2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第2節(jié) 化學(xué)電源習(xí)題 新人教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第2節(jié) 化學(xué)電源習(xí)題 新人教版選修4 一、選擇題 1.廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程。其首要原因是( ) A.為了利用電池外殼的金屬材料 B.防止汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中的石墨電極 解析:廢電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子能對土壤和水源造成污染,必須進(jìn)行集中處理。 答案:B 2.下列有關(guān)電池的敘述正確的是( ) A.鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細(xì) B.氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被氧化 C.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 D.氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 解析: 選項(xiàng) 原因分析 結(jié)論 A 鋅錳干電池工作后碳棒不變 B 氫氧燃料電池工作時都是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),H2-2e-===2H+ √ C 太陽能電池的主要材料是高純度的硅 D 氫氧燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 3.燃料電池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧氣或空氣起反應(yīng),將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電解質(zhì)溶液通常是KOH溶液。下列關(guān)于甲烷燃燒電池的說法不正確的是( ) A.負(fù)極反應(yīng)式為CH4+10OH-+8e-===CO+7H2O B.正極反應(yīng)式為2O2+4H2O+8e-===8OH- C.隨著不斷放電,電解質(zhì)溶液堿性不變 D.甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率大 解析:A、B兩項(xiàng)是正確的;綜合A、B兩項(xiàng)知C項(xiàng)不正確;根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律,燃燒時產(chǎn)生的熱能是不可能全部轉(zhuǎn)化為功的,能量利用率不高,而電能轉(zhuǎn)化為功的效率要大得多,D項(xiàng)正確。 答案:C 4.(xx北京東城期末)如圖是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池,LiPF6是電解質(zhì),SO(CH3)2是溶劑,反應(yīng)原理是4Li+FeS2===Fe+2Li2S。下列說法不正確的是( ) A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B.電子移動方向是由a極流向b極 C.可以用水代替SO(CH3)2作溶劑 D.b極反應(yīng)式是FeS2+4Li++4e-===Fe+2Li2S 解析:Li作負(fù)極發(fā)生Li-e-===Li+,正極FeS2中鐵的化合價由+2價降低到0價、硫由-1價降低到-2價,電極反應(yīng)式為FeS2+4e-+4Li+===Fe+2Li2S;水與Li發(fā)生反應(yīng),C選項(xiàng)錯誤。 答案:C 5.高效能電池的研發(fā)制約電動汽車的推廣。有一種新型的燃料電池,它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中,然后分別向兩極通入乙烷和氧氣,其總反應(yīng)為:2C2H6+7O2+8KOH===4K2CO3+10H2O,有關(guān)此電池的推斷中正確的是( ) A.負(fù)極反應(yīng)為:14H2O+7O2+28e-===28OH- B.放電過程中KOH的物質(zhì)的量濃度不變 C.每消耗1 mol C2H6,則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14 mol D.放電一段時間后,負(fù)極周圍的pH升高 解析:燃料作負(fù)極,氧氣作正極,A選項(xiàng)錯誤;由總反應(yīng)可知放電過程中消耗KOH,B選項(xiàng)錯誤;分析總反應(yīng),7個O2參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移28個電子,C選項(xiàng)正確;負(fù)極電極反應(yīng)式為C2H6+18OH--14e-===2CO+12H2O,D選項(xiàng)錯誤。 答案:C 6.將兩個鉑電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入CH4和O2,即可構(gòu)成CH4燃料電池。已知通入CH4一極的電極反應(yīng)式是:CH4+10OH-===CO+7H2O+8e-;通入O2一極的電極反應(yīng)式是:O2+2H2O+4e-===4OH-。下列有關(guān)敘述中,不正確的是( ) A.通入CH4的電極為負(fù)極 B.正極發(fā)生氧化反應(yīng) C.溶液中的OH-向負(fù)極移動 D.工作一段時間后應(yīng)補(bǔ)充KOH 解析:該燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng),B不正確。根據(jù)題中電極反應(yīng)式知CH4發(fā)生氧化反應(yīng),通入CH4的電極為負(fù)極,A正確;原電池工作時,電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)極,C正確;該電池總反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-===CO+3H2O,工作時消耗KOH,D正確。 答案:B 7.(xx課標(biāo)Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是 ( ) A.正極反應(yīng)中有CO2生成 B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O 解析:根據(jù)微生物電池工作原理示意圖可知:C6H12O6在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2↑+24H+;O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為6O2+24e-+24H+===12H2O。負(fù)極有CO2生成,A項(xiàng)錯誤;B項(xiàng),微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移,正確;C項(xiàng),質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū),正確;D項(xiàng),電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,正確。 答案:A 8.(xx新課標(biāo)沖刺卷)如圖裝置為某新型燃料電池的工作示意圖,以HCl-NH4Cl溶液為電解質(zhì)溶液。下列有關(guān)說法中正確的是( ) A.通入H2的電極為正極 B.該電池的負(fù)極反應(yīng)式為:N2+6e-+8H+===2NH C.圖中分離出的A物質(zhì)為NH4Cl D.該電池工作一段時間后,溶液的pH減小 解析:分析題目中示意圖可得,正極反應(yīng)式為:N2+6e-+8H+===2NH,負(fù)極反應(yīng)式為:3H2-6e-===6H+,故A、B項(xiàng)錯誤;電池工作的總反應(yīng)式為:N2+3H2+2H+===2NH,消耗H+,故電池工作一段時間后,溶液的pH增大,故D項(xiàng)錯誤;從電池的總反應(yīng)式可知最終生成的物質(zhì)為NH4Cl,則圖中分離出的A物質(zhì)為NH4Cl,故C項(xiàng)正確。 答案:C 9.(xx南充高二檢測)市場上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體),電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li+的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為:Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2,下列說法不正確的是( ) A.放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式:Li-e-===Li+ B.充電時,Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C.該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液 D.放電過程中Li+向負(fù)極移動 解析:A項(xiàng),Li從零價升至正價,失去電子,作負(fù)極,正確;B項(xiàng),反應(yīng)逆向進(jìn)行時,反應(yīng)物只有一種,化合價既有升,又有降,所以既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng),正確;C項(xiàng),由于Li可以與水反應(yīng),故不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液,正確;D項(xiàng),原電池中陽離子應(yīng)遷移至正極得電子,故錯。 答案:D 10.科學(xué)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(zhì)是固態(tài)氧化物,在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對該燃料電池的說法不正確的是( ) A.在熔融電解質(zhì)中,O2-由負(fù)極移向正極 B.該電池的總反應(yīng)是:C3H8+5O2===3CO2+4H2O C.電路中每通過5 mol電子,約有5.6 L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的丙烷被完全氧化 D.通入丙烷的電極為電池負(fù)極,發(fā)生的電極反應(yīng)為:C3H8-20e-+10O2-===3CO2+4H2O 解析:該燃料電池的化學(xué)反應(yīng)原理是:C3H8+5O2===3CO2+4H2O,B正確;放電過程中通入丙烷的電極為負(fù)極:C3H8-20e-+10O2-===3CO2+4H2O,C正確;通入O2的電極為正極:O2+4e-===2O2-,產(chǎn)生的O2-將向負(fù)極移動,A項(xiàng)錯。 答案:A 二、非選擇題 11.氯鋁電池是一種新型的燃料電池,電解質(zhì)溶液是KOH溶液,試回答下列問題: (1)通入氯氣的電極是________極(填“正”或“負(fù)”),電極反應(yīng)式為:________________________________________________________________________。 (2)加入鋁的電極是________極(填“正”或“負(fù)”),電極反應(yīng)式為:________________________________________________________________________。 (3)電子從________極流向________極(填“Al”或“Cl2”)。 解析:根據(jù)Cl2和Al的反應(yīng)方程式:3Cl2+2Al===2AlCl3可知,鋁易失電子被氧化,為負(fù)極,但電解液為KOH溶液,故負(fù)極反應(yīng)為:2Al-6e-+8OH-===2AlO+4H2O,Cl2易得電子被還原,為正極,電極反應(yīng)為3Cl2+6e-===6Cl-。在外電路中電子從負(fù)極(鋁極)流出沿導(dǎo)線流向正極(Cl2極)。 答案:(1)正 3Cl2+6e-===6Cl- (2)負(fù) 2Al-6e-+8OH-===2AlO+4H2O (3)Al Cl2 12.Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛,其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負(fù)極材料是________。電池工作時,電子流向________(填“正極”或“負(fù)極”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+,會加速某電極的腐蝕,其主要原因是________________________________________________________________________。 欲除去Cu2+,最好選用下列試劑中的________(填字母)。 A.NaOH B.Zn C.Fe D. NH3H2O 解析:(1)負(fù)極是失電子的一極,Zn失去電子,電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。(2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕;除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì),所以應(yīng)選Zn將Cu2+置換為單質(zhì)而除去。 答案:(1)Zn(或鋅) 正極 (2)Zn與Cu2+反應(yīng)生成Cu,Zn與Cu構(gòu)成原電池,加快反應(yīng)速率 B 13.(xx經(jīng)典習(xí)題選萃)鉛蓄電池是化學(xué)電源,它工作時的電池總反應(yīng)為:PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。試回答: (1)蓄電池負(fù)極的電極材料是_________________________________。 (2)工作時該蓄電池正極的電極反應(yīng)式是_____________________________。 (3)鉛蓄電池工作時,電解質(zhì)溶液的密度________,pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 (4)如果用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取Cl2,當(dāng)制得0.05 mol Cl2時,在理論上電池內(nèi)部消耗的H2SO4的物質(zhì)的量是________。 解析:(1)由電池總反應(yīng)可知,Pb發(fā)生氧化反應(yīng),所以Pb是負(fù)極。 (2)正極上的反應(yīng)是PbO2→PbSO4,則必然有H2SO4參加:PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O(負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e-+SO===PbSO4,將正、負(fù)極反應(yīng)合并,與題給總反應(yīng)相符)。 (3)在蓄電池的工作過程中,Pb被氧化,H2SO4被消耗,所以溶液的密度減小,pH增大。 (4)用鉛蓄電池作電源,電解飽和食鹽水制0.05 mol Cl2,需提供0.10 mol e-(2Cl--2e-===Cl2↑),每消耗2 mol H2SO4時轉(zhuǎn)移2 mol e-,故至少消耗0.10 mol H2SO4。 答案:(1)Pb (2)PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O (3)減小 增大 (4)0.10 mol 點(diǎn)評:將蓄電池與電解槽相連接時,前者將化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化為電能提供給后者,使其發(fā)生氧化還原反應(yīng),在電路中流過的電子的物質(zhì)的量相等。 14.鋅銀電池比能量大、電壓平穩(wěn),廣泛用于電子手表、照相機(jī)、計(jì)算器和其他微型電子儀器。電解質(zhì)溶液是KOH溶液,電池總反應(yīng)為Zn+Ag2O===ZnO+2Ag。請回答下列問題: (1)該電池的正極材料是________;電池工作時,陽離子向________(填“正極”或“負(fù)極”)移動;負(fù)極的反應(yīng)式為________。 (2)①電極材料鋅可由閃鋅礦在空氣中煅燒成氧化鋅,然后用碳還原來制取,化學(xué)反應(yīng)方程式為ZnO+CZn+CO,此法為________。 A.電解法 B.熱還原法 C.熱分解法 ②電極材料氧化銀可回收利用得到銀,其化學(xué)方程式為________________。 答案:(1)Ag2O 正極 Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O (2)①B ②2Ag2O4Ag+O2↑ 15.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖,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)椋篲___________________________________________。 (4)該電池工作時,H2和O2連續(xù)由外部供給,電池可連續(xù)不斷提供電能。因此,大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下: Ⅰ.2Li+H22LiH Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑ ①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________,反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________。 ②已知LiH固體密度為0.82 gcm-3,用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2,生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________________________。 ③由②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)線中通過電子的物質(zhì)的量為____________mol。 解析:(1)氫氧燃料電池中,負(fù)極通H2,正極通O2,所以導(dǎo)線中電子由a到b。 (2)負(fù)極H2被氧化,寫電極反應(yīng)式時要注意電解質(zhì)溶液的組成。 (3)本題考查讀題能力,鉑粉作用在題設(shè)中有說明。 (4)②2Li+H22LiH 22.4 L 16 g 吸收224 L H2時,生成的LiH的質(zhì)量為160 g,LiH體積與被吸收的H2體積比為: ∶224 L=1∶1 148 ③LiH+H2O===LiOH+H2↑ 8 g 1 mol 160 g LiH與H2O作用生成20 mol H2,H2完全被氧化失40 mol電子,若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中通過的電子的物質(zhì)的量為40 mol80%=32 mol。 答案:(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋∮蒩到b (2)2H2+4OH--4e-===4H2O (或H2+2OH--2e-===2H2O) (3)增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù),加快電極反應(yīng)速率 (4)①Li H2O ②(或8.7110-4)?、?2- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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