新高中化学第四章第二节化学电源课后作业(含解析)新人教版选修4

1、第二节化学电源目标要求1. 了解依据原电池原理开发的技术产品一一化学电池。 2. 了解一次电池、 二次电池、燃料电池的根本构造、工作原理、性能和适用范围。 3.正确书写原电池的电极反 应式和电池反响方程式。根底落实、化学电池化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。 二、常用电池1.一次电池碱性锌锰电池锌银电池电池结构负极：Zn 正极：MnO电解质溶液：KOH溶液负极：Zn正极：Ag2O 电解质溶液：KOH溶液电极 反响正极2MnO+ 2e+ 2HO=2M nOOH2OHAgzO+ 2e+ HO=2A 2OH负极Zn 2e+ 2OH =Z n(OH)zZn+ 2OH 2e =Z n(

2、OH总反响式Zn+ 2MnO+ 2HO=2M nOOHZn (OH)2Zn+ Ag2O+ HO=Z n(OH)+ 2Ag铅蓄电池氢氧燃料电池电池结构负极：Pb正极：PbO 电解质溶液：HSQ溶液负极：H 正极：Q电解质：酸性电解质电极 反响正极PbQ(s) + SO (aq) + 4H+ (aq) + 2e=PbSOs) + 2fO(l)O+ 4H + 4e =2HO负极Pb(s) + SO(aq) 2e =PbSs)2 Hz 4e =4订总反响式Pb(s) + PbO(s) +2H2SQ(aq)=2PbSO4(s) + 20(1)2H + Q=2HO对点训练知识点一化学电池1碱性电池具有容量

3、大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧 化钾溶液为电解液，电池总反响式为Zn+ Mn耐 HzO=Zn Mn(OH?以下说法中，错误的选项是 ()A. 电池工作时，锌失去电子B. 电池正极的电极反响式为MnO+ 2H2O+ 2e=Mn (0扁+ 2OHC. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D. 外电路中每通过 0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g答案 C解析 此题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池： 锌为负极，在反响中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向 相反，故C错误；由电子守恒知 D项正确；由该

4、电池反响的总反响式和原电池的原理写出正 极反响式知B正确。2. 某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。 该电池的总反响式为 3Zn+ 2K2FeQ+ 8WO.放电3Zn0H2+ 2FeOH3+ 4KOH以下说法不正确的选项是 充电A. 放电时负极反响式为 Zn 2e+ 20H=Z nOHaB. 放电时正极反响式为FeO + 4H2D+ 3e=FeOH3 + 5OHC. 放电时每转移 3 mol电子，正极有 1 mol K 2FeQ被氧化D. 充电时阳极附近的溶液的碱性减弱答案 C解析 选项A,放电时，在碱性条件下， Zn失去电子为电池的负极： Zn 2e+ 2OH =ZnOHz；选项B

5、,根据放电时总电池反响式减去负极反响式 电子数需相等可得放电时正 极反响式为 FeO+ 4HO+ 3e=FeOHp+ 5OH ;选项C,放电时，KzFeO被复原；选项 D, 充电是放电的逆向反响，所以充电时，阳极消耗OH，导致阳极附近的溶液的碱性减弱。3. 生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO,枯燥后再放电.安装，充电后即可使用，发生的反响是2PbSQ+ 2H.O充电PbO+ Pb+ 2fSQ以下对铅蓄电池的说法错误的选项是A. 需要定期补充硫酸B. 工作时铅是负极，PbO是正极C. 工作时负极上发生的反响是Pb 2e+ SO=PbSOD. 工作时电解质的密度减小

6、答案 A解析 铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO是正极，负极发生的反响是Pb失去电子生成Pb2 +, Pb2+与溶液中的SO生成PbSQ沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的 硫酸相等，在电池制备时，PbSO的量是一定的，制成膏状，枯燥后再安装，说明HSQ不用补充；放电时，HSQ被消耗，溶液中的 H2SQ的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之 减小。知识点二燃料电池4. 固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆一氧化钇为电解质，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以下列图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反响。以下判断正确的选项是A. 有Q参加反响的a极为电

7、池的负极B. b极的电极反响式为 H? 2e + C? =HOC. a极对应的电极反响式为 Q+ 2HzO+ 4e =4OH高温D. 该电池的总反响式为2Hz+ O2高=2HzO答案 D解析 因为电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反响；a电极为正极，O在该极发生复原反响。由此推断该原电池的负极反响式为Ha 2e=2订，正1高温极电极反响式为+ 2e =O，那么电池总反响式为 2Hz+ Q=HzO。5. 有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入 甲烷，电解质是

8、掺杂了 Y2Q的ZrO2晶体，它在高温下能传导 O 。以下判断错误的选项是A. 电池正极发生的反响：O + 4e =26B. 电池负极发生的反响：CH+ 4CT 8e=CO 2fOC. 固体电解质里的 6的移动方向：由正极流向负极D. 向外电路释放电子的电极：正极即电子由正极流向负极答案 D解析因为放电时，电池正极发生复原反响元素化合价降低，负极发生氧化反响元素 化合价升高。所以正极反响式是 C2+ 4e =26，负极反响式是 CH+ 4 8e=CO 2HQ 由上述电池的正、负极反响式可以看出：正极反响“源源不断地产生C,负极反响要持续进行，那么需要“持续不断的6供应，故电池内 的移动方向是由

9、正极流向负极。电池的负极发生氧化反响，失去电子，故外电路电子从负极流出，所以D错误。课时作业【练根底落实：1. 铅蓄电池的两极分别为 Pb PbO，电解质溶液为 HSO，工作时的电池反响式为Pb+PbQ+ 2fSQ=2PbSC 2f0,以下结论正确的选项是 A. Pb为正极被氧化B.溶液的pH不断减小C. SO只向PbO处移动D.电解质溶液的pH不断增大答案 D解析 由题给电极反响式可以看出H2SQ不断被消耗，故pH不断增大，所以B不正确，D正确；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbQ极；内电路中

10、，负电荷S02和0H移向Pb极，所以C不正确。2. 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，电极反响式为Zn+ 2OH 2e =ZnOF H2OAO+ H2O+ 2e =2A叶 2OH总反响式为 Ag2O+ Zn=ZnOF 2Ag根据上述反响式，判断以下表达中正确的选项是A. 在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大B. 在使用过程中，电子由AgO经外电路流向Zn极C. Zn是负极，AO是正极D. Zn极发生复原反响，Ag2O极发生氧化反响答案 C解析 1根据电极反响式可知 Zn失电子被氧化而溶解， AgO得电子被复原，故 Z

11、n是 负极，Ag2O是正极，所以C正确；2负极即Zn极在反响时消耗 OH，那么负极区溶液的 pH 应减小，故A错误；3发生原电池反响时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O极，故B错误；4在原电池中，负极发生氧化反响，正极发生复原反响，故 D错误。3 .有人设计出利用 CH和Q的反响，用铂电极在 KOH溶液中构成原电池。电池的总反响 类似于CH在O中燃烧，那么以下说法正确的选项是 每消耗1 mol CH 4可以向外电路提供 8 mol e 负极上 CH失去电子，电极反响式为CH+ 10OH 8e =CO+ 7H.O 负极上是 Q获得电子，电极反响式为Q + 2H2O+ 4

12、e=4OH 电池放电后，溶液的 pH不断升高A.B.C .D .答案 A解析 CH在铂电极上发生类似于 CH在Q中燃烧的反响，即 CHtCO,严格地讲生成的CO还与KOH反响生成K2CO,化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反响式为CH 8e+ 10OH =C+ 2NHf=Z n*+ MnQ+ 2NH+ H20,此电池放电时，在正极 碳棒上发生反响的物质是J1H&1 和 MnO2voo o Q O 0 locrd o00 00000 100100 0 口 CK；A. ZnB.碳 C . MnO和 NHfD . Zn2+ 和 NH答案 C解析 根据原电池原理，锌为负极，碳棒为正极，锌应参加负

13、极反响，而MnO在反响中得到电子，应当在正极区发生反响，又由于NHf移向正极，在正极发生反响生成 NH。此题考查原电池电极反响式的书写，阳离子移动的方向。5. 氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反响产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反响式如下：负极：2H2+ 40H- 4e=4H0正极：Q + 2H2O+ 4e- =40H当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为A. 1.8 mol B . 3.6 mol C . 100 mol D. 200 mol答案 D31.8 x 10 g解析 nHQ= 18 g . mol-1 = 100 mol2H2 + O4e- 2=2HO即每生成1

14、 mol H 2O那么转移2 mol e -，当生成100 mol H 2O时，转移200 mol e -。6. 乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 C左右时供电，电池总反响式为C2HOH+ 3Q=2CG 3fO,电池示意图，以下说法中正确的选项是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C. a极上发生的电极反响是 C2H5OH+ 3H.O+ 12e-=2C釧12H+D. b极上发生的电极反响是 2H2O+ Q+ 4e- =4OH答案 B解析 通入乙醇的一极a极为负极，发生氧化反响；通入氧气的一极b极为正极，发 生复原反响。电池工作时，阳离子质子

15、向电池的正极迁移，A项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由 b极沿导线流向a极，B项正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，所以C项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反响式中不能出现OH, D项不正确。练综合拓展丨7 科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已方案将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接 参加纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。答复以下问题：(1) 这种电池放电时发生的化学反响方程式：(1) 此电池的正极发生的电极反响： ?负极发生的电极反响： 电解液中向极移动，向外电路释放电子的电极是 。(4)

16、使用该燃料电池的另一个好处是 答案 (1)2CH3O出 3Q=2CC4fO(2) 30 2+ 12+ 12e=6HO 2CH0H 2Hz0- 12e_=2CQH 12H+(3) 正 负极 (4)对环境无污染解析 (1)燃料电池的电池反响为燃料的氧化反响，在酸性条件下生成的C0不与HaSQ反响，故电池总反响式为2CH0出3Q=2C鉄4H2Q(2) 电池的正极 Q得电子，由于是酸性环境，所以会生成H0,用电池总反响式减去正极反响式即可得出负极的电极反响式。(3) H +移向正极，在正极生成水。(4) 产物是C0和H0,不会对环境造成污染。&氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。以下列图为电

17、池示意图，该电池电极外表镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请答复：(1) 氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ，在导线中电子流动方向为(用a、b表示)。(2) 负极反响式为。(3) 电极外表镀铂粉的原因为 (4) 该电池工作时，H和02连续由外部供应，电池可连续不断地提供电能。因此，大量 平安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：I .2 Li + H2=2LiHn. LiH + H20=Li0HF H4 反响i中的复原剂是 ，反响n中的氧化剂是 。 LiH固体密度为0.82 g cm-3,用锂吸收224 L(标准状况)出，生成的LiH体积与被吸收的

18、H2体积比为 。 由生成的LiH与作用，放出的H2用作电池燃料，假设能量转化率为80%那么导线中通过电子的物质的量为 mol。答案 (1)化学能转变为电能a到b (2)2H 2+ 4OH 4e-=4HO或H + 2OH - 2e-=2HO (3)增大电极单位面积吸附Fb、Q的分子数，加快电极反响速率(4)Li H2O 1/1148 或 8.71 X 10 - 4 32解析 (1)电池是把化学能转变为电能的装置；在电池中，电子从负极经导线流向正极， 而氢氧燃料电池中通入H的一极是负极，故电子由a流动到b。(2) H 2在负极失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故负极反响式为2f+ 40H 4e=4