2019-2020學(xué)年高二化學(xué)選修4練習(xí)第4章 第2節(jié) 化學(xué)電源含解析

第二節(jié) 化學(xué)電源 課后篇 鞏固提升 基礎(chǔ)鞏固 1.下列有關(guān)電池的敘述正確的是( ) A.手機(jī)用的鋰離子電池屬于一次電池 B.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極 C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被還原 D.太陽能電池的主要材料為二氧化硅 解析 手機(jī)用的鋰離子電池屬于二次電池,A 項錯誤;鋅錳干電池中鋅失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),作負(fù) 極,B 項正確;氫氧燃料電池工作時,氫氣在負(fù)極失電子被氧化,C 項錯誤;太陽能電池的主要材料為硅, 光導(dǎo)纖維的主要材料是二氧化硅,D 項錯誤。 答案 B 2.據(jù)報道,鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池,因為鋅電池容量更大,而且沒有鉛污染,其電池總 反應(yīng)為 2Zn+O2 2ZnO,原料為鋅粒、空氣和電解質(zhì)溶液。則下列敘述中正確的是( ) A.鋅為正極,空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng) B.電池中有 1 mol 電子轉(zhuǎn)移時消耗的 Zn 為 65 g C.正極發(fā)生氧化反應(yīng) D.電解質(zhì)溶液肯定不是強(qiáng)酸溶液 解析 因電池反應(yīng)中有 ZnO 生成,故電解質(zhì)溶液不可能為強(qiáng)酸溶液,否則 ZnO 會溶解。 答案 D 3.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種鋅銀電池,其電極材料分別是 Ag2O 和 Zn,電解質(zhì) 為 KOH,電極反應(yīng)分別為 Zn+2OH--2e- Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。根據(jù)所給反應(yīng) 式,判斷下列敘述中正確的是( ) A.在使用過程中,電池負(fù)極區(qū)溶液的 pH 增大 B.在使用過程中,電子由 Ag2O 極經(jīng)外電路流向 Zn 極 C.Zn 電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O 電極發(fā)生氧化反應(yīng) D.Zn 是負(fù)極,Ag2O 是正極 解析 根據(jù)原電池原理:負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),可以判斷該原電池 中 Zn 為負(fù)極,Ag2O 為正極;根據(jù)電極反應(yīng)可以得知負(fù)極區(qū)溶液的 pH 減小,故 A、C 錯誤;電子是從負(fù) 極沿導(dǎo)線流向正極,故 B 錯誤。 答案 D 4.下面是幾種常見的化學(xué)電源示意圖,有關(guān)說法不正確的是( ) A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池 B.干電池在長時間使用后,鋅筒被破壞 C.鉛蓄電池工作過程中,每通過 2 mol 電子,負(fù)極質(zhì)量減小 207 g D.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 解析 在干電池中,Zn 作負(fù)極,逐漸溶解,B 項正確。鉛蓄電池工作時,負(fù)極反應(yīng)為 Pb+S  --2e- , PbSO4,電極質(zhì)量增大,C 項錯誤。氫氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑儲藏在電池內(nèi) 且工作的最 終產(chǎn)物是水,故氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源,D 項正確。 答案 C 5.目前人們正研究開發(fā)一種高能電池——鈉硫電池,它以熔融的鈉、硫為兩極,以 Na+導(dǎo)電的 β″- Al2O3 陶瓷作固體電解質(zhì),反應(yīng)為 2Na+xS Na2Sx。以下說法正確的是( ) A.放電時,鈉作正極,硫作負(fù)極 B.放電時,Na+向負(fù)極移動 C.充電時,鈉極與外電源正極相連,硫極與外電源的負(fù)極相連 D.放電時,負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是:2Na-2e- 2Na+ 解析 放電時,負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),故鈉作負(fù)極,硫作正極,A 錯誤; 放電時,陽離子向正極移動,B 錯誤;充電時,鈉極(負(fù)極)與外電源的負(fù)極相連,硫極(正極)與外電源的正 極相連,C 錯誤;放電時,負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),D 正確。 答案 D 6.美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工學(xué)院共同研制成功了用于潛航器的鎂—過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。 其工作原理如圖所示。以下說法中錯誤的是( ) A.電池的負(fù)極反應(yīng)為 Mg-2e- Mg2+ B.電池工作時,H+向負(fù)極移動 C.電池工作一段時間后,溶液的 pH 增大 D.電池總反應(yīng)式是 Mg+H2O2+2H+ Mg2++2H2O 解析 Mg-H2O2 燃料電池中 Mg 作負(fù)極,電極反應(yīng)為 Mg-2e- Mg2+,Pt 作正極,電極反應(yīng)為 H2O2+2H++2e- 2H2O,總反應(yīng)式為 Mg+H2O2+2H+ Mg2++2H2O,消耗 H+,使溶液中 c(H+)減小,pH 增大,原電池中陽離子移向正極,即 H+移向正極。 答案 B 7.我國科學(xué)家發(fā)明的一種可控鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。其工作原理如圖所示。 下列有關(guān)說法不正確的是( ) A.電池工作時,電子的流向:鋰電極→導(dǎo)線→碳電極 B.水既是氧化劑又是溶劑,有機(jī)電解質(zhì)可用水溶液代替 C.電池總反應(yīng)為 2Li+2H2O 2LiOH+H2↑ D.該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣 解析 A 項,鋰電極為負(fù)極,碳電極為正極,電子從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極,正確;B 項,負(fù)極材料鋰能與 水反應(yīng),不可用水溶液代替有機(jī)電解質(zhì),錯誤;C 項,電池總反應(yīng)為 2Li+2H2O 2LiOH+H2↑,正確;D 項, 由電池總反應(yīng)知該裝置不僅可提供電能,還可提供清潔燃料氫氣,正確。 答案 B 8.乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可設(shè)計成如圖所示的燃料電池,下列說法正確的是( ) A.每有 0.1 mol O2 反應(yīng),則遷移 H+ 0.4 mol B.正極反應(yīng)式為 CH2 CH2-2e-+2OH- CH3CHO+H2O C.電子移動方向:電極 a→磷酸溶液→電極 b D.該電池為可充電電池 解析 根據(jù) O2+4H++4e- 2H2O 知,每有 0.1 mol O2 反應(yīng),則遷移 H+ 0.4 mol,A 項正確;正極上氧氣得 電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為 O2+4H++4e- 2H2O,B 項錯誤;放電時電子從電極 a 沿導(dǎo)線流向 電極 b,電子不進(jìn)入電解質(zhì)溶液,C 項錯誤;充電時,不能生成乙烯和氧氣,故該電池不是可充電電池,D 項錯誤。 答案 A 9.某新型可充電電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓,該電池的總反應(yīng)為 3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。 (1)放電時負(fù)極反應(yīng)為 。 (2)充電時 Fe(OH)3 發(fā)生 反應(yīng)。 (3)放電時電子在外電路由 極流向 (填“正”或“負(fù)”)極。 (4)放電時 1 mol K2FeO4 發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)是 。 解析 放電時鋅在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),因為電解質(zhì)是堿,故負(fù)極反應(yīng)是 Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;電子 由負(fù)極流出,通過外電路流向正極,每 1 mol K2FeO4 發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子是 3 mol,其數(shù)目為 1.806×1024, 充電時 Fe(OH)3 失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。 答案 (1)Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2 (2)氧化 (3)負(fù) 正 (4)1.806×1024 10.經(jīng)過長時間的研發(fā)和多次展示后,科技工作者開發(fā)出了甲醇燃料電池,該電池反應(yīng)為 2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O。請回答下列問題: (1)該燃料電池的電解質(zhì)是 。 4OH-,負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH+8OH--6e-   C -+6H O。 (3)根據(jù)關(guān)系式 CH3OH~6e (2)由電池反應(yīng)可知,放電時該電池的負(fù)極反應(yīng)物為 ,該物質(zhì)發(fā)生 反應(yīng),負(fù)極的電 極反應(yīng)式為 。 (3)電池使用過程中,當(dāng)有 0.5 mol 電子轉(zhuǎn)移時,消耗甲醇的質(zhì)量是 g(結(jié)果保留兩位小數(shù))。 (4)放電一段時間后,通入 O2 的電極附近溶液的 pH (填“升高”“不變”或“降低”)。 解析 (1)由電池反應(yīng)可知該電池的電解質(zhì)是 KOH。 (2)放電時負(fù)極上 CH3OH 發(fā)生氧化反應(yīng),正極上 O2 發(fā)生還原反應(yīng)。正極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e- 2 -可知轉(zhuǎn)移 0.5 mol 電子時,消耗甲醇約 2.67 g。 (4)根據(jù)放電時正極的電極反應(yīng)式可知,放電一段時間后,通入氧氣的電極附近溶液的堿性增 強(qiáng),pH 升高。 答案 (1)KOH 2 O (2)CH3OH(或甲醇) 氧化 CH3OH+8OH--6e- (3)2.67 (4)升高 C -+6H 能力提升 11.(2018 全國Ⅱ,12)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的 Na-CO2 二次電池。將 NaClO4 溶于有 機(jī)溶劑作為電解液,鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料,電池的總反應(yīng)為:3CO2+4Na 2Na2CO3+C,下列說法錯誤的是( ) A.放電時,Cl - 向負(fù)極移動 B.充電時釋放 CO2,放電時吸收 CO2 C.放電時,正極反應(yīng)為:3CO2+4e- 2C D.充電時,正極反應(yīng)為:Na++e- Na  -+C 解析 放電時裝置為原電池,陰離子向負(fù)極移動,A 項正確;根據(jù)總反應(yīng)可知,放電時二氧化碳在正極得 電子被吸收,充電時又被釋放出來,B 項正確;放電時,負(fù)極上 Na 失電子,正極上 CO2 得電子,正極電極 反應(yīng)式為 3CO2+4e- 2C 答案 D -+C,C 項正確;充電時陰極反應(yīng)式為 Na++e- Na,D 項錯誤。 12.(2017 全國Ⅲ,11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極 a 常用摻有 石墨烯的 S8 材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS8 8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是( ) A.電池工作時,正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4 B.電池工作時,外電路中流過 0.02 mol 電子,負(fù)極材料減重 0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極 a 的導(dǎo)電性 D.電池充電時間越長,電池中 Li2S2 的量越多 解析 A 項,在該電池中電極 a 為正極,發(fā)生的反應(yīng)依次為: S8+2Li++2e- Li2S8 3Li2S8+2Li++2e- 4Li2S6 2Li2S6+2Li++2e- 3Li2S4 Li2S4+2Li++2e- 2Li2S2,故 A 正確;B 項,原電池工作時,轉(zhuǎn)移 0.02 mol 電子時,被氧化的 Li 的物 質(zhì)的量為 0.02 mol,質(zhì)量減少 0.14 g,正確;C 項,石墨烯能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極 a 的導(dǎo)電 性,正確;D 項,電池充電時由于 Li+得到電子生成 Li,則電池充電時間越長,電池中 Li2S2 的量越少,錯誤。 答案 D 13.如圖是某公司批量生產(chǎn)的筆記本電腦所用的甲醇燃料電池的構(gòu)造示意圖。甲醇在催化劑作用下 提供質(zhì)子(H+)和電子,電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)。該電池總反應(yīng)式為 2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O。下列有關(guān)該電池的說法錯誤的是( ) A.右邊的電極為電池的負(fù)極,b 處通入的是空氣 B.左邊的電極為電池的負(fù)極,a 處通入的是甲醇 C.電池負(fù)極的反應(yīng)式為 2CH3OH+2H2O-12e- 2CO2+12H+ D.電池正極的反應(yīng)式為 3O2+12H++12e- 6H2O 解析 在電解質(zhì)溶液中,陽離子從負(fù)極移向正極。從質(zhì)子通過的方向可知,a 處通入的為甲醇,為原電池 的負(fù)極;b 處通入的為空氣,為原電池的正極。 答案 A 14.Li-SOCl2 電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是 LiAlCl4-SOCl2。電 池的總反應(yīng)可表示為 4Li+2SOCl2 4LiCl+S+SO2↑。 請回答下列問題: (1)電池的負(fù)極材料為 ,發(fā)生的電極反應(yīng)為 。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 。 (3)SOCl2 易揮發(fā),實驗室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2,有 Na2SO3 和 NaCl 生成。如果把少量水滴到 SOCl2 中,實驗現(xiàn)象是 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行,原因是 。 解析 (1)分析反應(yīng)的化合價變化,可得 Li 為還原劑(作負(fù)極),失電子:Li-e- Li+。 (2)SOCl2 為氧化劑,得電子,從題給電池反應(yīng)可推出產(chǎn)物:Cl-、S、SO2(或用總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng))。 (3)題中已給出信息:堿液吸收時的產(chǎn)物是 Na2SO3 和 NaCl,則沒有堿液吸收時的產(chǎn)物應(yīng)為 SO2 和 HCl,進(jìn)而推出現(xiàn)象。 答案 (1)Li Li-e- Li+ (2)2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2↑ (3)出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味氣體生成 SOCl2+H2O SO2↑+2HCl↑ (4)構(gòu)成電池的主要成分 Li 能與氧氣、水反應(yīng),SOCl2 也與水反應(yīng)