高中化学人教版化学反应原理第四章电化学基础 第4章第2节

第四章第二节基础巩固1．下列有关电池的叙述正确的是eq\x(导学号68732701)(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，H2－2e－=2H＋√C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.已知空气—锌电池的电极反应式为：(锌)Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，(石墨)eq\f(1,2)O2＋H2O＋2e－=2OH－，据此判断锌片是eq\x(导学号68732702)(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。3．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eq\x(导学号68732703)(C)A．H2＋2OH－－2e－=2H2O B．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－=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。4．如图是一种应用广泛的锂电池，LiPF6是电解质，SO(CH3)2是溶剂，反应原理是4Li＋FeS2=Fe＋2Li2S。下列说法不正确的是eq\x(导学号68732704)(C)A．该装置将化学能转化为电能B．电子移动方向是由a极流向b极C．可以用水代替SO(CH3)2作溶剂D．b极反应式是FeS2＋4Li＋＋4e－=Fe＋2Li2S解析：Li作负极发生Li－e－=Li＋，正极FeS2中铁的化合价由＋2价降低到0价、硫由－1价降低到－2价，电极反应式为FeS2＋4e－＋4Li＋=Fe＋2Li2S；水与Li发生反应，C选项错误。5．科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料电池的说法不正确的是eq\x(导学号68732705)(A)A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．该电池的总反应是：C3H8＋5O2=3CO2＋4H2OC．电路中每通过5mol电子，约有5.6D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O解析：该燃料电池的化学反应原理是：C3H8＋5O2=3CO2＋4H2O，B正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极：C3H8－20e－＋10O2－=3CO2＋4H2O，C正确；通入O2的电极为正极：O2＋4e－=2O2－，产生的O2－将向负极移动，A项错。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eq\x(导学号68732706)(B)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1mol氧气理论上能生成标准状况下CO2气体eq\f,6)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C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O知，每消耗1molO2理论上生成1molCO2，即标况下22.47．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(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是eq\x(导学号68732707)(C)A．放电时正极反应为：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B．电池的电解液可为KOH溶液C．充电时负极反应为：MH＋OH－－e－=H2O＋MD．MH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)2＋OH－=NiO(OH)＋H2O＋e－，阴极反应：M＋H2O＋e－=MH＋OH－，总反应为M＋Ni(OH)2＝MH＋NiO(OH)；放电时，正极：NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，负极：MH＋OH－－e－=M＋H2O，总反应为MH＋NiO(OH)=M＋Ni(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)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，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M＋H2O＋e－＝MH＋OH－，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。8．(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：2H2＋O2=2H2O，则负极通入的是__H2__，电极反应式为：__2H2＋4OH－－4e－=4H2O__；正极通入的是__O2__，电极反应式为：__O2＋2H2O＋4e－=4OH－__。(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式为：负极__2H2－4e－=4H＋__，正极__O2＋4H＋＋4e－=2H2O__。(3)如把H2改为CH4，KOH作导电物质，则电极反应式为：负极__CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O__，正极__2O2＋4H2O＋8e－=8OH－__。eq\x(导学号68732708)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：2H2＋4OH－－4e－=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：O2＋2H2O＋4e－=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O2＋4H＋＋4e－=2H2O，负极反应为2H2－4e－=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COeq\o\al(2－,3)，利用反应前后电荷守恒，配平负极反应方程式：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。9．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：eq\x(导学号68732709)(1)通入氯气的电极是__正__极(填“正”或“负”)，电极反应式为：__3Cl2＋6e－=6Cl－__。(2)加入铝的电极是__负__极(填“正”或“负”)，电极反应式为：__2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O__。(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：3Cl2＋2Al=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：2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，Cl2易得电子被还原，为正极，电极反应为3Cl2＋6e－=6Cl－。在外电路中电子从负极(铝极)流出沿导线流向正极(Cl2极)。素能拓展1．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。下列关于甲烷燃烧电池的说法不正确的是eq\x(导学号68732710)(C)A．负极反应式为CH4＋10OH－＋8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OB．正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－=8OH－C．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解析：A、B两项是正确的；综合A、B两项知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，而电能转化为功的效率要大得多，D项正确。2．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：2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断中正确的是eq\x(导学号68732711)(C)A．负极反应为：14H2O＋7O2＋28e－=28OH－B．放电过程中KOH的物质的量浓度不变C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14molD．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C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O，D选项错误。3．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即可构成CH4燃料电池。已知通入CH4一极的电极反应式是：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O；通入O2一极的电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。下列有关叙述中，不正确的是eq\x(导学号68732712)(B)A．通入CH4的电极为负极 B．正极发生氧化反应C．溶液中的OH－向负极移动 D．工作一段时间后应补充KOH解析：该燃料电池正极发生还原反应，B不正确。根据题中电极反应式知CH4发生氧化反应，通入CH4的电极为负极，A正确；原电池工作时，电解质溶液中阴离子移向负极，C正确；该电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，工作时消耗KOH，D正确。4．如图装置为某新型燃料电池的工作示意图，以HCl－NH4Cl溶液为电解质溶液。下列有关说法中正确的是eq\x(导学号68732713)(C)A．通入H2的电极为正极B．该电池的负极反应式为：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)C．图中分离出的A物质为NH4ClD．该电池工作一段时间后，溶液的pH减小解析：分析题目中示意图可得，正极反应式为：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，负极反应式为：3H2－6e－=6H＋，故A、B项错误；电池工作的总反应式为：N2＋3H2＋2H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，消耗H＋，故电池工作一段时间后，溶液的pH增大，故D项错误；从电池的总反应式可知最终生成的物质为NH4Cl，则图中分离出的A物质为NH4Cl，故C项正确。5．市场上经常见到的标记为Li－ion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：Li＋\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))，下列说法不正确的是eq\x(导学号68732714)(D)A．放电时，负极的电极反应式：Li－e－=Li＋B．充电时，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eq\x(导学号68732715)(B)A．I2在石墨上被还原B．石墨电极为负极，银电极为正极C．Ag＋从负极向正极移动D．银电极的电极反应式为2Ag－2e－=2Ag＋解析：该电池的总反应式为2Ag＋I2=2AgI，银电极为负极，电极反应式为2Ag－2e－=2Ag＋；石墨电极为正极，电极反应式为I2＋2e－=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。7．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋下列有关说法正确的是eq\x(导学号68732716)(C)A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，A错误；每消耗1molO2，转移4mol电子，若有mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24LO2，B错误；根据题意，电解质溶液呈酸性，正极上的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H8．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：eq\x(导学号68732717)(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__2H2＋4OH－－4e－=4H2O(或H2＋2OH－－2e－=2H2O)__。(3)电极表面镀铂粉的原因为：__增大电极单位面积吸附H