人教版高中化学选修4第四章第二节 化学电源名师精编作业.docx

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人教版高中化学选修4第四章第二节化学电源名师精编作业

[A篇　对点强化训练]

知识点一　化学电池　一次电池

1.下列说法中正确的是（　　）

A.碱性锌锰电池是二次电池

B.铅蓄电池是一次电池

C.二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生

D.燃料电池的活性物质储存在电池内

答案　C

解析　碱性锌锰电池是一次电池，铅蓄电池是二次电池；燃料电池的活性物质没有储存在电池内而是从外界不断输入。

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Ag2O和Zn，电解质为KOH，电极反应为：

Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

根据上述反应式，判断下列叙述正确的是（　　）

A.使用过程中，电池负极区溶液的pH增大

B.使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

C.Zn是负极，Ag2O是正极

D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

答案　C

解析　在使用过程中，电池负极区消耗OH－，则负极区溶液的pH不会增大，A错误；因负极是Zn，正极是Ag2O，电子应从负极（Zn）流向正极（Ag2O），B错误、C正确；Zn电极发生氧化反应，Ag2O电极发生还原反应，D错误。

知识点二　二次电池　燃料电池

3.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图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应，下列判断正确的是（　　）

A．有O2放电的a极为电池的负极

B.有H2放电的b极为电池的正极

C.a极对应的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D.该电池的总反应方程式为2H2＋O2

2H2O

答案　D

解析　A项，O2放电发生还原反应，a极为正极，错误；B项，H2放电发生氧化反应，b极为负极，错误；C项，由题意及图示知，a极对应的电极反应为O2＋4e－===2O2－，错误；D项，由两极反应式可知电池反应方程式为2H2＋O2

2H2O，正确。

4.一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。

该电池负极发生的反应是（　　）

A.CH3OH（g）＋O2（g）－2e－===H2O（l）＋CO2（g）＋2H＋（aq）

B.O2（g）＋4H＋（aq）＋4e－===2H2O（l）

C.CH3OH（g）＋H2O（l）－6e－===CO2（g）＋6H＋（aq）

D.O2（g）＋2H2O（l）＋4e－===4OH－（aq）

答案　C

解析　可燃物作负极，发生氧化反应，CO2是氧化产物，由

H3OH→

O2，升高6价，故有CH3OH－6e－→CO2。

然后平衡电荷：

左边失6个电子，带6个单位正电荷，右侧应加上6个单位正电荷，即CH3OH－6e－→CO2＋6H＋。

最后将H、O原子个数配平得CH3OH（g）＋H2O（l）－6e－===CO2（g）＋6H＋（aq）。

5.可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是（　　）

A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al（OH）3↓

C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

答案　A

解析　B项，以NaOH为电解液时，不应生成Al（OH）3沉淀，而应生成AlO

；C项，电解液的pH应减小；D项，电子通过外电路从负极流向正极。

6.肼（N2H4）空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为20%～30%的KOH溶液，电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O。

下列关于该电池工作时说法中正确的是（　　）

A.溶液的pH保持不变

B.溶液中的阴离子向正极移动

C.正极的电极反应式：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D.负极的电极反应式：

N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2

答案　D

解析　由总反应知生成了H2O，所以溶液体积变大，碱性减弱，pH变小，A错误；原电池溶液中阴离子移向负极，B错误；因电解质溶液呈碱性，所以正极电极反应式：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C错误。

7.硼化钒（VB2）空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如图所示，该电池工作时发生反应4VB2＋11O2―→4B2O3＋2V2O5。

下列说法正确的是（　　）

A.电极a为电池负极

B.图中选择性透过膜只能让阳离子选择性透过

C.电子由VB2极经KOH溶液流向电极a

D.VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－===V2O5＋2B2O3＋11H2O

答案　D

解析　根据原电池反应和氧化还原反应原理知，电极a为正极，A错误；题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性透过，B错误；电子由VB2极经负载流向电极a，C错误；根据总反应和电子转移情况可知D正确。

[B篇　综合提升训练]

8.新型NaBH4/H2O2燃料电池（DBFC）的结构如图所示，该电池总反应方程式：

NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，有关的说法不正确的是（　　）

A．电极b为正极

B.放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移

C.电池负极的电极反应为BH

＋8OH－－8e－===BO

＋6H2O

D.在电池反应中，每消耗1L6mol/LH2O2溶液，理论上流过电路中的电子为12NA

答案　B

解析　A项，电极b上H2O2得电子转化为OH－，故电极b为正极；B项，放电过程中阳离子从负极移向正极；C项，负极上BH

失电子转化为BO

；D项，根据H2O2＋2e－―→2OH－可知，每消耗1L6mol/LH2O2溶液，转移的电子数为12NA。

9.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，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。

已知C1极的电极反应方程式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋。

下列说法正确的是（　　）

A.C1极为电池正极，C2极为电池负极

B.C2电极上发生氧化反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C.该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O

D.电池放电过程中电解质溶液的pH不变

答案　C

解析　燃料电池中燃料被氧化，在原电池的负极发生氧化反应，氧化剂在正极发生还原反应，根据电极反应，C1为电池负极，C2为电池正极，A、B错误；该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，C正确；电池在放电过程中有水生成，电解质溶液的pH增大，D错误。

10.LiSOCl2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__________，发生的电极反应为______________________________。

（2）电池正极发生的电极反应为____________________________。

（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。

如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是___________________，反应的化学方程式为___________________。

（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是__________________________________________。

答案　

（1）Li　Li－e－===Li＋

（2）2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑

（3）出现白雾，有刺激性气味气体生成　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　

（2）正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：

2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。

（3）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SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。

11.铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质为稀硫酸，工作（放电）时该电池的总反应：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

试根据上述情况判断：

（1）铅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）电流方向从________极流向________极。

答案　

（1）Pb

（2）PbO2＋SO

＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O

（3）增大　（4）负　（5）正　负

解析　从正极反应或电池的总反应可知H2SO4参加了反应，H＋转变成H2O，所以溶液pH增大；电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。

12.原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答下列问题：

（1）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HClNH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。

试写出该电池的正极反应式________________________________。

（2）请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。

请画出实验装置图并写出电极反应式。

_________________________________________________________。

答案　

（1）N2＋8H＋＋6e－===2NH

（2）

正极反应：

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

负极反应：

Cu－2e－===Cu2＋

解析　

（1）相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。

（2）三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。

13.请仔细观察下列四种装置的构造示意图，完成下列问题。

图1　锌锰电池

图2　碱性锌锰电池

图3　铅硫酸蓄电池

图4　锌银纽扣电池

（1）碱性锌锰电池的总反应式：

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2，则负极的电极反应式：

__________________________。

（2）碱性锌锰电池比普通锌锰电池（干电池）性能好，放电电流大。

试从影响反应速率的因素分析其原因是______________________。

（3）铅硫酸蓄电池放电过程中，H2SO4浓度________（填“变大”“变小”或“不变”），放电时负极的电极反应式为____________________。

（4）锌银纽扣电池在工作过程中________（填物质名称）被还原。

答案　

（1）Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2

（2）碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大（合理答案均可）

（3）变小　Pb－2e－＋SO

===PbSO4

（4）氧化银

解析　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＋2OH－－2e－===Zn（OH）2。