2019-2020学年高中化学人教版选修四同步练习：第4章第2节化学电源(13) Word版含答案

第四章第二节 化学电源（13）
1、燃料电池能有效提高能源利用率,具有广泛的应用前景.下列物质均可用作燃料电池的燃料,其中最环保的是( )
A.甲醇
B.天然气
C.液化石油气
D.氢气
2、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
3、一种充电电池放电时的电极反应为--22H +2OH -2e =2H O ;--22NiO(OH)+H O+e =Ni(OH)+OH ,当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )
A.2H O 的还原
B.NiO(OH)的氧化
C.2H 的氧化
D.2Ni(OH)的氧化
4、研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池
总反应可表示为: 25MnO +2Ag+2NaCl
2510Na Mn O +2AgCl 。

下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A.正极反应式: Ag Cl e --+-AgCl
B.每生成1mol 2510Na Mn O 转移2mol 电子
C. Na +不断向“水”电池的负极移动
D. AgCl 是还原产物
5、2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。

下列叙述错误的是( )
A.a 为电池的正极
B.电池充电反应为24124LiMn O Li Mn O Li x x -=+
C.放电时,a 极锂的化合价发生变化
D.放电时,溶液中+Li 从b 向a 迁移
6、下图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni 电池)。

下列有关说法不正确的是( )
A.放电时正极反应为:--22NiOOH+H O+e Ni(OH)+OH →
B.电池的电解液可为KOH 溶液
C.充电时负极反应为:--
2MH+OH H O+M+e →
D.MH 是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度越高
7、铁镍蓄电池又称爱迪生电祂,放电时的总反应为23222Fe+Ni O +3H O =Fe(OH)+2Ni(OH),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23Ni O ,负极为Fe
B.电池放电时,负极反应为--2Fe+2OH -2e =Fe(OH)
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--22322Ni(OH)+2OH -2e =Ni O +3H O
8、NO 2、O 2、熔融盐NaNO 3组成的燃料电池如图所示,在使用过程中石墨I 电极上反应生成一种氧化物Y,下列有关说法正确的是( )
A.石墨I 电极为正极,石墨II 电极为负极
B.Y 的化学式可能为NO
C.石墨Ⅰ电极的电极反应式为--23
25NO +NO -e =N O D.石墨Ⅱ电极上发生氧化反应
9、如图是锌锰干电池的示意图,该电池放电时总反应方程式可以表示为
+2+242332Zn+2MnO +2NH =Zn +Mn O +2NH +H O ↑,则此电池放电时在正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A.Zn
B.碳
C.MnO 2和4NH +
D.Zn 2+和NH 3
10、下列关于铅蓄电池(2242Pb PbO H SO ++4222PbSO H O +)的说法正确的是( )
A.在放电时,正极发生的反应是()()()244 2Pb s SO aq PbSO s e --+→+
B.在放电时,该电池的负极材料是铅板
C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是()()()2442PbSO s e Pb s SO aq --+→+
11、LED 产品的使用为城市增添色彩。

如图是氢氧燃料电池驱动LED 发光的一种装置示意图。

下列有关叙述正确的是( )
A.a 处通入氧气,b 处通入氢气
B.通入H 2的电极发生反应:H 2-2e -=2H +
C.通入O 2的电极发生反应:O 2+4e -+2H 2O=4OH -
D.该装置将化学能最终转化为电能
12、电化学气敏传感器可用于监测环境中3NH 的含量,其工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A. 2O 在电极上发生还原反应
B.反应消耗的3NH 与2O 的物质的量之比为4:5
C.溶液中OH -向电极a 移动
D.负极的电极反应式为
3266NH OH e --+-22 6N H O +
13、锂空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。

工作原理示意图如下,下列叙述正确的是( )
A.该电池工作时Li +向负极移动
B.Li 2SO 4溶液可作该电池电解质溶液
C.电池充电时间越长,电池中Li 2O 含量越多
D.电池工作时,正极可发生:2Li ++O 2+2e -=Li 2O 2
14、将一张滤纸剪成四等份,用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置,在四张滤纸上滴入稀H 2SO 4直至全部润湿。

下列叙述中正确的是( )
A.锌片上有气泡,铜片溶解
B.Zn 片发生还原反应
C.电子都是从铜片经外电路流向锌片
D.该装置至少有两种形式的能量转换
15、找出下列各种原电池的正极。

（1）茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。

航标灯的电源必须长效、稳定,我国科技工作者研制出以铝合金、Pt —Fe 合金网为电极材料的海水电池,在这种电池中正极为_______________。

（2）铁、铜、浓硝酸构成的原电池,正极为________________________。

（3）2Li-SOCl 电池可用于心脏起搏器,该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是42LiAlCl -SOCl 。

电池的总反应可表示为:224Li+2SOCl =4LiCl+S+SO ,在这种电池中正极为__________________________。

（4）.由金属X 和金属Y 以及稀盐酸构成的原电池中,溶液中的+H 向X 移动,在这中电池中正极为_________________________________。

（5）.4CH 可用于设计燃料电池,甲烷燃料电池的工作原理如下图所示:
则通入4CH 的一极为原电池的______________极。

16、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为该电池的工作原理示意图,该电池的电极表面镀一层细小的铂粉,吸附气体的能力强,性质稳定。

请回答:
（1）氢氧燃料电池放电时能量转化形式主要是__________,在导线中电子流动方向为__________(用a 、b 表示)
（2）.负极反应式为__________
（3）.电极表面镀铂粉的原因为__________
（4）.该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。

因此,大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
I.2Li+H22LiH
II.LiH+H2O=LiOH+H2
①反应I中的还原剂是__________,反应II中的氧化剂是__________
②已知LiH固体的密度为0.82g·cm-3,用锂吸收224L(标准状况下)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为__________
③将由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为__________mol.
17、通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,试回答下列问题:
（1）在酸式介质中,负极反应的物质为__________,正极反应的物质为__________,酸式电池的电极反应式:__________负极:__________,正极:__________,电解质溶液pH__________(填“变大”“变小”或“不变”)。

（2）.在碱式介质中,碱式电池的电极反应:__________负极:__________,正极:__________,电解质溶液
pH__________(填“变大”“变小”或“不变”)。

（3）氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一,下列有关说法中不正确的是( )
A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为科学
B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C.分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D.分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
（4）纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池,该电池的总反应式为
3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
①该电池放电时,负极反应式为__________
②放电时每转移3mol电子,正极有__________mol K2FeO4被还原。

（5）锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。

电池反应式为
LinMnO4+xLi LiMnO4,下列有关说法中不正确的是( )
A.放电时,电池的正极反应式为Li1-x MnO4+xLi++xe- LiMnO4
B.放电过程中,石墨没有得失电子
C.该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作
D.充电时,电池上标有"-"的电极应与外接电源的负极相连
答案以及解析
1答案及解析：
答案：D
解析：甲醇、天然气、液化石油气含有碳元素,燃烧过程中易生成污染气体,氢气燃烧生成无污染的水,是最环保的燃料,故选D
2答案及解析：
答案：D
解析：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。

3答案及解析：
答案：D
解析：放电时,正极反应为:--
22NiO(OH)+H O+e =Ni(OH)+OH ,充电时与外电源正极相连的即阳极2Ni(OH)被氧化。

4答案及解析：
答案：B
解析：由电池总反应可知,银失去电子被氧化得氧化产物,即银作负极,产物AgCl 是氧化产物,故A 、D 错误;在原电池中阳离子向电池的正极移动,故C 错误;每生成1mol 2510Na Mn O 需2mol Ag 完全反应,据得失电子总数相等,转移电子的物质的量为2mol ,故B 正确。

5答案及解析：
答案：C
解析：
6答案及解析：
答案：C
解析：在这个电池中,MH 中的H 失电子在负极反应,NiOOH 得电子在正极反应,由于NiOOH 的存在,所以电解质溶液不能是酸性溶液,放电时负极反应是--
2MH+OH =M+H O+e ,充电时阴极反应为--2M+H O+e =MH+OH ,所以C 项错误。

7答案及解析：
答案：C
解析：爱迪生电池是一种可充电电池,放电时负极上发生氧化反应,充电时阴极上发生还原反应。

放电时负极电极反应为--2Fe-2e +2OH =Fe(OH),充电时阴极上的电极反应为--
2Fe(OH)+2e =Fe+2OH ,阴极周围-(OH )c 增大,pH 升高。

8答案及解析：
答案：C
解析：解本题的关键是要分析出示意图中的Y 。

氧气在反应中被还原,所以石墨II 电极是正极,石墨I 电极是负极,A 项不正确。

Y 是NO 2被氧化后的产物,则为N 2O 5,B 项不正确。

二氧化氮失去电子化合价升高,熔融
电解质NaNO 3中的3NO -
向负极移动,故负极反应式为--2325NO +NO -e =N O ,C 项正确.石墨II 电极上发生的是还原反应,D 项不正确.
9答案及解析：
答案：C
解析：结合题图可知,Zn 筒为电池的负极,碳棒为电池的正极,负极上Zn 失电子变成Zn 2+,失去的电子被MnO 2得到,则正极上MnO 2得电子和4NH +反应生成Mn 2O 3、NH 3和H 2O 。

所以正极上的反应物为4NH +
和MnO 2.
10答案及解析：
答案：B
解析：
11答案及解析：
答案：C
解析：
12答案及解析：
答案：B
解析：A.氧气在b 极发生还原反应,则b 极为正极, a 极为负极,A 对;B.根据得失电子守恒,消耗3NH 和2O 的物质的量之比为4:3,B 错;C.因为a 极为负极,则溶液中的阴离子向负极移动,C 对;D.负极是氨气发生氧化反
应变成氮气,故电极反应式为:
3266NH OH e
--+-22 6N H O +,D 对。

考点:原电池
13答案及解析：
答案：D 解析：原电池中,阳蓠子应该向正极移动,A 项错误;
单质锂会与水反应生成氢氧化锂和氢气,所以电解质溶液不能使用任何水溶液,B 项错误; 电池充电反应为放电反应的逆反应,所以电池充电时间越长,Li 2O 含设越少,C 项错误; 题目给出放电时的正极反应xLi ++O 2+xe -
Li x O 2,所以当x=2时反应为 2Li ++O 2+2e -Li 2O 2,D 项正确。

14答案及解析：
答案：D
解析：锌、铜、浠硫酸构成原电池,锌为负极.铜为正极,正极上生成氢气,故A 错误; 锌为负极,发生氧化反应,故B 错误;
电子从锌极经外电路流向铜极,故C 错误;
该装置存在电能与化学能、电能与光能的转化,故D 正确。

15答案及解析：
答案：1.Pt-Fe 合金
2.Fe;
3.碳;
4.X;
5.负
解析：
16答案及解析：
答案：1.由化学能转变为电能; 由a 到b(表达形式合理即可)
2.2H 2+4OH --4e -=4H 2O 或H 2+2OH --2e -=2H 2O
3.增大电极单位面积吸附H 2,O 2的分子数,加快电极反应速率
4.①Li, H 2O
②8.71×10-4:1
③32
解析：1.原电池是把化学能转化为电能的装置,电池总反应式为2H 2+O 2=2H 2O,其中H 元素从0价升至+1价,失去电子,即电子在导线中从a 流向b.
2.负极为失去电子的一极,即H 2失去电子生成H +,由于溶液是呈碱性的,故负极反应式为
H 2+2OH --2e -=2H 2O.
3.电极表面镀铂粉可增大电极单位面积吸附H 2、O 2的分子数,可以加快反应速率.
4.①反应I 中Li 元素从0价升至+1价,故Li 作还原剂.反应II 中H 2O 中的H 元素从+1价降至H 2中的0价,故H 2O 作氧化剂.②由反应I 可知,当锂吸收10mol 2H 时,则生成20mol LiH,
()31208LiH 10L 1.95110L 0.82
V --⨯=⨯=⨯,则()()142LiH 1.95110L 8.7110H 224L V V --⨯==⨯. ③20mol LiH 可生成20mol H 2,则实际参加反应的H 2为20mol ×80%=16mol,因1mol H 2转化成1mol H 2O 的过程中转移2mol 电子,所以16mol H 2在反应中可转移32mol 电子.
17答案及解析：
答案：1.H 2;O 2;2H 2-4e -
4H +;O 2+4e -+4H +2H 2O;变大 2. 2H 2-4e -+4OH -4H 2O ;O 2+4e -+2H 2O
4OH -;变小 3.C; 4.①Zn-2e -+2OH -
Zn(OH)2 ②1 5.C
解析：1.在酸性氢氧燃料电池中,负极是氢气失电子生成H +,电极反应式为2H 2-4e -=4H +;正极是氧气得电子生成OH -,OH -结合H +生成水,电极反应式为O 2+4e -+4H +2H 2O,由于正、 负极消耗与生成的氢离子等量,所以H +的总量不变,而总电极反应式为2H 2+O 2=2H 2O,水的质量增加,H +浓度减小,pH 变大。

2.在碱式介质中,氢气在负极失去电子生成H +,H +结合OH -生成水,电极反应式为2H 2-4e -+4OH -=4H 2O;氧气在正极得电子生成OH -,电极反应式为O 2+4e -+2H 2O 4OH -,由于正、 负极生成与消耗的OH -等量,所以
OH-的总量不变,而总电极反应式为2H2+O2=2H2O,水的质量增加,OH-浓度减小,pH变小。

3.电解水获得H2消耗较多的能量,而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学,A正确;
氢氧燃料电池产物H20无污染,能有效保护环境,B正确;
以稀H2SO4、K0H溶液为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为H2-2e-2H+、H2 -2e-+
2OH-2H2O,不相同,C错误;
以稀H2SO4、K0H溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O22H2O,D正确。

4.①放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2;②放电时,正极上
1mol K2FeO4 得3mol电子发生还原反应生成1 mol Fe(OH)3,所以每转移3 mol电子,正极有1mol K2FeO4被还原。

5. 根据电池总反应式可知,放电时Li失去电子,电池负极反应式xLi-xe-xLi,由总反应式减去负极反应式可得正极反应式为Li1-x MnO4+xLi++xe- LiMnO4,A正确;
放电过程中,根据总反应式Li1-x MnO4+xLi LiMnO4可判断石墨没有发生电子得失,B正确;
Li能与KOH溶液中的H2O反应,导致电池无法正常工作,C错误;
充电过程是放电的逆过程,外界电源的负极提供的电子使原电池负极获得电子发生还原反应,所以标有"-"的电极应与外接电源的负极相连,D正确:。