2017版《紅對勾講與練》人教版化學選修4：課時作業(yè)23-Word版含解析

課時作業(yè)23化學電源 時間：45分鐘滿分：100分 一、選擇題<每小題4分,共48分> 1．銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,它的電池反應是：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn<OH>2,則負極上發(fā)生反應的物質是<> A．AgB．Zn<OH>2 C．Ag2O D．Zn 1．解析：由題給總方程式得：Zn＋2OH－－2e－===Zn<OH>2,故Zn為負極. 答案：D 2．某固體酸燃料電池以CaHSO4固體為電解質傳遞H＋,其基本結構見下圖,電池總反應可表示為：2H2＋O2===2H2O,下列有關說法正確的是<> A．電子通過外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉移0.1 mol 電子,消耗1.12 L的H2 D．H＋由a極通過固體酸電解質傳遞到b極 2．解析：由電池總反應方程式與原電池原理可知,充入H2的一極即a極是負極,充入O2的一極即b極是正極；電子由負極經外電路流向正極；電池內部陽離子即H＋移向正極,正極即b極的電極反應式應為：O2＋4H＋＋4e－===2H2O,故A項、B項錯誤,D項正確.C項沒有指明標準狀況,故C項錯誤. 答案：D 3．有人設計出利用CH4和O2反應,用鉑電極在KOH溶液中構成原電池.電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒,則下列說法中正確的是<> ①每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e－ ②負極上CH4失去電子,電極反應式為 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③負極上是O2獲得電子,電極反應式為 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④電池放電時,溶液pH不斷升高 A．①②B．①③ C．①④D．③④ 3．解析：CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應,即CH4→CO2,嚴格地講生成的CO2還與KOH反應生成K2CO3,化合價升高,失去電子,是電池的負極,電極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O,1 mol CH4參加反應有8 mol e－發(fā)生轉移,O2在正極上發(fā)生反應,獲得電子,電極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－.雖然正極產生OH－,負極消耗OH－,但從總反應CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH,所以電池放電時溶液的pH不斷下降,故①②正確,③④錯誤.故正確答案為A. 答案：A 4．燃料電池的基本組成為電極、電解質、燃料和氧化劑.此種電池的能量利用率可高達80%<一般柴油發(fā)電機只有40%左右>,產物污染也少.下列有關燃料電池的說法錯誤的是<> A．上述燃料電池的負極反應物是氫氣、甲烷、乙醇等物質 B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器,原因之一是該電池的產物為水,經過處理之后可供宇航員使用 C．乙醇燃料電池的電解質常用KOH溶液,該電池的負極反應為C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2O D．甲烷堿性燃料電池的正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 4．解析：氫氣、甲烷、乙醇等在燃料電池中,發(fā)生的反應為氧化反應,故作為電池的負極.電解質為強堿KOH溶液,因此電極反應中不可能生成二氧化碳,應該生成CO,即負極反應為：C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O.故C錯誤. 答案：C 5．科學家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池,它以丙烷氣體為燃料.電池中的一極通入空氣,另一極通入丙烷氣體,電解質是固態(tài)氧化物,在熔融狀態(tài)下能傳導O2－.下列對該燃料電池的說法不正確的是<> A．在熔融電解質中,O2－由負極移向正極 B．該電池的總反應是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．電路中每通過5 mol電子,約有5.6 L標準狀況下的丙烷被完全氧化 D．通入丙烷的電極為電池負極,發(fā)生的電極反應為： C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O 5．解析：該燃料電池的化學反應原理是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O,B正確；放電過程中通入丙烷的電極為負極：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O,C正確；通入O2的電極為正極：O2＋4e－===2O2－,產生的O2－將向負極移動,A項錯. 答案：A 6. 美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學共同研制成功的用于潛航器的鎂－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．電池的負極反應為：Mg－2e－===Mg2＋ B．電池工作時,H＋向負極移動 C．電池工作一段時間后,溶液的pH增大 D．電池總反應式是：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 6．解析：Mg－H2O2燃料電池中Mg作負極：Mg－2e－===Mg2＋,Pt作正極：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O,總式為：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O,消耗H＋,使c<H＋>減小,pH增大,且H＋移向正極. 答案：B 7．下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖.下列說法正確的是<> A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化 B．裝置Y中負極的電極反應式為： O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃燒和氧化劑的再生 D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質的零排放,并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉化 7．解析：A項,系統(tǒng)中存在光能→電能、電能→化學能、化學能→電能、電能→機械能等多種能量轉化方式；B項,Y中負極的電極反應式為H2－2e－===2H＋；C項,裝置X可電解水生成H2和O2；D項,無論是原電池還是電解池都不可能實現(xiàn)電能與化學能的完全轉化,故只有C正確. 答案：C 8．實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取Cl2<提示：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑>,已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應： 負極：Pb＋SO－2e－===PbSO4 正極：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 今若制得0.050 mol H2,這時電池內消耗的H2SO4的物質的量至少是<> A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol D．0.20 mol 8．解析：欲求H2SO4的量,需找出鉛蓄電池的總反應式,將電極反應式合并得Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O,而制取Cl2時,每生成1 mol H2,電子轉移2 mol,現(xiàn)需電子0.050 mol×2＝0.10 mol,由鉛蓄電池總反應可知每轉移0.10 mol電子,將消耗H2SO4 0.10 mol. 答案：C 9．乙醇燃料電池中采用磺酸類質子溶劑,在200 ℃左右時供電,電池總反應式為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O,電池示意圖如下,下列說法中正確的是<> A．電池工作時,質子向電池的負極遷移 B．電池工作時,電流由b極沿導線流向a極 C．a極上發(fā)生的電極反應是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋ D．b極上發(fā)生的電極反應是2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 9．解析：通入乙醇的一極<a極>為負極,發(fā)生氧化反應；通入氧氣的一極<b極>為正極,發(fā)生還原反應.電池工作時,陽離子<質子>向電池的正極遷移,選項A不正確；電流方向與電子流向相反,電流由b極沿導線流向a極,選項B正確；a極上乙醇應該失電子被氧化,所以選項C不正確；因為電池中使用的是磺酸類質子溶劑,所以電極反應式中不能出現(xiàn)OH－,選項D不正確. 答案：B 10．利用生活中常見的材料可以進行很多科學實驗,制作出一些具有實際應用價值的裝置,下圖是用廢舊材料制作的可用于驅動玩具的電池的示意圖.該電池工作時,下列有關說法正確的是<> A．鋁制汽水罐將逐漸被溶解 B．炭粒和木炭棒上發(fā)生的反應為O2＋4e－===2O2－ C．木炭棒應與玩具電機的負極相連 D．該電池工作一段時間后木炭棒和炭粒的質量均會減少 10．解析：該電池的反應原理是4Al＋3O2===2Al2O3,所以Al作電源負極,與玩具的負極相連,即鋁制汽水罐將逐漸溶解,A正確；木炭棒作電源正極,與玩具電機的正極相連,C項錯誤；正極上發(fā)生的反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－,B項錯誤,D項錯誤. 答案：A 11．某新型可充電電池,能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓.該電池的總反應式為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn<OH>2＋2Fe<OH>3＋4KOH,以下說法不正確的是<> A．放電時負極反應式為Zn－2e－＋2OH－===Zn<OH>2 B．放電時正極反應式為FeO＋4H2O＋3e－===Fe<OH>3＋5OH－ C．放電時每轉移3 mol電子,正極有1 mol K2FeO4被氧化 D．充電時陽極附近的溶液的堿性減弱 11．解析：選項A,放電時,在堿性條件下,Zn失去電子為電池的負極：Zn－2e－＋2OH－===Zn<OH>2；選項B,根據放電時總電池反應式減去負極反應式<電子數(shù)需相等>可得放電時正極反應式為FeO＋4H2O＋3e－===Fe<OH>3＋5OH－；選項C,放電時,K2FeO4被還原；選項D,充電是放電的逆向反應,所以充電時,陽極消耗OH－,導致陽極附近的溶液的堿性減弱. 答案：C 12. 熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源.一種熱激活電池的基本結構如圖所示,其中作為電解質的無水LiCl－KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能.該電池總反應為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb.下列有關說法正確的是<> A．正極反應：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放電過程中,Li＋向負極移動 C．每轉移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g Pb D．常溫時,在正負極間接上電流表或檢流計,指針不偏轉 12．解析：正極上發(fā)生還原反應,A項錯誤；放電過程中Li＋向正極移動,B項錯誤；由電池總反應可知,每轉移0.1 mol電子,理論上生成0.05 mol Pb,質量為10.35 g,C項錯誤；常溫下,電解質不是熔融態(tài),離子不能移動,不能產生電流,因此連接電流表或檢流計,指針不偏轉,D項正確. 答案：D 二、非選擇題<52分> 13．<12分>甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作電極催化劑,在稀硫酸電解質溶液中直接加入純化后的甲醇,同時向一個電極通入空氣.試回答下列問題： <1>配平電池放電時發(fā)生反應的化學方程式： CH3OH＋____O2―→____CO2＋____H2O. <2>在稀硫酸電解質溶液中,CH3OH失去電子,此時電池的正極反應是________,負極反應是________. <3>電解質溶液中的H＋向________極移動,向外電路釋放電子的電極是________極. <4>與直接燃燒燃料產生電力相比,使用燃料電池有許多優(yōu)點,其中主要有兩點：首先燃料電池的能量轉換效率高,其次是________. <5>甲醇燃料電池與氫氧燃料電池相比,其主要缺點是甲醇燃料電池的輸出功率較低,但其主要優(yōu)點是________. 13．解析：<1>根據得失電子守恒配平反應的化學方程式.<2>電極反應的書寫應結合電解質溶液的性質,本題給出的是酸性溶液.<3>由電極反應可知,H＋在正極被消耗,在負極生成,所以H＋向正極移動. 答案：<1>2324<2>O2＋4H＋＋4e－===2H2OCH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋<3>正負<4>對空氣無污染<5>甲醇比H2廉價 14．<14分>科學家預言,燃料電池將是21世紀獲得電能的重要途徑.近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極,電池中的質子交換膜只允許質子和水分子通過.其工作原理的示意圖如下圖： 請回答下列問題： <1>Pt<a>電極是電池的________極,電極反應式為________；Pt<b>電極發(fā)生________<填"氧化"或"還原">反應,電極反應式為_________. <2>該電池的總反應方程式為_____________________________. <3>如果該電池工作時電路中通過2 mol電子,則消耗的CH3OH有________mol. 14．解析：Pt<a>端的原料為CH3OH和H2O,產物為CO2、H＋,根據C化合價由－2價升到＋4價,失去6個電子,Pt<a>為負極；Pt<b>端的原料為O2和H＋,產物為H2O,O化合價由0價降為－2價,發(fā)生還原反應,為正極. 答案：<1>負2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋還原3O2＋12H＋＋12e－===6H2O <2>2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O <3> 15．<14分><1>根據氧化還原反應2H2＋O2===2H2O,設計成燃料電池,負極通的氣體應是________,正極通的氣體應是________. <2>上圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確的是________. A．a電極是負極 B．b電極的電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發(fā)電裝置 <3>根據選擇電解質溶液的不同,填寫下表： 電解質溶液 H2SO4溶液 KOH溶液 負極反應 正極反應 溶液的pH變化 <4>若把H2改為CH4,KOH溶液作電解質,則負極反應為 __________________. 15．答案：<1>H2O2<2>B <3> H2SO4溶液 KOH溶液 負極反應 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－=== 4H2O 正極反應 O2＋4H＋＋4e－=== 2H2O O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－ pH 變大 變小 <4>CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 16．<12分>微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用.有一種銀鋅電池,其電極分別是Ag2O和Zn,電解質溶液為KOH溶液,電極反應為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O,Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 根據上述反應式,完成下列填空. <1>下列敘述正確的是________. A．在使用過程中,電解質溶液中的KOH被不斷消耗,pH減小 B．使用過程中,電子由Ag2O極經外電路流向Zn極 C．Zn是負極,Ag2O是正極 D．Zn電極發(fā)生還原反應,Ag2O電極發(fā)生氧化反應 <2>寫出電池的總反應式：____________________________. <3>使用時,負極區(qū)的pH________<填"增大""減小"或"不變",下同>,正極區(qū)的pH________,電解質溶液的pH________. 16．解析：<1>在使用過程中,負極消耗OH－,pH減小,正極生成OH－,pH增大,電解質溶液中KOH的量不變,pH不變,A項錯；電子流向是由Zn極經外電路流向Ag2O極,B項錯；Zn為負極,發(fā)生氧化反應,Ag2O為正極,發(fā)生還原反應,C項對,D項錯. <2>將正負兩極反應式相加可得總反應式. 答案：<1>C <2>Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag <3>減小增大不變 11 / 11