2019高中化学 第四章 电化学基础 4.2 化学电源同步测试 新人教版选修4.doc

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1、- 1 -第二节第二节 化学电源化学电源基础巩固基础巩固1 1 下列化学电源属于绿色电池的是( )A.干电池B.镍镉电池C.锌锰电池D.氢氧燃料电池答案 D2 2 锌锰干电池在放电时,总反应方程式可以表示为 Zn+2MnO2+2NZn2+Mn2O3+2NH3+H2O,在此电池放电时正极(石墨棒)上发生反应的物质是( )A.ZnB.碳C.MnO2和 ND.Zn2+和 NH3答案 C3 3 正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,它具有容量大等优点,其电池反应为2Zn+O22ZnO,其原料为锌、电解液和空气,则下列叙述正确的是( )A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为 Zn-2e-

2、Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液是强酸答案 B4 4 一种新型燃料电池,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,在熔融状态下能传导 O2-。下列对该燃料电池的说法正确的是( )A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极B.电池的总反应是:2C4H10+13O28CO2+10H2OC.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- 2 -答案 C5 5 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池

3、的说法错误的是( )A.正极反应中有 CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为 C6H12O6+6O26CO2+6H2O解析 C6H12O6中 C 的平均化合价为 0 价,二氧化碳中 C 的化合价为+4 价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故 CO2在负极生成,A 选项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B 项正确;质子交换膜只允许质子(即 H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C 项正确;电池的总反应实质是 C6H12O6的氧化反应,D 项正确。答案 A6 6 如图装置为某新型燃料电池的

4、工作示意图,以 HClNH4Cl 溶液为电解质溶液。下列有关说法中正确的是( )A.通入 H2的电极为正极B.该电池的负极反应式为:N2+6e-+8H+2NC.图中分离出的 A 物质为 NH4ClD.该电池工作一段时间后,溶液的 pH 减小答案 C7 7 锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为 Li+MnO2- 3 -LiMnO2。下列说法中正确的是( )A.Li 是正极,MnO2是负极B.放电时负极的反应:Li-e-Li+C.放电时正极发生氧化反应D.电池放电时,产生高锰酸根离子解析 Li 为负极,发生反应:Li-e-Li+,属氧化反应,MnO2为正极,发生还

5、原反应,整个过程无高锰酸根离子产生。答案 B8 8 在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2。下列该电池的电极反应,正确的是( )A.负极反应为 Zn-2e-Zn2+B.负极反应为 Zn+2H2O-2e-Zn(OH)2+2H+C.正极反应为 2MnO2+2H+2e-2MnOOHD.正极反应为 2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-解析在书写碱性电池的电极反应式时,不得出现 H+。在碱性电池中,负极的 Zn 失去电子形成的Zn2+应该与 OH-结合为 Zn(OH)2。答案 D9 9 下列关于化学能转化为电能的四

6、种装置的说法正确的是( )A.电池中锌是正极- 4 -B.电池是一次性电池C.电池工作时,氢气发生还原反应D.电池工作时,电子由锌通过导线流向石墨棒解析电池中锌是负极,铜是正极,A 错误;电池为铅蓄电池,属于二次电池,B 错误;电池为氢氧燃料电池,H2在负极失去电子发生氧化反应,C 错误;电池为锌锰干电池,锌为负极,石墨棒为正极,电子由负极流向正极,D 正确。答案 D1010 一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池,可持续使用一个月,其电池反应为 2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O,则有关说法正确的是( )A.放电时 CH3OH 参与反应的电极为正极B.放电时负极的

7、电极反应式为 CH3OH+8OH-6e-C+6H2OC.标准状况下,通入 5.6 L O2并完全反应后,有 0.5 mol 电子转移D.放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低解析该原电池负极电极反应式为 2CH3OH+16OH-12e-2C+12H2O,正极反应式为3O2+6H2O+12e-12OH-,A、D 项错误,B 项正确;C 项应有 1 mol 电子转移,C 项错误。答案 B1111 镍氢电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是 H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断,下列叙述正确的是( )A.电池放电时,电池负

8、极周围溶液的碱性增强B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池放电时,氢元素被还原D.电池放电时,氢气是负极反应物解析充电电池在放电时是一个电源(原电池),发生原电池反应,在这个反应方程式中从左到右是放电,根据发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极,所以 D 正确,B、C 错误;而 H2作为电池的负极发生的反应是 H2+2OH-2e-2H2O,溶液中应该是 OH-浓度减小,所以 A 错误。答案 D1212 铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是 Pb 和 PbO2,电解质溶液为稀硫酸,工作时该电池的- 5 -总反应式为 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。试根据上述情况判断:(1)

9、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)外电路中电流方向从 极流向 极。 答案(1)Pb (2)PbO2+S+4H+2e-PbSO4+2H2O(3)增大(4)负(5)正 负1313 若用锌棒和石墨作电极,氯化铵溶液为电解液,制成一化学电源如下图所示。试回答:(1)电极名称:Zn ,C 。 (2)电子移动方向 ,电流方向 。离子移动方向:阳离子移向 极。 (3)电解质溶液的质量 (填“变大”或“变小”)。 (4)若负极质量减轻 1.3 g,则通过电路的电子数目为

10、 。 解析(1)符合构成原电池的条件,在组成的原电池中 Zn 作负极,C 为正极。(2)电子从负极(Zn)沿导线流向正极(C),电流方向与电子流动方向相反,电解质溶液中的阳离子移向正极。(3)原电池反应为 Zn+2NZn2+2NH3+H2。电解质溶液由 NH4Cl 变为 ZnCl2,故溶液的质量变大。(4)m(Zn)=1.3 g,n(Zn)=0.02 mol,失电子数(即通过电路的电子数)为0.046.021023=2.4081022。答案(1)负极 正极(2)从负极(Zn)沿导线移向正极(C) 电流从正极流向负极 正- 6 -(3)变大(4)2.4081022能力提升能力提升1 1 在固态金

11、属氧化物电解池中,高温共电解 H2O-CO2混合气体制备 H2和 CO 是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.X 是电源的负极B.阴极的电极反应式是 H2O+2e-H2+O2-,CO2+2e-CO+O2-C.总反应可表示为 H2O+CO2H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11解析 H2O、CO2混合气体制备 H2和 CO 时,氢元素及碳元素的化合价降低,H2O 和 CO2发生还原反应,则该极为阴极,连接电源的负极,A 选项正确;因电解质是金属氧化物,故该过程中可以传递 O2-,则阴极反应为 H2O+2e-H2+O2-,CO2+2e-CO+

12、O2-,B 选项正确;图中阳极放出的是 O2,2O2-4e-O2,则总反应方程式为 H2O+CO2H2+CO+O2,C 选项正确;从总反应方程式看,阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是 21,D 选项错误。答案 D2 2(2016 浙江理综)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面- 7 -B.

13、比较 Mg、Al、Zn 三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne-4M(OH)nD.在 Mg-空气电池中,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析多孔电极的表面积大,电极与电解质溶液的接触面积大并利于氧气扩散,A 项正确;根据信息提示,质量均为m g 的 Mg、Al、Zn 完全反应,转移的电子的物质的量分别为 mol、 mol、mol,由此知 Al 转移电子数最多,B 项正确;正极为 O2放电,电极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-,C 项错误;采用中性电解质可防止负极产生的 M

14、g2+与 OH-反应生成 Mg(OH)2沉淀,采用阳离子交换膜可阻止 OH-向负极移动,与 Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,D 项正确。答案 C3 3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为 C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中,每消耗 1 mol 氧气,理论上能生成标准状况下 CO2气体 L解析微生物主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质变性,失去活性,A 错误;通入燃料 C6H12O6的极为负极,负极反应为 C6H12O6+6H2O-2

15、4e-6CO2+24H+(能放出 CO2,应该是酸性溶液,所以右边写H+。不能在左边加 OH-、右边写 H2O),B 正确;正极反应为 6O2+24H+24e-12H2O,从两极反应可知:负极生成 H+,正极消耗 H+,即通过质子交换膜从负极到正极传导 H+,C 错误;从总反应C6H12O6+6O26CO2+6H2O 可知,每消耗 1 mol 氧气,理论上能生成标准状况下 CO2气体 22.4 L,D错误。答案 B4 4 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是 Ni(OH)2+MNiOOH+MH

16、。- 8 -已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N下列说法正确的是( )A.NiMH 电池放电过程中,正极的电极反应式为 NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-B.充电过程中 OH-从阳极向阴极迁移C.充电过程中阴极的电极反应式:H2O+M+e-MH+OH-,H2O 中的 H 被 M 还原D.NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液解析 NiMH 放电时正极发生还原反应,分析化合价可知正极为 NiOOH 得电子生成 Ni(OH)2,可知 A项正确;OH-由阴极向阳极移动,B 项错;M 是金属,无负价,只能失电子,C 项错;D 项由已知信息可知N

17、iOOH 与氨水反应,错误。答案 A5 5 有一种以甲醇为原料,以 KOH 为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O请填空:(1)放电时,负极的电极反应为 。 (2)充电时,原电池的负极与外电源的 极相连。 (3)若在常温、常压下,1 g CH3OH 燃烧生成 CO2和液态水时放出 22.68 kJ 的热量,表示该反应的热化学方程式为 。 解析(1)CH3OH 中 C 元素从-2 价变成+4 价,所以 CH3OH 是负极反应物,发生氧化反应,反应式为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O,因电解质为 KOH,所以 CH3OH 的氧化产物不是 CO2而是 C。(2)该电池在充电时,阴极得到电子,发生还原反应,所以应该与外接电源的负极相连。答案(1)CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O(2)负(3)CH3OH(l)+ O2(g)CO2(g)+2H2O(l) H=-725.76 kJmol-1