《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

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1、學時作業(yè)23　化學電源 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(每題4分，共48分) 1．銀鋅電池廣泛用作多種電子儀器的電源，它的電池反映是：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，則負極上發(fā)生反映的物質(zhì)是(　　) A．Ag　　　　　　　　　　　 B．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(zhì)傳遞H＋，其基本構(gòu)造見下圖，電池總反映可表達為：2H2＋O2===2H2O，下列有關說法對的的是(　　) A．電子通過外

2、電路從b極流向a極 B．b極上的電極反映式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉(zhuǎn)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(zhì)傳遞到b極 2．解析：由電池總反映方程式及原電池原理可知，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(jīng)外電路流向正極；電池內(nèi)部陽離子即H＋移向正極，正極即b極的電極反映式應為：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A項、B項錯誤，D項對的。C項沒有指明原則狀況，故C項錯誤。 答案：D 3．有人設計出運用CH4和O2反映，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反映類似于CH4在O2中燃燒，

3、則下列說法中對的的是(　　) 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，電極反映式為 CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③負極上是O2獲得電子，電極反映式為 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④電池放電時，溶液pH不斷升高 A．①②　　　　　　　　　 B．①③ C．①④ D．③④ 3．解析：CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反映，即CH4→CO2，嚴格地講生成的CO2還與KOH反映生成K2CO3，化合價升高，失去電子，是電池的負極，電極反映式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O,1 mol

4、 CH4參與反映有8 mol e－發(fā)生轉(zhuǎn)移，O2在正極上發(fā)生反映，獲得電子，電極反映式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。雖然正極產(chǎn)生OH－，負極消耗OH－，但從總反映CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，因此電池放電時溶液的pH不斷下降，故①②對的，③④錯誤。故對的答案為A。 答案：A 4．燃料電池的基本構(gòu)成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池的能量運用率可高達80%(一般柴油發(fā)電機只有40%左右)，產(chǎn)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映物是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì) B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，因素之

5、一是該電池的產(chǎn)物為水，通過解決之后可供宇航員使用 C．乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH溶液，該電池的負極反映為C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2O D．甲烷堿性燃料電池的正極反映為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 4．解析：氫氣、甲烷、乙醇等在燃料電池中，發(fā)生的反映為氧化反映，故作為電池的負極。電解質(zhì)為強堿KOH溶液，因此電極反映中不也許生成二氧化碳，應當生成CO，即負極反映為：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

6、質(zhì)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對的的是(　　) A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負極移向正極 B．該電池的總反映是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O C．電路中每通過5 mol電子，約有5.6 L原則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)生的電極反映為： C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O 5．解析：該燃料電池的化學反映原理是：C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，B對的；放電過程中通入丙烷的電極為負極：C3H8－20e－＋10O2－===3CO2＋4H2O，C對的；通入O2的電極為正極：O2＋4e－

7、===2O2－，產(chǎn)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。如下說法中錯誤的是(　　) A．電池的負極反映為：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．電池總反映式是：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

8、＋，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。下列說法對的的是(　　) A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置Y中負極的電極反映式為： 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(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化方式；B項，Y中負極的電極反映式為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

9、池都不也許實現(xiàn)電能與化學能的完全轉(zhuǎn)化，故只有C對的。 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)生如下反映： 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(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)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映式，將電極反映式合并得Pb＋Pb

10、O2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，而制取Cl2時，每生成1 mol H2，電子轉(zhuǎn)移2 mol，現(xiàn)需電子0.050 mol×2＝0.10 mol，由鉛蓄電池總反映可知每轉(zhuǎn)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(zhì)子溶劑，在200 ℃左右時供電，電池總反映式為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意圖如下，下列說法中對的的是(　　) A．電池工作時，質(zhì)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(chǎn)極上發(fā)生的電極反映是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋

11、D．b極上發(fā)生的電極反映是2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 9．解析：通入乙醇的一極(a極)為負極，發(fā)生氧化反映；通入氧氣的一極(b極)為正極，發(fā)生還原反映。電池工作時，陽離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移，選項A不對的；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對的；a極上乙醇應當失電子被氧化，因此選項C不對的；由于電池中使用的是磺酸類質(zhì)子溶劑，因此電極反映式中不能浮現(xiàn)OH－，選項D不對的。 答案：B 10．運用生活中常用的材料可以進行諸多科學實驗，制作出某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(qū)動玩具的電池的示意圖。該電池工作時，下列有關說法對的的是(　　

12、) A．鋁制汽水罐將逐漸被溶解 B．炭粒和木炭棒上發(fā)生的反映為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(zhì)量均會減少 10．解析：該電池的反映原理是4Al＋3O2===2Al2O3，因此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對的；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)生的反映為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。該電池的總反映式為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)

13、3＋4KOH，如下說法不對的的是(　　) A．放電時負極反映式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．放電時正極反映式為FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－ C．放電時每轉(zhuǎn)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削弱 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(jù)放電時總電池反映式減去負極反映式(電子數(shù)需相等)可得放電時正極反映式為FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－；選項C，放電時，K2FeO4被還原；選項D，充電

14、是放電的逆向反映，因此充電時，陽極消耗OH－，導致陽極附近的溶液的堿性削弱。 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構(gòu)造如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl－KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反映為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有關說法對的的是(　　) A．正極反映：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放電過程中，Li＋向負極移動 C．每轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 12．解析：正極上發(fā)生還

15、原反映，A項錯誤；放電過程中Li＋向正極移動，B項錯誤；由電池總反映可知，每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成0.05 mol Pb，質(zhì)量為10.35 g，C項錯誤；常溫下，電解質(zhì)不是熔融態(tài)，離子不能移動，不能產(chǎn)生電流，因此連接電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)，D項對的。 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(zhì)溶液中直接加入純化后的甲醇，同步向一種電極通入空氣。試回答問題： (1)配平電池放電時發(fā)生反映的化學方程式： CH3OH＋____O2―→____CO2＋____H2O。 (2)在稀硫酸電解質(zhì)溶液中，CH3OH失去

16、電子，此時電池的正極反映是________，負極反映是________。 (3)電解質(zhì)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(chǎn)生電力相比，使用燃料電池有許多長處，其中重要有兩點：一方面燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高，另一方面是________。 (5)甲醇燃料電池與氫氧燃料電池相比，其重要缺陷是甲醇燃料電池的輸出功率較低，但其重要長處是________。 13．解析：(1)根據(jù)得失電子守恒配平反映的化學方程式。(2)電極反映的書寫應結(jié)合電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，本題給出的是酸性溶液。(3)由電極反映可知，H＋在正極被消耗，在負極生成，

17、因此H＋向正極移動。 答案：(1)2　3　2　4　(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋　(3)正　負　(4)對空氣無污染　(5)甲醇比H2便宜 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(zhì)子互換膜只容許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下圖： 請回答問題： (1)Pt(a)電極是電池的________極，電極反映式為________；Pt(b)電極發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反映，電極反映式為_________。 (2)該電池的總反映方

18、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(chǎn)物為CO2、H＋，根據(jù)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(chǎn)物為H2O，O化合價由0價降為－2價，發(fā)生還原反映，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．(1

19、4分)(1)根據(jù)氧化還原反映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，下列論述不對的的是________。 A．a(chǎn)電極是負極 B．b電極的電極反映為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所有儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 (3)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 負極反映 正極反映 溶液的pH變化

20、 (4)若把H2改為CH4，KOH溶液作電解質(zhì)，則負極反映為 __________________。 15．答案：(1)H2　O2　(2)B (3) H2SO4溶液 KOH溶液 負極反映 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－=== 4H2O 正極反映 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(zhì)溶液為KOH溶液，電極反映為Zn

21、＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 根據(jù)上述反映式，完畢下列填空。 (1)下列論述對的的是________。 A．在使用過程中，電解質(zhì)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(jīng)外電路流向Zn極 C．Zn是負極，Ag2O是正極 D．Zn電極發(fā)生還原反映，Ag2O電極發(fā)生氧化反映 (2)寫出電池的總反映式：____________________________。 (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(zhì)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(zhì)溶液中KOH的量不變，pH不變，A項錯；電子流向是由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，B項錯；Zn為負極，發(fā)生氧化反映，Ag2O為正極，發(fā)生還原反映，C項對，D項錯。 (2)將正負兩極反映式相加可得總反映式。 答案：(1)C (2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag (3)減小　增大　不變