化学苏教版 (2019)专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化达标测试

这是一份化学苏教版 (2019)专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化达标测试，共8页。试卷主要包含了锌锰电池在生活中的用量很大，下列关于化学电源的叙述错误的是等内容，欢迎下载使用。
题型一 一次电池
1．现在各类碱性电池已经占有了越来越多的市场份额，这类电池广泛地应用于各种小型用电器(如照相机、收音机等)中。有一种新型的锌锰电池就是这种碱性电池，它是在传统锌锰电池的基础上改进的。下列对于碱性锌锰电池的叙述中不正确的是( )
A．碱性锌锰电池工作时，电子由Zn极经外电路流向MnO2极
B．这种电池较传统锌锰电池(即干电池)使用寿命长
C．碱性锌锰电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化
D．这种电池的电解质由传统的NH4Cl换成湿的KOH
解析：选C A项，碱性锌锰电池是一次电池，锌作负极失电子，叙述正确；B项，碱性锌锰电池的使用寿命比传统锌锰电池的使用寿命要长，叙述正确；C项，干电池只能实现化学能向电能的转化，叙述不正确；D项，传统的锌锰干电池电解质为NH4Cl，碱性锌锰电池的电解质为KOH，叙述正确。
2．锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。回答下列问题：
(1)普通锌锰干电池放电时发生的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH，该电池中，负极材料主要是______________，电解质的主要成分是__________，正极发生的主要反应是______________________________________。
(2)与普通锌锰干电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据电池反应方程式Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH知，反应中Zn被氧化，为电池负极，氯化铵是电解质的主要成分，二氧化锰和铵根离子在正极发生反应：MnO2＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋e－===MnOOH＋NH3↑。
(2)与普通锌锰干电池相比，碱性锌锰电池不易发生电解质的泄露，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池的使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中的稳定性比在酸性电解质中的稳定性高。
答案：(1)Zn NH4Cl MnO2＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ＋e－===MnOOH＋NH3↑ (2)碱性锌锰电池不易发生电解质的泄露，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性锌锰电池的使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中的稳定性比在酸性电解质中的稳定性高。
题型二 二次电池
3．已知铅蓄电池的反应为PbO2＋2H2SO4＋Pb eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电)) 2PbSO4＋2H2O。下列关于铅蓄电池的说法中正确的是( )
A．铅蓄电池属于充电电池
B．铅蓄电池的放电与充电是可逆反应
C．铅蓄电池放电时，正极不参与电极反应
D．铅蓄电池充电时，把化学能转化为电能
解析：选A 铅蓄电池的充电和放电是在不同的条件下进行的反应，它们不是可逆反应，故B错误；铅蓄电池放电时，化学能转化为电能，负极(铅)和正极(二氧化铅)都参与电极反应，故C错误；铅蓄电池充电时，把电能转化为化学能，故D错误；故选A。
4．铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池反应为
PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
试回答：
(1)铅蓄电池正极的电极材料是__________。
(2)工作时该铅蓄电池负极的电极反应式是____________________________。
(3)铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度________(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，pH________。
(4)如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2(Cl－失电子生成Cl2)，当制得0.05 ml Cl2时，在理论上电池内部消耗的H2SO4的物质的量是____________。
解析：(1)根据电池反应方程式知，PbO2中的Pb元素化合价降低，得到电子，即PbO2为正极材料；
(2)根据电池反应方程式知，Pb失去电子作负极，PbSO4难溶于水，则电极反应式为Pb＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －2e－===PbSO4；
(3)根据电池反应方程式知，铅蓄电池工作时消耗硫酸，因此电解质溶液的密度减小，pH增大；
(4)根据已知：2Cl－－2e－===Cl2↑，及铅蓄电池正极的电极反应式PbO2＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2e－===PbSO4＋2H2O，得关系式：Cl2～2e－～2H2SO4，则消耗的硫酸的物质的量为0.05×2 ml＝0.10 ml。
答案：(1)PbO2 (2)Pb＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －2e－===PbSO4
(3)减小 增大 (4)0.10 ml
题型三 燃料电池
5．下列电池工作时，负极上有H2参与反应的是( )
解析：选A 氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子发生氧化反应，故A正确；碱性锌锰电池中，负极上锌失电子发生氧化反应，故B错误；铅蓄电池中，负极上铅失电子发生氧化反应，故C错误；纽扣式银锌电池中，负极上锌失电子发生氧化反应，故D错误。
6．“除氢气外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料”。已知肼燃烧时发生下列反应：N2H4＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) N2＋2H2O。以Pt为电极、硫酸为电解质溶液组成肼燃料电池，下列关于肼燃料电池的说法中不正确的是( )
A．肼是燃料电池的负极反应物，O2是正极反应物
B．肼燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．肼燃料电池的负极反应为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋
D．电池工作过程中H＋向正极移动，但H＋的物质的量不变
解析：选B 根据肼的燃烧反应知，肼是还原剂、氧气是氧化剂。根据原电池原理，在酸性电解质溶液中，肼在负极上发生氧化反应，电极反应式为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋，氧气在正极上发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，电池工作过程中H＋向正极移动，根据电池反应可知，H＋的物质的量不变。故选B。
7．固体氧化物燃料电池以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其中通过。该电池的工作原理如下图所示，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a极为电池的负极
B．b极的电极反应式为H2－2e－===2H＋
C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．该电池的电池反应方程式为2H2＋O2===2H2O
解析：选D 由题图可知电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，正极的电极反应式为 eq \f(1,2) O2＋2e－===O2－，则电池反应方程式为2H2＋O2===2H2O，综上分析，D项正确。
8．下列关于化学电源的叙述错误的是( )
A．普通锌锰干电池中碳棒为正极
B．铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板
C．氢氧燃料电池的正极是通入氧气的那一极
D．碱性锌锰电池的比能量和储存时间比普通锌锰干电池高
解析：选B 普通锌锰干电池中碳棒为正极，故A正确；铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是正极板，故B错误；通入氧气的那一极是氢氧燃料电池的正极，故C正确；碱性锌锰电池不发生自放电，所以比能量和储存时间比普通锌锰干电池高，故D正确。
9．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的电池反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))
D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋
解析：选B 根据锂电池的电池反应方程式Li＋MnO2===LiMnO2知，失电子的金属Li为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，故A、D错误，B正确；MnO2是正极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ，故C错误。
10．2019年10月9日，瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予古迪纳夫等三位科学家，表彰他们在锂离子电池方面的研究成果，钴酸锂电池是他们的研究成果之一，其工作原理为LixC6＋Li1－xCO2 eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电)) C6＋LiCO2。下列说法正确的是( )
A．放电时，Li＋从正极通过导线流向负极
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋
C.充电时，电池的负极与电源的正极相连
D．充电时，阴极的电极反应式为LiCO2－xe－===Li1－xCO2＋xLi＋
解析：选B 放电时，电解质溶液中阳离子(Li＋)从负极移向正极，故A错误；放电时，负极上Li失去电子发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，故B正确；充电时，电池的负极与电源的负极相连，作阴极，发生还原反应，故C错误；充电时，阴极Li＋得电子，电极反应式为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6，故D错误。
11．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池反应方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，下列有关说法正确的是( )
A．外电路的电子由正极向负极移动
B．若电路中有0.4 ml电子转移，消耗2.24 L氧气
C．电池正极的反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．电池负极的反应为CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋
解析：选D 根据原电池工作原理知，电子从负极经外电路流向正极，故A错误；若电路中有0.4 ml电子转移，消耗O2的物质的量为0.1 ml，没有指明是否是标准状况，无法直接用22.4 L·ml－1计算氧气的体积，故B错误；根据电池反应方程式知，生成醋酸，因此正极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故C错误；根据电池反应方程式知，负极的电极反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，故D正确。
12．锂空气电池比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力，是传统锂离子电池容量的10倍，其工作原理示意图如下：
放电时，b电极为电池的_____________极，电极反应式为_________________________
____________________________________________。
解析：电池放电时属于原电池，电极a为Li电极，为负极，发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
答案：正 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
13．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，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。请回答下列问题：
(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是________，在导线中电子流动方向为______(用a、b表示)。
(2)负极的电极反应式为_____________________________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因是____________________________________________。
(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＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2LiH
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0.82 g·cm－3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比值为__________。
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________ml。
解析：(1)原电池的能量转化形式为化学能转化成电能，电池反应为2H2＋O2===2H2O，则其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。(2)负极为H2失电子生成H＋，但溶液为KOH溶液，故负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(3)铂吸附气体的能力强，电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积内吸附的H2、O2的分子数，加快反应速率。(4)①反应Ⅰ中Li从0价升至＋1价，为还原剂，反应Ⅱ中H2O中的H从＋1价降至0价，为氧化剂。②在反应Ⅰ中，当吸收10 ml H2时，生成20 ml LiH，V＝ eq \f(m,ρ) ＝ eq \f(20×8,0.82) ×10－3 L≈195.12×10－3 L，则 eq \f(V（LiH）,V（H2）) ＝ eq \f(195.12×10－3 L,224 L) ≈8.71×10－4。③反应Ⅱ中20 ml LiH可生成20 ml H2，由题意知实际参加反应的H2为20 ml×80%＝16 ml，每1 ml H2生成H2O时，转移2 ml 电子，故导线中通过电子的物质的量为16 ml×2＝32 ml。
答案：(1)化学能转化为电能 a流向b
(2)H2－2e－＋2OH－===2H2O
(3)增大电极单位面积内吸附的H2、O2的分子数，加快反应速率
(4)①Li H2O ②8.71×10－4 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(或\f(1,1 148))) ③32
14．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)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的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl
①该电池的负极反应式是_____________________________________________；
②在电池中，Na＋不断移动到“水”电池的________极(填“正”或“负”)；
③外电路中每通过4 ml电子，生成的Na2Mn5O10的物质的量是________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为________。
②该电池负极的电极反应式：_________________________________________________。
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有________NA个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：________________________________________________________________________。
解析：(1)①根据电池反应5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl可判断出Ag应为原电池的负极，负极发生反应的电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl；②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以钠离子向正极移动；③根据电池反应方程式可知每生成1 ml Na2Mn5O10转移2 ml电子，则外电路中每通过4 ml电子，生成的Na2Mn5O10的物质的量是2 ml。
(2)①据氢离子的移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇；②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋；③根据2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋知，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移的电子的物质的量＝ eq \f(6.4 g,32 g·ml－1×6) ＝1.2 ml，则转移的电子的个数为1.2NA。
(3)电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，正极电极反应式为Ag2O2＋4e－＋2H2O===2Ag＋4OH－，负极电极反应式为2Zn－4e－＋8OH－===2Zn(OH) eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，反应还应有KOH参加，则该电池反应方程式为Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag。
答案：(1)①Ag－e－＋Cl－===AgCl ②正 ③2 ml
(2)①CH3OH ②CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ ③1.2 (3)Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag