2019屆高中化學第一輪復習 配餐作業(yè)19 原電池 化學電源.doc

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配餐作業(yè)(十九)　原電池　化學電源 1．各式各樣電池的迅速發(fā)展是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是(　　) A．手機上用的鋰離子電池屬于一次電池 B．鋅錳干電池中，鋅電極是負極 C．氫氧燃料電池工作時氫氣在負極上被還原 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 解析　手機上的電池可以充電，屬于二次電池；鋅錳干電池中鋅失去電子生成Zn2＋，故作為負極；氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化；太陽能電池的主要材料為硅。故A、C、D三項錯誤，B項正確。 答案　B 2．如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是(　　) A．外電路的電流方向為X→外電路→Y B．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵 C．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應 D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y 解析　外電路電子流向為X→外電路→Y，電流方向與其相反，A項錯誤；X極失電子，作負極，X極發(fā)生的是氧化反應，Y極發(fā)生的是還原反應，C項錯誤；若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵，B項錯誤。 答案　D 3．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池越來越成為人們研制綠色原電池的關注焦點。其中一種鎂原電池的反應為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列說法正確的是(　　) A．電池放電時，正極反應為Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4 B．電池放電時，Mg2＋向負極遷移 C．電池充電時，陽極反應為xMg2＋＋2xe－===xMg D．電池充電時，陰極發(fā)生還原反應生成Mo3S4 解析　電池放電時，正極發(fā)生還原反應，由電池反應可知，Mo3S4為正極，被還原，電極反應為Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，A項正確；電池工作時，陽離子向正極移動，B項錯誤；充電時，陽極發(fā)生氧化反應，C項錯誤；電池充電時，陰極發(fā)生還原反應，Mg為陰極，生成金屬鎂，D項錯誤。 答案　A 4．(2018雅安模擬)某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質、以CH4為燃料時，該電池工作原理如圖，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)為O2，b為CH4 B．CO向正極移動 C．此電池在常溫時也能工作 D．正極電極反應式為2CO2＋O2＋4e－===2CO 解析　燃料電池中通入燃料的電極是負極，通入氧化劑的電極是正極，根據(jù)電子流向知，a電極是負極，b電極是正極，所以a是CH4，b為O2，A項錯誤；電池放電時，陰離子向負極移動，則CO向負極移動，B項錯誤；電解質為熔融碳酸鹽，需要高溫條件，C項錯誤；正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，電極反應式為O2＋2CO2＋4e－===2CO，D項正確。 答案　D 【素養(yǎng)立意】 燃料電池能提高能源的利用率，是當代社會研究的熱點。在燃料電池中，燃料還可以是CH3OH、CH4、CO、N2H4等。 5．有一種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄紙質電池，在使用印刷與壓層技術后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，紙內的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質溶液，電池總反應式為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列說法不正確的是(　　) A．該電池的負極材料為鋅 B．該電池反應中二氧化錳發(fā)生了還原反應 C．電池的正極反應式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．當有0.1 mol鋅溶解時，流經(jīng)電解質溶液的電子數(shù)為1.2041023 解析　鋅為活潑金屬，失去電子作負極，A項正確；二氧化錳得到了電子，發(fā)生還原反應，B項正確；因電池的負極反應式為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，用總反應式減去負極反應式得出正極反應式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C項正確；電子只能經(jīng)外電路流動，而不能在電解質溶液中流動，電解質溶液中應為陰、陽離子的定向移動，D項錯誤。 答案　D 6．(2018沈陽二中高三月考)Mg—AgCl電池是一種用海水激活的一次電池，在軍事上用作電動魚雷的電池，電池的總反應可表示為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列關于該電池的說法錯誤的是(　　) A．該電池工作時，正極反應為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag B．該電池的負極材料可以用金屬鋁代替 C．有24 g Mg被氧化時，可還原得到108 g Ag D．裝有該電池的魚雷在水中進行時，海水作為電解質溶液 解析　由電池反應方程式看出，Mg是還原劑、AgCl是氧化劑，故金屬Mg作負極，正極反應為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，故A項正確；該電池的負極材料可以用金屬鋁代替，故B項正確；電極反應式：Mg－2e－===Mg2＋，24 g Mg即1 mol被氧化時，轉移電子是2 mol，正極反應為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，可還原得到216 g Ag，故C項錯誤；因為該電池能被海水激活，海水可以作為電解質溶液，故D項正確。 答案　C 7．(2018廈門質檢)中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質置于一個由濾紙制成的折紙通道內形成電池(如圖所示)，該電池可將可樂(pH＝2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)極為正極 B．隨著反應不斷進行，負極區(qū)的pH不斷增大 C．b極的電極反應為MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－ D．若消耗0.01 mol葡萄糖，電路中轉移0.02 mol電子 解析　由已知結合圖示，葡萄糖(C6H12O6)發(fā)生氧化反應生成葡萄糖內酯(C6H10O6)，所以a極為負極，故A項錯誤；電解質溶液顯酸性，所以負極反應為C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，隨著反應不斷進行，負極區(qū)的pH不斷減小，故B項錯誤；b極為正極，電極反應為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C項錯誤；由負極反應C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1 mol葡萄糖失去2 mol電子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，電路中轉移0.02 mol電子，故D項正確。 答案　D 8．(2018東莞質檢)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品，電化學合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示(加入兩極的物質均是常溫常壓下的物質)。下列說法正確的是(　　) A．H＋由石墨2極通過質子交換膜向石墨1極移動 B．石墨1極發(fā)生的電極反應為2CH3OH＋CO－e－===(CH3O)2CO＋H＋ C．石墨2極與直流電源正極相連 D．電解一段時間后，陰極和陽極消耗的氣體的物質的量之比為1∶2 解析　該裝置有外接電源，是電解池，由圖可知甲醇和一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應生成碳酸二甲酯，則電極石墨1為陽極，陽極反應為2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，電極石墨2為陰極，陽極產(chǎn)生的氫離子通過質子交換膜移向陰極，氧氣在陰極得電子與氫離子反應生成水，電極反應為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。陽離子移向陰極，則氫離子由石墨1極通過質子交換膜向石墨2極移動，故A項錯誤；陽極上是甲醇和一氧化碳反應失電子發(fā)生氧化反應，電極反應為2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，故B項錯誤；石墨2為陰極，陰極與電源的負極相連，故C項錯誤；常溫常壓下甲醇是液體，電解池工作時轉移電子守恒，根據(jù)關系式2CO～4e－～O2可知陰極消耗的氧氣與陽極消耗的一氧化碳物質的量之比為1∶2，故D項正確。 答案　D 9．(2018陜西西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認為是21世紀電動汽車的最佳候選動力源，其工作原理如圖所示，下列有關敘述正確的是(　　) A．通氧氣的一極為負極 B．H＋從正極區(qū)通過交換膜移向負極區(qū) C．通甲醇的一極的電極反應式為：CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ D．甲醇在正極發(fā)生反應，電子經(jīng)過外電路流向負極 解析　燃料電池中通入燃料的一極為負極，通入氧氣或空氣的一極為正極，A項錯誤；原電池中陽離子向正極移動，B項錯誤；通甲醇的一極為負極，負極反應式為CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，C項正確；甲醇在負極發(fā)生反應，電子經(jīng)過外電路流向正極，D項錯誤。 答案　C 10．(2018河南、河北兩省名校第二次省際聯(lián)考)世界某著名學術刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵—空氣電池，其結構如圖所示。 下列有關該電池放電時的說法正確的是(　　) A．a(chǎn)極發(fā)生氧化反應 B．正極的電極反應式為FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－ C．若有22.4 L(標準狀況下)空氣參與反應，則電路中有4 mol電子轉移 D．鐵表面發(fā)生的反應為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2 解析　a極通入空氣，O2在該電極發(fā)生得電子的還原反應，A項錯誤；O2在正極發(fā)生反應，電極反應式為O2＋4e－===2O2－，B項錯誤；由B項分析可知，電路中有4 mol電子轉移時正極上消耗1 mol O2，在標準狀況下的體積為22.4 L，則通入空氣的體積約為22.4 L5＝112 L，C項錯誤；由圖可知，鐵表面H2O(g)參與反應生成H2，則發(fā)生的反應為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D項正確。 答案　D 11．(1)氫氧燃料電池汽車作為上海世博園中的交通工具之一，下列有關說法不正確的是________(填選項字母)。 A．太陽光催化分解水制氫氣比電解水制氫氣更為科學 B．氫氧燃料電池作為汽車動力更能保護環(huán)境 C．以稀H2SO4、KOH為介質的氫氧燃料電池的負極電極反應式相同 D．以稀H2SO4、KOH為介質的氫氧燃料電池的總反應式相同 (2)純電動車采用了高效耐用的一種新型可充電電池，該電池的總反應式為： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ①該電池放電時負極反應式為__________________。 ②放電時每轉移3 mol電子，正極有________ mol K2FeO4被還原。 (3)錳酸鋰離子電池在混合動力車等大型蓄電池應用領域占據(jù)主導地位。電池反應式為Li1－xMnO4＋LixLiMnO4，下列有關說法不正確的是________(填選項字母)。 A．放電時電池的正極反應式： Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4 B．放電過程中，石墨沒有得失電子 C．該電池也能在KOH溶液的環(huán)境中正常工作 D．充電時電池上標有“－”的電極應與外接電源的負極相連 解析　(1)A項，電解獲得H2消耗較多的能量，而在催化劑作用下利用太陽能來分解H2O獲得H2更為科學；B項，氫氧燃料電池中生成物為H2O，對環(huán)境無污染；C項，以稀H2SO4為介質的電池負極反應式為H2－2e－===2H＋，以KOH為介質的電池負極反應式為H2＋2OH－－2e－===2H2O；D項，氫氧燃料電池的總反應式均為2H2＋O2===2H2O。(2)①放電時，在堿性條件下，負極反應式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。②根據(jù)電池總反應式可知，2 mol K2FeO4被還原時有6 mol電子轉移，所以放電時每轉移3 mol電子，有1 mol K2FeO4被還原。(3)A項，根據(jù)總反應式可知Li失去電子，電池負極反應式為xLi－xe－===xLi＋，由總反應式減去負極反應式可得放電時電池的正極反應式為Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4；B項，根據(jù)總反應式可判斷石墨沒有得失電子；C項，Li能與KOH溶液中的H2O反應，導致電池無法正常工作；D項，充電過程是放電的逆向過程，外接電源的負極提供的電子使原電池負極獲得電子發(fā)生還原反應，所以標有“－”的電極應與外接電源的負極相連。 答案　(1)C (2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2?、? (3)C 12．全釩液流電池是一種活性物質呈循環(huán)流動液態(tài)的電池，目前釩電池技術已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖。請回答下列問題： (1)硫酸在電池技術和實驗室中具有廣泛的應用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________，實驗室中配制硫酸亞鐵時需要加入少量硫酸，硫酸的作用是____________________________________。 (2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負極電極反應的活性物質，電池總反應為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放電時的正極反應式為_______________，充電時的陰極反應式為_________________。放電過程中，電解液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)。 (3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是______(多選；填選項字母)。 a．VO、VO2＋混合液　　　 b．V3＋、V2＋混合液 c．VO溶液 d．VO2＋溶液 e．V3＋溶液 f. V2＋溶液 (4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。 解析　(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應生成氫氣，故硫酸為電解質溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質。(2)正極反應是還原反應，由電池總反應可知放電時的正極反應為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充電時，陰極反應為還原反應，故為V3＋得電子生成V2＋的反應。(3)充電時陽極反應式為VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是選項acd。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。 答案　(1)電解質溶液　抑制硫酸亞鐵的水解 (2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　 V3＋＋e－===V2＋　升高 (3)acd　 (4)H＋