反应为c4h1026e13o2=4co25h2o解析：在熔融电解质中，o2由正极移向负极，正极上发生还原反应，而c4h10被氧化，所以d不正确。3如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(c)a上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池b干电池在长时间使用后，锌筒被破坏c铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 gd氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析：铅蓄电池负极反应为pb2eso=pbso4，通过2 mol电子时，质量增加96 g。4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：8li3socl2=6liclli2so32s，下列关于这种新型电池的说法中错误的是(a)a电池工作过程中，socl2被还原为li2so3b锂作为电池的负极，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：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，应作为电池的负极，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，d正确。5原电池装置如图所示，下列有关叙述正确的是(b)a锌电极上发生还原反应b电池工作一段时间后，甲池的c(so)不变c电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量增加d该装置将化学能转化为电能，一段时间后，装置内的电子总量减少解析：该装置中锌为负极，被氧化，所以a选项错误；甲池中锌溶解成为锌离子进入溶液，但是中间为阳离子交换膜，所以同时有等量的锌离子进入乙池，所以甲池溶液质量不变，c(so)也不变，b选项正确，c选项错误；化学反应过程中，即便有电子得失，但电子总数不会改变，所以d选项错误。6在通风橱中进行：步骤现象fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止fe、cu接触后，其表面产生红棕色气泡下列说法中不正确的是(c)a 种气体由无色变红棕色的化学方程式为：2noo2=2no2b中的现象说明fe表面形成致密的氧化层，阻止fe进一步反应c对比、中现象，说明稀hno3的氧化性强于浓hno3d针对中现象，在fe、cu之间连接电流计，可判断fe是否被氧化解析：i是铁与稀硝酸反应生成无色气体no，no被空气中的氧气氧化生成红棕色的no2气体，故a正确；的现象是因为铁发生了钝化，fe表面形成致密的氧化层，阻止fe进一步反应，故b正确；实验停止是因为发生了钝化，不能用来比较稀硝酸和浓硝酸的氧化性强弱，物质氧化性强弱只能通过比较物质得电子能力大小来分析，故c错误；中fe、cu都能与硝酸反应，二者接触，符合原电池构成条件，要想验证铁是否为负极，发生氧化反应，可以连接电流计，故d正确。7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(c)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：c2h5oh12e=2co23h2od甲烷燃料电池的正极反应为o22h2o4e=4oh解析：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o22h2o4e=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co，故反应为：c2h5oh16oh12e=2co11h2o8控制适合的条件，将反应2fe32i2fe2i2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(d)a反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应b反应开始时，甲中石墨电极上fe3被还原c电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态d电流计读数为零后，在甲中溶入fecl2固体，乙中的石墨电极为负极解析：可逆反应设计成的原电池，可以控制条件改变电子流动方向，达到平衡时，就没有电流产生。d选项：平衡后加入fe2，平衡左移，故乙中石墨为正极。9在固态金属氧化物电解池中，高温电解h2oco2混合气体制备h2和co是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是 (d)ax是电源的负极b阴极的反应式是：h2o2e=h2o2co22e=coo2c总反应可表示为：h2oco2h2coo2d阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11解析：从图示可看出，与x相连的电极发生h2oh2、co2co的转化，应为电解池的阴极，则x为电源的负极，a正确；阴极电极反应式分别为：h2o2e=h2o2、co22e=coo2，b正确；从图示可知，h2oh2、co2co转化的同时有氧气生成，所以总反应可表示为：h2oco2h2coo2，c正确；从总反应可知，阴、阳两极生成的气体的物质的量之比21，d不正确。10世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光伏电池，总功率达4兆瓦，是历届世博会之最。下列有关叙述正确的是(a)a光伏电池是将太阳能转变为电能b光伏电池是将化学能转变为电能c电流从a流向bd图中n型半导体为正极，p型半导体为负极解析：根据图示，光伏电池是将太阳能直接转变为电能的装置，a正确，b错误。外电路中，电流从b流向a，c错误。由于电流从p型半导体流出，因而p型半导体为正极，d错误。二、非选择题：本题包括3小题，共40分11（除标外，每空2分，共12分）科学家预言，燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。试回答以下问题：(1)配平电池放电时发生的化学反应方程式：ch3oh_o2_co2_h2o。(2)在硫酸电解液中，ch3oh失去电子，此电池的正极发生的反应是_，负极发生的反应是_。(3)电解液中的h向_极移动，向外电路释放电子的电极是_极。(4)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先燃料电池的能量转换效率高，其次是_。(5)甲醇燃料电池与氢氧燃料电池相比，其主要缺点是甲醇燃料电池的输出功率较低，但其主要优点是_。解析：(1)根据得失电子守恒配平反应方程式，注意ch3oh中的h显1价，o显2价。(2)电极反应的书写应注意电解质溶液，本题给出的是酸性溶液。(3)由电极反应可知，h在正极被消耗，在负极生成，所以h向正极移动。答案：(1)2324(2)o24h4e=2h2och3ohh2o6e=co26h(3)正（1分）负（）分1(4)对空气无污染(5)甲醇比h2廉价12（每空3分，共12分）(1)常温下，将除去表面氧化膜的al、cu片插入浓hno3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(i)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0t1时，原电池的负极是al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的h向_极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。(2)(2015四川卷)feso4在一定条件下可制得fes2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，已知电解质为熔融的k2s，电池放电时的总反应为4lifes2= fe2li2s，正极反应式是_。解析：(1)常温下铝可以被浓硝酸钝化； (2)正极得电子，化合价降低，从总方程式可以看出，正极的反应物应为 fes2，产物为fe和s2答案：(1)2hnoe=no2 h2o，正，al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了al进一步反应(2)fes24e= fe2s213.（除标注外，每空3分，共16分） (1)酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，mno2，zncl2和nh4cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生mnooh，该电池的正极反应式为 _，电池反应的离子方程式为：_，维持电流强度为0.5 a，电池工作五分钟，理论上消耗zn_g。(已知f96 500 c/mol) (2)(2016洛阳调考)so2、co、co2、nox是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将co、so2转化为重要化工原料，装置如图所示： 若a为co，b为h2，c为ch3oh，则通入co的一极为_极。若a为so2，b为o2，c为h2so4，则负极的电极反应式为_。若a为no2，b为o2，c为hno3，则正极的电极反应式为_。解析：(1)正极发生mno2转化为m