2023-2024学年高中化学人教版2019选择性必修1课后习题 第四章第一节 第2课时 化学电源

第2课时化学电源

A级必备知识基础练

1.下列电池属于一次电池的是()

A.锌锰干电池

B.铅酸蓄电池

C.锂电池

D.氢氧燃料电池

2.电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH 溶液,总反应式为Ag2O+H2O+Zn Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是()

A.Ag2O是正极,Zn是负极

B.锌电极上发生的电极反应为Zn2e Zn2+

C.工作时,电池负极区溶液pH增大

D.工作时,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

3.碱性电池具有容量大、放电电流大等特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质,电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnO(OH)。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MnO2+e+H2O MnO(OH)+OH

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,理论上锌的质量减小6.5 g

4.某固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质,此固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()

A.有O2参加反应的电极a为电池的负极

B.多孔电极b的电极反应式为H2+2e+O2H2O

C.多孔电极a的电极反应式为O2+2H2O+4e4OH

D.该电池的总反应式为2H2+O22H2O

5.某用于潜航器的镁—过氧化氢燃料电池系统的工作原理如图所示,下列说法错误的是()

A.电池的负极反应式为Mg2e Mg2+

B.电池工作时,H+向负极移动

C.电池工作一段时间后,溶液的pH增大

D.电池总反应式是Mg+H2O2+2H+Mg2++2H2O

6.我国科学家发明的一种可控锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。

下列有关说法不正确的是()

A.电池工作时,电子的流向:锂电极→导线→石墨电极

B.水既是氧化剂又是溶剂,有机电解质可用水溶液代替

C.电池总反应式为2Li+2H2O2LiOH+H2↑

D.该装置不仅可提供电能,还可提供清洁燃料氢气

7.经过长时间的研发和多次展示后,科技工作者开发出了甲醇燃料电池,该电池总反应为

2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。请回答下列问题:

(1)该燃料电池的电解质是。

(2)由电池反应可知,放电时该电池的负极反应物为,该物质发生反应,负极的电极反应式为。

(3)电池使用过程中,当有0.5 mol电子转移时,消耗甲醇的质量是 g(结果保留两位小数)。

(4)放电一段时间后,通入O2的电极附近溶液的pH(填“升高”“不变”或“降低”)。

B级关键能力提升练

以下选择题中有一个或两个选项符合题目要求

8.以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制成能固氮的新型燃料电池,原理如图所示。下列说法不正确的是()

A.b电极为负极,发生氧化反应

B.a电极发生的电极反应式为N2+8H++6e2N H4+

C.A溶液中所含溶质为NH4Cl

D.当反应消耗1 mol N2时,则消耗的H2为67.2 L

9.一种新型燃料电池,以多孔镍板为电极,两电极插入KOH溶液中,分别向两极通入乙烷和氧气,其电极反应式为C2H6+18OH14e2C O32-+12H2O,2H2O+O2+4e4OH。有关此电池的推断正确的是()

A.电池工作过程中,溶液的pH逐渐减小

B.正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2

C.通入乙烷的电极为正极

D.电解质溶液中的OH向正极移动

10.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()

A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移6 mol电子

B.电极A上H2参与的电极反应式为H2+2OH2e2H2O

C.电池工作时,C O32-向电极B移动

D.电极B上发生的电极反应式为O2+2CO2+4e2C O32-

11.天然气空气燃料电池能量转化率高,环保性和安全性好,使用的电解质有:①KOH,②H2SO4,③

Na2CO3(熔融),④MO(s,传递O2)。下列说法错误的是()

A.以①、②的水溶液为电解质溶液,燃料电池中CH4的氧化产物相同

B.使用不同的电解质,等量的CH4参与负极反应时理论上转移的电子数相等

C.以③为电解质,放电过程中C O32-向负极迁移

D.以④为电解质,燃料电池的负极反应式为CH48e+2O2CO2+4H+

C级学科素养拔高练

12.(1)二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含SO2快速启动,其装置示意图如图:

①质子的流动方向为(填“从A到B”或“从B到A”)。

②负极的电极反应式为

(2)NH3O2燃料电池的结构如图所示:

①a极为电池的(填“正”或“负”)极。

②当生成1 mol N 2时,电路中流过电子的物质的量为 。

第2课时 化学电源

1.A 铅酸蓄电池、锂电池属于二次电池;氢氧燃料电池属于燃料电池。

2.A 根据总反应式可知,金属锌失去电子发生氧化反应,为负极,Ag 2O 得到电子发生还原反应,为正极,A 项正确;负极Zn 失去电子生成Zn 2+,Zn 2+与溶液中的OH 结合,因此锌电极的电极反应式为Zn2e+2OH Zn(OH)2,B 项错误;负极区Zn 2+与OH 结合,溶液中OH 浓度减小,则其pH 减小,C 项错

误;该电池工作时,电子由锌极经外电路流向Ag 2O 极,D 项错误。 3.C 根据电池总反应式可知负极的电极反应式为Zn+2OH2e

ZnO+H 2O,正极的电极反应式为2MnO 2+2e+2H 2O 2MnO(OH)+2OH,A 、B 项正确;电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,C 项错误;外电路中每通过0.2 mol 电子,有0.1 mol Zn 参加反应,其质量为6.5 g,D 项正确。

4.D 从多孔电极b 处通入H 2,电子从多孔电极b 流向多孔电极a,所以多孔电极b 为负极,H 2在该电极发生氧化反应;多孔电极a 为正极,O 2在该电极发生还原反应,A 错误。负极的电极反应式为H 22e+O 2H 2O,B 错误;正极的电极反应式为O 2+4e 2O 2,C 错误;电池总反应式为2H 2+O 2

2H 2O,D 正确。 5.B MgH 2O 2燃料电池中Mg 为负极,电极反应式为Mg2e

Mg 2+,A 正确;Pt 为正极,电极反应式为H 2O 2+2H ++2e 2H 2O,总反应式为Mg+H 2O 2+2H +Mg 2++2H 2O,消耗H +,使溶液中c (H +)减小,pH 增大,C 、D 正确;原电池中阳离子移向正极,即H +移向正极,B 错误。

6.B A 项,锂电极为负极,石墨电极为正极,电子从负极流出,经导线流向正极,正确;B 项,负极材料锂能与水反应,不可用水溶液代替有机电解质,错误;C 项,电池总反应式为2Li+2H 2O

2LiOH+H 2↑,正确;D 项,由电池总反应式知,该装置不仅能提供电能,还可提供清洁燃料氢气,正确。

7.答案 (1)KOH

(2)CH 3OH(或甲醇) 氧化 CH 3OH+8OH6e

C O 32-+6H 2O (3)2.67 (4)升高

解析 (1)由电池反应可知,该电池的电解质是KOH 。

(2)放电时负极上CH 3OH 发生氧化反应,正极上O 2发生还原反应。正极反应式为O 2+2H 2O+4e 4OH,负极反应式为CH 3OH+8OH6e C O 32-+6H 2O 。 (3)根据负极电极反应式可得CH 3OH~6e,可知转移0.5 mol 电子时,消耗甲醇的质量约2.67 g 。

(4)根据放电时正极反应式可知,放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的碱性增强,pH 升高。

8.D N 2+3H 22NH 3,反应中氢元素的化合价升高,H 2失去电子,因此b 电极为负极,发生氧化反应,故

A 项正确;a 电极为正极,电解质溶液含HCl,因此电极反应式为N 2+8H ++6e

2N H 4+,故B 项正确;A 溶液中所含溶质为NH 4Cl,故C 项正确;没有说明温度和压强,不能确定H 2的体积,故D 项错误。 9.AB 电池总反应式为2C 2H 6+7O 2+8OH 4C O 32-+10H 2O,故电池工作过程中,溶液的pH 逐渐减小,A 项正确;正、负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2,B 项正确;通入乙烷的电极为负极,C 项错误;电解质溶液中的OH 向负极移动,D 项错误。

10.AD A 项,C -4H 4→C +2O,则该反应中每消耗1 mol CH 4转移6 mol 电子,正确;B 项,该电池的传导介质

为熔融的碳酸盐,所以电极A 即负极上H 2参与的电极反应式为H 22e+C O 32-CO 2+H 2O,错误;C 项,