2022年高二化学选修四第四章第二节化学电源习题.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 其次节 化学电源 目标要求 1.明白依据原电池原理开发的技术产品次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范畴；式和电池反应方程式；一、化学电池 化学电池； 2.明白一次电池、二 3.正确书写原电池的电极反应化学电池 是利用原电池原理,将化学能转化为电能的装置；二、常用电池1一次电池电极电池结构碱性锌锰电池锌银电池负极： Zn 负极： Zn 正极： MnO 2 正极： Ag 2O 正极电解质溶液： KOH 溶液电解质溶液： KOH 溶液2MnO 22e2H2O=2MnOOH2OHAg 2O2eH2O=2Ag 2OH反应负极Zn2OH2e=

2、ZnOH 2Zn2e2OH=ZnOH 2总反应式Zn2MnO 22H2O=2MnOOHZnAg 2OH2O=ZnOH 2ZnOH 22Ag 2.二次电池电极电池结构铅蓄电池氢氧燃料电池负极： Pb 负极： H2 正极： PbO2 正极： O2 正极电解质溶液： H2SO4 溶液PbO2s SO24 aq4H aq2e=PbSO4s2H2Ol PbsSO 24 aq 2e电解质：酸性电解质O24H4e=2H2O 反应负极2H 24e=4H=PbSO4s 总反应式PbsPbO2s2H 2O2=2H2O 2H 2SO4aq=2PbSO4s学问点一2H 2Ol 化学电池1碱性电池具有容量大、放电电流大

3、的特点,因而得到广泛应用；碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为 ZnMnO 2H2O=ZnO MnOH 2以下说法中,错误选项 A 电池工作时,锌失去电子B电池正极的电极反应式为 MnO 22H 2O2e=MnOH 22OHC电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol 电子,锌的质量理论上削减6.5 g 锌为负极, 在反应中失去电子,答案C 解析此题要求利用原电池的原理,分析碱性锌锰电池：故 A 正确；电池工作时,电流由正极通过外电路流向负极,而电子定向移动方向与电流方向名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - -

4、 - - - - - - - 相反, 故 C 错误； 由电子守恒知 极反应式知 B 正确；D 项正确； 由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正2某新型可充电电池,能长时间保持稳固的放电电压；该电池的总反应式为 3Zn放电2K 2FeO48H 2O 3ZnOH 22FeOH 34KOH ,以下说法不正确选项 充电A 放电时负极反应式为 Zn2e2OH =ZnOH 2B放电时正极反应式为 FeO 24 4H2O3e=FeOH 35OHC放电时每转移 3 mol 电子,正极有 1 mol K 2FeO4 被氧化D充电时阳极邻近的溶液的碱性减弱答案 C 解析 选项 A,放电时,在碱性条件下,Zn

5、失去电子为电池的负极：Zn2e2OH=ZnOH 2；选项 B,依据放电时总电池反应式减去负极反应式 电子数需相等 可得放电时正极反应式为 FeO24H 2O3e=FeOH 35OH；选项 C,放电时, K2FeO4 被仍原；选项 D,充电是放电的逆向反应,所以充电时,阳极消耗 减弱；OH,导致阳极邻近的溶液的碱性3生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金棚架上匀称涂上膏状的 PbSO4,干燥后再放电安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO42H 2O充电PbO2Pb2H 2SO4以下对铅蓄电池的说法错误选项 A 需要定期补充硫酸B工作时铅是负极,PbO2 是正极C工作时负极上发生的反应是 P

6、b 2eSO24 =PbSO4D工作时电解质的密度减小Pb答案A 解析铅蓄电池放电时相当于原电池,Pb 是负极, PbO2 是正极,负极发生的反应是失去电子生成Pb2,Pb2与溶液中的SO24 生成 PbSO4 沉淀,放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等, 在电池制备时, PbSO4 的量是肯定的, 制成膏状, 干燥后再安装, 说明 H2SO4不用补充；放电时,H2SO4 被消耗,溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度也随之减小；学问点二 燃料电池4固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质, 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下图所示,其

7、中多孔电极 a、b 均不参与电极反应；以下判定正确选项 名师归纳总结 A 有 O2 参与反应的a 极为电池的负极第 2 页,共 6 页Bb 极的电极反应式为 H22eO2=H2O Ca 极对应的电极反应式为 O22H 2O4e =4OHD该电池的总反应式为高温 2H 2O2= 2H2O - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 答案 D 解析 由于电子从 b 电极流向 a 电极,所以 b 电极为负极, H2 在该极发生氧化反应；a电极为正极, O2 在该极发生仍原反应；由此推断该原电池的负极反应式为 H 2 2e=2H,正极电极反应式为 12O22e=O2,就

8、电池总反应式为 2H 2O2= 高温2H 2O；5有位科学家说：“ 甲烷是 21 世纪的新燃料；” 甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池；有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入甲烷, 电解质是掺杂了 Y 2O3 的 ZrO 2 晶体, 它在高温下能传导 O 2；以下判定错误选项 A 电池正极发生的反应：O24e =2O2B电池负极发生的反应：CH44O 28e =CO22H2O C固体电解质里的 O2 的移动方向：由正极流向负极D向外电路释放电子的电极：正极 即电子由正极流向负极 答案 D 解析 由于放电时,电池正极发生仍原反应 元素化合价降低 ,负极发生氧

9、化反应 元素化合价上升 ；所以正极反应式是 O24e=2O2,负极反应式是 CH4 4O28e=CO22H 2O；由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“ 源源不断 ” 地产生 O2,负极反应要连续进行,就需要“ 连续不断 ”的 O2供应,故电池内 O2的移动方向是由正极流向负极；电池的负极发生氧化反应,失去电子,故外电路电子从负极流出,所以 D 错误；练基础落实1铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4,工作时的电池反应式为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O,以下结论正确选项 A Pb 为正极被氧化 CSO 24 只向 PbO2 处移动 答案 D B溶液的

10、 pH 不断减小 D电解质溶液的 pH 不断增大解析 由题给电极反应式可以看出 H2SO4不断被消耗, 故 pH 不断增大, 所以 B 不正确,D 正确；由 Pb 元素化合价的变化,可以看出 Pb 是负极,所以 A 不正确；原电池工作时,整个电路中负电荷的流向是一样的,外电路中,电子由 SO 4 和 OH移向 Pb 极,所以 C 不正确；Pb 极流向 PbO2 极；内电路中,负电荷2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Zn,电解质溶液为 KOH 溶液,电极反应式为Zn 2OH2e =ZnO H 2O Ag 2OH 2O2e =2Ag2OHAg 2O 和总反应式为Ag

11、 2OZn=ZnO2Ag 依据上述反应式,判定以下表达中正确选项 A 在使用过程中,电池负极区溶液的pH 增大B在使用过程中,电子由Ag 2O 经外电路流向Zn 极CZn 是负极, Ag 2O 是正极DZn 极发生仍原反应,Ag 2O 极发生氧化反应答案 C 解析 1依据电极反应式可知 Zn 失电子被氧化而溶解,Ag 2O 得电子被仍原,故 Zn 是负极, Ag 2O 是正极,所以 C 正确； 2 负极 即 Zn 极在反应时消耗 OH,就负极区溶液的pH 应减小,故 A 错误； 3发生原电池反应时,电子由负极经外电路到正极,即电子从 Zn极经外电路到 Ag 2O 极,故 B 错误； 4在原电池

12、中, 负极发生氧化反应,正极发生仍原反应,故 D 错误；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3有人设计出利用 CH 4 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 CH 4在 O2中燃烧,就以下说法正确选项 每消耗 1 mol CH 4 可以向外电路供应 8 mol e 负极上 CH 4 失去电子,电极反应式为 CH410OH8e=CO 23 7H 2O 负极上是 O2 获得电子,电极反应式为 O22H 2O4e=4OH 电池放电后,溶液的 pH 不断上升A BCD答案A CH4 在 O

13、2 中燃烧的反应,即CH 4CO 2,严格地讲生解析CH4 在铂电极上发生类似于成的 CO2 仍与 KOH 反应生成K 2CO 3,化合价上升,失去电子,是电池的负极,电极反应式为 CH 4 8e 10OH=CO 23 7H2O,1 mol CH 4 参与反应有 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 O22H 2O4e=4OH；虽然正极产生 OH,负极消耗 OH,但从总反应式 CH42O2 2KOH=K 2CO33H2O 可看出是消耗了 KOH ,所以电池放电时溶液的 pH 值不断下降,故 正确, 错误；练方法技巧4锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表

14、示为Zn2MnO 22NH4 =Zn2Mn 2O32NH 3H 2O,此电池放电时,在正极碳棒 上发生反应的物质是 A Zn B碳CMnO 2 和 NHDZn2和 NH 34答案C 解析 依据原电池原理,锌为负极,碳棒为正极,锌应参与负极反应,而 MnO 2 在反应中得到电子,应当在正极区发生反应,又由于 NH4 移向正极,在正极发生反应生成 NH 3；本题考查原电池电极反应式的书写,阳离子移动的方向；5氢氧燃料电池用于航天飞机,电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水,其电极反应式如下：负极： 2H24OH4e =4H 2O 正极： O22H 2O4e =4OH当得到 1.8 L 饮用水

15、时,电池内转移的电子数约为A 1.8 mol B3.6 mol C100 mol D200 mol 答案D 解析nH 2O1.8 10 3 g18 g mol 1100 mol 2H 2O4e2=2H2O 名师归纳总结 即每生成1 mol H 2O 就转移 2 mol e,当生成 100 mol H 2O 时,转移 200 mol e；第 4 页,共 6 页6乙醇燃料电池中采纳磺酸类质子溶剂,在 200左右时供电, 电池总反应式为C2H5OH3O2=2CO23H 2O,电池示意图,以下说法中正确选项 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - A 电池工作时,质

16、子向电池的负极迁移B电池工作时,电流由 b 极沿导线流向 a 极Ca 极上发生的电极反应是 C2H5OH 3H2O12e =2CO212HDb 极上发生的电极反应是 2H2OO24e =4OH答案 B 解析 通入乙醇的一极 a 极为负极,发生氧化反应；通入氧气的一极 b 极为正极,发生仍原反应；电池工作时,阳离子 质子 向电池的正极迁移,A 项不正确；电流方向与电子流向相反,电流由 b 极沿导线流向 a 极, B 项正确； a 极上乙醇应当失电子被氧化,所以 C项不正确； 由于电池中使用的是磺酸类质子溶剂,所以电极反应式中不能显现 OH,D 项不正确；练综合拓展7科学家预言,燃料电池将是 21

17、 世纪获得电力的重要途径,美国已方案将甲醇燃料电池用于军事；一种甲醇燃料电池是采纳铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气；回答以下问题：1 这种电池放电时发生的化学反应方程式：_ _ ；1 此电池的正极发生的电极反应：_ ,负极发生的电极反应：_ ；3 电解液中 H向_极移动,向外电路释放电子的电极是 _ ；4 使用该燃料电池的另一个好处是_ _ ；答案 12CH 3OH3O2=2CO24H2O 23O 2 12H12e =6H 2O 2CH 3OH2H2O12e=2CO212H3 正 负极 4对环境无污染解析 1燃料电池的电池反应为燃料的氧化反

18、应,在酸性条件下生成的 CO 2 不与 H 2SO4反应,故电池总反应式为 2CH 3OH 3O2=2CO2 4H 2O；2 电池的正极 O2 得电子,由于是酸性环境,所以会生成 H2O,用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式；3H移向正极,在正极生成水；4 产物是 CO 2 和 H 2O,不会对环境造成污染；8氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置；下图为电池示意图,该电池电极表面镀了一层细小的铂粉,铂吸附气体的才能强,性质稳固；请回答：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 氢氧燃料电池的能量转

19、化主要形式是 _用 a、b 表示 ；_,在导线中电子流淌方向为2 负极反应式为 _ ；3 电极表面镀铂粉的缘由为_ _ ；4 该电池工作时,H 2 和 O2 连续由外部供应,电池可连续不断地供应电能；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：.2Li H2= 2LiH .LiH H 2O=LiOH H 2_；反应中的仍原剂是_,反应中的氧化剂是已知 LiH 固体密度为 0.82 g cm3,用锂吸取被吸取的 H2 体积比为 _；224 L 标准状况 H 2,生成的 LiH 体积与由生成的 LiH 与 H2O 作用,放出的 H 2用作电池燃料,如能量转化

20、率为 80%,就导线中通过电子的物质的量为 _mol ；答案 1化学能转变为电能 a 到 b 22H 2 4OH4e =4H2O 或 H 22OH2e=2H 2O 3增大电极单位面积吸附 H2、O2 的分子数,加快电极反应速率 4 Li H2O1/1 148 或 8.71 104 32 解析 1电池是把化学能转变为电能的装置；在电池中,电子从负极经导线流向正极,而氢氧燃料电池中通入 H 2 的一极是负极,故电子由 a 流淌到 b；2H 2 在负极失电子,由于电解质溶液是 KOH 溶液,故负极反应式为 2H24OH4e=4H 2O；3 电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,从而增大反应速率；名师归纳总结 4LiH中 Li 为 1 价, H为 1 价,故反应中仍原剂是Li ,反应中氧化剂是H2O；第 6 页,共 6 页由反应可知吸取标准状况下224 L H2时生成 160 g LiH ,就生成的 LiH 的体积是160 g 3,0.82 g cm就生成的 LiH 的体积与被吸取的H2的体积之比为16031 1 148；由生成的20 mol 0.82 224 10LiH 与 H2O反应,由反应可知生成20 mol H2,H22e,能量转化率为80%,就通过的电子的物质的量为20 mol 2 80%32 mol ；- - - - - - -