2018-2019學年高中化學 第04章 電化學基礎 專題4.2 化學電池（測）新人教版選修4.doc

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4-2 化學電源 1．隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( ) A．利用電池外殼的金屬材料 B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品 D．回收其中石墨電極 【答案】B 【解析】電池必須進行集中處理首要原因是電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 2．普通鋅錳干電池在放電時總反應方程式可以表示為：Zn(s)+2MnO2+2NZn2++Mn2O3(s)+2NH3↑+H2O，在此電池放電時正極(碳棒)上發(fā)生反應的物質是( ) A．Zn B．碳 C．MnO2和N D．Zn2+和NH3 【答案】C 3．紐扣電池可用于計算器、電子表等的電源。有一種紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質溶液，電池的總反應為Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2。關于該電池的敘述不正確的是( ) A．使用時電子由Zn極經外電路流向Ag2O極，Zn是負極 B．使用時電子由Ag2O極經外電路流向Zn極，Ag2O是負極 C．正極的電極反應為Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH- D．Zn極發(fā)生氧化反應，Ag2O極發(fā)生還原反應 【答案】B 【解析】由總方程式可以看出，負極為Zn，正極為Ag2O，使用時電子由負極流向正極，A項正確，B項錯誤；負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，C項正確，D項也正確。 4．被稱之為“軟電池”的紙質電池，采用一個薄層紙片(在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導體。在紙內的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液。電池總反應為： Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)，下列說法正確的是( ) A．該電池的正極為鋅 B．該電池反應中二氧化錳起催化劑作用 C．當0．1 mol Zn完全溶解時，轉移電子個數為1．2041024 D．電池正極反應式為：2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH- 【答案】D 5．下面是兩種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是( ) 干電池示意圖 鉛蓄電池示意圖 A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池 B．干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞 C．鉛蓄電池工作過程中，每通過2 mol電子，負極質量減輕207 g D．鉛蓄電池負極材料為Pb 【答案】C 【解析】選項A正確。在干電池中，Zn作負極，被氧化，B正確。C項忽略了硫酸鉛在該極上析出，該極質量應該增加而非減少。 6．質子交換膜燃料電池(PEMFC)常作為電動汽車的動力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑作催化劑，導電離子是H+。下列對該燃料電池的描述中正確的是( ) ①正極反應為：O2+4H++4e-2H2O ②負極反應為：2H2-4e-4H+ ③總的化學反應為：2H2+O22H2O ④氫離子通過電解質向正極移動 A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④ 【答案】C 7．美國加州Miramar海軍航空站安裝了一臺250 kW的MCFC型燃料電池，該電池可同時供應電和水蒸氣，其工作溫度為600~700 ℃，所用燃料為H2，電解質為熔融的K2CO3。該電池的總反應為2H2+O22H2O，負極反應為H2+C-2e-H2O+CO2。則下列推斷中正確的是( ) A．正極反應：4OH--4e-2H2O+O2↑ B．當電池生成1 mol H2O時，轉移4 mol電子 C．放電時C向負極移動 D．放電時C向正極移動 【答案】C 【解析】總反應減去負極反應求得正極反應為：O2+4e-+2CO22C，故A項錯誤；由總反應知每生成1 mol水，轉移2 mol電子，故B項錯誤；放電時，C向負極移動，C項正確；D項錯誤。 8．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，其中正極反應生成水的是( ) 【答案】C 【解析】A項，正極反應生成O2-；B項，正極反應生成OH-；C項，正極反應生成H2O；D項，正極反應生成C。 9．一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為： CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有關說法正確的是( ) A．檢測時，電解質溶液中的H+向負極移動 B．若有0．4 mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4．48 L氧氣 C．電池反應的化學方程式為：CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O D．正極上發(fā)生的反應為：O2+4e-+2H2O4OH- 【答案】C 10．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是( ) A．該電池能夠在高溫下工作 B．電池的負極反應為：C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+ C．放電過程中，H+從正極區(qū)向負極區(qū)遷移 D．在電池反應中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體 L 【答案】B 【解析】微生物主要成分是蛋白質，高溫條件下蛋白質失去活性，A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負極，負極反應為：C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2應該是酸性，所以右邊寫H+。不能在左邊加OH-、右邊寫H2O)，B項正確。正極反應為：6O2+24H++24e-12H2O，從兩極反應可知：負極生成H+，正極消耗H+，即通過質子交換膜從負極到正極傳導H+，選項C不正確。從總反應C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體22．4 L，D項錯。 11．微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是 A． 正極反應中有CO2生成 B． 微生物促進了反應中電子的轉移 C． 質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D． 電池總反應為C6H12O6+6O2═6CO2+6H2O 【答案】A 12．市場上經常見到的標記為Li－ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體)，電解質為一種能傳導Li＋的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為：Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列說法不正確的是( ) A．放電時，負極的電極反應式：Li－e－===Li＋ B．充電時，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C．該電池不能用水溶液作為電解質溶液 D．放電過程中Li＋向負極移動 【答案】D 【解析】A項，Li從零價升至正價，失去電子，作負極，正確；B項，反應逆向進行時，反應物只有一種，化合價既有升，又有降，所以既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應，正確；C項，由于Li可以與水反應，故不能用水溶液作為電解質溶液，正確；D項，原電池中陽離子應遷移至正極得電子，錯誤。 13．如圖為鈉硫高能電池的結構示意圖，該電池的工作溫度為320 ℃左右，電池反應為2Na+xSNa2Sx，正極的電極反應式為 。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是 。與鉛蓄電池相比，當消耗相同質量的負極活性物質時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的 倍。 【答案】xS+2e-Sx2－離子導電(導電或電解質)和隔離鈉與硫 4.5 14．化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。 （1）目前常用的鎳鎘(NiCd)電池，其電池總反應可以表示為： Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2 已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是( ) ①以上反應是可逆反應 ②以上反應不是可逆反應 ③充電時化學能轉變?yōu)殡娔? ④放電時化學能轉變?yōu)殡娔? A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ （2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴重。這是因為 。 【答案】 （1）B （2）Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液 【解析】（1）NiCd電池的充、放電條件不相同，因此電池的充、放電反應不屬于可逆反應。 （2）Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金屬離子Ni2+和Cd2+，污染土壤。 15．ZnMnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。 （1）該電池的負極材料是 。電池工作時，電子流向 (填“正極”或“負極”)。 （2）若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質Cu2+，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是 。欲除去Cu2+，最好選用下列試劑中的 (填代號)。 a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3H2O 【答案】 （1）Zn(或鋅) 正極 （2）鋅與還原出來的銅構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕 b 【解析】Zn(或鋅)正極 ， （2）鋅與還原出來的銅構成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。 16．（1）據報道，科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型電池，可供手機連續(xù)使用一個月。據此請回答以下問題： ①甲醇是 極，電極反應是 。 ②電池反應的離子方程式是 。 （2）一般說來，根據一個氧化還原反應便可設計一個原電池。例如，某種燃料電池的總反應是CH4+2O2+2OH-C+3H2O。在此燃料電池中，通CH4極是 極，通O2極是 極，每消耗1 mol CH4，轉移電子 mol，此電池的電解質溶液為 ，負極發(fā)生的電極反應是 ，正極發(fā)生的電極反應是 。 【答案】（1）①負 CH3OH-6e-+8OH-CO32-+6H2O ②2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O （2）負 正 8 堿性介質如KOH溶液 CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O 2O2+4H2O+8e-8OH- 【解析】熟練判斷燃料電池的正負極