1、课时训练20化学电源一、化学电源的概念1.下列有关化学电源的说法中正确的是()A.化学电源只能将化学能转化为电能B.燃料电池能将全部化学能转化为电能C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可再充电使活性物获得再生D.一次电池包括干电池和蓄电池解析:化学电源工作时也有少量热量产生,故化学能也部分转化为热能,A项错误;任何电池的效率都不能达到100%,燃料电池的能量转化率为80%左右,B项错误;蓄电池并不是一次电池,故D项错误。答案:C2.下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.锌银电池工作时,电子沿外电路从银电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰电池中
2、,锌电极是负极解析:化学电池包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。锂离子电池放电完全后经充电可再次使用,属于二次电池,A项正确;锌银原电池中锌较活泼,作负极,银作正极,故电子由锌流向银,B项错误;所有的化学电池都是将化学能转化成电能,作为燃料电池也不例外,C项正确;在锌锰电池中,较活泼的Zn失去电子生成Zn2+,作负极,D项正确。答案:B二、一次电池的原理3.普通锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为Zn(s)+2MnO2+2NZn2+Mn2O3(s)+2NH3+H2O,在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是()A.ZnB.碳C.MnO2和ND.Zn2+和NH3解析:根据方程式可知
3、:Zn为原电池的负极,碳棒为原电池的正极,负极失电子变成Zn2+,失去的电子被MnO2和N得到,生成了低价态的Mn2O3和不带电的NH3。所以在正极上N和MnO2为反应物。答案:C4.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,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为Zn+2OH-2e-Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-。根据上述电极反应,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Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应D.Zn是负极,Ag2O是正极解析:
4、根据原电池原理:负极失去电子发生氧化反应,正极得到电子发生还原反应,可以判断该原电池中Zn为负极,Ag2O为正极;根据电极反应可以得知负极区溶液的pH减小,故A、C两项错误;电子是从负极沿导线流入正极,故B项错误。答案:D三、二次电池的原理5.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前常用的镍镉(Ni-Cd)电池,其电池总反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是()以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为电能放电时化学能转变为电能A.B.C.D.(2
5、)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为。解析:(1)Ni-Cd电池的充、放电条件不相同,因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解,生成重金属离子Ni2+和Cd2+,污染土壤。答案:(1)B(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液四、新型燃料电池6.宇宙飞船使用的是氢氧燃料电池,其电池反应为2H2+O22H2O,电解质溶液为KOH溶液,反应保持在较高温度,使H2O蒸发。下列说法正确的是()A.此电池能发出蓝色的火焰B.通入H2的一极为正
6、极,通入O2的一极为负极C.工作时电解质溶液的pH不断减小D.电极反应:负极,2H2+4OH-4e-4H2O;正极,O2+2H2O+4e-4OH-解析:燃料电池中的反应不再有燃烧现象,故A项错误;反应中H2被氧化,通入H2的一极为负极,通入O2的一极为正极,B项错误;反应中电解质溶液中KOH的质量不变,而且由题意可知反应产生的水蒸发,故电解质溶液浓度不变,则pH不变,C项错误。答案:D7.一种新型燃料电池,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-。下列对该燃料电池说法正确的是()A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极B
7、.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解析:由原电池原理知电子从负极经导线转移到正极,所以正极上富集电子,根据电性关系,O2-不可能移向正极,A项错误;燃料电池不是在点燃的条件下发生的,B项错误;丁烷失电子,发生氧化反应,通入丁烷的一极是负极,D项错误;O2得电子,发生还原反应,通入空气的一极是正极,C项正确。答案:C8.(1)今有2H2+O22H2O反应,构成燃料电池,则负极通的应是,正极通的应是,电极反应式为。(2)若把KOH溶液
8、改为用稀硫酸,则电极反应式为,(1)和(2)的电解液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化?。(3)若把H2改为CH4,KOH作电解质,则电极反应式为。答案:(1)H2O2负极:2H2-4e-+4OH-4H2O正极:O2+4e-+2H2O4OH-(2)负极:2H2-4e-4H+正极:O2+4e-+4H+2H2O(1)中溶液的pH变小,(2)中溶液的pH变大(3)负极:CH4-8e-+10OH-C+7H2O,正极:2O2+8e-+4H2O8OH-(建议用时:30分钟)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.氢氧燃料电池解析:干电池、镍镉电池、锌锰电池都含有一些
9、毒性很强的重金属,会对土壤、水源造成严重的污染,并通过食物链给人体健康造成威胁和危害,氢氧燃料电池中反应产物是水,无污染。答案:D2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液,电池总反应为Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH,下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-C.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,锌的质量理论上减少6.5 g解析:电池工作时,锌作负极,失去电子,负极的电极反应为Zn-2OH-+
10、2e-Zn(OH)2,正极的电极反应为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。在外电路,电子由负极流向正极。通过0.2mol电子,锌消耗0.1mol,其质量减少6.5g。答案:C3.纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池,其电极分别为Zn和Ag2O,以KOH溶液为电解质溶液,电池的总反应为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2。关于该电池的叙述不正确的是()A.使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,Zn是负极B.使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极,Ag2O是负极C.正极的电极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-D.Zn极发生氧化反应,Ag2O
11、极发生还原反应解析:由总方程式可以看出,负极为Zn,正极为Ag2O,使用时电子由负极流向正极,A项正确,B项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,C项正确,D项也正确。答案:B4.被称之为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片(在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH),下列说法正确的是()A.该电池的正极为锌B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C.当0.1 mol Zn完全溶解时,转移电子个数为1.2041024D.电池正极反应式为2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+
12、2OH-解析:反应中Zn由0价+2价,Mn由+4价+3价,故该电池的负极为锌,A项错误;MnO2在正极得电子,B项错误;当0.1molZn溶解时,转移电子数为0.126.021023=1.2041023,C项错误;据反应中反应物、产物、结合MnO2中Mn元素得电子情况判断,D项正确。答案:D5.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化剂,导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是()正极反应为O2+4H+4e-2H2O负极反应为2H2-4e-4H+总的化学反应为2H2+O22H2O氢离子通过电解质向正极移动A.B.C.D.解析
13、:燃料电池中的反应不是在点燃的条件下进行的,故错。因为导电离子是H+,且向正极移动,所以正极反应为O2+4H+4e-2H2O,电子由负极通过外电路流向正极。答案:C6.美国加州Miramar海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600700 ,所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2+O22H2O,负极反应为H2+C-2e-H2O+CO2。则下列推断中正确的是()A.正极反应:4OH-4e-2H2O+O2B.当电池生成1 mol H2O时,转移4 mol电子C.放电时C向负极移动D.放电时C向正极移动解析:总反应减
14、去负极反应求得正极反应为O2+4e-+2CO22C,故A项错误;由总反应知每生成1mol水,转移2mol电子,故B项错误;放电时,C向负极移动,C项正确;D项错误。答案:C7.有四种燃料电池:A.固体氧化物燃料电池B.碱性氢氧化物燃料电池C.质子交换膜燃料电池D.熔融盐燃料电池,下面是工作原理示意图,其中正极反应生成水的是()解析:A项,正极反应生成O2-;B项,正极反应生成OH-;C项,正极反应生成H2O;D项,正极反应生成C。答案:C8.全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池,目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图:请回答下列问题:(1)硫酸在电池技术和实验室中
15、具有广泛的应用,在传统的铜锌原电池中,硫酸是,实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸,硫酸的作用是。(2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2+、V3+、VO2+、V)为正极和负极电极反应的活性物质,电池总反应为VO2+V3+H2O+V+2H+。放电时的正极反应式为,充电时的阴极反应式为。放电过程中,电解质溶液的pH(选填“升高”“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解质溶液”可能是。a.V、VO2+混合液b.V3+、V2+混合液c.V溶液d.VO2+溶液e.V3+溶液f.V2+溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是。解析:(
16、1)传统的铜锌原电池中,锌与酸反应生成氢气,故硫酸为电解质溶液;硫酸亚铁容易水解,且水解显酸性,加入少量硫酸,可以抑制其水解变质。(2)正极反应是还原反应,由电池总反应可知放电时的正极反应为V+2H+e-VO2+H2O;充电时,阴极反应为还原反应,故为V3+得电子生成V2+的反应。(3)充电时阳极反应式为VO2+H2O-e-V+2H+,故充电完毕的正极电解质溶液为V溶液,而放电完毕的正极电解质溶液为VO2+溶液,故正极电解质溶液可能是选项acd。(4)充电和放电过程中,正极电解质溶液与负极电解质溶液不能混合,起平衡电荷作用的是加入的酸,故H+可以通过隔膜。答案:(1)电解质溶液抑制硫酸亚铁的水
17、解(2)V+2H+e-VO2+H2OV3+e-V2+升高(3)acd(4)H+9.被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图为氢氧燃料电池的结构示意图,电解质溶液为KOH溶液,电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时,便可在闭合回路中不断地产生电流。试回答下列问题:(1)图中通过负载的电子流动方向(填“向左”或“向右”)。(2)写出氢氧燃料电池工作时电极反应和总反应。正极反应:,负极反应:,总反应:。(3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时,正极反应式为;负极反应式为。解析:H2在负极上被氧化,O2在正极上被还原,电解质溶液为KOH溶液,在书写电极反应时不出现H+,可以出现OH-。写甲烷燃料电池的电极反应时,甲烷被O2氧化的产物是CO2,在碱溶液中继续反应生成C。答案:(1)向右(2)2H2O+O2+4e-4OH-2H2+4OH-4e-4H2O2H2+O22H2O(3)2O2+4H2O+8e-8OH-CH4+10OH-8e-C+7H2O
