人教版选修4 第4章第2节 化学电源 作业.doc

第2节 化学电源基 础 巩 固1下列有关电池的叙述正确的是 (b)a锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细b氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化c太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅d氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能解析：选项原因分析结论a锌锰干电池工作后碳棒不变b氢氧燃料电池工作时都是负极发生氧化反应，h22e=2hc太阳能电池的主要材料是高纯度的硅d氢氧燃料电池是将化学能转变为电能2.原电池发生的反应是可自发进行的氧化还原反应，co/o2燃料电池以熔融状态的碳酸盐为电解质，下列说法正确的是 (d)aco在正极通入bco在电池内部向正极移动c当有22.4 l co参加反应时，电路中有2 mol电子发生转移d该电池电解质为固态时，电池无法工作解析：燃料电池中，燃料co发生失电子的氧化反应，所以应在负极通入，故a错误；放电时，阴离子co向负极移动，故b错误；温度和压强未知，无法计算co的物质的量，导致无法计算转移的电子数，故c错误；该电池电解质为固态时，电解质中不含自由移动的离子，电解质内部不能形成电流，导致不能形成闭合回路，则电池无法工作，故d正确。3(2017河北沧州一中高三月考)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，其中电池的电解质是掺杂了y2o3(y为钇)的zro2(zr为锆)晶体，它在高温下能传导o2。若以丁烷(c4h10)代表汽油，总反应为2c4h1013o2=8co210h2o。有关该电池的说法错误的是 (c)a该电池负极的电极反应式为c4h1013o226e=4co25h2obo2向负极移动c该电池正极的电极反应式为：o24e2h2o=4ohd丁烷在放电时发生氧化反应解析：丁烷失电子发生氧化反应，电极反应式为c4h1026e13o2=4co25h2o，故a正确；原电池中，阴离子向负极移动，即o2向负极移动，故b正确；正极上通入空气，氧气得电子发生还原反应，由电解质的性质知，o2得电子被还原为o2，故电极反应式为o24e=2o2，故c错误；丁烷在负极放电时发生氧化反应，故d正确。4已知空气锌电池的电极反应式为：(锌)zn2oh2e=znoh2o，(石墨)o2h2o2e=2oh，据此判断锌片是 (a)a负极，并被氧化b负极，并被还原c正极，并被氧化d正极，并被还原解析：负极为失电子的活泼金属，发生氧化反应。5科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电。该电池负极反应为 (c)ah22oh2e=2h2obo24h4e=2h2och22e=2hdo22h2o4e=4oh解析：负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成h，c正确。6以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(b)a该电池能够在高温下工作b电池的负极反应为：c6h12o66h2o24e=6co224hc放电过程中，h从正极区向负极区迁移d在电池反应中，每消耗1 mol氧气理论上能生成标准状况下co2气体 l解析：微生物燃料电池只能在常温下工作，a错；放电过程为原电池反应，h应向正极迁移，c错；由电池反应c6h12o66o2=6co26h2o知，每消耗1 mol o2理论上生成1 mol co2，即标况下22.4 l，d错。7如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(mhni电池)。下列有关说法不正确的是 (c)a放电时正极反应为：nio(oh)h2oe=ni(oh)2ohb电池的电解液可为koh溶液c充电时负极反应为：mhohe=h2omdmh是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析：镍氢电池中主要为koh作电解液，充电时，阳极反应：ni(oh)2oh= nio(oh)h2oe，阴极反应：mh2oe=mhoh，总反应为mni(oh)2mhnio(oh)；放电时，正极：nio(oh)h2oe=ni(oh)2oh，负极：mhohe=mh2o，总反应为mhnio(oh)=mni(oh)2。以上各式中m为金属合金，mh为吸附了氢原子的储氢合金。 a放电时，正极：nio(oh)h2oe=ni(oh)2oh，故a正确；b.为了防止mh被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为koh作电解液，故b正确；c.充电时，负极作阴极，阴极反应为mh2oemhoh，故c错误；d.m为储氢合金，mh为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故d正确。二、非选择题8氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是koh溶液，试回答下列问题：(1)通入氯气的电极是_正_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：3cl26e= 6cl。(2)加入铝的电极是_负_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：2al6e8oh=2alo4h2o。(3)电子从_al_极流向_cl2_极(填“al”或“cl2”)。解析：根据cl2和al的反应方程式：3cl22al=2alcl3可知，铝易失电子被氧化，为负极，但电解液为koh溶液，故负极反应为：2al6e8oh=2alo4h2o，cl2易得电子被还原，为正极，电极反应为3cl26e=6cl。在外电路中电子从负极(铝极)流出沿导线流向正极(cl2极)。9(1)美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池，其构造如下图所示：koh作电解质，其反应为：2h2o2=2h2o，则负极通入的是_h2_，电极反应式为：2h24oh4e=4h2o；正极通入的是_o2_，电极反应式为：o22h2o4e=4oh。(2)如把koh改为稀h2so4作电解质，则电极反应式为：负极2h24e=4h，正极o24h4e=2h2o。(3)如把h2改为ch4，koh作导电物质，则电极反应式为：负极ch410oh8e=co7h2o，正极2o24h2o8e=8oh。解析：根据原电池的原理，负极发生氧化反应，电子流出；正极发生还原反应，电子流入；燃料电池燃料为负极，氧化剂为正极。(1)koh作电解质，则负极通入的是h2，因为电解质溶液显碱性，所以氢气失去电子变成h后将与oh结合生成水，电极反应式为：2h24oh4e=4h2o。正极通入的是o2，氧气得到电子变成o2后将与h2o结合生成oh，电极反应式为：o22h2o4e=4oh。(2)稀h2so4作电解质时，溶液显酸性，所以氧气得到电子变成o2后将与h结合生成水，正极反应为o24h4e=2h2o，负极反应为2h24e=4h。(3)把h2改为ch4，koh作导电物质，则负极通入的是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。能 力 提 升1(2017湖北荆门部分高中高二联考)燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为mgnaclo燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是 (a)ay电极为镁电极b电池工作时na向负极移动c废液的ph大于naclo溶液的phdx电极上发生的反应为clo2h2o4e=clo4h解析：根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，由图中oh向y电极移动，判断y电极为负极，故y电极为镁电极，故a正确；电池工作时na向正极移动，故b错误；mg作负极，发生氧化反应生成mg2，与oh结合生成mg(oh)2，溶液中oh被消耗，故废液的ph小于naclo溶液的ph，故c错误；x电极为正极，发生还原反应，电极方程式为clo2eh2o=cl2oh，故d错误。2生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的pbso4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2pbso42h2opbo2pb2h2so4下列对铅蓄电池的说法中错误的是 (a)a需要定期补充硫酸b工作时铅是负极，pbo2是正极c工作时负极上发生的反应是pb2eso=pbso4d工作时电解质溶液的密度减小解析：铅蓄电池在工作时相当于原电池，发生氧化反应的物质作负极，发生还原反应的物质作正极，所以pb是负极，pbo2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成pb2，pb2与溶液中的so生成pbso4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等；故h2so4不用定期补充；放电时，h2so4被消耗，溶液中的h2so4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。3微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 (a)a正极反应中有co2生成b微生物促进了反应中电子的转移c质子通过交换膜从负极区移向正极区d电池总反应为c6h12o66o2=6co26h2o解析：根据微生物电池工作原理示意图可知：c6h12o6在负极上发生氧化反应，电极反应式为c6h12o624e6h2o=6co224h；o2在正极上发生还原反应，电极反应式为6o224e24h=12h2o。负极有co2生成，a项错误；b项，微生物促进了反应中电子的转移，正确；c项，质子通过交换膜从负极区移向正极区，正确；d项，电池总反应为c6h12o66o2=6co26h2o，正确。4高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有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，其总反应为：2c2h67o28koh=4k2co310h2o，有关此电池的推断中正确的是 (c)a负极反应为：14h2o7o228e=28ohb放电过程中koh的物质的量浓度不变c每消耗1 mol c2h6，则电路上转移的电子为14 mold放电一段时间后，负极周围的ph升高解析：燃料作负极，氧气作正极，a选项错误；由总反应可知放电过程中消耗koh，b选项错误；分析总反应，7个o2参加反应转移28个电子，c选项正确；负极电极反应式为c2h618oh14e=2co12h2o，d选项错误。5市场上经常见到的标记为liion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：li2li0.35nio22li0.85nio2，下列说法不正确的是 (d)a放电时，负极的电极反应式：lie=lib充电时，li0.85nio2既发生氧化反应又发生还原反应c该电池不能用水溶液作为电解质溶液d放电过程中li向负极移动解析：a项，li从零价升至正价，失去电子，作负极，正确；b项，反应逆向进行时，反应物只有一种，化合价既有升，又有降，所以既发生氧化反应又发生还原反应，正确；c项，由于li可以与水反应，故不能用水溶液作为电解质溶液，正确；d项，原电池中阳离子应迁移至正极得电子，故错。6固体离子导体依靠离子迁移传导电流，ag可以在rbag4i5晶体中迁移。下图是一种固体电池。空气中的o2透过聚四氟乙烯膜与ali3反应生成i2，ag和i2作用形成原电池。下列说法中错误的是 (b)ai2在石墨上被还原b石墨电极为负极，银电极为正极cag从负极向正极移动d银电极的电极反应式为2ag2e=2ag解析：该电池的总反应式为2agi2=2agi，银电极为负极，电极反应式为2ag2e=2ag；石墨电极为正极，电极反应式为i22e=2i，故a、d项均正确，b项错误。在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，c项正确。7(2017湖南长沙明德中学高二开学测)新型nabh4/h2o2燃料电池(dbfc)的结构如图。该电池总反应方程式为nabh44h2o2=nabo26h2o，下列有关说法正确的是 (d)a电池正极区的电极反应为bh8oh8e=bo6h2ob电极b为负极，纳米mno2层的作用是提高原电池的工作效率c放电过程中，na从正极区向负极区迁移d在电池反应中，每消耗1 l 6 mol/l h2o2溶液，理论上流过电路中的电子数为12na解析：根据图可知，b电极上h2o2得电子生成oh，所以b电极是正极，发生的反应为h2o22e=2oh，故a、b错误；根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，放电时，阳离子向负电荷较多的正极移动，阴离子向正电荷较多的负极移动，所以na从负极区向正极区迁移，故c错误；在电池反应中，每消耗1 l 6 mol/l h2o2溶液，消耗h2o2的物质的量为6 mol，根据h2o22e=2oh知，理论上流过电路中的电子数为6 mol2na mol112na，故d正确。8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)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_由化学能转变为电能_，在导线中电子流动方向为_由a到b_(用a、b表示)。(2)负极反应式为2h24oh4e=4h2o(或h22oh2e=2h2o)。(3)电极表面镀铂粉的原因为：_增大电极单位面积吸附h2、o2分子数，加快电极反应速率_。(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_li_，反应中的氧化剂是_h2o_。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体积比为(或8.71104)。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