人教版选修4 第4章第2节 化学电源 作业 (8).doc

第二节化学电源过关训练试题（时间：45分钟 满分：100分）一、单项选择题(每小题5分，共50分)1下列有关化学电池的说法中正确的是(c)a化学电池只能将化学能转化为电能b燃料电池能将全部化学能转化为电能c银锌电池比能量大，电压稳定，储存时间长d一次电池包括干电池和蓄电池解析：蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)，燃料电池的能量转化率超过80%，但不可能100%转化。蓄电池可重复使用，属于二次电池。故正确答案为c。2科学工作者为心脏病患者设计的心脏起搏器的电池是以pt和zn为电极材料，依靠人体体液中含有的一定浓度的溶解氧、h和zn2进行工作的。该电池工作时，正极的电极反应式为(d)azn2e=zn2 b2h2e=h2c4oh4e=o22h2o do24h4e=2h2o解析：正极得电子，体液中溶解的氧易得电子而发生反应：o24h4e=2h2o，d项正确。3乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 左右时供电，电池总反应式为c2h5oh3o2=2co23h2o，电池示意图如下，下列说法中正确的是(b)a电池工作时，质子向电池的负极迁移b电池工作时，电流由b极沿导线流向a极ca极上发生的电极反应是c2h5oh3h2o12e=2co212hdb极上发生的电极反应是2h2oo24e=4oh解析：通入乙醇的一极(a极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，选项a不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，选项b正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，所以选项c不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现oh，选项d不正确。4燃料电池的基本组成为电极、电解质溶液、燃料和氧化剂。此种电池的能量转化率超过80%，产物污染小。下列有关燃料电池的说法错误的是(c)a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c2h5oh12e12oh=2co29h2od碱性甲烷燃料电池的正极反应为o22h2o4e=4oh解析：c项，电解质为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项错误。5下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(c)a该系统中只存在3种形式的能量转化b装置y中负极的电极反应式为：o22h2o4e=4ohc装置x能实现燃料电池的燃烧和氧化剂的再生d装置x、y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化解析：a项，系统中存在光能电能、电能化学能、化学能电能、电能机械能等多种能量转化方式；b项，y中负极的电极反应式为h22e=2h；c项，装置x可电解水生成h2和o2；d项，无论是原电池还是电解池都不可能实现电能与化学能的完全转化，故只有c正确。6一种甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2ch3oh3o24oh2co6h2o，则有关说法正确的是(b)a放电时，ch3oh参与反应的电极为正极b放电时，负极的电极反应为ch3oh8oh6e=co6h2oc标准状况下，通入5.6 l o2并完全反应后，有0.5 mol电子转移d放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的ph降低解析：从电池反应可知，ch3oh为原电池的负极，a选项错误；正极反应为：o22h2o4e=4oh，标准状况下，5.6 l o2为0.25 mol，转移电子数为1 mol，c选项错误；从正极反应可以看出，正极附近溶液oh的浓度增大，ph升高，d选项错误。7实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取cl2(提示：2nacl2h2o2naohh2cl2)，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：pbso2e=pbso4正极：pbo24hso2e=pbso42h2o今若制得0.050 mol h2，这时电池内消耗的h2so4的物质的量至少是(c)a0.025 mol b0.050 molc0.10 mol d0.20 mol解析：欲求h2so4的量，需找出铅蓄电池的总反应式，将电极反应式合并得pbpbo22h2so4=2pbso42h2o，而制取cl2时，每生成1 mol h2，电子转移2 mol，现需电子0.050 mol20.10 mol，由铅蓄电池总反应可知每转移0.10 mol电子，将消耗h2so4 0.10 mol。8固体氧化物燃料电池是由美国西屋(westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(o2)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(d)a有o2放电的a极为电池的负极b有h2放电的b极为电池的正极ca极对应的电极反应式为o22h2o4e=4ohd该电池的总反应方程式为2h2o22h2o解析：据该电池的工作原理图可知，被氧化的是h2：h22eo2=h2o，b极为原电池的负极；被还原的是o2：o24e=2o2，a极为原电池的正极。总反应的方程式为：2h2o2=2h2o，反应条件应是高温。9氢氧燃料电池，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的koh溶液，电池总反应为2h2o2=2h2o，该电池工作时，下列说法正确的是(c)负极质量减轻负极反应为o22h2o4e=4oh负极反应为2h24oh4e=4h2o正极区ph升高，而负极区ph降低溶液中阴离子移向负极a b c d解析：氢氧燃料电池中h2在负极上发生氧化反应，由于是碱性条件，所以电极反应为：2h24e4oh=4h2o，负极区oh浓度降低。正极上o2发生还原反应，得电子转化为oh，电极反应为：o24e2h2o=4oh，正极区oh浓度增大，而且溶液中阴离子向负极移动，故说法正确。10利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，制作出一些具有实际应用价值的装置，下图是用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，下列有关说法正确的是(a)a铝制汽水罐将逐渐被溶解b炭粒和木炭棒上发生的反应为o24e=2o2c木炭棒应与玩具电机的负极相连d该电池工作一段时间后木炭棒和炭粒的质量均会减少解析：该电池的反应原理是4al3o2=2al2o3，所以al作电源负极，与玩具的负极相连，即铝制汽水罐将逐渐溶解，a正确；木炭棒作电源正极，与玩具电机的正极相连，c项错误；正极上发生的反应为o22h2o4e=4oh，b项错误，d项错误。二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11（每空2分，共14分）(1)今有2h2o22h2o反应，构成燃料电池，则负极通的应是_，正极通的应是_，电极反应式为_，_。(2)如把koh改为稀h2so4作导电物质，则电极反应式为_，_。(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的ph各有何变化？(3)如把h2改为甲烷，koh做导电物质，则电极反应式为_。解析：解决此题的关键是弄清原电池的有关概念，根据总反应式可知h2在反应中被氧化，o2被还原，h2应在负极上反应，o2应在正极上反应，又因为是碱性溶液不可能有h参加或生成，故负极反应为2h24oh4e=4h2o，正极反应为o22h2o4e=4oh。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有oh参加反应也不可能有oh生成，负极：2h24e=4h，正极：o24h4e=2h2o。由于前者在碱性条件下反应，koh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不变，水增多，溶液酸性变小，故ph将变大。如把h2改为甲烷，用koh做导电物质，则负极：ch410oh8e=co7h2o，正极：2o24h2o8e=8oh，此时不会有co2放出。答案：(1)h2 o2 （各1分，下各2分）负极：2h24oh4e=4h2o 正极：o22h2o4e=4oh(2)负极：2h24e=4h 正极：o24h4e=2h2o(1)中ph变小，(2)中ph变大。(3)负极：ch410oh8e=co7h2o 正极：2o24h2o8e=8oh12（每空3分，共12分）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3zn2k2feo48h2o3zn(oh)22fe(oh)34koh。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是_。(2)放电时，正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为zn2e2oh=zn(oh)2，则正极反应为_。(3)放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。解析 电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的zn。由电池的总反应方程式负极反应式正极反应式可知，正极反应式为feo3e4h2o=fe(oh)35oh，正极生成了oh，碱性增强。答案 (1)zn(2)还原feo3e4h2o=fe(oh)35oh(3)正13(每空2分，共12分)科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下图：请回答下列问题：(1)pt(a)电极是电池的_极，电极反应式为_；pt(b)电极发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。(2)该电池的总反应方程式为_。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的ch3oh有_mol。解析：pt(a)端的原料为ch3oh和h2o，产物为co2、h，根据c化合价由2价升到4价，失去6个电子，pt(a)为负极；pt(b)端的原料为o2和h，产物为h2o，o化合价由0价降为2价，发生还原反应，为正极。答案：(1)负2ch3oh2h2o12e=2co212h还原3o212h12e=6h2o(2)2ch3oh3o2=2co24h2o(3)14（每空2分，共12分）科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)图a为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320 左右，电池反应为2naxs=na2sx，正极的电极反应式为_。m(由na2o和al2