人教版高中化学选择性必修1化学反应原理第四章第一节第2课时化学电源习题含答案
展开第2课时 化学电源
A级 必备知识基础练
1.下列电池属于一次电池的是( )
A.锌锰干电池 B.铅酸蓄电池
C.锂电池 D.氢氧燃料电池
2.电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,总反应式为Ag2O+H2O+ZnZn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是 ( )
A.Ag2O是正极,Zn是负极
B.锌电极上发生的电极反应为Zn-2e-Zn2+
C.工作时,电池负极区溶液pH增大
D.工作时,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
3.碱性电池具有容量大、放电电流大等特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质,电池总反应式为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列说法错误的是 ( )
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-
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,理论上锌的质量减小6.5 g
4.某固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质,此固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( )
A.有O2参加反应的电极a为电池的负极
B.多孔电极b的电极反应式为H2+2e-+O2-H2O
C.多孔电极a的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
D.该电池的总反应式为2H2+O22H2O
5.某用于潜航器的镁—过氧化氢燃料电池系统的工作原理如图所示,下列说法错误的是( )
A.电池的负极反应式为Mg-2e-Mg2+
B.电池工作时,H+向负极移动
C.电池工作一段时间后,溶液的pH增大
D.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O
6.我国科学家发明的一种可控锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。
下列有关说法不正确的是( )
A.电池工作时,电子的流向:锂电极→导线→石墨电极
B.水既是氧化剂又是溶剂,有机电解质可用水溶液代替
C.电池总反应式为2Li+2H2O2LiOH+H2↑
D.该装置不仅可提供电能,还可提供清洁燃料氢气
7.经过长时间的研发和多次展示后,科技工作者开发出了甲醇燃料电池,该电池总反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。请回答下列问题:
(1)该燃料电池的电解质是 。
(2)由电池反应可知,放电时该电池的负极反应物为 ,该物质发生 反应,负极的电极反应式为 。
(3)电池使用过程中,当有0.5 mol电子转移时,消耗甲醇的质量是 g(结果保留两位小数)。
(4)放电一段时间后,通入O2的电极附近溶液的pH (填“升高”“不变”或“降低”)。
B级 关键能力提升练
以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求
8.以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制成能固氮的新型燃料电池,原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.b电极为负极,发生氧化反应
B.a电极发生的电极反应式为N2+8H++6e-2N
C.A溶液中所含溶质为NH4Cl
D.当反应消耗1 mol N2时,则消耗的H2为67.2 L
9.一种新型燃料电池,以多孔镍板为电极,两电极插入KOH溶液中,分别向两极通入乙烷和氧气,其电极反应式为C2H6+18OH--14e-2C+12H2O,2H2O+O2+4e-4OH-。有关此电池的推断正确的是( )
A.电池工作过程中,溶液的pH逐渐减小
B.正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2
C.通入乙烷的电极为正极
D.电解质溶液中的OH-向正极移动
10.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移6 mol电子
B.电极A上H2参与的电极反应式为H2+2OH--2e-2H2O
C.电池工作时,C向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应式为O2+2CO2+4e-2C
11.天然气-空气燃料电池能量转化率高,环保性和安全性好,使用的电解质有:①KOH,②H2SO4,③Na2CO3(熔融),④MO(s,传递O2-)。下列说法错误的是( )
A.以①、②的水溶液为电解质溶液,燃料电池中CH4的氧化产物相同
B.使用不同的电解质,等量的CH4参与负极反应时理论上转移的电子数相等
C.以③为电解质,放电过程中C向负极迁移
D.以④为电解质,燃料电池的负极反应式为CH4-8e-+2O2-CO2+4H+
C级 学科素养拔高练
12.(1)二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含SO2快速启动,其装置示意图如图:
①质子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。
②负极的电极反应式为
(2)NH3-O2燃料电池的结构如图所示:
①a极为电池的 (填“正”或“负”)极。
②当生成1 mol N2时,电路中流过电子的物质的量为 。
第2课时 化学电源
1.A 铅酸蓄电池、锂电池属于二次电池;氢氧燃料电池属于燃料电池。
2.A 根据总反应式可知,金属锌失去电子发生氧化反应,为负极,Ag2O得到电子发生还原反应,为正极,A项正确;负极Zn失去电子生成Zn2+,Zn2+与溶液中的OH-结合,因此锌电极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,B项错误;负极区Zn2+与OH-结合,溶液中OH-浓度减小,则其pH减小,C项错误;该电池工作时,电子由锌极经外电路流向Ag2O极,D项错误。
3.C 根据电池总反应式可知负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-ZnO+H2O,正极的电极反应式为2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-,A、B项正确;电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,C项错误;外电路中每通过0.2 mol电子,有0.1 mol Zn参加反应,其质量为6.5 g,D项正确。
4.D 从多孔电极b处通入H2,电子从多孔电极b流向多孔电极a,所以多孔电极b为负极,H2在该电极发生氧化反应;多孔电极a为正极,O2在该电极发生还原反应,A错误。负极的电极反应式为H2-2e-+O2-H2O,B错误;正极的电极反应式为O2+4e-2O2-,C错误;电池总反应式为2H2+O22H2O,D正确。
5.B Mg-H2O2燃料电池中Mg为负极,电极反应式为Mg-2e-Mg2+,A正确;Pt为正极,电极反应式为H2O2+2H++2e-2H2O,总反应式为Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O,消耗H+,使溶液中c(H+)减小,pH增大,C、D正确;原电池中阳离子移向正极,即H+移向正极,B错误。
6.B A项,锂电极为负极,石墨电极为正极,电子从负极流出,经导线流向正极,正确;B项,负极材料锂能与水反应,不可用水溶液代替有机电解质,错误;C项,电池总反应式为2Li+2H2O2LiOH+H2↑,正确;D项,由电池总反应式知,该装置不仅能提供电能,还可提供清洁燃料氢气,正确。
7.答案 (1)KOH
(2)CH3OH(或甲醇) 氧化 CH3OH+8OH--6e-C+6H2O
(3)2.67 (4)升高
解析 (1)由电池反应可知,该电池的电解质是KOH。
(2)放电时负极上CH3OH发生氧化反应,正极上O2发生还原反应。正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,负极反应式为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O。
(3)根据负极电极反应式可得CH3OH~6e-,可知转移0.5 mol电子时,消耗甲醇的质量约2.67 g。
(4)根据放电时正极反应式可知,放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的碱性增强,pH升高。
8.D N2+3H22NH3,反应中氢元素的化合价升高,H2失去电子,因此b电极为负极,发生氧化反应,故A项正确;a电极为正极,电解质溶液含HCl,因此电极反应式为N2+8H++6e-2N,故B项正确;A溶液中所含溶质为NH4Cl,故C项正确;没有说明温度和压强,不能确定H2的体积,故D项错误。
9.AB 电池总反应式为2C2H6+7O2+8OH-4C+10H2O,故电池工作过程中,溶液的pH逐渐减小,A项正确;正、负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2,B项正确;通入乙烷的电极为负极,C项错误;电解质溶液中的OH-向负极移动,D项错误。
10.AD A项,H4→O,则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子,正确;B项,该电池的传导介质为熔融的碳酸盐,所以电极A即负极上H2参与的电极反应式为H2-2e-+CCO2+H2O,错误;C项,原电池工作时,阴离子移向负极,而电极B是正极,错误;D项,电极B即正极上O2参与的电极反应式为O2+4e-+2CO22C,正确。
11.AD 在KOH溶液中甲烷的氧化产物为C,在稀硫酸中甲烷的氧化产物为CO2,A项错误;甲烷被氧化,碳元素化合价均由-4价升至+4价,B项正确;电池中,阴离子C向负极迁移,C项正确;以固体氧化物为电解质,负极反应式为CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O,D项错误;故选A、D。
12.答案 (1)①从A到B ②SO2-2e-+2H2OS+4H+
(2)①负 ②6 mol
解析 (1)①根据题给图示,A为燃料电池的负极,B为燃料电池的正极,在原电池电解质溶液中,质子(H+)向正极移动,即从A到B。
②负极发生氧化反应,SO2被氧化为S,电极反应式为SO2-2e-+2H2OS+4H+。
(2)①a极通入氨,是负极,b极通入氧气,是正极。
②氨气中N元素的化合价由-3价变成0价,当生成1 mol N2时,转移电子的物质的量为6 mol。
