2011年高中化学 2.3.2　化学电源智能优化训练 苏教版必修2

用心 爱心 专心 1 1 2011 年福州高一检测 据报道 氢氧燃料电池公交汽车已经驶上北京街头 下列说 法正确的是 A 电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法 B 发展氢氧燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术 C 氢氧燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染 D 氢氧燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能 解析 选 C 电解水制备氢气需要大量的电能 所以 A 不正确 氢气属于易燃气体 容 易发生危险 所以需要考虑安全高效的储氢技术 氢氧燃料电池为化学能转化为电能 产物 为水 对环境没有污染 C 项正确 D 项错误 2 锂电池是新一代高能电池 目前已研究出多种锂电池 某种锂电池的总反应式为 Li MnO2 LiMnO2 下列说法中正确的是 A Li 是正极 MnO2是负极 B 放电时负极的反应 Li e Li C 放电时正极的反应 MnO e MnO2 2 D 电池放电时 产生高锰酸根离子 解析 选 B Li 为负极 发生反应 Li e Li MnO2为正极 发生反应 MnO2 e MnO 2 3 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 A 该电池能够在高温下工作 B 电池的负极反应为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H C 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 22 4 6 解析 选 B 微生物主要成分是蛋白质 高温条件下蛋白质变性 失去活性 A 不正确 通入燃料 C6H12O6的极为负极 负极反应为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H 能放出 CO2应该是酸性 所以右边写 H 不能在左边加 OH 右边写 H2O B 项正确 正极反应为 6O2 24H 24e 12H2O 从两极反应可知 负极生成 H 正极消耗 H 即通过质子交换 膜从负极到正极传导 H 选项 C 不正确 从总反应 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 可知 每消耗 1 mol 氧气 理论上能生成标准状况下 CO2气体 22 4 L D 项错 4 2011 年厦门高一检测 一种新型燃料电池 它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中 然后分别向两极上通入乙烷和氧气 其电极反应式为 C2H6 18OH 14e 2CO 12H2O 7H2O 7 2O2 14e 14OH 有关此电池的推断正确 2 3 的是 A 通氧气的电极为负极 B 参加反应的氧气与 C2H6的物质的量之比为 7 2 用心 爱心 专心 2 C 放电一段时间后 KOH 的物质的量浓度不变 D 电解质溶液中 CO向正极移动 2 3 解析 选 B 燃料电池中 燃料为负极 氧气为正极 A 不正确 电池的总反应式为 C2H6 O2 4KOH 2K2CO3 5H2O 由于 KOH 参与电极反应 且反应有 H2O 生成 所以 KOH 的 7 2 物质的量浓度减小 C 不正确 电解质溶液中 阴离子向负极移动 D 不正确 5 氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是 2H2 g O2 g 2H2O l H 572 kJ mol 1 请回答下列问题 1 生成物能量总和 填 大于 小于 或 等于 反应物能量总和 2 若 2 mol 氢气完全燃烧生成水蒸气 则放出的热量 填 或 572 kJ 3 美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置 其构造如图所示 a b 两个电极均由 多孔的碳块组成 它的负极反应物为 当正极消耗 5 6 L 标准状况 气体时 外电 路转移的电子数为 解析 1 H2的燃烧反应为放热反应 所以反应物的总能量大于生成物的总能量 2 根据热化学方程式可知 2 mol 氢气完全燃烧生成液态水 放出的热量为 572 kJ 由于液态水变为气态水需要吸收热 故生成气态水放出的热量小于 572 kJ 3 在氢氧燃料电池中 根据化合价可判断 H2失去电子为负极 O2得电子为正极 正 极反应为 O2 2H2O 4e 4OH 消耗 5 6 L 氧气 转移的电子数为 6 02 1023个 答案 1 小于 2 3 H2 6 02 1023 一 单项选择题 1 下列有关电池的说法不正确的是 A 手机上用的锂离子电池属于二次电池 B 铜锌原电池工作时 电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C 甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D 锌锰干电池中 锌电极是负极 解析 选 B 锂离子电池可以充电后再次使用 属于二次电池 A 项正确 铜锌原电池 中铜为正极 故电流为由铜流向锌 而电子是由锌流向铜 B 项错 电池的实质即是化学能 转化成电能 C 项正确 Zn 失去电子生成 Zn2 故作为负极 D 项正确 2 锌锰干电池在放电时 电池总反应方程式可以表示为 Zn 2MnO2 2NH Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O 在此电池放电时 正极 碳棒 上发生反应的 4 物质是 A MnO2和 NH B Zn2 和 NH 4 4 C Zn D 碳棒 解析 选 A 由锌锰干电池的总反应知 Zn 为负极 MnO2为正极上发生反应的物质 NH 为正极上的辅助反应物 4 3 上海世博会有千辆氢氧燃料电池车上路 参看某种氢氧燃料电池原理图 下列说法 不正确的是 用心 爱心 专心 3 A 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 B 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 C 氢氧燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高 D 氢氧燃料电池工作时 发出淡蓝色火焰 解析 选 D 氢氧燃料电池将化学能直接转化为电能 没有燃烧 所以不会发出淡蓝色 火焰 解析 选 D 根据原电池工作原理 负极上发生氧化反应 元素化合价会升高 所以在 放电过程中被氧化的是 Zn 即 Zn 为负极 5 2011 年扬州高一检测 最早使用的化学电源是锌锰电池 即大家所熟悉的干电池 其结构如图所示 尽管这种电池的历史悠久 但对它的电化学过程尚未完全了解 一般认为 放电时 电池中的反应如下 E 极 2MnO2 2H2O 2e 2MnO OH 2OH F 极 Zn 2NH4Cl 2e Zn NH3 2Cl2 2H 总反应式 2MnO2 Zn 2NH4Cl 2MnO OH Zn NH3 2Cl2 下列说法正确的是 A E 极是电池的正极 发生的是氧化反应 B F 极是电池的负极 发生的是氧化反应 C 从结构上分析 锌锰电池应属于可充电电池 D 锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的 解析 选 B 锌锰干电池为一次电池 不能作为可充电电池 所以 C D 错 E 极得电子 发生还原反应 应该为电池的正极 同理 F 极为电池的负极 发生氧化反应 所以 A 项错 B 项对 6 2011 年无锡高一检测 普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生 Ca OH 2 溶液 用心 爱心 专心 4 呈碱性 根据这一物理化学特点 科学家发明了电动势法测水泥初凝时间 此方法的原理如 图所示 反应的总方程式为 2Cu Ag2O Cu2O 2Ag 下列有关说法正确的是 A 普通水泥的主要成分是 2CaO SiO2 3CaO SiO2和 3CaO Al2O3 B 测量原理示意图中 Ag2O 为负极 C 正极的电极反应为 2Cu 2OH 2e Cu2O H2O D 电池工作时 OH 向正极移动 解析 选 A 普通水泥的主要成分是硅酸二钙 硅酸三钙 铝酸三钙 A 正确 在总反 应中 Ag2O 作氧化剂 氧化剂在原电池中作正极 B 错 原电池的正极得电子 C 错 电池工 作时电子由负极通过外电路流向正极 由电荷平衡可知 带负电荷的阴离子应该流向负极 D 错 二 不定项选择题 7 2011 年龙岩高一检测 据报道 锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池 因为锌 电池容量更大 而且没有铅污染 其电池反应为 2Zn O2 2ZnO 原料为锌粒 电解液和 空气 则下列叙述正确的是 A 锌为正极 空气进入负极反应 B 负极反应为 Zn 2e Zn2 C 正极发生氧化反应 D 电解液肯定不是强酸 解析 选 BD 所以 Zn 作负极 负极发生氧化反应 Zn 2e Zn2 如果电解液是强酸 由于c H 大 正极的反应是 2H 2e H2 而不是 O2得到电子 因此 B D 项是正确的 8 汽车的启动电源常用铅蓄电池 其结构如图所示 放电时的电池反应如下 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 根据此反应判断下列叙述中正确的是 A PbO2是电池的负极 B Pb 是负极 C PbO2得电子 被氧化 D 电池放电时 溶液酸性减弱 解析 选 BD 根据电池反应知放电过程中铅失去电子 因此它是原电池的负极 故 B 项 正确 PbO2在放电过程中得到电子被还原 所以它是原电池的正极 因此 A C 两项错误 由于原电池放电的过程中消耗硫酸 所以溶液的酸性减弱 故 D 项正确 9 美国圣路易斯大学科学家研制了一种新型的乙醇电池 DEFC 它用磺酸类质子 H 作溶剂 在 200 左右时供电 乙醇电池比甲醇电池效率高出 32 倍且更安全 电池总反应 式为 C2H5OH 3O2 2CO2 3H2O 电池示意图如图所示 下列说法不正确的是 用心 爱心 专心 5 A a 为电池的负极 B b 电极发生氧化反应 C 电池工作时电流由 a 极沿导线经灯泡再到 b 极 D 电池正极的电极反应为 4H O2 4e 2H2O 解析 选 BC a 极为通入乙醇的电极 该电极发生的电极反应为 C2H5OH 3H2O 12e 2CO2 12H a 极为电池的负极故 A 正确 b 电极为电池的正极 电 极反应为 4H O2 4e 2H2O 该电极发生还原反应 故 B 不正确而 D 正确 电池工作时 外电路电流由正极到负极 故电流由 b 极沿导线经灯泡再到 a 极 故 C 不正确 10 2010 年高考大纲全国卷 如图是一种染料敏化太阳能电池的示意图 电池的一个 电极由有机光敏染料 S 涂覆在 TiO2纳米晶体表面制成 另一电极由导电玻璃镀铂构成 电 池中发生的反应为 TiO2 STiO2 S 激发态 h TiO2 S TiO2 S e I 2e 3I 3 2TiO2 S 3I 2TiO2 S I 3 下列关于该电池叙述错误的是 A 电池工作时 I 离子在镀铂导电玻璃电极上放电 B 电池工作时 是将太阳能转化为电能 C 电池的电解质溶液中 I 和 I的浓度不会减少 3 D 电池中镀铂导电玻璃为正极 解析 选 A 由题干所给电池中的反应可知 二氧化钛电极上的材料失去电子作太阳能 电池的负极 则镀铂导电玻璃为电池的正极 电解质中的 I到铂电极上得电子转化为 I 3 然后 I 到二氧化钛电极上将部分电子失去 再次转化为 I 故整个过程中 I I 浓度不 3 3 会减少 综合题目中的四个方程式可知 该电池的能量转化过程为有机光敏染料吸收光能变 为激发态 激发态在电池内部转化为电能后又恢复原态 如此循环 三 非选择题 11 据报道 最近摩托罗拉公司研制出了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新 型手机电池 电量可达现用镍 氢电池或锂电池的 10 倍 可连续使用一个月才充一次电 请回答以下问题 1 甲醇是 极 电极反应是 2 电池反应的离子方程式是 解析 CH3OH 和 O2在电池中 肯定是 O2氧化 CH3OH CH3OH 是负极反应物 O2是正极反应 物 CH3OH 被氧化生成 CO2和 H2O 电解质溶液中有强碱 OH 则 CO2要转化为 CO 2 3 用心 爱心 专心 6 答案 1 负 CH3OH 8OH 6e CO 6H2O 2 3 2 2CH3OH 3O2 4OH 2CO 6H2O 2 3 12 将洁净的金属片 A B C D 分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧 如图所示 在每次实验时 记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示 金属电子流动方向电压 V AA Fe 0 76 BFe B 0 18 CC Fe 1 32 DD Fe 0 28 已知构成原电池两电极的金属活泼性相差越大 电压表读数越大 请判断 1 A B C D 四种金属中活泼性最强的是 用字母表示 2 若滤纸改用 NaOH 溶液浸润一段时间后 则在滤纸上能看到有白色物质析出 后迅速 变为灰绿色 最后变成红褐色 则滤纸上方的金属片为 用字母表示 此时负极反 应式为 解析 1 由电子流动方向可判断金属的相对活泼性 可知 A C D 的活泼性比 Fe 强 由电压大小判断出 C 最强 2 由题意可知有 Fe OH 2生成 说明 Fe 作负极生成 Fe2 则可 知金属片为 B 负极反应 Fe 2e Fe2 答案 1 C 2 B Fe 2e Fe2 13 熔融盐燃料电池具有高发电效率 因而受到重视 可用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混 合物作电解质 CO 为负极燃气 空气与 CO2的混合气体为正极助燃气 制得在 650 下工作 的燃料电池 请完成有关的电池反应式 负极 2CO 2CO 4e 4CO2 2 3 正极 总电池反应式 解析 在原电池 包括燃料电池 中 正极发生还原反应 负极发生氧化反应 故 O2氧化 CO CO 在负极发生氧化反应 O2在正极发生还原反