化学能与电能 课后练习

课后作业限时：45分钟总分：100分一、选择题(每小题4分，共48分，每小题只有一个正确选项)1．下列有关电池的说法不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极2．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。

下列说法不正确的是()A．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋B．该电池的正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2OC．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量3.目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。

关于此循环体系，下列说法中错误的是()A．燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能B．燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应C．在此循环中发生了反应：2H2O2H2↑＋O2↑D．目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂4．如图为氢氧燃料电池示意图，按此图的提示，下列叙述不正确的是()A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置5．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，总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag ＋Zn(OH)2，下列说法中不正确的是()A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是ZnB．负极发生的反应是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2C．工作时，负极区溶液碱性减弱，正极区溶液碱性增强D．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动6．(2017·新课标全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。

下列说法错误的是()A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4 B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多7. 有一新型燃料电池，是用两根金属做电极插入KOH溶液中，然后向X极通入CH4，向Y极通入O2，关于此燃料电池的说法正确的是()A．通入CH4的X极是负极，通入O2的Y极是正极B. 放电一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量不变C．通入5.6 L O2，完全反应时有1.0 mol电子转移D．放电时，通入甲烷一极附近的pH升高答案1．B手机上用的电池是可充电电池，A对。

铜锌原电池，Cu 为正极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B错。

燃料电池将化学能转化为电能，C对。

锌锰干电池，Zn为负极，D对。

2．A由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH，出来的是CH3COOH，故A错误；氧气得电子生成H2O，故B正确；电流由正极(通O2)流向负极，故C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，故D正确。

3．C氢氧燃料电池的负极通入H2，发生氧化反应；正极通入O2，发生还原反应，故B正确。

原电池都是将化学能转化为电能的装置，故A正确。

推广氢能的关键是寻找合适的催化剂，利用太阳能分解水。

4．B燃料电池是一种高效、环境友好的具有应用前景的绿色电源，不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在内部的新型发电装置。

在燃料电池中，燃料(H2)从负极充入，发生氧化反应，故A、C、D正确。

在B中，O2在正极上发生还原反应，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e －===4OH－，故B错误。

5．D根据总反应Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2分析化合价变化可知，Zn在负极上失电子，Ag2O在正极上得电子，电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。

在负极区，OH－被消耗，溶液碱性减弱，溶液中的OH－作定向移动到负极来补充，正极区生成OH－，溶液碱性增强，故D项错误。

6．D原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B 项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。

7．A由题意可推知出甲烷－氧气燃料电池的总反应为：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O。

在通入甲烷一极需消耗KOH，因此pH必降低，KOH的物质的量必减小；由正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－可知，当消耗O2：5.6 L22.4 L·mol－1＝0.25 mol时，转移电子的物质的量为4×0.25 mol＝1.0 mol。

C项中未指明状态。

———————————————————————————8. 碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。

锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)下列说法错误的是()A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g9．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是()A．正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D．该电池通常只需要换铝板就可以继续使用10．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH下列叙述不正确的是()A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．放电时正极反应为：FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强11.乙醇俗称酒精，具有无毒、易储存、原料来源广泛等优点。

以乙醇为原料制作的燃料电池，即乙醇燃料电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具有很大优势。

乙醇燃料电池的总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。

下列说法不正确的是()A．C2H5OH在电池的负极上参加反应B．1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极D．电池正极得电子的物质是O212．Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

有关该电池的说法正确的是()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二、非选择题(共52分)13．(9分)某燃料电池，以熔融K2CO3(其中不含O2－和HCO－3)为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极，两极反应式分别为(Ⅰ极)26CO2＋13O2＋52e－===26CO2－3；(Ⅱ极)2C4H10＋26CO2－3－52e－===34CO2＋10H2O。

(1)正极为________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)极。

(2)为了使该燃料电池长时间稳定放电，电池的电解质组成应保持稳定，必须在通入的空气中加入________(填物质名称)，加入的物质从______中分离、提取。

14．(16分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

(1)目前常用的镍镉(Ni—Cd)电池，其电池总反应可以表示为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 放电充电2Ni(OH)2＋Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是________(填字母序号)。

①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能A．①③B．②④C．①④D．②③(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明，一节废镍镉电池可以使1 m2面积的耕地失去使用价值。

在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为______________________。

(3)另一种常用的电池锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极由金属锂制成，电池总反应可表示为Li＋MnO2===LiMnO2。

试回答：锂电池比容量特别大的原因是______________________ __________________________________________________________。

锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：_____________。

15．(15分)(1)普通锌锰干电池的结构如图所示。

回答下列问题。

①电池中电解质溶液为________。

②正极反应式为________________________________________。

③放电时，NH＋4向________(填“正极”或“负极”)移动。

(2)废电池中的锌皮常用于实验室制氢气，废锌皮和纯锌粒分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较大的是________，原因是____________________________________________________________ __________________________________________________________。