1、课时2化学电源【基础巩固】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.铅酸蓄电池的电压稳定、使用方便,在生产和生活中使用广泛D.一次电池包括干电池和蓄电池解析:蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电),也可以将电能转化为化学能(充电);燃料电池的能量转化率超过80%,但不可能达到100%;蓄电池可重复使用,属于二次电池。答案:C2.某纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为Zn+2OH-2e-Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,下列说法中正确的是()A.锌是负
2、极,氧化银是正极B.锌发生还原反应,氧化银发生氧化反应C.溶液中OH-向正极移动,K+、H+向负极移动D.在电池放电过程中,电解质溶液的酸碱性基本保持不变解析:由电极反应式可知Zn作负极,Ag2O作正极,A项正确;锌发生氧化反应,Ag2O发生还原反应,B项错误;溶液中的OH-向负极移动,K+、H+向正极移动,C项错误;电池的总反应为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,电解质溶液为KOH溶液,因电池放电过程中不断消耗水,使溶液中c(OH-)增大,D项错误。答案:A3.锂电池放电反应原理为FePO4+LiLiFePO4,内部为能够导电的固体电解质。下列有关该电池的说法中正确的是()A.可
3、加入硫酸以提高电解质的导电性B.放电时电池内部Li+向负极移动C.放电时,Li发生还原反应D.放电时电池正极反应为FePO4+Li+e-LiFePO4解析:若加入H2SO4,则Li与H2SO4发生反应,A项错误;放电时,原电池内部阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,B项错误;放电时,Li为负极,失电子,发生氧化反应,FePO4为正极,得电子,电极反应为FePO4+Li+e-LiFePO4,C项错误,D项正确。答案:D4.生产铅酸蓄电池时,在两电极板上的铅锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4,下列对铅酸蓄电
4、池的说法中错误的是()A.需要定期补充硫酸B.放电时铅是负极,PbO2是正极C.放电时负极上发生的反应是Pb+SO42-2e-PbSO4D.放电时电解质溶液的密度减小解析:铅酸蓄电池在放电时相当于原电池,Pb是负极,PbO2是正极,负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2+,Pb2+与溶液中的SO42-生成PbSO4,放电时消耗的硫酸的量与充电时生成的硫酸的量相等,所以H2SO4不用定期补充;放电时,H2SO4被消耗,所以电解质溶液的密度减小。答案:A5.Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的电池,电池反应为2AgCl+MgMg2+2Ag+2Cl-。下列有关该电池的说法中正确的是()A.Mg为电池
5、的正极B.负极反应为AgCl+e-Ag+Cl-C.不能被KCl溶液激活D.可用于海上应急照明供电解析:Mg失去电子,发生氧化反应,是电池的负极,电极反应为Mg-2e-Mg2+,A、B项错误;Mg-AgCl电池能够被海水激活,改用KCl溶液作电解质溶液也能够激活该电池,C项错误;Mg-AgCl电池可将化学能转化为电能,用于海上应急照明供电,D项正确。答案:D6.一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极上通入乙烷和氧气,电极反应为C2H6+18OH-14e-2CO32-+12H2O,7H2O+72O2+14e-14OH-。下列有关此电池的推断中正确的是()A.通氧气的电
6、极为负极B.参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为72C.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度不变D.电解质溶液中CO32-向正极移动解析:原电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应,通氧气的电极为正极,A项错误;根据反应式可知参加反应的氧气与C2H6的物质的量之比为72,B项正确;由电极反应式可知,放电一段时间后,KOH的物质的量浓度减小,C项错误;负极周围的OH-参与电极反应,不断减少,CO32-向负极移动,D项错误。答案:B7.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)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,产物
7、无污染,电解质溶液是20%30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时,正极的电极反应式是;负极的电极反应式是。(2)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HCl-NH4Cl为电解质制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式:。答案:(1)O2+2H2O+4e-4OH-N2H4+4OH-4e-N2+4H2O(2)N2+8H+6e-2NH4+8.镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的放电反应为Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。请回答下列问题。(1)上述反应式中左边物质的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)右边物质的总能量。(2)
8、放电时负极发生反应的物质是,放电时正极的反应式为。(3)镉镍废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是。解析:(1)原电池放电过程中能将化学能转化为电能,即反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)根据总反应式可知放电时的负极(Cd)反应式为Cd+2OH-2e-Cd(OH)2,正极NiO(OH)反应式为2NiO(OH)+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-。(3)废旧电池中的镉、镍等重金属会对环境造成污染。答案:(1)大于(2)CdNiO(OH)+H2O+e-Ni(OH)2+OH-(3)防止电池中的镉、镍等重金属对土壤和水源造成污染【拓展提高】9.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。
9、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,电池可以瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法中正确的是()A.正极反应:Ca+2Cl-2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向负极移动C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g PbD.常温时,在正极、负极间接上电流表,指针不偏转解析:正极上发生还原反应,A项错误;放电过程中Li+向正极移动,B项错误;由电池总反应可知,每转移0.1 mol电子,理论上生成0.05 mol Pb,即10.35 g Pb,C项错误;常温下,电解质不是熔融
10、态,离子不能移动,不能产生电流,因此连接电流表,指针不偏转,D项正确。答案:D10.科学家预言,燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂,在硫酸电解质溶液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。请回答以下问题。(1)配平电池放电时发生反应的化学方程式:CH3OH+O2CO2+H2O。(2)在硫酸电解质溶液中,CH3OH失去电子,此电池的正极发生的反应是,负极发生的反应是。(3)电解质溶液中的H+向极移动,向外电路释放电子的电极是极。(4)与直接燃烧燃料产生电力相比,使用燃料电池有许多优点,其中主要有两点:首先燃料电池的能量转化效率高,其次是。(5)
11、甲醇燃料电池与氢氧燃料电池相比,其主要缺点是甲醇燃料电池的输出功率较低,但其主要优点是。解析:(1)根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。(2)电极反应的书写应注意电解质溶液,本题给出的是酸性溶液。(3)由电极反应可知,H+在正极被消耗,在负极生成,所以H+向正极移动。答案:(1)2324(2)3O2+12H+12e-6H2O2CH3OH+2H2O-12e-2CO2+12H+(3)正负(4)排放的污染物少甚至零排放(5)甲醇比H2廉价【挑战创新】11.科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)图A为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320 左右,电池反应为2Na+xSNa2Sx,正极
12、的电极反应式为。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是。与铅酸蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅酸蓄电池理论放电量的倍。A(2)熔融状态下,钠的单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图B)。放电时反应原理为2Na+FeCl2Fe+2NaCl。放电时,电池的正极反应式为;充电时,(填物质名称)电极接电源的负极,该电池的电解质为。B解析:(1)正极上硫得电子被还原:xS+2e-Sx2-;M的两个作用:导电(或作固体电解质)和隔膜(隔离钠与硫);钠硫电池和铅酸蓄电池的负极活性物质分别为Na和Pb,则消耗等质量的Na和Pb时钠硫电池的理论放电量(转移电子数)是铅酸蓄电池理论放电量的4.5倍。(2)原电池放电时,正极上发生还原反应,Fe2+得到电子被还原为Fe;充电时,接电源负极的是钠电极,发生还原反应析出钠。答案:(1)xS+2e-Sx2-(或xS+2Na+2e-Na2Sx)导电(或作电解质)和隔离钠与硫4.5(2)Fe2+2e-Fe钠-Al2O3