高中化学第2节 化学能转化为电能——电池第2课时练习

第2课时　化学电源

课时作业巩固

选题表

基础题组

1.(2021·四川成都开学考)AlMn电池是一种高能电池,以Ga2O3为缓蚀剂,其示意图如图所示。已知电池反应为Al+Mn+2H2O[Al(OH)4]-+MnO2,下列说法正确的是(　C　)

A.电池工作时,K+向负极移动

B.电池工作时,电子由Al经电解质溶液流向Ni

C.负极反应为Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-

D.电池工作时,Ni电极周围溶液pH减小

解析:由电池反应和示意图分析,铝失去电子作负极,镍作正极,Mn在正极得电子生成MnO2。原电池工作时,阳离子向正极移动,A错误;电子从负极通过导线和负载进入正极,B错误;负极铝失电子后与碱性溶液中的OH-反应,电极反应为Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-,C正确;电池工作时,Ni电极发生反应Mn+3e-+2H2OMnO2+4OH-,周围溶液pH增大,D错误。

2.执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示,其反应原理为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O,被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流,该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法不正确的是(　B　)

A.电解质溶液中的S移向a极

B.b极为正极,电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

C.呼出气体中酒精含量越高,微处理器中通过的电流越大

D.a极上的电极反应为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+

解析:b极为正极,电解质溶液为酸性环境,正极上O2得电子和H+反应生成水,所以电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,B错误。

3.如图是甲醇燃料电池的结构示意图,电池反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O,下列说法正确的是(　C　)

A.左电极为电池的正极,a处通入的物质是甲醇

B.右电极为电池的负极,b处通入的物质是空气

C.负极反应为CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+

D.正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

解析:通过电子的移动方向可知,左电极为负极,右电极为正极;燃料电池中,燃料在负极上失电子发生氧化反应,氧化剂在正极上得电子发生还原反应。左电极是电池的负极,A错误;右电极为电池的正极,B错误;甲醇在负极上失电子生成二氧化碳,负极反应为CH3OH+H2O-

6e-CO2↑+6H+,C正确;酸性条件下,正极反应为O2+4H++4e-2H2O,D错误。

4.(2021·黑龙江大庆开学考)根据电化学的知识,填写下列空格:

Ⅰ.如图为原电池的示意图。

(1)Zn极为原电池的负极,该极的电极反应是　　　　　　　　　　,

属于　　　　　　　(填“氧化反应”或“还原反应”)。 

(2)如Zn棒质量减轻13 g,则另一电极放出气体的体积(标准状况)为

　　　　L。 

Ⅱ.将氢气与氧气的反应设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(a、b为多孔碳棒)。

(3)该电池中　　　　(填“A”或“B”)处电极入口通氢气,b电极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)当消耗标准状况下氢气33.6 L时,假设能量转化率为90%,则导线中转移电子的物质的量为　　　　mol。 

解析:Ⅰ.(1)锌、铜为两电极,稀硫酸为电解质溶液的原电池,Zn极为负极,失电子,被氧化,属于氧化反应,电极反应是Zn-2e-Zn2+。

(2)另一电极放出的气体是H2,根据得失电子数相等,有

Zn　～　H2

65 g   22.4 L

13 g   V(H2)

=,解得V(H2)=4.48 L,故另一电极放出气体的体积为4.48 L。

Ⅱ.(3)燃料电池中燃料通入负极,氧气通入正极,从图中电子的流向判断,a电极是负极,b电极是正极,故A处电极入口通氢气,b电极的电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-。

(4)因H2～2e-,消耗标准状况下氢气的物质的量为=

1.5 mol,故导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×2×90%=2.7 mol。

答案:(1)Zn-2e-Zn2+　氧化反应

(2)4.48　

(3)A　O2+4e-+2H2O4OH-

(4)2.7

能力题组

5.(2022·山东济宁检测)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电池反应为Ag2O+

Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2,下列说法中不正确的是(　A　)

A.溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动

B.正极发生的反应是Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-

C.原电池放电时,负极上发生反应的物质是Zn,发生氧化反应

D.工作时,负极区溶液c(OH-)减小

解析:放电时,溶液中的OH-向负极移动,K+、H+向正极移动,故A不正确;正极上Ag2O得电子发生还原反应,电极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+

2OH-,故B正确;根据电池反应Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2可知,放电时Zn元素化合价由0价变为+2价,所以负极上Zn失电子发生氧化反应,故C正确;电解质溶液为KOH溶液,所以负极反应为Zn+2OH--

2e-Zn(OH)2,在负极区,OH-被消耗,导致c(OH-)减小,故D正确。

6.(2021·四川仁寿模拟)磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池,电池反应为M1-xFexPO4+LiC6LiM1-xFexPO4+6C,其原理如图所示,下列说法正确的是(　C　)

A.放电时,石墨电极的电势更高

B.充电时,Li+移向磷酸铁锂电极

C.充电时,磷酸铁锂电极应与电源正极相连

D.放电时,正极反应为M1-xFexPO4+e-+Li+LiFexPO4+(1-x)M

解析:从电池反应可以分析出,放电时LiC6变为Li+和6C,Li元素化合价升高被氧化,所以石墨电极是负极,磷酸铁锂电极为正极,放电时电解质中Li+向磷酸铁锂电极方向移动。根据分析,石墨电极为负极,故电势较低,A错误;根据分析,放电时Li+移向磷酸铁锂电极,而充电时离子移动方向相反,向石墨电极移动,B错误;放电时,磷酸铁锂电极是正极,电子流入,充电时,该电极需输出电子,故要和电源正极相连,C正确;根据题图可知,放电时正极反应是M1-xFexPO4+e-+Li+LiM1-xFexPO4,D错误。

7.(2021·福建龙岩月考)微生物燃料电池可以净化废水,同时还能获得能源或有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是(　D　)

A.N极为电池正极,Cr2被还原

B.该电池工作时,M极的电极反应为CH3COOH-8e-+2H2O2CO2↑+8H+

C.Cr2浓度较大时,可能会造成还原菌失去活性

D.当M极产生22.4 L CO2气体(标准状况)时,有4 mol电子从N极进入溶液

解析:根据图1,电子由M极流向N极,说明M极为电池负极,N极为正极,Cr2在正极得电子被还原为Cr(OH)3,A正确;M极为负极,由图1知,CH3COOH在负极被氧化为CO2,电极反应为CH3COOH-8e-+2H2O

2CO2↑+8H+,B正确;由图2可知,当Cr2浓度较大时,去除率几乎为0,因为其有强氧化性和毒性,使还原菌的蛋白质变性而失去活性,C正确;M极产生22.4 L CO2气体(标准状况)时,根据转移电子关系CO2～4e-知有4 mol电子从M极流向N极,但电子不进入溶液,D错误。

8.(2021·湖南长沙期中)我国科学家研制了一种新型的高比能量

锌—碘溴液流电池,其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　B　)

A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-

B.放电时,溶液中离子的数目减小

C.充电时,b电极每增重0.65 g,溶液中有0.02 mol I-被氧化

D.充电时,a电极接外电源正极

解析:根据电池的工作原理示意图可知,放电时a电极上I2Br-转化为Br-和I-,电极反应为I2Br-+2e-2I-+Br-,A项正确;放电时正极区I2Br-转化为Br-和I-,负极区Zn转化为Zn2+,溶液中离子的数目增大,B项不正确;充电时b电极发生反应Zn2++2e-Zn,b电极增重0.65 g时,转移0.02mol e-,a电极发生反应2I-+Br--2e-I2Br-,根据各电极上转移电子数相同,则有0.02mol I-被氧化,C项正确;放电时a电极为正极,充电时a电极为阳极,接外电源正极,D项正确。

9.(2021·山东昌乐月考)回答下列问题。

(1)蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。此蓄电池在充电时,负极应与外加电源的　　　(填“正”或“负”,下同)极连接,电极反应为　 　　　　　　                        　　。 

(2)已知肼(N2H4)在氧气中完全燃烧生成氮气和水。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时,负极的电极反应为　　　　　　　　　　　　。 

(3)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。放电时,C移向电池的　　　　极,负极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

解析:(1)此蓄电池在充电时,负极应与外加电源的负极连接;充电时负极对应的是阴极得电子,所以阴极的电极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-。

(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是KOH溶液,通入空气的是正极,通入肼(N2H4)的为负极,所以负极的电极反应为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O。

(3)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,阴离子C移向负极;通入丙烷的是负极,所以负极的电极反应为C3H8+10C-20e-13CO2+4H2O。

答案:(1)负　Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-　

(2)N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O

(3)负　C3H8+10C-20e-13CO2+4H2O