专项强化训练五公开课.docx

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看 比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。专项强化训练（五）新型电源的解题策略（45分钟100分）一、选择题（本题包括7小题,每小题6分，共42分）1. （2016 金华模拟）下列关于反应4Li+2soe12.4LiCl+S+S02的叙述中，不正确 的是（）A. SOCk是氧化剂,Li是还原剂2 mol SOCk参加反应,共转移4 mol电子C.将该反应设计成电池,SOCk在正极发生反应D.若将该反应设计成电池,可用稀硫酸作电解质溶液【解析】选D。S的化合价由+4降低为0, Li的化合价升高1, A选项正确；由方程 式可知2 mol SOCk参加反应，一定有4 mol Li失4 mol电子，B选项正确；SOCb 中S的化合价降低，得电子，在正极发生还原反应，C选项正确；稀硫酸与Li会发 生反应，D选项错误。2.生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料,直接或间接利用酶作为催化剂的一类 特殊的燃料电池,其能量转化效率高,是一种真正意义上的绿色电池,其工作原 理如图所示。B.二次电池又称充电电池或蓄电池,这类电池可无限次重复使用C.除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D.近年来,废电池必须进行集中处理的问题被提上日程,其首要原因是电池外壳 的金属材料需要回收目前常用的银(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应式可表示为2Ni (OH) 2+Cd (OH) 2充电彘 Cd+2Ni0(0H) +2乩0。已知Ni (OH) 2和Cd (OH) 2均难溶于水,但能溶于酸，以下说法正确的是(填 序号)。A.以上反应是可逆反应B.反应环境为碱性C.电池放电时Cd作负极D.该电池是一种二次电池在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源,其构 造如图所示。a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸 入,并在电极表面发生反应而放电。r-®_a电极电解液b电极a电极是电源的 极；若该电池为飞行员提供了 360 kg的水,则电路中通过了 mol电子。(4)请运用原电池原理设计实验,验证Cu2 Fe"氧化性的强弱,请画出实验装置图 并写出电极反应式。【解题指南】解答本题时需明确以下两点: (1)充电电池放电和充电时的反应，并非可逆反应，因为反应的条件不同。 要验证Cu2 Fb氧化性的强弱，应将两种离子放在一个氧化还原反应的两 边:2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,然后设计成原电池。【解析】(DB项二次电池可以多次使用，但不可能无限次重复使用；C项氧气可 用作燃料电池的氧化剂，而不是燃料;D项废旧电池进行集中处理的主要原因是 电池中含有汞、镉和铅等金属离子，它们会对土壤、水源造成污染。两个方向的反应条件不同，不能称为可逆反应。电路中通过的电子的物质的量为(360 000 g:18 g mol-1) X2=40 000 molo (4)三价铁离子能够氧化单质铜生成铜离子，从而设计成原电池证明。答案：(1)A (2)B、C、D (3)负 40 000 (4)装置如图FeCb溶液正极的电极反应式：2Fe3+2e-：=2Fe2+ 负极的电极反应式:Cu-2e-_Cu2+关闭Word文档返回原板块Oo稀硫酸纳米碳纤维电极C2乙醇 r > I纳米碳纤L 维电极C、S； （表面吸附二 乙醇氧化酶）5多孔陶瓷管已知G极的电极反应式为C2H50H+3H20-12e =2C02+12H*0下列有关说法不正确的是（）A. G极为电池负极,C2极为电池正极B.电子由C2极经外电路导线流向。极C. C2极的电极反应式为02+4H+4e=2H20D.该生物燃料电池的总反应式为C2H50H+302=2C02+3H20【解析】选B。燃料电池中，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，A、C项正确；电子由负极经外电路流向正极,B项错误，D项正确。【误区警示】（1）要注意在碱性燃料电池中有时易把正极反应错写为40H-41=。2 T +2H2。,应为 02+4e +2H20=40H o在书写电极反应式时，不要只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。 不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池，如燃料电池的负极为惰性电极,就不和电解质溶液反应。3.下图为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320左右，电池反应为2Na+xS=Na2Sx,其中M由Na2O和AI2O3制得。根据有关叙述,下列说法错误的是（）A. M的两个作用一是导电,二是隔离钠与硫,防止二者化合B.该电池的正极反应式为xS+2e-=S2-C.该电池的负极发生还原反应D.消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的4. 5倍 【解析】选C。由于原电池内部要靠离子的定向移动导电，同时钠和硫极易化合, 所以必须把二者隔离开，因此M的作用是导电和隔离钠与硫；由电池反应可看出 金属钠失去电子作为负极，发生氧化反应，单质硫得电子被还原成所以正极 反应式为xS+2e- -;在铅蓄电池中铅作负极，反应式为Pb(s) +SOi- (aq)-2e-_PbS04(s),因此当消耗 1 mol 即 207 g 铅时转移 2 mol 电 子，而207 g钠可失去的电子数为1尸9 mol,所以钠硫电池的理论放电量23 g-mol-1Q是铅蓄电池的4. 5倍。故A、B、D项正确，C项错误。 二4.深圳新能源汽车上有一种质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示,下列叙 述正确的是()扩散层质子交换器催化层二P二或空气 jo 二6或空气 r*H2oA.通入氧气的电极发生氧化反应B.通入氢气的电极为正极C.总反应式为O2+2H2型2H2。D.正极的电极反应式为02+4H+4e =2H20【解析】选Do质子交换膜燃料电池中，乩在负极发生氧化反应，电极反应式为 H2-2e一2。2在正极发生还原反应，电极反应式为02+4e.+4H+-2H2。;燃料电池 是将化学能转化为电能的装置，总反应式不能写“点燃”条件。【力口固训【练】一种海水电池的反应原理可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl_Na2Mn5Olo+ 2AgCl,有关该反应的说法正确的是（）A.反应中MnOz是还原剂B. Ag的还原性比Na2Mn5OloC.放电时,MiA作阳极D.每生成1 mol N&MrkOio转移1 mol电子【解析】选Bo根据元素化合价分析,MnOz是氧化剂，Ag为还原剂，则还原剂Ag 的还原性大于还原产物NazMnsOio的还原性。每生成1 mol NazMruOio转移2 mol电 子。5 .据报道，某公司新研发了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手 机电池，电量可达现在使用的银氢电池或锂电池的十倍。其电池反应为 放电2CH30H+302+40H W2C02-+6H20,则下列说法错误的是（）A.放电时负极的电极反应为CH3OH-6 e+8 OH-=C 0 ： - + 6H20B.充电时电解质溶液的pH逐渐增大C.放电时CH30H参与反应的电极为正极D.充电时每生成1 mol CH30H转移6 mol电子【解析】选C。原电池中负极失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极, 所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。因此由反应方 程式可知，甲醇在负极通入，失去电子，发生氧化反应，氧气在正极通入，得到电 子，发生还原反应，即选项C是错误的，其余选项都是正确的。6 .由N02。2、熔融盐NaNOs组成的燃料电池如图所示,在使用过程中石墨I电极 反应生成一种氧化物Y,下列有关说法正确的是（）A.石墨I极为正极,石墨II极为负极B. Y的化学式可能为NOC.石墨I极的电极反应式为N02+NO7-e-=N205d.石墨n极上发生氧化反应【解析】选C。A项，氧气在反应中被还原，所以石墨II是正极，石墨I是负极,故 不正确；B项，Y是NO?被氧化后的产物，则为吊。5,故不正确；D项，石墨II极上发生 的是还原反应，故不正确。7. （2016 绍兴模拟）磷酸铁锂电池结构如下图所示。左边由LiFePOd晶体组成, 铝箔与电池一极连接；中间是聚合物隔膜，锂离子可以通过而电子不能通过;右 边由石墨组成，铜箔与电池另一极连接，电池内充满电解质。在充电过程中 LiFePOi中的锂离子脱出并伴随着铁元素的氧化。下列说法不正确的是（）A.放电时,铝箔所在电极为负极,铜箔所在电极为正极B.放电时，电池反应式为FeP04+Li_LiFeP04C.充电时,LV向阴极移动D.充电时，阳极的电极反应式为LiFePO -e _FePO,+Li+【解析】选A。A项，充电时LiFePC）4中铁元素被氧化，则放电时铁元素被还原，则 左边电极（铝箔所在电极）为正极，右边电极（铜箔所在电极）为负极;B项，放电时 和充电时反应相反，故放电时总反应为Li+FePO4_LiFePO4;C项，充电为电解过 程,Li.向阴极移动；D项，充电时阳极上发生氧化反应：LiFePOe =Li*+FeP04。 二、非选择题（本题包括4小题，共58分）（16分）近几年开发的甲醇燃料电池采用粕作电极催化剂，电池中的质子交换 膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如图所示：CO2+H2OCH3OH+H2O电解质溶液为稀硫酸 甲醇燃料电池工作原理示意图质子交换膜空气9"Pt(a) 载Pt(b)Hq+空气请回答下列问题：（l）Pt（a）电极是电池的 极，电极反应式为；Pt （b）电极发生反应（填“氧化”或“还原”），电极反应式为电池的总反应方程式为 O如果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有 molo【解析】从示意图中可以看出电极Pt (a)原料是CH30H和水，反应后产物为C02 和H+, CH3OH中碳元素化合价为-2,C02中碳元素化合价为+4,说明Pt(a)电极上 CH3OH失去电子，电极Pt (a)是负极，则电极Pt (b)是正极,Pt (b)电极原料是和反应后的产物为氏0,氧元素化合价由0T-2,发生还原反应，因为电解质溶液 是稀硫酸，可以写出电池总反应式为2cH30H+302.2C02+4H20,再写出较为简单的 正极反应式：3()2+12e一+121-6H2。，用总反应式减去正极反应式即可得到负极反 应式为 2CH30H+2H20-12e =2C02T +12H+o答案：(1)负 2cH：QH+2H20T2e=2CO2T+I2M 还原 302+12r+12e6H20 2CH30H+302_2C02+4H20 (3)-38. (12分)LiSOCb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LiAlCLS0C12。电池的总反应可表示为4Li+2soe124LiCl+S+SC)2 t。 请回答下列问题：电池的负极材料为,发生的电极反应为;电池正极发生的电极反应为;(3)S0Cb易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOC12,有Na2s和NaCl生成。如 果把少量水滴到SOCL中，实验现象是, 反应的化学方程式为;(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是。【解题指南】解答本题应注意两点：(1)由碱液吸收S0CI2的产物，推出SOCL与水反应的产物。电池材料中的Li和S0CI2都易与水反应。【解析】分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCk为氧化剂。(1)负极材料为Li (还原剂)，电极反应式为Li-e=Li;正极反应式可由总反应式减去负极反应式得至h 2S0C12+4d=4C+S+SO2 T。题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO?和HCI,所 以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。(4)因为构成电池的主要成分U能和氧气、水反应，且SOCL也与水反应，所以组 装该电池须在无水、无氧条件下进行。答案：(l)Li Li-e-=Li+ 2S0C12+4e .-4CI +S+SO2 T出现白雾，有刺激性气味气体生成SOCI 2+H2O_SO2 T +2HCI T(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCL也与水反应(14分)(2016 杭州模拟)请仔细观察下列五种装置的构造示意图，完成下列 问题。CuSOi溶液 图4电解精炼铜石墨电极 MnOa+CNH4CI 锌壳图1锌镒电池图2碱性锌镒电池图3铅-硫酸蓄电池金属外壳氧化银正码浸有KOH溶液 的隔板图5锌银钮扣电池(1)碱性锌镒电池的总反应式：Zn+2MnO2+2H2O_2MnOOH+Zn (OH) 2,则负极的电极 反应式:o 碱性锌镒电池比普通锌镒电池(干电池)性能好,放电电流大。试从影响反应 速率的因素方面分析其原因是 o铅-硫酸蓄电池放电过程中,H2so4浓度(填“变大”“变小”或“不变”)， 充电时阴极的电极反应式为 O(4)电解精炼铜时,a极是(填“纯铜”或“粗铜” )o锌银钮扣电池在工 作过程中(填物质名称)被还原。【解析】(1)原电池的负极发生氧化反应，根据元素化合价变化知锌失电子，负极 的电极反应式为Zn+20H -2e =Zn (0H)2o (2)碱性锌镒电池用锌粉替代了原锌镒 电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大。铅-硫酸蓄电池在放电过程中消耗硫酸，所以硫酸浓度变小，充电时阴极PbSO4 得电子生成Pb,发生反应PbS04+2e =Pb+SO/。(4)电解精炼铜时，粗铜作阳极, 纯铜作阴极。锌银钮扣电池工作时，氧化银作正极,得电子被还原。答案：(l)Zn-2e +20ff=Zn(0H)2(2)用锌粉代替了锌壳，增大了接触面积，加快反应速率(3)变小 PbS04+2e Pb+SO(4)纯铜氧化银9. (16分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)下列相关说法正确的是(填序号)。A.通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的 优劣