2019-2020年高中化學(xué)課時(shí)提升作業(yè)十六4.2化學(xué)電源新人教版.doc

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2019-2020年高中化學(xué)課時(shí)提升作業(yè)十六4.2化學(xué)電源新人教版 一、選擇題(本題包括8小題，每小題5分，共40分) 1.下列有關(guān)電池的敘述不正確的是(　　) A.水果電池是方便實(shí)用的家用電池 B.鉛蓄電池是一種常用的二次電池 C.氫氧燃料電池是一種高效、無污染的發(fā)電裝置 D.鋅錳干電池工作一段時(shí)間后，鋅外殼逐漸變薄 【解析】選A。水果電池只能說明原電池原理，不能作為穩(wěn)定的電源使用，不是方便實(shí)用的家用電池，A錯(cuò)誤；鉛蓄電池是一種常用的二次電池，氫氧燃料電池是一種高效、無污染的原電池，鋅錳干電池是一次電池，工作一段時(shí)間后，鋅失電子，不斷溶解，外殼逐漸變薄，B、C、D都正確。 2.(xx泰安高二檢測)一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為H2+2OH--2e-2H2O；NiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-，當(dāng)為電池充電時(shí)，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是(　　) A.H2O的還原　　　　　　　 B.NiO(OH)的還原 C.H2的氧化 D.Ni(OH)2的氧化 【解析】選D。該充電電池的反應(yīng)方程式為H2+2NiO(OH)2Ni(OH)2。電池充電時(shí)，與外電源正極連接的電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ni(OH)2被氧化。 3.電動(dòng)自行車由于靈活、快捷、方便，已成為上班族的主要代步工具，其電源常采用鉛蓄電池，鉛蓄電池放電時(shí)發(fā)生下列變化： 負(fù)極：Pb+S-2e-PbSO4 正極：PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O 使用該電池時(shí)，若外電路上轉(zhuǎn)移電子0.05 mol，則消耗H2SO4的物質(zhì)的量為(　　) A.0.025 mol B.0.05 mol C.0.1 mol D.0.2 mol 【解析】選B。根據(jù)鉛蓄電池放電時(shí)正、負(fù)極反應(yīng)式知n(H2SO4)=n(電子)= 0.05 mol。 4.(xx大連高二檢測)據(jù)報(bào)道，某公司研制了一種由甲醇和氧氣，以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)的手機(jī)電池，電量可達(dá)到鎳氫電池的10倍，有關(guān)此電池的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.溶液中的陽離子移向正極 B.負(fù)極反應(yīng)式：CH3OH+8OH--6e-C+6H2O C.電池在使用過程中，電解質(zhì)溶液的c(OH-)不變 D.當(dāng)外電路通過6 mol電子時(shí)，理論上消耗1.5 mol O2 【解析】選C。A項(xiàng)，溶液中的陽離子移向發(fā)生還原反應(yīng)的一極，即正極；B項(xiàng)，負(fù)極上CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng)；C項(xiàng)，電池在使用過程中，電解質(zhì)溶液的c(OH-)減少；D項(xiàng)，消耗1 mol O2可轉(zhuǎn)移4 mol電子，外電路通過6 mol電子時(shí)，消耗1.5 mol O2。 5.(xx江蘇高考)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(　　) A.反應(yīng)CH4+H2O3H2+CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子 B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2+2OH--2e-2H2O C.電池工作時(shí)，C向電極B移動(dòng) D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-2C 【解析】選D。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，每有1 mol甲烷參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 6 mol，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)殡娊赓|(zhì)為熔融態(tài)的碳酸鹽，所以電極A上H2參與的電極反應(yīng)式為H2-2e-+CH2O+CO2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)原電池工作原理，電極A是負(fù)極，電極B是正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，碳酸根離子向負(fù)極移動(dòng)(A電極)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電極B上氧氣得電子與二氧化碳結(jié)合生成碳酸根離子，因此電極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO22C，D項(xiàng)正確。 6.(xx桐城高二檢測)將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即可構(gòu)成CH4燃料電池。已知通入CH4一極的電極反應(yīng)式是CH4+10OH--8e- C+7H2O；通入O2一極的電極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e-4OH-。下列有關(guān)敘述中，不正確的是(　　) A.通入CH4的電極為負(fù)極 B.正極發(fā)生氧化反應(yīng) C.溶液中的OH-向負(fù)極移動(dòng) D.工作一段時(shí)間后應(yīng)補(bǔ)充KOH 【解析】選B。該燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，B不正確。根據(jù)題中電極反應(yīng)式知CH4發(fā)生氧化反應(yīng)，通入CH4的電極為負(fù)極，A正確；原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)極，C正確；該電池總反應(yīng)為CH4+2O2+2OH-C+3H2O，工作時(shí)消耗KOH，D正確。 【互動(dòng)探究】(1)寫出CH4改為C2H4的負(fù)極反應(yīng)式。 提示：C2H4+16OH--12e-2C+10H2O。 (2)KOH消耗完后，電池能否繼續(xù)反應(yīng)？ 提示：能。當(dāng)KOH消耗完后，電解質(zhì)溶液中的溶質(zhì)為K2CO3，電池總反應(yīng)變?yōu)镃H4+2O2+C2HC+H2O。 7.(xx汕頭高二檢測)鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時(shí)電壓高而平穩(wěn)，越來越成為人們研制綠色電池的關(guān)注焦點(diǎn)。其中一種鎂充電電池的反應(yīng)為MgxMo3S4xMg+Mo3S4 下列關(guān)于鎂充電電池的說法錯(cuò)誤的是(　　) A.放電時(shí)，Mg2+向正極遷移 B.放電時(shí)的正極反應(yīng)為Mo3-2xe-Mo3S4 C.充電時(shí)，電池的負(fù)極接外電源的負(fù)極 D.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Mg-2e-Mg2+ 【解析】選B。放電時(shí)正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mo3S4+2xe- Mo3，B項(xiàng)錯(cuò)。原電池工作時(shí)，電池內(nèi)部陽離子移向正極，A正確。負(fù)極放電時(shí)失電子被氧化，D正確。充電時(shí)得電子被還原，應(yīng)與外接電源負(fù)極相連，C正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】瑞典ASES公司設(shè)計(jì)的曾用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨-液氧燃料電池示意圖如圖，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A.電池工作時(shí)，Na+向負(fù)極移動(dòng) B.電子由電極2經(jīng)外電路流向電極1 C.電池總反應(yīng)為4NH3+3O22N2+6H2O D.電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4H++4e-2H2O 【解析】選C。通氧氣一極為正極，電子、陽離子均向正極移動(dòng)，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液為NaOH，電極方程式中不能出現(xiàn)H+，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 8.(xx長沙高二檢測)有一種新型的鋰電池，其制作是利用了金屬鋰和石墨作電極，其電解質(zhì)溶液是四氯合鋁酸鋰(LiAlCl4)溶解在二氯亞硫酰(其化學(xué)式是SOCl2)中形成的，原電池的電極總反應(yīng)式是8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S，下列關(guān)于這種新型電池的說法中錯(cuò)誤的是(　　) A.電池工作過程中，SOCl2被還原為Li2SO3 B.鋰作電池的負(fù)極，石墨作電池的正極 C.該電池內(nèi)環(huán)境應(yīng)該是無水環(huán)境，否則影響電池的壽命 D.電池工作時(shí)，鋰提供的電子的物質(zhì)的量與析出硫的物質(zhì)的量之比是4∶1 【解析】選A。A中SOCl2變?yōu)長i2SO3化合價(jià)不變，沒有被還原，A錯(cuò)誤；鋰較石墨活潑，應(yīng)作電池的負(fù)極，B正確；鋰為活潑金屬，電池中不應(yīng)有水，C正確；根據(jù)電子得失守恒，D正確。 二、非選擇題(本題包括1小題，共10分) 9.(xx三門峽高二檢測)微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中被廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH- 根據(jù)上述反應(yīng)式，做下列題目： (1)判斷下列敘述中正確的是________。 A.在使用過程中，電解質(zhì)KOH不斷被消耗 B.使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C.Zn是負(fù)極，Ag2O是正極 D.Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng) (2)寫出電池的總反應(yīng)式：__________________________。 (3)使用時(shí)，負(fù)極區(qū)的pH________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH________，電解質(zhì)溶液的pH______________________。 【解析】(1)(2)由兩電極反應(yīng)相加得電池總反應(yīng)式：Zn+Ag2OZnO+2Ag，由總反應(yīng)式知，在使用過程中KOH沒有被消耗，A錯(cuò)；由電極反應(yīng)式可知Zn是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，故C對(duì)，B、D均錯(cuò)。 (3)電解質(zhì)溶液為KOH溶液，使用時(shí)，負(fù)極區(qū)消耗OH-，pH減??；正極區(qū)產(chǎn)生OH-，pH增大，消耗和產(chǎn)生的量相等，H2O的量不變，電解質(zhì)溶液的pH不變。 答案：(1)C　(2)Zn+Ag2OZnO+2Ag (3)減小　增大　不變 (30分鐘50分) 一、選擇題(本題包括5小題，每小題6分，共30分) 1.(xx常州高二檢測)堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2 +2MnOOH，下列說法不正確的是(　　) A.該電池Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電解質(zhì)是KOH B.放電時(shí)外電路電流由Zn流向MnO2 C.電池工作時(shí)OH-向鋅電極移動(dòng) D.該電池的正極反應(yīng)為MnO2+e-+H2OOH-+MnOOH 【解析】選B。放電時(shí)，Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電子從Zn流向MnO2，電流方向與電子流向相反，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.(xx濟(jì)南高二檢測)將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達(dá)80%(一般柴油發(fā)電機(jī)只有40%左右)，產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說法錯(cuò)誤的是(　　) A.上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì) B.氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用 C.乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH，該電池的負(fù)極反應(yīng)為C2H5OH-12e-2CO2↑ +3H2O D.甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH- 【解析】選C。燃料電池總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)燃燒反應(yīng)，形成的燃料電池中氫氣等燃料為負(fù)極反應(yīng)物?？諝獾妊趸瘎┳髡龢O反應(yīng)物，一般發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e-4OH-。電解質(zhì)常用KOH，乙醇作負(fù)極，反應(yīng)生成的CO2與堿反應(yīng)會(huì)生成C，故反應(yīng)為C2H5OH+16OH--12e-2C+11H2O。 3.電動(dòng)自行車由于靈活、快捷、方便，已成為上班族的主要代步工具，其電源常采用鉛蓄電池。反應(yīng)原理為Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)。根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Pb(s)+S(aq)-2e-PbSO4(s) B.充電時(shí)與電源的正極相連的電極發(fā)生氧化反應(yīng) C.放電時(shí)，電解液的濃度增大 D.充電時(shí)，電解液的pH減小 【解析】選C。鉛蓄電池放電時(shí)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，且鉛失去電子后生成的鉛離子與溶液中的硫酸根離子結(jié)合成硫酸鉛，A正確；放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，充電時(shí)則發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；放電時(shí)，消耗硫酸，電解質(zhì)溶液濃度減小，C不正確；充電時(shí)又生成硫酸，電解液的pH減小，D正確。 4.(xx聊城高二檢測)有四種燃料電池： A.固體氧化物燃料電池 B.堿性氫氧化物燃料電池 C.質(zhì)子交換膜燃料電池 D.熔融鹽燃料電池 下面是工作原理示意圖，其中正極反應(yīng)生成水的是(　　) 【解析】選C。A項(xiàng)，正極反應(yīng)生成O2-；B項(xiàng)，正極反應(yīng)生成OH-；C項(xiàng)，正極反應(yīng)生成H2O；D項(xiàng)，正極反應(yīng)生成C。 5.(xx全國卷Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是(　　) A.正極反應(yīng)中有CO2生成 B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O26CO2+6H2O 【解析】選A。根據(jù)碳元素的化合價(jià)的變化，二氧化碳中碳元素的化合價(jià)為最高價(jià)+4價(jià)，所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng)，應(yīng)在負(fù)極生成，其電極反應(yīng)式應(yīng)為C6H12O6+6H2O-24e-24H++6CO2↑，A錯(cuò)誤；在微生物的作用下，該裝置為原電池裝置，反應(yīng)速率比化學(xué)反應(yīng)速率快，所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)的中電子的轉(zhuǎn)移，B正確；原電池中陽離子(質(zhì)子)向正極移動(dòng)，C正確；電池的總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是葡萄糖的氧化反應(yīng)，D正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (xx貴陽高二檢測)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A.該電池能夠在高溫下工作 B.電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+ C.放電過程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D.在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體11.2 L 【解析】選B。微生物主要成分是蛋白質(zhì)，高溫條件下蛋白質(zhì)失去活性，A不正確。通入燃料C6H12O6的一極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2，電解質(zhì)溶液應(yīng)該是酸性溶液，所以右邊寫H+。不能在左邊加OH-、右邊寫H2O)，B項(xiàng)正確。正極反應(yīng)為6O2+24H++24e-12H2O，從兩極反應(yīng)可知：負(fù)極生成H+，正極消耗H+，即通過質(zhì)子交換膜從負(fù)極到正極傳導(dǎo)H+，選項(xiàng)C不正確。從總反應(yīng)C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4 L，D項(xiàng)錯(cuò)。 二、非選擇題(本題包括2小題，共20分) 6.(10分)(xx蕪湖高二檢測)鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。 回答下列問題： (1)外電路的電流方向是由__________極流向__________極(填字母)。 (2)電池正極反應(yīng)式為___________________________________________。 (3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑？______(填“是”或“否”)，原因是______________________________________________________。 (4)MnO2可與KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成K2MnO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為______ ______________________，K2MnO4在酸性溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)，生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為__________。 【解析】(1)鋰錳電池的一個(gè)電極反應(yīng)物為單質(zhì)鋰，另一個(gè)電極反應(yīng)物為二氧化錳，則負(fù)極為金屬鋰，正極為二氧化錳，則外電路電流流向?yàn)檎龢O經(jīng)導(dǎo)線到達(dá)負(fù)極，即b→導(dǎo)線→a。 (2)正極為二氧化錳，而題干中給出鋰離子通過電解質(zhì)遷移入二氧化錳晶格中生成LiMnO2，故電極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li+LiMnO2。 (3)由于負(fù)極為金屬鋰，鋰為活潑堿金屬元素，單質(zhì)鋰與水發(fā)生反應(yīng)，所以不能用水溶液作電解質(zhì)。 (4)二氧化錳可與氫氧化鉀、氯酸鉀在高溫下生成錳酸鉀，則錳化合價(jià)升高，依據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)變化規(guī)律，氯元素化合價(jià)降低，生成氯化鉀，然后依據(jù)電子得失守恒配平化學(xué)方程式為3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O；錳酸鉀在酸性溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)，生成高錳酸鉀和二氧化錳，依據(jù)化合價(jià)升降相等快速判斷產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比(K2MnO4→KMnO4化合價(jià)升高1；K2MnO4→MnO2化合價(jià)降低2)為2∶1。 答案：(1)b　a　(2)MnO2+e-+Li+LiMnO2 (3)否　電極Li是活潑金屬，能與水反應(yīng) (4)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O　2∶1 7.(10分)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答： (1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_________， 在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開_________________(用a、b表示)。 (2)負(fù)極反應(yīng)式為_______________________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開______________________________________。 (4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下： Ⅰ.2Li+H22LiH Ⅱ.LiH+H2OLiOH+H2↑ ①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是___________________。 ②已知LiH固體密度為0.82 gcm-3，用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH的體積與被吸收的H2的體積比為____________________。 ③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為______mol。 【解析】(1)電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。在電池中電子是從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極的，氫氧燃料電池中通入H2的一極是負(fù)極，故電子由a流動(dòng)到b。 (2)H2在負(fù)極失電子，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)式為H2+2OH--2e-2H2O。 (3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，從而增大反應(yīng)速率。 (4)LiH中Li為+1價(jià)，H為-1價(jià)，故反應(yīng)Ⅰ中還原劑是Li，反應(yīng)Ⅱ中氧化劑是H2O。由反應(yīng)Ⅰ可知吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 L H2時(shí)生成160 g LiH，則生成的LiH的體積是，則生成的LiH的體積與被吸收的H2的體積比為=。由反應(yīng)Ⅱ可知，由②生成的20 mol LiH與H2O反應(yīng)生成20 mol H2，H2～2e-，能量轉(zhuǎn)化率為80%，則通過電子的物質(zhì)的量為20 mol280%= 32 mol。 答案：(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋∮蒩到b (2)2H2+4OH--4e-4H2O(或H2+2OH--2e-2H2O) (3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率 (4)①Li　H2O?、?或8.7110-4)　③32