高中化学课时分层作业20化学电源新人教版选修4

课时分层作业(二十)
(建议用时：40分钟)
[基础达标练]
1．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
C [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。

]
2．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，已知电池的总方程式为2Al＋3I2===2AlI3。

下列说法不正确的是( ) A．该电池负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动
C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．该电池可能是一种可充电的二次电池
D [A项，铝作原电池的负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，正确；B项，电池中阳离子向正极移动，正确；C项，7克锂失去1摩尔电子，27克铝失去3摩尔电子，所以等质量的金属，锂产生的电子比铝多，正确；D项，在溶液中，该反应不能逆向进行，该电池不是可逆电池(二次电池)，是一次电池，错误。

]
3．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是( )
A．电池I中锌是正极
B．电池Ⅱ是一次电池
C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应
D．电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒
D [电池Ⅰ中锌是负极，铜是正极，A错误；电池Ⅱ为铅蓄电池，属于二次电池，B错误；电池Ⅲ为氢氧燃料电池，H2在负极失去电子发生氧化反应，C错误；电池Ⅳ为锌锰干电池，锌为负极，碳棒为正极，电子由负极沿导线流向正极，D正确。

]
4．镍镉(Ni­Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 放电
充电
Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是 ( )
A ．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e －＋OH －===NiO(OH)＋H 2O
B ．充电过程是化学能转化为电能的过程
C ．放电时负极附近溶液的碱性不变
D ．放电时电解质溶液中的OH －向正极移动
A [由总反应可知，放电时，负极Cd 发生氧化反应：Cd －2e －＋2OH －===Cd(OH)2，负极碱性减弱，C 项错误；正极反应为2NiO(OH)＋2e －＋2H 2O===2Ni(OH)2＋2OH －，放电时，OH －由正极向负极移动(内电路)，D 项错误；充电时，电能转化为化学能，
B 项错误；充电时阳极发生氧化反应，即为Ni(OH)2＋OH －－e －===NiO(OH)＋H 2O ，A 项正确。

]
5．氢氧燃料电池用于航天飞机，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：2H 2＋4OH －－4e －===4H 2O ；正极：O 2＋2H 2O ＋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 mol
C ．100 mol
D ．200 mol D [n (H 2O)＝1.8×103 g 18 g/mol
＝100 mol ，由总反应方程式：2H 2＋O 2===2H 2O ，知每生成2 mol H 2O 转移电子4 mol ，则得到100 mol H 2O 转移电子200 mol 。

]
6．(1)依据原电池的构成，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。

A ．C(s)＋CO 2(g)===2CO(g)
B ．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H 2O(l)
C ．2H 2O(l)===2H 2(g)＋O 2(g)
D ．2CO(g)＋O 2(g)===2CO 2(g)
若以熔融的K 2CO 3与CO 2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应式：______________________________________
______________________。

(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N 2、H 2为电极反应物，以HCl －NH 4Cl 为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度逐渐增大。

请写出该电池的正极反应式：________________________________。

[解析] (1)自发的氧化还原反应可以设计成原电池，故选D ；负极失电子发生氧化反应，负极反应式为CO －2e －＋CO 2－
3===2CO 2。

(2)氮气—氢气燃料电池中，氢气在负极放电，氮气在正极放电，溶液中铵根离子浓度逐渐增大，所以正极反应式为N 2＋6e －＋8H ＋===2NH ＋4。

[答案] (1)D CO －2e －＋CO 2－3===2CO 2 (2)N 2＋6e －＋8H ＋===2NH ＋4
[能力提升练]
7．熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池，其电解质是熔融态碳酸盐。

下图是用熔融碳酸盐作电解质，氢气和氧气形成的燃料电池。

下列说法不正确的是( )
A．该电池放电时，负极的反应式为H2－2e－＋CO2－3===H2O＋CO2
B．该电池中的CO2－3由左边移向右边
C．该电池放电时，正极的反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3
D．该电池放电时，当转移4 mol电子时正极消耗1 mol O2和2 mol CO2
B [电解质中阴离子移向负极，即CO2－3从右边移向左边，阳离子从负极移向正极，B项错误。

]
8．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是 ( )
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为
Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
C [充电过程，阴极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，c(OH－)增大，pH增大，C项错误。

]
9．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。

将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。

下列说法错误的是 ( )
A．放电时，ClO－4向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C
D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na
D [结合总反应式和题图可知，该电池放电时Na为负极，Ni为正极。

Na­CO2二次电池放电时为原电池，充电时为电解池。

电池放电时，ClO－4向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。

]
10．Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4­SOCl2。

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________，发生的电极反应式为
_____________________________________________________________。

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

[答案](1)Li Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。