2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié)《化學(xué)電源》習(xí)題專訓(xùn) 新人教版選修4.doc

第二節(jié) 化學(xué)電源隨堂基礎(chǔ)鞏固1下列有關(guān)化學(xué)電池的說(shuō)法中正確的是()A化學(xué)電池只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)D一次電池包括干電池和蓄電池解析：蓄電池不但可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(放電)，也可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(充電)；燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過(guò)80%，但不可能100%轉(zhuǎn)換。蓄電池可重復(fù)使用，屬于二次電池。答案：C2銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過(guò)程可表示為：2AgZn(OH)2Ag2OZnH2O，在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()AAg BZn(OH)2CAg2O DZn解析：電池放電時(shí)發(fā)生原電池原理，其負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價(jià)升高，即負(fù)極材料為Zn。答案：D3一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為H22OH2e=2H2O；NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH當(dāng)為電池充電時(shí)，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是()AH2O的還原 BNiO(OH)的還原CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化解析：放電時(shí)為原電池反應(yīng)，負(fù)極上失去電子，正極上得到電子；充電時(shí)為電解反應(yīng)，與外電源正極連接的電極為陽(yáng)極，由放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，陽(yáng)極上發(fā)生的是Ni(OH)2的氧化反應(yīng)，D正確。答案：D4判斷正誤(正確打“”號(hào)，錯(cuò)誤打“”號(hào))。(1)化學(xué)電源是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。()(2)干電池中碳棒為正極。()(3)鉛蓄電池屬于二次電池。()(4)氫氧燃料電池工作時(shí)，發(fā)出淡藍(lán)色火焰。()(5)廢舊電池應(yīng)集中回收，并填埋處理。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)5(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)2H2O2=2H2O，設(shè)計(jì)成燃料電池，負(fù)極通的氣體應(yīng)是_，正極通的氣體應(yīng)是_。(2)根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同，填寫下表：電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式溶液的pH變化(3)若把H2改為CH4，KOH作電解質(zhì)，則正極反應(yīng)式為_。解析：(1)氫、氧燃料電池中通可燃性氣體(H2)的一極為負(fù)極，通O2的一極為正極。(2)若以H2SO4作電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：2H24e=4H；正極：O24e4H=2H2O。反應(yīng)過(guò)程中生成水，溶液中c(H)減小，pH增大，若以KOH溶液作電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：2H24OH4e=4H2O；正極：2H2OO24e=4OH。反應(yīng)過(guò)程中生成水、溶液中c(OH)減小，pH減小。(3)若把H2改為CH4，KOH作電解質(zhì)溶液時(shí)其正極反應(yīng)式不變。答案：(1)H2O2(2)電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH溶液的pH變化變大變小(3)2H2OO24e=4OH課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(時(shí)間45分鐘滿分60分)一、選擇題(本題包括7小題，每小題3分，共21分)1氫鎳電池是近年開發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是H22NiO(OH)2Ni(OH)2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是()A電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大B電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C電池充電時(shí)，氫元素被氧化D電池放電時(shí)，H2在負(fù)極放電解析：根據(jù)電池反應(yīng)可首先看出放電時(shí)，H2在負(fù)極被氧化，NiO(OH)在正極被還原，而充電時(shí)則是氫元素被還原，鎳元素被氧化。答案：D2雙選題燃料電池是一種新型電池，它利用燃料在氧化過(guò)程中把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池的基本反應(yīng)如下：X極，O2(g)H2O(l)2e=2OH；Y極，H2(g)2OH2e=2H2O(l)。下列判斷中，正確的是()AX是正極 BY是正極CY極發(fā)生還原反應(yīng) DY極發(fā)生氧化反應(yīng)解析：本題考查的是燃料電池的電極反應(yīng)。從電極反應(yīng)式中可以看出，X極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，作正極，Y極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極。答案：AD3鎂及其化合物一般無(wú)毒(或低毒)、無(wú)污染，且鎂電池放電時(shí)電壓高而平穩(wěn)，使鎂電池越來(lái)越成為人們研制綠色電池的關(guān)注焦點(diǎn)。其中一種鎂電池的反應(yīng)為：xMgMo3S4MgxMo3S4。在鎂電池放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()AMg2向正極遷移B正極反應(yīng)式為：Mo3S42xe=Mo3SCMo3S4發(fā)生氧化反應(yīng)D負(fù)極反應(yīng)式為：xMg2xe=xMg2解析：鎂在反應(yīng)中失電子，則Mo3S4在反應(yīng)中得電子，故放電時(shí)Mo3S4發(fā)生還原反應(yīng)，不正確。答案：C4研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說(shuō)法不正確的是()A水既是氧化劑又是溶劑B放電時(shí)正極上有氫氣生成C放電時(shí)OH向正極移動(dòng)D總反應(yīng)為：2Li2H2O=2LiOHH2解析：由于Li屬于堿金屬，化學(xué)性質(zhì)活潑，金屬性大于鐵，所以，該電池的總電極反應(yīng)為：2Li2H2O=2LiOHH2，負(fù)極：Li，正極：鋼板。負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)ieOH=LiOH，放電時(shí)，OH向負(fù)極移動(dòng)，故C選項(xiàng)不正確。答案：C5紐扣電池可用于計(jì)算器、電子表等的電源。有一種紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為ZnAg2O=2AgZnO。關(guān)于該電流的敘述不正確的是()A使用時(shí)電子由Zn極經(jīng)外電流流向Ag2O極，Zn是負(fù)極B使用時(shí)電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負(fù)極C正極的電極反應(yīng)為Ag2O2eH2O=2Ag2OHDZn極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生還原反應(yīng)解析：由總方程式可以看出，負(fù)極為Zn，正極為Ag2O，使用時(shí)電子由負(fù)極流向正極，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)也正確。答案：B6雙選題據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應(yīng)為：2ZnO2=2ZnO，原料為鋅粒、電解質(zhì)和空氣，則下列敘述正確的是()A鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2C正極發(fā)生氧化反應(yīng)D電解質(zhì)肯定不是強(qiáng)酸解析：在原電池中，負(fù)極是還原性物質(zhì)，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是氧化性物質(zhì)，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，從原電池的電池反應(yīng)為：2ZnO2=2ZnO知產(chǎn)物與強(qiáng)酸反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液肯定不是強(qiáng)酸。答案：B7美國(guó)海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學(xué)共同研制成功了用于潛航器的鎂過(guò)氧化氫燃料電池系統(tǒng)。其工作原理如圖所示。以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A電池的負(fù)極反應(yīng)為：Mg2e=Mg2B電池工作時(shí)，H向負(fù)極移動(dòng)C電池工作一段時(shí)間后，溶液的的pH增大D電池總反應(yīng)式是：MgH2O22H=Mg22H2O解析：MgH2O2燃料電池中Mg作負(fù)極：Mg2e=Mg2，Pt作正極：H2O22H2e=2H2O，總式為：MgH2O22H=Mg22H2O，消耗H，使c(H)減小，pH增大，且H移向正極。答案：B二、非選擇題(本題包括4小題，共39分)8(6分)某學(xué)校設(shè)計(jì)了一節(jié)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課，讓學(xué)生從廢舊干電池回收碳棒、鋅皮、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物質(zhì)，請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題： 如圖所示為干電池的基本構(gòu)造圖。干電池工作時(shí)負(fù)極上的電極反應(yīng)式是_，MnO2的作用是除去正極上產(chǎn)生的H2，本身生成Mn2O3，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。解析：根據(jù)提供的電極材料，綜合原電池原理可判斷出Zn作負(fù)極，碳棒作正極。答案：Zn2e=Zn22MnO2H2=Mn2O3H2O9(9分)鎘鎳可充電電池在現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的充、放電反應(yīng)如下：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上述反應(yīng)式中左邊物質(zhì)的總能量_ (填“大于”“小于”或“等于”)右邊物質(zhì)的總能量。(2)放電時(shí)負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是_，放電時(shí)正極的反應(yīng)式為_。(3)鎘鎳廢舊電池必須進(jìn)行回收并集中處理，最主要的原因是_。解析：(1)原電池放電過(guò)程中能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，即反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。(2)根據(jù)總反應(yīng)式可知放電時(shí)：負(fù)極(Cd)反應(yīng)式：Cd2OH2e=Cd(OH)2，正極(NiOOH)反應(yīng)式：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(3)廢舊電池中的鎳、鎘等重金屬離子對(duì)環(huán)境造成污染。答案：(1)大于(2)CdNiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(3)防止電池中的鎘、鎳等重金屬對(duì)土壤和水源造成污染10(10分)如圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該電池的工作溫度為320左右，電池反應(yīng)為2NaxS=Na2Sx，正極的電極反應(yīng)式為_。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個(gè)作用是_。與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的_倍。解析：首先標(biāo)化合價(jià)，由2個(gè)Na失2個(gè)電子，可寫出正極為xS2e=S；此電池提供2 mol電子，消耗2 mol Na為46 g，鉛蓄電池負(fù)極為Pb，提供2 mol電子，消耗1 mol Pb為207 g，所以當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極物質(zhì)時(shí)，鈉硫電池放電是鉛蓄電池的207/464.5倍；在該裝置中，M有兩個(gè)作用，其一是導(dǎo)電，起電解質(zhì)作用，其二是隔離Na與S，防止Na與S發(fā)生反應(yīng)。答案：xS2e=S(或2NaxS2e=Na2Sx)離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫4.511(14分)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(用a、b表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開。(4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反應(yīng)中的還原劑是_，反應(yīng)中的氧化劑是_。已知LiH固體密度為0.82 g/cm3，用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH的體積與被吸收的H2的體積比為_。由生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_ mol。解析：(1)電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。在電池中電子是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極的，氫氧燃料電池中通入H2的一極是負(fù)極，故電子由a流動(dòng)到b。(2)H2在負(fù)極失電子，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)式為2H24OH4e=4H2O。(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，從而增大反應(yīng)速率。 (4)LiH中Li為1價(jià)，H為1價(jià)，故反應(yīng)中還原劑是Li，反應(yīng)中氧化劑是H2O。由反應(yīng)可知吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下的224 L H2時(shí)生成160 g LiH，則生成的LiH的體積是，則生成的LiH的體積與被吸收的H2的體積比為：。由反應(yīng)可知，由生成的20 mol LiH與H2O反應(yīng)生成20 mol H2，H22e，能量轉(zhuǎn)化率為80%，則通過(guò)電子的物質(zhì)的量為20 mol280%32 mol。答案：(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到b(2)2H24OH4e=4H2O(或H22OH2e=2H2O)(3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率(4)LiH2O或8.7110432