人教新课标高中化学必修二习题 新型化学电源 专题练习.docx

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人教新课标高中化学必修二习题新型化学电源专题练习

专题练习新型化学电源

1.航天飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。

该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。

已知该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO

－2e－===CO2↑＋H2O，则下列推断正确的是（　　）

A．电池工作时，碳酸根离子向负极移动

B．电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极

C．正极的电极反应为4OH－－2e－===O2↑＋2H2O

D．通氧气的电极为正极，发生氧化反应

2.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递氢离子，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。

下列有关说法正确的是（　　）

A．电子通过外电路从b极流向a极

B．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的氢气

D．氢离子由a极通过固体酸电解质传递到b极

3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．反应CH4＋H2O

3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上氢气参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O

C．电池工作时，CO

向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO

4.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害之一，一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，通过传感器显示。

该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3—Na2O，O2－可以在其中自由移动。

下列有关叙述中正确的是（　　）

A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a

B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b

C．电极a的反应式为CH4＋5O2－－8e－===CO

＋2H2O

D．当固体电解质中有1molO2－通过时，电子转移4mol

5.近年来，科学家新研制的一种酸性乙醇电池（用磺酸类质子作溶剂），比甲醇电池效率高出32倍，电池反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池构造如下图所示：

下列关于该电池的说法不正确的是（　　）

A．通入乙醇的一极为负极

B．正极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O

C．负极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋

D．随着反应的进行，溶液的酸性保持不变

6.美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，电池如下图所示：

该电池用质子（H＋）溶剂，在200℃左右时供电。

电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。

下列说法正确的是（　　）

A．乙醇在电池的负极上参加反应

B．电池工作时，电子由b极沿导线经灯泡再到a极

C．电池工作时，电源内部的氢离子从正极区向负极区迁移

D．电池工作时，1mol乙醇被氧化时可转移6mol电子

7.下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。

下列说法不正确的是（　　）

A．呼气进入的一极为正极，通入氧气的一极为负极

B．呼气中的酒精（乙醇）蒸气在检测中发生氧化反应

C．电流由氧气所在的铂电极经外电路流向另一电极

D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

8.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为

CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。

下列说法正确的是（　　）

A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动

B．若有0.4mol电子移动，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O

D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

9.燃料电池是燃料（如氢气、甲烷、一氧化碳等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。

下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（　　）

A．负极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．负极反应式：

CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O

C．随着放电的进行，溶液中氢氧根离子的浓度不变

D．放电时溶液中的阴离子向负极移动

10.将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中，向两极分别通入甲烷和氧气，可构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极，其电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O；通入氧气的一极，其电极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。

下列叙述正确的是（　　）

A．通入甲烷的电极为正极

B．正极发生氧化反应

C．该燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O

D．在燃料电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动

11.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小、无需气体存储装置等优点。

一种以肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示。

该电池用空气中的氧气作为氧化剂，氢氧化钾作为电解质。

下列关于该燃料电池的叙述不正确的是（　　）

A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B．负极发生的电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O

C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触

D．该燃料电池持续放电时，钾离子从负极向正极迁移，需选用阳离子交换膜

12.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。

研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池、镁—海水燃料电池、镁—过氧化氢燃料电池、镁—次氯酸盐燃料电池。

如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是（　　）

A．放电过程中OH－移向正极

B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2↓＋Cl－

C．镁燃料电池中镁均为负极，发生氧化反应

D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O

13.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。

下列叙述不正确的是（　　）

A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2

B．放电时正极反应为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3＋5OH－

C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化

D．放电时正极附近溶液的碱性增强

14.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为2Ag＋Zn（OH）2

Ag2O＋Zn＋H2O，其放电过程是原电池反应，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（　　）

A．Ag

B．Zn（OH）2

C．Ag2O

D．Zn

15.微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是氧化银和锌，电解质溶液为氢氧化钾溶液。

电极反应式为

Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2，

Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

总反应式为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag。

根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是（　　）

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，电子由氧化银经外电路流向锌极

C．锌是负极，氧化银是正极

D．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应

16.Mg—H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。

该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。

该电池工作时，下列说法正确的是（　　）

A．镁电极是该电池的正极

B．过氧化氢在石墨电极上发生氧化反应

C．石墨电极附近溶液的pH增大

D．溶液中氯离子向正极移动

17.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的说法错误的是（　　）

A．正极反应中有二氧化碳生成

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＋6O2===6CO2＋6H2O

18.有一种纸质软电池，该电池采用薄层纸片作为载体和传导体，一面附着锌，另一面附着二氧化锰。

电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO（OH），关于此电池，下列说法正确的是（　　）

A．该电池Zn为负极，ZnO为正极，MnO2作催化剂

B．该电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H2O===MnO（OH）＋OH－

C．放电时外电路电子由Zn流向MnO2，内电路电子由MnO2流向Zn

D．电池工作时，OH－通过薄层纸片向附着二氧化锰的电极移动

19.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示：

其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物受热熔融后，电池即可输出电能。

该电池的总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

下列说法中正确的是（　　）

A．正极反应式：

Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2

B．放电过程中，Li＋向负极移动

C．每转移0.1mol电子，理论上生或20.7gPb

D．常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针不偏转

20.Al—AgO电池性能优越，可用作水下动力电源，其原理如下图所示。

该电池反应方程式为2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O。

下列说法正确的是（　　）

A．AgO/Ag电极是负极

B．当电极上析出1.08g银时，电路中转移的电子为0.02mol

C．Al电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O

D．电解质溶液中氢氧根离子由Al电极移向AgO/Ag电极

21.燃料电池是利用燃料（如氢气、甲烷、一氧化碳等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。

完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空：

（1）甲烷与氧气反应的化学方程式为________________________________________________。

（2）已知燃料电池的总反应式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O，这个电极是燃料电池的________（填“正极”或“负极”），另一电极上的电极反应式为______________________________________________。

（3）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性________（填“增强”、“减弱”或“不变”）。

（4）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率________（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。

22.氯铝电池是一种新型的燃料电池。

试回答下列问题：

（1）通入氯气的电极是________（填“正”或“负”）极。

（2）投入铝的电极是________（填“正”或“负”）极。

（3）电子从________（填“铝极”或“通入氯气的一极”）流向________极（填“正”或“负”）。

（4）每消耗8.1g铝，电路中通过的电子数目为________NA（NA表示阿伏加德罗常数的值）。

23.Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

请回答下列问题：

（1）电池的负极材料为________，发生的电极反应式是____________________________

__________________________________________________________________________。

（2）电池正极发生的电极反应式是______________________________________________。

（3）SOCl2易挥发，实验室中常用氢氧化钠溶液吸收SOCl2，有亚硫酸钠和氯化钠生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________________________________________________，

反应的化学方程式是_____________________________________________________________。

（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是

________________________________________________________________________。

24.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质是LiClO4，溶于混合有机溶剂中，金属锂离子（Li＋）通过电解质迁移入二氧化锰晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由________极流向________极（填字母）。

（2）电池的正极反应式为__________________________________________________________。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂________（填“是”或“否”），原因是________________________________________________________________________。

参考答案

1.【答案】A

【解析】该燃料电池中，通入燃料氢气的一极为负极，负极反应式为H2＋CO

－2e－===CO2↑＋H2O；通入氧气的一极为正极，氧气得到电子发生氧化反应；电池的总反应式与负极反应式相减，可得其正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO

。

该电池工作时，电子由负极（通入氢气的一极）经外电路流向正极（通入氧气的一极）。

2.【答案】D

【解析】由该电池燃料的总反应式可知，氢气中氢元素的化合价升高，失去电子发生氧化反应，通入氢气的a极为负极，电极反应式为H2－2e－===2H＋；通入氧气的b极为正极，电池的总反应式与负极反应式（先乘以2）相减，可得其正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

该电池工作时，内电路中的阴离子从正极移向负极，阳离子（氢离子）从负极（a极）移向正极（b极）。

选项C中的1.12L氢气未指明标准状况，无法计算。

3.【答案】D

【解析】①由CH4＋H2O

3H2＋CO可知，当有1mol甲烷参加反应，可转移6mol电子。

②电极A上的产物为二氧化碳和水，碳元素和氢元素的化合价升高，发生氧化反应，电极A为负极，氢气参与的电极反应式为H2－2e－＋CO

===CO2＋H2O；通入氧气和二氧化碳的电极B为正极，其电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO

；该电池工作时，内电路中的阴离子（碳酸根离子）从正极（B极）移向负极（A极），阳离子从负极移向正极。

4.【答案】C

【解析】燃料电池中，通入燃料甲烷的a极为负极，负极反应式为CH4＋5O2－－8e－===CO

＋2H2O；通入空气的b极为正极，氧气得到电子发生氧化反应；该电池工作时，内电路中只存在离子的定向移动，阴离子（O2－）向负极（a极）移动，阳离子向正极移动，外电路中电子由负极（a极）经外电路流向正极（b极）。

5.【答案】D

【解析】由乙醇电池的总反应式可知：

①乙醇中碳元素的化合价升高，失去电子发生氧化反应，通入乙醇的一极为负极，通入氧气的一极为正极，正极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O。

②1mol乙醇被氧化时可转移12mol电子，正极反应式两边同乘以2，使正极与负极得失电子数目相等，将电池的总反应式与正极反应式相减，得到其负极反应式为

C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋。

③反应过程中有水生成，溶液的酸性减弱。

6.【答案】A

【解析】①由乙醇电池的总反应式可知，乙醇中碳元素的化合价升高，失去电子发生氧化反应，通入乙醇的a极为负极，通入氧气的b极为正极，正极反应式为4H＋＋O2＋4e===2H2O。

②该电池工作时，其外电路中，电子由负极（a极）沿导线经灯泡流向正极（b极）；内电路中的阴离子从正极移向负极，阳离子（氢离子）从负极移向正极。

③由电池的总反应可知，1mol乙醇被氧化时可转移12mol电子。

7.【答案】A

【解析】①由图可知，呼气中的乙醇反应后生成乙酸，碳元素的化合价升高，失去电子发生氧化反应，呼气进入的一极为负极，通入氧气的一极为正极。

②该电池工作时，其外电路中，电子由负极（呼气进入的一极）流向正极（通入氧气的一极），而电流的方向则由正极（通入氧气的一极）流向负极（呼气进入的一极）。

③当检测电流大时，反应过程中转移电子数多，呼气中酒精含量高。

8.【答案】C

【解析】电解质溶液中阳离子应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误；结合正极反应式，转移0.4mol电子时，消耗O20.1mol，其在标准状况下的体积为2.24L，B项错误；C项符合题目要求，正确。

9.【答案】D

【解析】①燃料电池的两电极本身不参与电极反应，正极上通入的氧气得到电子，发生还原反应，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；

②负极上通入的燃料甲烷得到电子，发生氧化反应，生成的二氧化碳在碱性条件下应转化为碳酸根，负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O；

③总反应方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O，溶液中氢氧根离子因参加反应而浓度减小；放电时，阴离子向负极定向移动，阳离子向正极移动。

10.【答案】C

【解析】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极失去电子发生氧化反应，该电极为负极；通入氧气的一极得到电子发生还原反应，该电极为正极；两电极的反应式相加可得电池的总反应方程式：

CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O；在燃料电池工作时，溶液中的氢氧根离子（阴离子）向负极移动，与甲烷失电子后的产物结合生成碳酸根离子。

11.【答案】D

【解析】由燃料电池示意图可知，通入燃料肼的一极为负极，其电极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O；通入氧气的一极为正极，其电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；该燃料电池持续放电时，氢氧根离子从正极区移向负极区，应选用阴离子交换膜。

12.【答案】A

【解析】镁燃料电池中，燃料镁为负极，失去电子发生氧化反应，酸性条件下生成镁离子，碱性条件下生成氢氧化镁；由图可知，次氯酸根离子在正极上发生还原反应，有氯离子和氢氧根离子生成；该电池工作时，氢氧根离子（阴离子）移向负极，生成氢氧化镁。

13.【答案】C

【解析】①由高铁电池放电反应方程式可知，锌的化合价升高，失去电子发生氧化反应，锌为负极。

②高铁电池放电过程的总反应式与负极反应式[Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2]相减，可得其正极反应式FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3＋5OH－。

③由正极反应式可知，当放电时转移3mol电子时，则有1molK2FeO4被还原，同时产生5mol氢氧根离子，正极附近溶液的碱性增强。

14.【答案】D

【解析】由银锌电池放电反应方程式可知，锌的化合价升高，失去电子，发生氧化反应，锌为负极。

15.【答案】C

【解析】该电池中，锌失去电子发生氧化反应，锌为负极，溶液中的氢氧根离子参与负极反应而被消耗，氢氧根离子浓度减小，负极区溶液的pH减小；氧化银得到电子发生还原反应，氧化银为正极；在其外电路中，电子由锌（负极）流出经外电路流向氧化银（正极）。

16.【答案】C

【解析】该电池中，活泼金属镁作负极，失去电子发生氧化反应；惰性电极石墨作正极，过氧化氢在正极上发生还原反应，其电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；溶液中氯离子（阴离子）移向镁电极（负极）。

17.【答案】A

【解析】由该电池工作原理示意图可知，厌氧反应区为负极区，葡萄糖在负极区失去电子，发生氧化反应生成二氧化碳；有氧反应区为正极区，氧气得到电子发生还原反应；电池中阳离子（氢离子即质子）向正极移动。

18.【答案】B

【解析】从总反应看，电解质环境为碱性。

Zn发生氧化反应（负极）：

Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，MnO2发生还原反应（正极）：

MnO2＋e－＋H2O===MnO（OH）＋OH－，A项错误、B项正确；外电路电子由Zn流向MnO2，内电路通过离子移动导电，OH－移向锌极，C、D错误。

19.【答案】D

【解析】正极发生还原反应，得到电子，故A错误；电解质溶液中阳离子向正极移动，故B错误；每转移0.1mol电子，生成0.05molPb，为10.35g，故C错误；依据题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作，故常温下指针不偏转，D正确。

20.【答案】BC

【解析】由Al—AgO电池反应方程式可知，Al的化合价升高，失去电子发生氧化反应，Al为负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O。

根据关系式AgO～2e－～Ag可知，析出1.08g银（0.01mol）时，电路中转移电子为0.02mol。

溶液中氢氧根离子（阴离子）移向Al电极（负极）。

21.【答案】

（1）CH4＋2O2

CO2＋2H2O　

（2）负极　2O2＋4H2O＋8e－===8OH－　（3）减弱　（4）大于

【解析】由甲烷燃料电池的总反应式可知，甲烷中碳元素的化合价升高，失去电子发生氧化反应，通入甲烷的一极为负极，其电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO

＋7H2O；通入氧气的一极为正极，氧气得到电子发生还原反应，其电极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。

由甲烷燃料电池的总反应式可知，该燃料电池持续放电时，溶液中氢氧根离子因参加反应而浓度减小，其碱性减弱。

燃料电池可最大限度的将化学能转化为电能，而燃料燃烧时，反应的化学能转化为热能和光能，所以甲烷燃料电池的能量利用率要大于甲烷燃烧的能量利用率。

22.【答案】

（1）正　

（2）负　（3）铝极　正　（4）0.9

【解析】氯铝燃料电池中，可燃物质铝失去电子发生氧化反应，铝为负极；氯气得到电子发生还原反应，通入氯气的一极为正极；在其外电路中，电子由铝极（负极）流向正极；1mol铝反应可转移3mol电子，8.1g铝（其物质的量为0.3mol）反应时，电路中通过的电子数为0.9NA。

23.【答案】

（1）锂（Li）　Li－e－===Li＋

（2）2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑

（3）出现白雾，有刺激性气味的气体生成　SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑

（4）构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应

【解析】由该电池总反应方程式可知，锂的化合价升高，失去电子发生氧化反应，锂为负极，其电极反应式为Li－e－===Li＋。

该电池总反应方程式与其负极反应式相减，可得其正极反应式2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。

用氢氧化钠溶液吸收SOCl2，生成亚硫酸钠和氯化钠，若用水吸收时其产物应为二氧化硫和氯化氢，现象是出现白雾和有刺激性气味的气体生成。

24.【答案】

（1）b　a　

（2）MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2

（3）否　电极锂是活泼金属，能与水反应

【解析】在锂锰电池中，金属锂为负极（a极），电极反应式为Li－