人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第一节 原电池学案及答案
展开4.1.2 化学电源-同步学习必备知识
4.1.2 化学电源
一、化学电池
二、燃料电池
例题
1.下列说法正确的是( )
A.碱性锌锰电池是二次电池
B.铅蓄电池是一次电池
C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生
D.燃料电池的活性物质大量储存在电池内部
例题
2.微型锂碘电池可用做植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-。下列有关说法正确的是
A.正极反应:2Li-2e-=2Li+
B.负极反应:I2+2e-=2I-
C.总反应是:2Li+I2=2LiI
D.金属锂作正极
随练
3.锌锰干电池在放电时,总反应方程式可以表示为:Zn(s)+2MnO2+2NH4+===Zn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O,在下图所示电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A.Zn B.碳 C.MnO2和NH4+ D.Zn2+和NH3
随练
4.研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是
A.正极反应式:Ag+Cl--e-=AgCl
B.Na+不断向“水”电池的负极移动
C.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
D.AgCl是还原产物
例题
5.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β″Al2O3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+
例题
6.已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”接线柱的说法中正确的是
A.充电时作阳极,放电时作负极 B.充电时作阳极,放电时作正极
C.充电时作阴极,放电时作负极 D.充电时作阴极,放电时作正极
例题
7.常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为0),电池反应通常表示为。下列说法不正确的是
A.放电时储氢合金作负极
B.充电时储氢合金作阴极
C.充电时阴极周围c(OH-)减小
D.放电时负极反应:LaNi5H6+6OH--6e-=LaNi5+6H2O
随练
8.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e— + OH- =" NiOOH" + H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
随练
9.镍(Ni)镉(Cd)可充电的电池,放电时,电极材料是Cd和NiO(OH),电解质是KOH,电极反应分别是:Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2 ;2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-。下列说法不正确的是
A.电池放电时,负极周围溶液的pH不断减小
B.电池放电时总反应是Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
C.电池充电时,镉(Cd)元素被氧化
D.电池充电时,电池的正极和电源的正极相连接
随练
10.生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是( )
A.需要定期补充硫酸
B.工作时铅是负极,PbO2是正极
C.工作时负极上发生的反应是Pb-2e-+SO42-=PbSO4
D.工作时电解质溶液的密度减小
例题
11.美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )
A.电池的负极反应为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
例题
12.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.反应,每消耗1mol CH4转移12mol 电子
B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2O
C.电池工作时,CO32-向电极B移动
D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-=2CO32-
例题
13.美国《时代周刊》将氢燃料电池评为21世纪对人类生活具有重大影响的技术之一、培根电池是一种碱性的氢氧燃料电池,已经应用在“阿波罗六号”太空船上。将多个培根电池组合为电池组,向外供电,电池组工作稳定后,它的电动势和内阻基本保持不变。电池所产生的水可以作为饮用水,今欲得常温下水1L,则电池内电子转移的物质的量约为
A.8.9×10-3 mol B.4.5×10-2 mol
C.1.1×102 mol D.5.6×10 mol
随练
14.如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
(1)电池的负极是___________(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应式为:___________。
(2)电池工作一段时间后电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
随练
15.一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0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L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-
例题
16.如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH3OH +3O22CO2+ 4H2O。下列说法不正确的是
A.左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇
B.正极反应式为:O2+ 2H2O + 4e-= 4OH-
C.负极反应式为:CH3OH + H2O-6e- = CO2+ 6H+
D.该电池提供1mole-,消耗氧气0.25mol
例题
17.阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应为:2H2+O2=2H2O ,电解质溶液为KOH溶液,反应保持在较高温度,使H2O蒸发,则下列叙述中正确的是( )
A.此电池能发生蓝色火焰
B.H2为正极,O2为负极
C.工作时,电解质溶液的pH不断减小
D.电极反应分别为负极:2H2+4 OH--4e-=4 H2O;正极:O2+2 H2O+4e-=4 OH-
随练
18.某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇—氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是
A.工作时电极b作正极,O2-由电极b流向电极a
B.负极的电极反应式为:
C.当传感器中通过2×10-3mol电子时,通过的尾气中含有2.24mLCO
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
随练
19.氯铝电池是一种新型的燃料电池,电解质溶液是KOH溶液,试回答下列问题:
(1)通入氯气的电极是___________极(填“正”或“负”),电极反应式为:___________。
(2)加入铝的电极是___________极(填“正”或“负”),电极反应式为:___________。
(3)电子从___________极流向___________极(填“Al”或“Cl2”)。
20.下列事实不用电化学理论解释的是
A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B.铝片不用特殊方法保护
C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D.镀锌铁比镀锡铁耐用
21.如图所示,甲池中电池反应式为,已知B电极质量不变,C、D为石墨电极,乙池中为200mL饱和NaCl溶液。
回答下列问题:
(1)A极为___________极(填“正”或“负”),电极材料为___________,发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)写出乙池的电极反应式:
阳极反应式为___________;
阴极反应式为___________。
(3)A电极质量减少0.64 g时,此时乙池中电解液中c(OH-)=___________ mol·L-1(忽略反应过程中溶液体积的变化),C电极上产生的气体在标准状况下的体积为___________L。
22.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应式为:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-。
根据上述反应式,完成下列题目。
(1)判断下列叙述中正确的是________。
A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗
B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极,Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应式:_________________________________________。
(3)使用时,负极区的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),正极区的pH________,电解质溶液的pH________。
23.锌银电池比能量大、电压平稳,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液,电池总反应为。请回答下列问题:
(1)该电池的正极材料是___________;电池工作时,阳离子向___________(填“正极”或“负极”)移动;负极的反应式为___________。
(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌,然后用碳还原来制取,化学反应方程式为,此法为___________。
A.电解法
B.热还原法
C.热分解法
②电极材料氧化银可回收利用得到银,其化学方程式为___________。
24.锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为,充放电过程中,正极发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化。下列有关说法不正确的是
A.放电时的负极反应式为:
B.钴酸锂(LiCoO2)中钴元素的化合价为+3
C.放电时正极发生LiCoO2转化为Li1-xCoO2的反应
D.放电时锂离子向正极移动
25.某新型可充电电池,能长时间保持稳定的放电电压,该电池的总反应。
(1)放电时负极反应为___________;
(2)充电时Fe(OH)3发生___________反应;
(3)放电时电子由___________极流向___________极;
(4)放电时1 mol K2FeO4发生反应,转移电子数是___________。
26.据报道,美国一个海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池。该电池可同时供应电和水蒸气,其燃料为,电解质为熔融的,工作温度为600~700℃。已知该电池的总反应为,负极的电极反应为。下列推断正确的是
A.正极的电极反应为
B.放电时,向负极移动
C.电池供应1mol水蒸气时,转移电子的物质的量为4mol
D.放电时,向正极移动
27.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是______,在导线中电子流动方向为___________(用a、b 表示)。
(2)负极反应式为________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为___________________________。
(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
Ⅰ.2Li+H22LIH
Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是_____,反应Ⅱ中的氧化剂是_____。
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。
③由②生成的LiH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为___________mol。
28.有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池,电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧,则下列说法正确的是( )
①每消耗1mol CH4,可以向外电路提供约的电量;
②负极上CH4失去电子,电极反应式为: CH4-8e-+10OH—=CO32-+7H2O
③负极上是O2获得电子,电极反应式为 ;
④电池放电后,溶液pH不断升高
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
29.一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是
A.
B.
C.
D.
30.以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为___________;负极反应为___________;放电时,移向电池的___________(填“正极”或“负极”)。
31. 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为:
C.放电过程中,从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗1mol氧气,理论上能生成标准状况下气体
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