苏教版高中化学必修二高一化学智能优化训练：2.3.2化学电源

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：MnOeq\o\al(－,2)＋e－=MnO2D．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－=MnOeq\o\al(－,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1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体eq\f(22.4,6)L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1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4L，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－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O,7H2O＋7/2O2＋14e－=14OH－，有关此电池的推断正确的是()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∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变D．电解质溶液中，COeq\o\al(2－,3)向正极移动解析：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＋eq\f(7,2)O2＋4KOH=2K2CO3＋5H2O，由于KOH参与电极反应，且反应有H2O生成，所以KOH的物质的量浓度减小，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)ΔH＝－572kJ·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2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量________(填“>”、“<”或“＝”)572kJ。(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5.6L(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，2mol氢气完全燃烧生成液态水，放出的热量为572kJ，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572kJ。(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5.6L氧气，转移的电子数为6.02×1023个。答案：(1)小于(2)<(3)H26.02×1023一、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＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O。在此电池放电时，正极(碳棒)上发生反应的物质是()A．MnO2和NHeq\o\al(＋,4) B．Zn2＋和NHeq\o\al(＋,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，NHeq\o\al(＋,4)为正极上的辅助反应物。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()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Ⅰ)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/Seq\o(→,\s\up7(hυ))TiO2/S*(激发态)TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－Ieq\o\al(－,3)＋2e－→3I－2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋Ieq\o\al(－,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Ieq\o\al(－,3)的浓度不会减少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Ieq\o\al(－,3)到铂电极上得电子转化为I－，然后I－到二氧化钛电极上将部分电子失去，再次转化为Ieq\o\al(－,3)，故整个过程中Ieq\o\al(－,3)、I－浓度不会减少，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COeq\o\al(2－,3)。答案：(1)负CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O12．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/VAA→Fe＋0.76BFe→B－0.18CC→Fe＋1.32DD→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)BFe－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＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，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在正极发生还原反应。从反应机理上说，O2得电子形成O2－，O2－不稳定，与CO2结合为COeq\o\al(2－,3)。一个原电池反应包括两个电极反应，合并两个电极反应即得总电池反应。解答本题时可以先判断总电池反应式为2CO＋O2=2CO2，与负极反应式合并(去掉CO)即得到正极反应式O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)2CO＋O2=2CO214．(1)设计出燃料电池使液化石油气氧化直接产生电流是新世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入液化石油气(以C4H10表示)，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－离子。①已知该电池的负极反应为C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O，则该电池的正极反应式为______________________，电池工作时，固体电解质里的O2－向________极移动。②液化石油气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全而产生的________(填写物质的名称)堵塞电极的气体通道。(2)能源的紧缺在很大程度上制约了经济的发展，请你提出解决能源紧缺问题的两点建议_____________