高中化学 4.2化学电源练习 新人教版选修4

①每消耗 1 mol CH4 可以向外电路提供 8 mol e－ ②负极上 CH4 失去电子，电极反应式为 CH4＋10OH－－8e－===CO2－3 ＋7H2O ③负极上是 O2 获得电子，电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④电池放电后，溶液 pH 不断升高
A．①②
B．①③
C．①④
1
这种表达是水溶液中进行的反应，a 极反应式应该是：2O2＋2e－===O2－，b 极反应式：
1 H2－2e－===2H＋，总反应方程式是 H2＋2O2 =
= 高=温 =
= H2O。
【答案】 D
9．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是 Ag2O 和 Zn，电解质溶液为 KOH 溶液，电极反应为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)
【答案】 A
13．(2014·新课标全国卷Ⅱ)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 LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋x Li 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 【解析】 图示所给出的是原电池装置。A.由图示分析，金属锂易失电子，由原电池 原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即 b 为负极，a 为正极，故正确。B.电池充电 时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C.放电时，a 极为原电池的正极， 发生还原反应的是 Mn 元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D.放电时为原电池，锂 离子为阳离子，应向正极(a 极)迁移，故正确。 【答案】 C 14．铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2，电解质为稀硫酸，工作(放 电)时该电池的总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。试根据上述情况判断： (1)铅蓄电池的负极材料是________。 (2)工作时，正极反应为_________________________________。 (3)工作时，电解质溶液的 pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。 (5)电流方向从________极流向________极。 【解析】 铅蓄电池工作时，起原电池作用，题中各小题概括叙述了铅蓄电池放电时 所涉及的各个方面。根据原电池原理，负极发生氧化反应，元素化合价升高，所以 Pb 为负 极；正极发生还原反应，元素化合价降低，从总反应式可知，PbO2 是氧化剂，即正极反应： PbO2＋SO2－4 ＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O；从正极反应或电池的总反应可知 H2SO4 参加了反 应，H＋转变成 H2O，所以溶液 pH 增大；原电池工作时溶液中阴离子移向负极，阳离子移向 正极；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。 【答案】 (1)Pb (2)PbO2＋SO2－4 ＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O (3)增大 (4)负 (5)正 负 15.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电
D．③④
【解析】 CH4 在铂电极上发生类似于 CH4 在 O2 中燃烧的反应，即 CH4CO2，严格讲生成 的 CO2 还会与 KOH 反应生成 K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为 CH4＋10OH－－8e－===CO2－3 ＋7H2O，1 mol CH4 参加反应有 8 mol e－发生转移，O2 在正极上 发生反应，获得电子，电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极产生 OH－，负极消 耗 OH－，但从总反应 CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O 可看出是消耗 KOH，所以电池放电时溶 液的 pH 不断下降，故①②正确，③④错误。
A．由 O2 放电的 a 极为电Leabharlann Baidu的负极
B．由 H2 放电的 b 极为电池的正极
C．a 极对应的电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－
= = 高=温 = =
D．该电池的总反应方程式为 2H2＋O2
2H2O
【解析】 固体介质允许 O2－通过，说明为非水体系，因此 C 项中 a 极反应式不正确，
A．Zn B．碳 C．MnO2 和 NH＋4 D．Zn2＋和 NH3 【解析】 Zn 在负极上被氧化，剩余的物质将在正极上反应得到 Mn2O3、NH3 和 H2O。 要注意题中问的是正极上发生反应的物质，不要考虑成被还原的物质。 【答案】 C 6．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是一次性电池 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 【解析】 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，电子由负极流向正极，D 正确。 【答案】 D 7．Li­Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li＋＋FeS＋2e－―→Li2S＋Fe
2，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
根据上述反应式，完成下列题目。 (1)判断下列叙述中正确的是________。 A．在使用过程中，电解质 KOH 被不断消耗 B．使用过程中，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极 C．Zn 是负极，Ag2O 是正极 D．Zn 电极发生还原反应，Ag2O 电极发生氧化反应 (2)写出电池的总反应式：_______________________________。 (3)使用时，负极区的 pH________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正极区的 pH________，电解质溶液的 pH________。 【解析】 (1)由正、负电极反应式可知：Zn 电极为负极，发生氧化反应，负极区 pH 减小，Ag2O 为正极，发生还原反应，正极区 pH 增大；使用时电子由 Zn 极流向 Ag2O 极，正、 负极反应式相加可得总反应式为 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，故电解质 KOH 未被消耗， 电解质溶液的 pH 不变。 【答案】 (1)C (2)Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag (3)减小 增大 不变 10．化学电池在通讯，交通及日常生活中有着广泛的应用。 (1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为 Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 放充电电2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。已知 Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 均难溶于水但能溶于酸，以下说法 中正确的是( ) ①以上反应是可逆反应 ②以上反应不是可逆反应 ③充电时化学能转变为电能 ④ 放电时化学能转变为电能 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ (2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平 方米面积的耕地失去使用价值，在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为 ________________________________。 【解析】 (1)Ni­Cd 电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反应不属于可 逆反应。(2)Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 在酸性土壤中溶解，生成重金属离子 Ni2＋和 Cd2＋，污染土
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
= = 高=温 = =
B．电池的总反应是：2C4H10＋13O2
8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2－4e－===2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O
【解析】 在原电池中，阴离子向负极移动，所以 O2－由正极移向负极；正极发生得
A．正极反应为 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．该电池的电极没有参加反应 C．电池供应 1 mol 水蒸气，转移的电子数为 4 mol D．O2 从正极通入，发生氧化反应 【解析】 由总反应式减去负极反应式得正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 ，A 项 错。燃料电池电极本身不参加反应，B 项正确。由总反应式知，电池供应 1 mol 水蒸气， 转移的电子数为 2 mol，C 项错。该电池为氢氧燃料电池，负极是 H2，发生氧化反应，正 极是 O2，发生还原反应，D 项错。 【答案】 B 4．如图是甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子， 电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应式为 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。该电池负极发生的反应是 ( )
4.2 化学电源
[学业水平层次（A）]
1．某同学在超市看到一种电池外壳的纸层包装，印有如图所示的文字。下列有关说法 错误的是 ( )
A．该电池不是可充电干电池 B．该电池用过之后不可以随意丢弃，要集中回收处理 C．该电池含有重金属元素 D．该电池工作时，外电路中每通过 0.2 mol e－，锌的质量理论上减少 3.25 g 【解析】 电池工作时，锌失去电子，电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋，外电路每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上应减少 6.5 g，所以 D 项错误。 【答案】 D 2．微型锂碘电池可用于植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中 的电解质是固体电解质 LiI，其中的导电离子是 I－。下列有关说法正确的是( ) A．正极反应：2Li－2e－===2Li＋ B．负极反应：I2＋2e－===2I－ C．总反应是：2Li＋I2===2LiI D．金属锂作正极 【解析】 该电池中 Li 的活泼性强，作负极，其反应为：2Li－2e－===2Li＋，B、D 均 错；正极反应为：I2＋2e－===2I－，A 错；总反应为 2Li＋I2===2LiI，C 正确。 【答案】 C 3．美国一个海军航空站曾安装了一台 250 kW 的 MCFC 型燃料电池，该电池可同时供应 电和水蒸气，其工作温度为 600 ℃～700 ℃，所用燃料为 H2，电解质为熔融的 K2CO3，已 知该电池的总反应为：2H2＋O2===2H2O，负极反应为：2H2＋2CO2－3 －4e－===2H2O＋2CO2，则 下列推断中正确的是 ( )
有关该电池的下列说法中，正确的是( ) A．Li­Al 在电池中作为负极材料，该材料中 Li 的化合价为＋1 B．该电池的总反应式为 2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．负极的电极反应式为 Al－3e－―→Al3＋ D．充电时，阴极发生的电极反应式为 Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS 【解析】 由正极的电极反应式知，在负极上 Li 失去电子被氧化，所以 Li­Al 在电池 中作为负极材料。该材料中 Li 的化合价为 0 价，故 A 项错误；负极的电极反应式为 2Li－2e－===2Li＋，故 C 项错误；该电池的总反应式为正、负极的电极反应式之和： 2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故 B 项正确；由于充电时阴极发生还原反应，所以阴极的电极反应 式为 2Li＋＋2e－===2Li，故 D 项错误。 【答案】 B 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 锆一氧化钇为电解质，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( )
壤。 【答案】 (1)B (2)Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 能溶于酸性溶液
[能力提升层次（B）]
11．有一种新颖的固体氧化物型燃料电池(SOFC)，该电池工作时，一极通入空气，另
一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在高温熔融状态下能 传导 O2－。下列对该燃料电池说法正确的是( )
电子反应，电极反应为：O2＋4e－===2O2－；燃料电池中，燃料在负极，电极反应为： C4H10－26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O。
【答案】 B
12．有人设计出利用 CH4 和 O2 的反应，用铂电极在 KOH 溶液中构成原电池。电池的总 反应类似于 CH4 在 O2 中燃烧，则下列说法正确的是( )
A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－ B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－===CO2(g)＋6H＋(aq) D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－(aq) 【解析】 该燃料电池的总反应为 2CH3OH＋3O2===4H2O＋2CO2 ① 正极反应为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O ② ①－②×3 得：2CH3OH＋2H2O===2CO2＋12H＋＋12e－，即 CH3OH＋H2O===CO2＋6H＋＋6e－，C 项正确。 【答案】 C 5．锌锰干电池在放电时，总反应方程式可以表示为 Zn(s) ＋2MnO2＋2NH＋4 ===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3＋H2O，在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的 物质是( )