人教版选修4 第4章第2节 化学电源 作业 (4).doc

第2节 化学电源一、选择题1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氢氧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 【答案】：b【解析】：锌锰干电池的碳棒为负极，不会被消耗；燃料电池将燃料的化学能转化为电能和部分热能；燃料电池燃料是被氧化的，作负极；太阳能电池的主要材料是硅而非二氧化硅。2纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为koh溶液。放电时两个电极反应分别为：zn2oh2e=zn(oh)2ag2oh2o2e=2ag2oh下列说法中，正确的是()a锌是负极，氧化银是正极b锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应c溶液中oh向正极移动，k、h向负极移动d在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变【答案】：a【解析】：由电极反应式可知zn作负极，ag2o作正极，a正确；锌发生氧化反应，ag2o发生还原反应，b错误；溶液中的oh向负极移动，k、h向正极移动，c错误；电池的总反应为：znag2oh2o=zn(oh)22ag，电解质溶液为koh溶液，因电池放电过程中不断消耗水，使溶液中c(oh)增大，d错误。3燃料电池是燃料(例如co、h2、ch4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质溶液通常是koh溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是()a负极反应式为：ch410oh8e=co7h2ob正极反应式为：2o24h2o8e=8ohc随着不断放电，电解质溶液碱性不变d甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大【答案】：c【解析】：负极通入的是ch4，因为电解质溶液显碱性，所以甲烷失去电子后将与oh反应生成水和co，利用反应前后电荷守恒，配平负极反应方程式：ch410oh8e=co7h2o，正极反应式为：2o24h2o8e=8oh；总反应为：ch42o22oh=co3h2o；a、b两项是正确的。由总反应知，随着电池不断放电，电解质溶液碱性变小，c项不正确。根据能量转化的规律，燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的，能量利用率不高，而改造为燃料电池，其能量利用率增大，d项正确。4.氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，koh溶液作电解质，正极反应为o22h2o4e=4oh，负极反应为2h24oh4e=4h2o，下列叙述不正确的是()a.h2在负极发生氧化反应 b.燃料电池的能量转化率可达100%c.是一种高效、环保的发电装置 d.供电时的总反应为2h2o2=2h2o【答案】：b【解析】：该燃料电池中，通h2的电极作负极，发生氧化反应；通o2的电极为正极，发生还原反应，总反应式为2h2o2=2h2o，是一种高效、环保的发电装置，燃料电池的能量转化率虽然比燃料直接燃烧时高，但也达不到100%。5.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：feni2o33h2o=fe(oh)22ni(oh)2 下列有关该电池的说法不正确的是()a.电池的电解液为碱性溶液，正极为ni2o3，负极为feb.电池放电时，负极反应为fe2oh2e=fe(oh)2c.电池充电过程中，阴极附近溶液的ph降低d.电池充电时，阳极反应为2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2o【答案】：c【解析】：选项具体分析结论a可充电电池中活泼金属失去电子，为负极，得到电子的ni2o3为正极，因为放电时电极产物为氢氧化物，可以判断电解液为碱性溶液。正确b放电时，负极铁失去2个电子，生成fe2，因为电解液为碱性溶液，所以负极反应为fe2oh2e=fe(oh)2正确c充电时，阴极发生还原反应，即与b项反应相反：fe(oh)22e=fe2oh，所以电极附近ph增大错误d电池充电时，阳极发生氧化反应，由ni(oh)2转化为ni2o3，电极反应为2ni(oh)22oh2e=ni2o33h2o正确6.mgagcl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电池，电池的总反应可表示为mg2agcl=mgcl22ag。下列关于该电池的说法错误的是()a.该电池工作时，正极反应为2agcl2e=2cl2agb.该电池的负极材料可以用金属铝代替c.有24 g mg被氧化时，可还原得到108 g agd.装有该电池的鱼雷在水中进行时，海水作为电解质溶液【答案】：c【解析】：a项，由电池反应方程式看出，mg是还原剂、agcl是氧化剂，故金属mg作负极，正极反应为2agcl2e=2cl2ag，故a正确；b项，该电池的负极材料可以用金属铝代替，故b正确；c项，电极反应式：mg2e=mg2，24 g mg即1 mol被氧化时，转移电子是2 mol，正极反应为2agcl2e=2cl2ag，可还原得到216 g ag，故c错误；d项，因为该电池能被海水激活，海水可以作为电解质溶液，故d正确。故答案选c。7.一种光化学电池的结构如图所示，电池总反应为：agcl(s)cu(aq)=ag(s)cu2(aq)cl(aq)，下列关于该电池在工作时的说法中正确的是()a.生成108 g银，转移电子个数为1 molb.cu在负极发生氧化反应c.ag电极活泼，ag失电子发生氧化反应d.cl由负极迁移到正极【答案】：b【解析】：由题给反应可知，生成1 mol ag，转移1 mol e，即生成108 g ag，转移电子个数为na，a项错误；负极cu失电子生成cu2，化合价升高，发生氧化反应，b项正确；ag电极为正极，agcl得电子生成ag和cl，c项错误；cl由正极向负极迁移，d项错误。8harbermann等设计出利用desulfovibrio desulfurcan 菌种生成的硫化物作为微生物燃料电池的电解质，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可持续运行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，则一定有0.2 mol电子发生转移b质子由正极移向负极c该电池的总反应式为s22o2=sod正极的电极反应式为2o28e4h2o=8oh【答案】：c【解析】：未标明1.12 l氧气所处的压强和温度，不能确定氧气的物质的量，a项错误；质子由负极移向正极，b项错误；正极的电极反应式为2o28h8e=4h2o，d项错误。9.mfc(microbial fuel cell)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。如图为污水(主要溶质为葡萄糖)处理的实验装置，下列有关该装置的说法正确的是()a.为加快处理速度，装置需在高温环境中工作b.负极的电极反应式为c6h12o66h2o24e=6co224hc.放电过程中，h由正极向负极移动d.装置工作过程中，溶液的酸性逐渐增强【答案】：b【解析】：微生物不能在高温环境中存活，a项错误。h在负极上产生，h由负极向正极移动，c项错误。负极产生的h与正极产生的oh恰好结合生成水，故溶液的酸性不会增强，d项错误。10流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为cupbo22h2so4=cuso4pbso42h2o。下列说法不正确的是()aa为负极，b为正极b该电池工作时，pbo2电极附近溶液的ph增大ca极的电极反应式为cu2e=cu2d调节电解质溶液的方法是补充cuso4【答案】：d【解析】：a项，根据电池总反应可得铜为负极，pbo2为正极，正确；b项，该电池工作时，pbo2电极上发生的反应为pbo24hso2e=pbso42h2o，消耗了溶液中的h，故溶液的ph增大，正确；c项，铜电极的电极反应为cu2e=cu2，正确；d项，反应生成了cuso4，消耗了h2so4，故应补充h2so4，错误。二、填空题11微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。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zn2oh2e=znoh2o，ag2oh2o2e=2ag2oh根据上述反应式，完成下列填空。(1)下列叙述正确的是_。a在使用过程中，电解质溶液中的koh被不断消耗，ph减小b使用过程中，电子由ag2o极经外电路流向zn极czn是负极，ag2o是正极dzn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)在使用过程中，负极消耗oh，ph减小，正极生成oh，ph增大，电解质溶液中koh的量不变，ph不变，a项错；电子流向是由zn极经外电路流向ag2o极，b项错；zn为负极，发生氧化反应，ag2o为正极，发生还原反应，c项对，d项错。(2)将正负两极反应式相加可得总反应式。答案：(1)c (2)znag2o=zno2ag(3)减小 增大不变12被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图所示为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为koh溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题：(1)图中通过负载的电子流动方向为_(填“向左”或“向右”)。(2)写出氢氧燃料电池工作时的电极反应和总反应。正极：_，负极：_，总反应：_。(3)为了获得氢气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在催化剂作用下制取氢气。写出c3h8和h2o反应生成h2和co化学方程式_。(4)若将此燃料电池改为甲烷空气燃料电池，该电池工作时的负极反应为_。【解析】：h2在负极上被氧化，o2在正极上被还原，电解质溶液为koh溶液，在书写电极反应时不出现h。书写甲烷空气燃料电池的电极反应时，甲烷被o2氧化的产物是co2，在碱溶液中继续反应生成co。【答案】：(1)向右(2)2h2oo24e=4oh2h24oh4e=4h2o2h2o2=2h2o(3)c3h83h2o3co7h2(4)ch410oh8e=co7h2o13.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)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_，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是_。(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 gcm3，用锂吸收224 l(标准状况)h2，生成的lih体积与被吸收的h2体积比值为_。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)原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2h2o2=2h2o，其中h2在负极失电子，即电子从a流向b。(2)负极为h2失电子生成h，但溶液为koh溶液，故负极反应为h22e2oh=2h2o。(3)铂粉的接触面积大，可以增大电极单位面积吸附h2、o2分子数，可以加快反应速率。(4)反应中li从0价升至1价，为还原剂，反应中h2o中的h从1价降至0价，