2018-2019学年高二化学选修4学业分层测评：第1章 化学反应与能量变化6

学业分层测评(六)　化学电源(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法中，不正确的是( )A．化学电池是将化学能转变成电能的装置B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等C．化学电池供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小，使用方便，易于维护D．废旧电池可以随意丢弃【解析】　本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。

废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收处理。

【答案】　D2．下列有关化学电池的说法中正确的是( )A．化学电池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．锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长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)；燃料电池的能量转换率超过80%，但不可能100%转换；蓄电池可重复使用，属于二次电池。

【答案】　C3．(2016·潍坊高二检测)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( ) 【导学号：05310035】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】　根据氧化还原判断，Mg为还原剂是负极、失电子，所以A、B都错误；电解质溶液可用KCl溶液代替，C错误。

【答案】　D4．氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

则下列叙述正确的是( )A．通H2的一极是正极，通O2的一极是负极B．通O2的一极是正极，通H2的一极是负极C．工作一段时间后电解质溶液的pH增大D．工作时负极区附近pH增大【解析】　根据电池总反应式可知：H2在负极上发生氧化反应，由于在碱性条件下，所以氢原子失电子后又与OH－反应生成水，其电极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，负极区OH－浓度降低。

O2在正极上发生还原反应，氧原子得电子，生成－2价的氧，只能以OH－形式存在，所以其电极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，正极区OH－浓度增大。

【答案】　B5．氢氧燃料电池用于航天飞机时，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )A．1.8 mol B．3.6 molC．100 mol D．200 mol【解析】　n (H 2O)＝＝100 mol ，由总反应方程式：1.8×103 g18 g·mol －12H 2＋O 2===2H 2O ，知每生成2 mol H 2O 转移电子4 mol ，现得到100 mol H 2O 转移电子200 mol 。

【答案】　D6．将两个铂电极插入KOH 溶液中，向两极分别通入CH 4和O 2，构成甲烷燃料电池。

已知，通入CH 4的一极其电极反应式是：CH 4＋10OH －－8e －===CO ＋7H 2O ；通入O 2的另一极其电极反应式是：2－32O 2＋4H 2O ＋8e －===8OH －。

下列叙述不正确的是( ) 【导学号：05310036】A ．通入CH 4的电极为负极B ．正极发生氧化反应C ．燃料电池工作时，溶液中的OH －向负极移动D ．该电池使用一段时间后应补充KOH【解析】　在原电池中，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，故B 项错误；该电池的总反应为CH 4＋2O 2＋2KOH===K 2CO 3＋3H 2O ，随反应的进行，KOH 被消耗，D 正确。

【答案】　B7．镍镉可充电电池，电极材料是Cd 和NiO(OH)，电解质是KOH ，放电时的电极反应式是：Cd ＋2OH －－2e －===Cd(OH)2；2NiO(OH)＋2H 2O ＋2e －===2Ni(OH)2＋2OH －。

下列说法不正确的是( )A ．电池的总反应式是：Cd ＋2NiO(OH)＋2H 2O===2Ni(OH)2＋Cd(OH)2B ．电池充电时，镉元素被还原C ．电池放电时，电池负极周围溶液的pH 不断减小D ．电池充电时，电池的负极和电源的正极连接【解析】　本题已给出了电极反应式，两式相加即得总反应，A 正确；电极充电时，Cd元素化合价降低，即Cd元素被还原，B正确；放电时，由于负极消耗OH－，因而负极周围溶液的pH不断减小，C正确；电池充电时，电池的负极(发生氧化反应)应与电源的负极相连(发生还原反应)，故D错误。

【答案】　D8．据报道，科学家已经研制出固体氧化物燃料电池，该电池以固体氧化锆­氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过，其工作原理如图所示(多孔电极a、b均不参加电极反应)。

下列说法正确的是( ) 【导学号：05310037】A．有H2放电的a极为电池的正极B．b极对应的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．正极对应的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2OD．该电池的总反应式为：2H2＋O2===2H2O【解析】　电池以固体作电解质且只允许O2－通过，则b为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，a为负极，电极反应式为2H2＋2O2－－4e－===2H2O，所以A、B、C项均错误；该电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，D项正确。

【答案】　D9．(1)根据氧化还原反应2H2＋O2===2H2O，设计成燃料电池，负极通入的气体应是________，正极通入的气体应是________。

(2)根据选择电解质溶液的不同，填写下表：电解质溶液H2SO4溶液KOH溶液负极反应式正极反应式溶液的pH变化(3)若把H2改为CH4，KOH作电解质，则正极反应式为________________________________________________________________________。

【解析】　(1)氢氧燃料电池中通入可燃性气体(H2)的一极为负极，通入O2的一极为正极。

(2)若以稀H2SO4作电解质溶液，其电极反应式为：负极：2H2－4e－===4H＋；正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

反应过程中生成水，溶液中c(H＋)减小，pH增大，若以KOH溶液作电解质溶液，其电极反应式为：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

反应过程中生成水，溶液中c(OH－)减小，pH减小。

(3)若把H2改为CH4，KOH溶液作电解质溶液时，其正极反应式为2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

【答案】　(1)H2　O2(2)电解质溶液H2SO4溶液KOH溶液负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－溶液的pH变化变大变小(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－10．ZPower电池使用锌聚合物作为负极和银钠米颗粒作为正极，其安全性类似于传统的碱性电池，并且其材料95%可回收，该电池的容量比同体积的锂电池高30%。

银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充、放电过程可表示为2Ag＋Zn(OH)2Ag2O＋Zn＋H2O。

根据上述信息回答下列问题：(1)电池在放电时，作为负极的是________，正极反应式为________________________________________________________________________。

(2)该电池属于________(填“酸”“碱”或“中”)性电池。

(3)写出充电时的反应式：阳极(负极)：_____________________________________________________ ___________________；阴极(正极)：________________________________________________________________________。

【解析】　(1)根据总反应式可知，逆反应为放电过程，故被氧化的Zn为负极，Ag2O为正极。

(2)从产物分别为金属氧化物和氢氧化物来看，该电池的电解质溶液应为碱性。

(3)充电时，Ag被氧化作阳极，Zn(OH)2被还原作阴极。

【答案】　(1)Zn　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－(2)碱(3)2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－11．Zn—MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。

(1)该电池的负极材料是________。

电池工作时，电子沿导线流向________(填“正极”或“负极”)。

(2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的氧化，其主要原因是________。

欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填字母)。

A．NaOH B．ZnC．Fe D．NH3·H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。

阴极的电极反应式是____________________________。

若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为________。

【解析】　(1)负极是失电子的一极，Zn失电子由负极经外电路流向正极。

(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的氧化。

除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。

(3)阴极上得电子，发生还原反应，H＋得电子生成氢气。

因为MnSO4～MnO2～2e－，通过2 mol电子产生1 mol MnO2，质量为87 g。

【答案】　(1)Zn(或锌)　正极(2)Zn与Cu2＋反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率　B(3)2H＋＋2e－===H2↑　87 g[能力提升]12．(2016·烟台高二检测)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，下列说法错误的是( ) 【导学号：05310038】A．电池工作时，质子向电池的正极迁移B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极C．a为负极，电极反应式是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋D．b为正极，电极反应式是4H＋＋O2＋4e－===2H2O【解析】　本题以燃料电池为依托考查电化学原理，负极上发生的是氧化反应，乙醇应失电子，所以C 错误。