人教版高中化学必修二2.2.2 发展中的化学电源 同步练习

1、第二章化学反应与能量 第二节化学能与电能 第 2 课时发展中的化学电源 基础过关基础过关 1废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危 害。有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是（） A 把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气 B碳棒取出洗净用作电极 C把铜帽取下洗净回收利用 D 电池内部填有 NH 4Cl等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥施用 2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燃烧植物的秸秆和枝叶以获取热量和肥料属于生物质能的利用方式 C所有的氧化还原反应都可以设计成原电池 D 氢氧燃料电池是一种不需要将还原

2、剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置 3某原电池反应的离子方程式为Fe+2H +2+ Fe +H 2 ，则下列说法正确的是（ ） A 硝酸可能为电解质溶液 B锌可能为原电池正极 C铁的质量不变 D 铜可能为原电池正极 4某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl 2=2AgCl。下列说法正确的是（ A 正极反应为 AgCl+e =Ag+Cl B放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C若用 NaCl 溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 ） D 当电路中转移 0.01 mol e 时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子 5固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghou

3、se) 公司研制开发的。它以固体氧化锆 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 如下图所示，其中多孔电极a、b 均不参与电极反应。下列判断正确的是（） A 有 O 2 放电的 a极为电池的负极 BO 2 移向电池的正极 Cb 极对应的电极反应为2H 2 4e +2O 2 D a极对应的电极反应为O 2+2H2O+4e 2H 2O 4OH 6如图所示，杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠 杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓 CuSO 4 溶液，一段时间后，下列有 关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，

4、不考虑两球的浮力变化；盐桥用于连通两个溶液 ) （） A 杠杆为导体或绝缘体时，均为A 端高 B 端低 B杠杆为导体或绝缘体时，均为A 端低 B 端高 C当杠杆为导体时，A 端低 B 端高 D 当杠杆为导体时，A 端高 B 端低 7普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这个特点，科学家发明了 测 水泥 初凝 时间的 某种 方法 。此 法的原 理如 图所 示， 反应的 总化 学方 程式 为 2Cu+Ag 2O=Cu2O+2Ag ，下列有关说法正确的是 （ ） A 工业上以石灰石和石英为主要原料制造普通水泥 B测定原理示意图中，Ag 2O 为负极 C负极的电极反应式为2Cu+2OH

5、2e =Cu 2O+H2O D 电池工作时，OH向正极移动 8锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。电池反应为2Li 2H 2O=2LiOH H2 。电池工作时，下列说法错误的是（ ） A 金属锂作负极B电子从锂电极经导线流向镍电极 C可将电能转化为化学能D 海水作为电解质溶液 9铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO 2，电解质溶液为 H2SO4，工作时反应为 Pb+PbO 2+2H2SO4 2PbSO 4+2H2O ，下列结论正确的是（ ） A. Pb为正极，发生氧化反应 C. 电解质溶液密度不断减小 B. SO2 4 只向正极移动 D. 溶液的 pH 不断减小 10甲醇（CH

6、 3OH ）燃料电池是一种效率高，污染小的电池，该电池在碱性条件下工作时， 有关说法错误的是（） A. 甲醇发生氧化反应 B.O 2 在电极上得电子，被还原 C. 电池工作时，甲醇电极反应式：CH 3OH-6e -+H 2O=CO2 +6H + D. 该电池的甲醇燃料并没有储存在电池内部 能力提升能力提升 11科学家预言，燃料电池将是 21 世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池 是采用铂作电极催化剂， 电池中的质子交换膜只允许质子(就是 H +)和水分子通过。 其工作原 理的示意图如下，请回答下列问题： (1) 该装置的能量转化形式为。 (2)Pt(a)电极是电池的极，Pt(b)

7、电极发生(填“ 氧化” 或“ 还原”) 反应。 (3) 电解液中的 H +向 极移动，向外电路释放电子的电极是。 (4) 电池的总反应方程式为。 (5) 如果该电池工作时消耗1 mol CH3OH ，则电路中通过mol 电子。 (6) 比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料 电池的能量转化率高，其次是。 12如图所示为 CH 4 燃料电池的装置(A、B 为多孔碳棒)： (1)_( 填 A 或 B)处电极入口通甲烷，其电极反应式为_。 (2) 当消耗甲烷的体积为 11.2 L( 标准状况下)时，消耗 KOH的质量为_g。 (3) 铅蓄电池是最早使用的充电电池

8、，由Pb、PbO 2、硫酸构成。该电池工作时，正极的电极 反应式为_。 (4)500 mL KNO 3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO 3 )=6.0 molL 1， 用石墨作电极电解此溶液， 当通电一段时间后， 两极均收集到22.4 L 气体(标准状况)， 假定电解后溶液体积仍为500 mL。 原混合溶液中 c(K+)为_mol L 1。 13据图回答下列问题： (1) 若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则负极为_( 填 Mg 或 Al)， 总反应方程式为_。 (2) 美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如下图所示： A 、B 两个电极均由多 孔的碳块组成。该电池的正极反应式为：

9、_。 (3) 如果将上述装置中通入的H 2 改成 CH 4 气体，也可以组成一个原电池装置， 电池的总反应 方程式为：CH 4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O ，则该电池的负极反应式为：_。 参考答案 基础过关基础过关 1 【答案】D 【解析】虽然氯化铵是一种化学肥料，但电池内部还有其他有害物质， 如果用作化肥，会污 染土壤，进入生物链后，影响人体健康。 2 【答案】C 【解析】手机上用的锂离子电池可以充电，属于二次电池，故 A 正确；植物的秸秆和枝叶 含有的能量为生物质能， 燃烧植物的秸秆和枝叶以获取热量和肥料属于生物质能的一种利用 方式，故 B 正确；能自发进行的的氧化还原反应才可

10、以设计成原电池，故C 错误；氢氧燃 料电池的反应物都在电池外部，电池只是提供一个反应的容器，故D 正确。 3 【答案】D 【解析】由原电池反应的离子方程式知， 电池的负极为铁，则正极应是比铁不活泼的金属或 能导电的非金属；在反应中负极不断被消耗， 由于反应中放出了氢气并生成了Fe2+，故知电 解质溶液不是硝酸。由以上分析可知正确选项为D 。 4 【答案】D 【解析】根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag 失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发 生还原反应，Ag 在负极上发生氧化反应。正极反应为 Cl2+2e =2Cl ，A 项错误；因为电 解质溶液为盐酸，所以负极上 Ag 失电子生成的 Ag

11、 +随即与附近的 Cl 反应，B 项错误；用 氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变， C 项错误；当电路中转移0.01 mol e 时，负极生 成 001 mol Ag +，由于 Ag+Cl =AgCl ，所以消耗掉 0.01 mol Cl ，由于电荷守恒，同时 有 0.01 mol H +通过阳离子变换膜转移至右侧溶液中，D 项正确。 5 【答案】C 【解析】在燃料电池中，有 O 2 放电的 a 极为原电池的正极，A 错误；O 2 移向电池的负极， B 错误；有 H 2 放电的 b 极为电池的负极，电极反应为 2H 2 4e +2O 2 极是正极，氧气在正极得电子，则对应的电极反应为O 2+

12、4e 6 【答案】C 2H 2O ，C 正确；a 2O 2 ，D 错误。 7 【答案】C 【解析】由电池反应方程式 2Cu+Ag 2O=Cu2O+2Ag 知，较活泼的金属铜失电子发生氧化 反应， 所以铜作负极， 较不活泼的金属银作正极， 原电池放电时， 溶液中阳离子向正极移动， 阴离子向负极移动；根据转移电子和氧化亚铜的关系计算转移电子数。 A 制造水泥的主要 原料为粘土、石灰石等，没有石英，选项A 错误；B测量原理示意图中，电流方向从正极 流向负极，即 Ag 2OCu ，Ag2O 为正极，选项 B 错误；C负极发生氧化反应，电极方程 式为 2Cu+2OH2e =Cu 2O+H2O ，选项 C

13、 正确；D 原电池工作时，阴离子向负极移动， 阳离子向正极移动，选项D 错误。答案选 C。 8 【答案】C 9【答案】C 【解析】A 由铅蓄电池的总反应PbO 2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O 可知，Pb 为负极，发生 失电子的氧化反应，被氧化，故A 错误； B原电池中阳离子向正极移动，阴离子硫酸根向负极Pb 极移动，故 B 错误； C由铅蓄电池的总反应 PbO 2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O 可知，硫酸被消耗，所以酸性减 弱，所以电解质溶液密度不断减小，故C 正确； D 由铅蓄电池的总反应PbO 2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O 可知， 硫酸被消耗， p

14、H 不断增大， 故 D 错误 故选 C 由铅蓄电池的总反应PbO 2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O 可知，放电时，Pb 被氧化，应为电池 负极反应， 电极反应式为 Pb-2e-+SO 2 4 =PbSO 4，正极上PbO2 得电子被还原，电极反应式为 -+ PbO 2+ SO 2 4 +2e +4H PbSO4+2H 2O ，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 本题考查了原电池原理， 侧重于学生的分析能力的考查， 注意根据元素化合价变化确定正负 极，再结合阴阳离子的移动方向、氢离子浓度的变化来分析解答，难度中等 10【答案】C 【解析】 本题考查化学电源新型电池， 明确各个

15、电极上发生的反应、 离子移动方向即可解答， 易错选项是 C，注意还原剂被氧化。 -2 该燃料电池中，通入燃料甲醇的电极是负极，负极反应式为 2CH 3OH+16OH -12e=2 CO 3 +12H 2O ，通入氧气的电极是正极，正极反应式为 6H2O+3O2+12e -=12OH-，放电时电解质溶 液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，由此分析解答。 A.甲醇是负极，发生氧化反应，故A 正确； B.氧气是正极发生还原反应，电极反应式为：6H 2O+3O2+12e -=12OH-，故 B 正确； C.负极反应式为 2CH 3OH+16OH -12e-=2 CO2 而不是产生酸性气体二氧化碳，

16、 故 C 3 +12H 2O ， 错误； D.燃料没有储存在电池内部，是外设装备提供甲醇燃料，故D 正确。 故选 C。 能力提升能力提升 11 【答案】(1) 化学能转化为电能 (2) 负还原 (3) 正极(或答成 b 极也行)a (4)2CH3OH+3O 2 (5)6 (6) 对环境无污染 【解析】 （2）a 极通入燃料，燃料发生氧化反应，作负极；b 极通入空气，空气中的氧气发 生还原反应，作正极。 （3） 燃料电池遵循原电池原理， 负极发生失电子反应， 生成阳离子， 故阳离子向正极移动。 （5） CH 3OH 中碳的化合价为-2价， 被氧化后变成+4 价， 消耗 1molCH3OH ， 生

17、成 1molCO2， 转移电子 6mol。 12 【答案】(1)BCH 4+10OH 8e =CO 3 +7H 2O 2 2CO 2+4H2O (2)56 (3)PbO2+2e +SO 4 +4H +=PbSO 4+2H2O 2 (4)2 【解析】 （1）根据电子的移动方向：负极外电路正极，甲烷应通入 B 极，甲烷跟氧气 在碱性溶液中反应生成碳酸根离子，电极反应式为CH 4+10OH -8e-= CO2 3 +7H 2O 。 （2） 总方程式为 CH 4+2O2+2OH -= CO2 当消耗甲烷的体积为 11.2L （标准状况下） 3 +3H 2O ， 时，根据方程式知，消耗KOH的质量为 0

18、.5mol 256g/mol=56g。 （3）铅蓄电池是最早使用的充电电池， 由 Pb、PbO 2、硫酸构成。该电池工作时，正极 PbO2 得电子生成硫酸铅，其电极反应为：PbO 2+2e + SO 4 +4H +=PbSO 4+2H2O 。 2 （4）石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L 气体(标准状况)， n(O2)= 22.4L =1 mol， 22.L/mol 阳极：4OH4e =O 2+2H2O ， 4 mol1 mol 阴极：Cu2+2e =Cu、2H +2e =H 2 ， 1 mol 2 mol1mol2 mol1 mol c(Cu2+)=1mol=2 mol/L ， 由电荷守恒可知， 原混合溶液中c (K +