高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1章 化学反应与能量转化第2节 化学能转化为电能——电池巩固练习

  第一章　化学反应与能量

第2节　化学能转化为电能——电池

第二课时 化学电源 达标测试

1.下列电池工作时，O2在正极放电的是(　　)

【答案】B

【解析】A项，锌锰电池，Zn是负极，MnO2为正极，所以正极放电的物质是MnO2；B项，氢燃料电池中，通入氢气的一极为电源的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极；C项，铅蓄电池负极为Pb，正极为PbO2放电；D项，镍镉电池负极为Cd，正极为NiO(OH)放电。

2.利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是(　　)

A.铝罐将逐渐被腐蚀

B.炭粒和炭棒上发生的反应为O2+4e-2O2-

C.炭棒应与玩具电池的负极相连

D.该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻

【答案】A

【解析】由废铝罐和炭棒、食盐水等材料制可用于驱动玩具的电池可知，A、铝作负极，铝罐将逐渐被腐蚀，正确；B、炭棒作正极，炭棒上发生的反应为O2+4e-+2H2O4OH-，错误；C、炭棒应与玩具电池的正极相连，错误；D、该电池工作一段时间后炭棒质量不变，错误。

3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)Zn(OH)2(s)+2MnOOH(s)。下列说法中错误的是(　　)

A.电池工作时，锌失去电子

B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-2MnOOH(s)+2OH-(aq)

C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g

【答案】C

【解析】由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。外电路中每通过

0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减少6.5 g。

4.汽油是一种液体燃料，常用作汽车等机动车的燃料，但科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，使汽油的利用效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，其中电池的电解质是掺杂了Y2O3(Y为钇)的ZrO2(Zr为锆)晶体，它在高温下能传导O2-。若以丁烷(C4H10)代表汽油，总反应为2C4H10+13O28CO2+10H2O。有关该电池的说法错误的是              (　　)

A.该电池负极的电极反应式为C4H10+13O2--26e-4CO2+5H2O

B.O2-向负极移动

C.该电池正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-

D.丁烷在放电时发生氧化反应

【答案】C

【解析】丁烷失电子，发生氧化反应，电极反应式为C4H10-26e-+13O2-4CO2+5H2O，故A正确；原电池中，阴离子向负极移动，即O2-向负极移动，故B正确；正极上通入空气，氧气得电子发生还原反应，由电解质的性质知，O2得电子被还原为O2-，故电极反应式为O2+4e-2O2-，故C错误；丁烷在负极放电时发生氧化反应，故D正确。

5．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是(　　)

A.利用电池外壳的金属材料

B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品

D.回收其中石墨电极

【答案】B

【解析】汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。

6.流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为Cu＋PbO2＋2H2SO4===CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是(　　)

A.a为负极，b为正极

B.该电池工作时，PbO2电极附近溶液的pH增大

C.a极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

D.调节电解质溶液的方法是补充CuSO4

【答案】D

【解析】A项，根据电池总反应可得铜为负极，PbO2为正极，正确；B项，该电池工作时，PbO2电极上发生的反应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，消耗了溶液中的H＋，故溶液的pH增大，正确；C项，铜电极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，正确；D项，反应生成了CuSO4，消耗了H2SO4，故应补充H2SO4，错误。

7.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　)

A.Pb为正极被氧化              B.溶液的pH不断减小

C.SO只向PbO2处移动          D.电解质溶液的密度不断减小

【答案】D

【解析】由题给电极反应可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，H2SO4浓度减小，溶液密度减小，所以B错，D对；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷(SO和OH－)移向Pb极，所以C不正确。

8.目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它以熔融的钠、硫为两极，以Na＋导电的

β­Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为2Na＋xSNa2Sx。以下说法正确的是(　　)

A.放电时，钠作正极，硫作负极

B.放电时，Na＋向负极移动

C.充电时，钠极与外电源正极相连，硫极与外电源的负极相连

D.放电时，负极发生的反应是：2Na－2e－===2Na＋

【答案】D

【解析】放电时，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，故钠作负极，硫作正极，A错误；放电时，阳离子向正极移动，B错误；充电时，钠极(负极)与外电源的负极相连，硫极(正极)与外电源的正极相连，C错误；放电时，负极发生氧化反应，D正确。

9.某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)

A.放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移

B.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6

C.充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g

D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋

【答案】C

【解析】放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1 mol e－时，石墨C6电极将增重 7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。

10.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　)

A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动

B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气

C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O

D.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

【答案】C

【解析】在原电池中，电解质溶液中的阳离子应向正极移动，A错；每消耗1 mol O2，转移4 mol电子，若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24 L O2，B错；根据题意，电解质溶液呈酸性，正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D错。

11.Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2↑。请回答下列问题。

(1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为______________。 

(2)电池正极发生的电极反应为___________________________________。 

(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________________________，反应的化学方程式为___。 

(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_______________。 

【答案】(1)Li　Li-e-Li+

(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑

(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成   SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑

(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，SOCl2也可与水反应

【解析】(1)电池的负极材料为锂，其电极反应式为Li-e-Li+。

(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到:2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑。

(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。反应式为 SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑。

（4）锂性质活泼，易与与H2O、O2反应，SOCl2也可与水反应，组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行。

12.“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。

(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。

充电时，阳极的电极反应式为_______________________________________；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为________________________。

【答案】(1)太阳　电　Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O　减小

(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

【解析】(1)阳极是失电子发生氧化反应的一极，Ni(OH)2为阳极；放电时负极反应为Cd－2e－＋

2OH－===Cd(OH)2，故溶液碱性减小。

13.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题。

(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：___________________________________。

(2)此电池的正极发生的电极反应：_______________________________________，

负极发生的电极反应：__________________________________________________。

(3)电解液中H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。

(4)使用该燃料电池的另一个好处是___________________________________________。

【答案】(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O

(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O    2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋

(3)正　负极　(4)对环境无污染

【解析】(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CO2不与H2SO4反应，故电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。

(2)电池的正极O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H2O，用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式。

(3)H＋移向正极，在正极生成水。

(4)产物是CO2和H2O，不会对环境造成污染。