人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池课后复习题

第一节  原电池

课时2　化学电源

【基础巩固】

1.下列有关化学电源的说法中正确的是 (　　)

A.化学电源只能将化学能转化为电能

B.燃料电池能将全部化学能转化为电能

C.铅酸蓄电池的电压稳定、使用方便,在生产和生活中使用广泛

D.一次电池包括干电池和蓄电池

解析:蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电),也可以将电能转化为化学能(充电);燃料电池的能量转化率超过80%,但不可能达到100%;蓄电池可重复使用,属于二次电池。

答案:C

2.某纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,下列说法中正确的是 (　　)

A.锌是负极,氧化银是正极

B.锌发生还原反应,氧化银发生氧化反应

C.溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动

D.在电池放电过程中,电解质溶液的酸碱性基本保持不变

解析:由电极反应式可知Zn作负极,Ag2O作正极,A项正确;锌发生氧化反应,Ag2O发生还原反应,B项错误;溶液中的OH-向负极移动,K+、H+向正极移动,C项错误;电池的总反应为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电解质溶液为KOH溶液,因电池放电过程中不断消耗水,使溶液中c(OH-)增大,D项错误。

答案:A

3.(2022·广东蕉岭)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时,该电池工作原理如下图。下列说法正确的是              (　　)

A.此电池在常温时也能工作

B.正极电极反应式为O2+2CO2+4e-2C

C.C向正极移动

D.a为CH4,b为CO

解析:燃料电池中通入燃料的电极是负极,通入氧化剂的电极是正极,根据电子流向知,左边a电极是负极,右边b电极是正极,所以a是CH4,b是空气。A项,电解质为熔融碳酸盐,需要高温条件,故错误;B项,正极上O2得电子与CO2反应生成C,电极反应式为O2+2CO2+4e-2C,故正确;C项,原电池放电时,C向负极移动,故错误;D项,根据前述分析,a是CH4,b是空气,故错误。

答案:B

4.(2022·广东广州三校高二期末)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-+H2OCH3COOH+4H+,则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,则消耗4.48 L氧气

C.电池放电时,正极附近的pH逐渐增大

D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O4OH-

解析:A项,原电池工作时,阳离子向正极移动,则检测时,电解质溶液中的H+向正极移动,故错误;B项,氧气的存在状况未知,不能计算消耗氧气的体积,故错误;C项,酸性乙醇燃料电池的正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,则电池放电时,正极附近的pH逐渐增大,故正确;D项,燃料电池中,氧气在正极得电子被还原生成水,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,故错误。

答案:C

5.Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的电池,电池反应为2AgCl+MgMg2++2Ag+2Cl-。下列有关该电池的说法中正确的是 (　　)

A.Mg为电池的正极

B.负极反应为AgCl+e-Ag+Cl-

C.不能被KCl溶液激活

D.可用于海上应急照明供电

解析:Mg失去电子,发生氧化反应,是电池的负极,电极反应为Mg-2e-Mg2+,A、B项错误;Mg-AgCl电池能够被海水激活,改用KCl溶液作电解质溶液也能够激活该电池,C项错误;Mg-AgCl电池可将化学能转化为电能,用于海上应急照明供电,D项正确。

答案:D

6.一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极上通入乙烷和氧气,电极反应为C2H6+18OH--14e-2C+12H2O,7H2O+O2+14e-14OH-。下列有关此电池的推断中正确的是 (　　)

A.通氧气的电极为负极

B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2

C.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度不变

D.电解质溶液中C向正极移动

解析:原电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应,通氧气的电极为正极,A项错误;根据反应式可知参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为7∶2,B项正确;由电极反应式可知,放电一段时间后,KOH的物质的量浓度减小,C项错误;负极周围的OH-参与电极反应,不断减少,C 向负极移动,D项错误。

答案:B

7.原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中,请回答下列问题。

(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,产物无污染,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时,正极的电极反应式是　　　　　　　　　;负极的电极反应式是　                 。 

(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式:　                   。 

答案:(1)O2+2H2O+4e-4OH-    N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O

(2)N2+8H++6e-2N

8.镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的放电反应为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。请回答下列问题。

(1)上述反应式中左边物质的总能量　　　 (填“大于”“小于”或“等于”)右边物质的总能量。 

(2)放电时负极发生反应的物质是　   　,放电时正极的反应式为　                 。 

(3)镉镍废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是 　    

。 

解析:(1)原电池放电过程中能将化学能转化为电能,即反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)根据总反应式可知放电时的负极(Cd)反应式为Cd+2OH--2e-Cd(OH)2,正极[NiO(OH)]反应式为2NiO(OH)+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-。(3)废旧电池中的镉、镍等重金属会对环境造成污染。

答案:(1)大于　(2)Cd　NiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-　(3)防止电池中的镉、镍等重金属对土壤和水源造成污染

【拓展提高】

9.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池可以瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法中正确的是 (　　)

A.正极反应:Ca+2Cl--2e-CaCl2

B.放电过程中,Li+向负极移动

C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g Pb

D.常温时,在正极、负极间接上电流表,指针不偏转

解析:正极上发生还原反应,A项错误;放电过程中Li+向正极移动,B项错误;由电池总反应可知,每转移0.1 mol电子,理论上生成0.05 mol Pb,即10.35 g Pb,C项错误;常温下,电解质不是熔融态,离子不能移动,不能产生电流,因此连接电流表,指针不偏转,D项正确。

答案:D

10.科学家预言,燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂,在硫酸电解质溶液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。请回答以下问题。

(1)配平电池放电时发生反应的化学方程式:

　　　CH3OH+　　　O2　　　CO2+　　　H2O。 

(2)在硫酸电解质溶液中,CH3OH失去电子,此电池的正极发生的反应是 　               　,负极发生的反应是　　　　　　　　　。 

(3)电解质溶液中的H+向　    极移动,向外电路释放电子的电极是　　　极。 

(4)与直接燃烧燃料产生电力相比,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:首先燃料电池的能量转化效率高,其次是　　　　　　　。 

(5)甲醇燃料电池与氢氧燃料电池相比,其主要缺点是甲醇燃料电池的输出功率较低,但其主要优点是　　　　　　　。 

解析:(1)根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。(2)电极反应的书写应注意电解质溶液,本题给出的是酸性溶液。(3)由电极反应可知,H+在正极被消耗,在负极生成,所以H+向正极移动。

答案:(1)2　3　2　4　(2)3O2+12H++12e-6H2O

2CH3OH+2H2O-12e-2CO2↑+12H+　(3)正　负　(4)排放的污染物少甚至零排放　(5)甲醇比H2廉价

【挑战创新】

11.(2022·广东湛江高二期中)依据氧化还原反应2Fe3+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Fe2+(aq)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题。

(1)电解质溶液是　　　　(填化学式)溶液。 

(2)Cu电极上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 

(3)石墨电极上发生反应的类型为　　　(填“氧化”或“还原”)反应。 

(4)某种氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液,其装置如图。则电极a是电池的　　　　(填“正”或“负”)极,电子从该极　　　　(填“流入”或“流出”),该电池正极的电极反应式为　                    。 

解析:(1)根据2Fe3+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Fe2+(aq),铜化合价升高失去电子,作负极,铁离子在正极化合价降低得到电子,因此电解质溶液是FeCl3溶液或Fe(NO3)3溶液或Fe2(SO4)3溶液。(2)Cu为负极,因此Cu电极上发生的电极反应式为Cu-2e-Cu2+。(3)Cu为负极,则石墨为正极,石墨电极上是铁离子化合价降低得到电子,因此发生反应的类型为还原反应。(4)该氢氧燃料电池是用稀硫酸作电解质溶液,氢气化合价升高失去电子变为氢离子,作负极,因此电极a是电池的负极,电子从该极流出,氧气化合价降低得到电子,作正极,因此电池正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O。

答案:(1)FeCl3[或Fe(NO3)3或Fe2(SO4)3]    (2)Cu-2e-Cu2+　

(3)还原　(4)负　 流出　 O2+4e-+4H+2H2O