三维设计化学选修4课时跟踪检测(十九) 化学电源

课时跟踪检测(十九) 化学电源1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是( )A ．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B ．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C ．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D ．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅2．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电。

该电池负极反应为( )A ．H 2＋2OH －－2e －===2H 2OB ．O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2OC ．H 2－2e －===2H ＋D ．2H 2O ＋O 2＋4e －===4OH －3．(好题共享·鲁科版材料P31习题)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)2Ag 2O ＋H 2O ＋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4．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的PbSO 4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：2PbSO 4＋2H 2O 充电放电PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4 下列对铅蓄电池的说法中错误的是( )A ．需要定期补充硫酸B ．工作时铅是负极，PbO 2是正极C ．工作时负极上发生的反应是Pb －2e －＋SO 2－4===PbSO 4D ．工作时电解质溶液的密度减小5．锂电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。

某种锂电池的总反应为：Li ＋MnO 2===LiMnO 2，下列说法正确的是( )A ．锂是正极，电极反应为：Li －e －===Li ＋B ．锂是负极，电极反应为：Li －e －===Li ＋D．锂是负极，电极反应为：Li－2e－===Li2＋6．氢氧燃料电池以氢气作为还原剂，氧气作为氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为稀硫酸溶液。

以下叙述中：①正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－②负极反应为：2H2－4e－===4H＋③电池工作时正极区酸性减弱，负极区酸性升高④电池工作时溶液中的阴离子移向正极正确的组合是()A．①③④B．②③C．②④D．①④7．科学工作者为心脏病患者设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体体液中含有的一定浓度的溶解氧、H＋和Zn2＋进行工作的。

该电池工作时，正极的电极反应式为()A．Zn－2e－===Zn2＋B．2H＋＋2e－===H2↑C．4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD．O2＋4H＋＋4e－===2H2O8．[双选题]一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。

下列对该项燃料电池说法正确的是()A．在熔融电解质中，O2－移向正极B．电池总反应式是：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－===2O2－D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O9．纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。

有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。

关于该电流的叙述不．正确的是()A．使用时电子由Zn极经外电流流向Ag2O极，Zn是负极B．使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极，Ag2O是负极C．正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－D．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应10．燃料电池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质溶液通常是KOH溶液。

下列关于甲烷燃料电池的说法不．正确的是()A．负极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2OC ．随着不断放电，电解质溶液碱性不变D ．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大11．(新课标全国卷Ⅱ节选)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。

普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn ＋2NH 4Cl ＋2MnO 2===Zn(NH 3)2Cl 2＋2MnOOH(1)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)与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_____________________。

12．镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，它的充、放电反应如下：Cd ＋2NiOOH ＋2H 2O 放电充电Cd(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________________________________________________________________________。

13．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，在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。

试回答以下问题：(1)配平电池放电时发生的化学反应方程式：________CH 3OH ＋____________O 2―→____________CO 2＋________H 2O 。

(2)在硫酸电解液中，CH 3OH 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)电解液中的H ＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。

(4)比起直接燃烧燃料产生电力，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换效率高，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________。

答案1．选C锌锰干电池的碳棒为负极，不会被消耗；燃料电池将燃料的化学能转化为电能和部分热能；燃料电池燃料是被氧化的，作负极；太阳能电池的主要材料是硅而非二氧化硅。

2．选C负极失去电子发生氧化反应，在酸性条件下，氢气失去电子生成H＋，C正确。

3．选A由电极反应式可知Zn作负极，Ag2O作正极，A正确；锌发生氧化反应，Ag2O 发生还原反应，B错误；溶液中的OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，C错误；电池的总反应为：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(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错误。

4．选A铅蓄电池在工作时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极；在工作时，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2＋，Pb2＋与溶液中的SO2－4生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等。

在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4，干燥后安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。

5．选B在原电池中负极失去电子，被氧化，因此锂作为负极；锂位于ⅠA族，只能生成Li＋。

6．选B因为电解质溶液显酸性，所以氧气得到电子变成O2－后将与H＋结合生成水，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；由于正极消耗H＋，导致正极区酸性减弱。

而负极上氢气失去电子后变成H＋，使得酸性增强。

在原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极。

7．选D正极得电子，体液中溶解的氧易得电子而发生反应：O2＋4H＋＋4e－===H2O，D项正确。

8．选BC该电池是以丁烷的燃烧设计成的燃料电池，反应总方程式就是丁烷的燃烧方程式。

在燃料电池中可燃物一般是还原剂，在电池中的负极上发生反应。

首先写出丁烷的燃烧方程式，然后写出O2得电子的电极方程式，总式与正极式相减即得负极方程式。

在原电池中阴离子向负极移动，A错误；在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该在负极上发生氧化反应，D错误；燃料电池电池总反应实质是一个燃烧反应；而正极空气中氧气发生还原反应变为电解质的阴离子，B、C正确。

9．选B由总方程式可以看出，负极为Zn，正极为Ag2O，使用时电子由负极流向正极，A项正确，B项错误，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C项正确，D项也正确。

10．选C负极通入的是CH4，因为电解质溶液显碱性，所以甲烷失去电子后将与OH －反应生成水和CO2－，利用反应前后电荷守恒，配平负极反应方程式：CH4＋10OH－－8e－3===CO2－3＋7H2O，正极反应式为：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－；总反应为：CH4＋2O2＋2OH－===CO2－＋3H2O；A、B两项是正确的。

由总反应知，随着电池不断放电，电解质溶液碱3性变小，C项不正确。

根据能量转化的规律，燃烧时产生的热能是不可能全部转化为功的，能量利用率不高，而改造为燃料电池，其能量利用率增大，D项正确。

11．解析：由普通锌锰电池放电时的总反应可知，Zn作负极，正极上发生还原反应：MnO2＋NH＋4＋e－===MnOOH＋NH3。

正极上还可发生副反应：2NH＋4＋2e－===2NH3＋H2。

答案：(1)Zn NH4Cl MnO2＋NH＋4＋e－===MnOOH＋NH3(2)碱性电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高(答对一条即可，其他合理答案也给分)12．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。