2020-2021学年高二化学人教版选修4课后作业：第四章 第二节 化学电源 Word版含解析

其次节化学电源

[目标要求] 1.了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。

一、化学电池

化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。

二、常用电池

1．一次电池

碱性锌锰电池锌银电池

电池结构

负极：Zn

正极：MnO2

电解质溶液：KOH溶液

负极：Zn

正极：Ag2O

电解质溶液：KOH溶液

电极反应

正极

2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH

＋2OH－

Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－负极Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2总反应式

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH

＋Zn(OH)2

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋

2Ag

2.二次电池

铅蓄电池氢氧燃料电池

电池结构

负极：Pb

正极：PbO2

电解质溶液：H2SO4溶液

负极：H2

正极：O2

电解质：酸性电解质

电极反应

正极

PbO2(s)＋SO2－4(aq)＋4H＋(aq)＋2e

－===PbSO4(s)＋2H2O(l) O2＋4H

＋＋4e－===2H2O 负极

Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－

===PbSO4(s)

2H2－4e－===4H＋

总反应式

Pb(s)＋PbO2(s)＋

2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋

2H2O(l)

2H2＋O2===2H2O

学问点一化学电池

1．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。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2

下列说法中，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＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－

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，锌的质量理论上削减6.5 g

答案 C

解析本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极，在反应中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故C错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B正确。

2．某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，以下说法不正确的是()

A．放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

B．放电时正极反应式为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．充电时阳极四周的溶液的碱性减弱

答案 C

解析选项A，放电时，在碱性条件下，Zn失去电子为电池的负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；选项B，依据放电时总电池反应式减去负极反应式(电子数需相等)可得放电时正极反应式为FeO2－4＋4H2O＋3e －===Fe(OH)3＋5OH－；选项C，放电时，K2FeO4被还原；选项D，充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗OH－，导致阳极四周的溶液的碱性减弱。

3．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4＋2H2O PbO2＋Pb＋2H2SO4

下列对铅蓄电池的说法错误的是()

A．需要定期补充硫酸

B．工作时铅是负极，PbO2是正极

C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4

D．工作时电解质的密度减小

答案 A

解析铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是Pb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的量是确定的，制成膏状，干燥后再安装，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。

学问点二燃料电池

4．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—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。

下列推断正确的是()

A．有O2参与反应的a极为电池的负极

B．b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O

C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．该电池的总反应式为2H2＋O2=====

高温

2H2O

答案 D

解析由于电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，O2

在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋，正极电极反应式为1

2O2＋2e

－===O2－，则电池总反应式为2H2＋O2=====

高温

2H2O。

5．有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。”甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有

放电

充电

放电

充电