课时作业9：2.2.2 发展中的化学电源

第2课时 发展中的化学电源
[基础过关]
题组1 电池及电极判断
1．下列说法正确的是( )
A ．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B ．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C ．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D ．铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb ，负极材料是PbO 2
2．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：2AgCl ＋ Mg===Mg 2＋＋ 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
3．据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。

其电池反应为2Zn ＋O 2===2ZnO ，原料为锌粒、电解质溶液和空气。

则下列叙述正确的是( )
A ．锌为正极，空气进入负极反应
B ．负极反应为Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2O
C ．正极发生氧化反应
D ．电解质溶液为强酸
4．已知空气—锌电池的电极反应为
锌片：Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2O ；
碳棒：12
O 2＋H 2O ＋2e －===2OH －， 据此判断，锌片是( )
A ．正极并被还原
B ．正极并被氧化
C ．负极并被还原
D ．负极并被氧化 题组2 各种燃料电池的突破
5．下图是氢氧燃料电池驱动LED 发光的装置。

下列有关叙述正确的是( )
A．氢氧燃料电池中OH－向b极移动
B．该装置中只涉及两种形式的能量转化
C．电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．P－型半导体连接电池负极
6．下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＋===2H2O
C．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
7．飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。

该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。

已知该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO2－3－2e－===CO2↑＋H2O，则下列推断正确的是()
A．电池工作时，CO2－3向负极移动
B．电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极
C．正极的电极反应式为4OH－－2e－===O2↑＋2H2O
D．通氧气的电极为正极，发生氧化反应
8．固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。

它以固体氧化锆－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。

该电池的工作原理如下图所示，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放电的a极为电池的负极
B．O2－移向电池的正极
C．b极对应的电极反应为2H2－4e－＋2O2－===2H2O
D．a极对应的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
题组3有关电池的计算
9．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 mol, 这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()
A．0.025 mol B．0.050 mol
C．0.10 mol D．0.20 mol
[能力提升]
10．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＋，会加速其电极的腐蚀，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．Zn
C．Fe D．NH3·H2O
11．如下图所示，可形成氢氧燃料电池。

通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。

试回答下列问题：
(1)酸式电池的电极反应：负极____________________________________________，
正极________________________________________________________________________；
电池总反应：__________________________________________；
电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(2)碱式电池的电极反应：负极__________________________________________，
正极________________________________________________________________________；
电池总反应：___________________________________________；
电解质溶液pH的变化________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

[拓展探究]
12．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是LiAlCl4—SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为_________________。

(2)电池正极发生的电极反应为___________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_________________________________________
________________________________________________________________________，
反应的化学方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是________________。

答案精析
1．C[碱性锌锰干电池是一次电池，燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池，铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。

]
2．D[由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，Mg作负极，A错误；Mg 作负极，其电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，B错误；因为该电池能被海水激活，故KCl 溶液也可以激活电池，C错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，D正确。

]
3．B[Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。

O2是正极反应物，发生还原反应。

若电解质溶液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

]
4．D[Zn失电子作负极，被氧化。

]
5．C[由电子流向可知a为负极，b为正极，氢氧燃料电池中OH－移向负极，即向a极移动，A错误；该装置中涉及的能量转化形式有：化学能转化为电能，电能转化为光能和热能，B错误；b处通入氧气，b为电池正极，发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH －，C正确；P—型半导体连接电池正极，D错误。

]
6．A[本题的关键是读图。

由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH出来的是CH3COOH，负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A错误；氧气由正极通入，酸性条件下生成H2O，B正确；电流由正极流向负极，C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，D正确。

]
7．A[原电池放电时，电子由负极经外电路流向正极，B错误；正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C错误；通氧气一极为正极，发生还原反应，D错误。

]
8．C[在燃料电池中，有O2放电的a极为原电池的正极，A错误；在燃料电池中，O2－移向电池的负极，B错误；在燃料电池中，有H2放电的b极为电池的负极，电极反应为2H2－4e－＋2O2－===2H2O，C错误；a极是正极，氧气在正极得电子，则对应的电极反应为O2＋4e－===2O2－，D错误。

]
9．C[要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反应。

将上述两个电极反应合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

而在制取Cl2时，每生成1 mol Cl2，电子转移2 mol，现需要转移电子0.050 mol×2＝0.100 mol。

由铅蓄电池总反应可知，每转移0.100 mol电子，将消耗0.100 mol硫酸。

]
10．(1)Zn(或锌)正极(2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀B
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腐蚀。

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。

11．(1)2H2－4e－===4H＋O2＋4e－＋4H＋===2H2O2H2＋O2===2H2O变大
(2)2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－2H2＋O2===2H2O变小
解析(1)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，酸性条件下与H＋结合生成H2O；负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。

电池总反应为H2和O2生成H2O 的反应，由于有H2O生成，溶液将逐渐变稀，故pH增大。

(2)正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，碱性条件下与H2O分子结合生成OH－；负极上，H2失去电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合生成水。

电池总反应也是H2和O2生成水的反应。

同样，由于有水生成，c(OH－)变小，pH变小。

12．(1)Li Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
(3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
解析分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。

(1)负极材料为Li(还原剂)，发生反应：Li－e－===Li＋。

(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。

(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液而用水吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。

(4)因为构成电池的两个主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。