1、第2课时发展中的化学电源基础巩固1.电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析在锌锰干电池中,正极是碳棒,正极质量不会减少,A项错误;氢氧燃料电池属于原电池的一种,是将化学能转化为电能的装置,不能将热能直接转变为电能,B项错误;氢氧燃料电池中,燃料在负极失电子发生氧化反应,被氧化,C项正确;太阳能电池的主要材料是单质硅,不是二氧化硅,D项错误。答案C2.日常所用干电池
2、的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮,用糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2),电极反应式可简化为Zn-2e-Zn2+,2NH4+2e-2NH3+H2(NH3与Zn2+能生成一种稳定的物质)。根据上述判断,下列结论正确的是()锌为正极,石墨为负极锌为负极,石墨为正极电池工作时,电子由石墨极经过外电路流向锌极长时间连续使用时,内装糊状物可能流出,从而腐蚀用电器A.B.C.D.解析由负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应,可判断出不正确,正确;在外电路中,电子从负极流向正极,不正确;长时间连续使用该电池,由于锌皮慢慢溶解而破损,且MnO2不断吸收H2发生反应生成M
3、nO(OH),使糊状物越来越稀,故其容易流出而腐蚀用电器,正确。答案D3.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,总反应为2Cu+Ag2OCu2O+2Ag。下列有关说法正确的是()A.电池正极的电极反应为Ag2O-2e-+H2O2Ag+2OH-B.2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量低于1 mol Cu2O与2 mol Ag的总能量C.电池工作时,OH-向Ag2O/Ag电极移动D.水泥固化时,因c(OH-)增大而引起电动势变化解析根据总反应可知,正极是Ag2O得电子,电极反应为Ag2O+2e-
4、+H2O2Ag+2OH-,A项错误;根据原电池是将化学能转化为电能的装置知,2 mol Cu与1 mol Ag2O的总能量高于1 mol Cu2O与2 mol Ag的总能量,故B项错误;根据原电池工作原理知,阴离子向负极移动,即OH-向铜极移动,故C项错误;根据题干信息知,水泥固化过程中,自由水分子减少,即溶剂的量减少导致溶液中c(OH-)增大,从而引起电动势变化,故D项正确。答案D4.(2019浙江4月学考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A.甲:Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度增加B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2
5、Ag+2OH-C.丙:锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降解析A项,Cu作正极,H+在正极得电子生成氢气,因此Cu电极附近溶液中H+浓度减小,所以错误,符合题意;B项,Ag2O得电子作正极,生成Ag和OH-,所以正确,不符合题意;C项,锌筒作负极,失电子发生氧化反应生成Zn2+,因此锌被消耗而使锌筒变薄,所以正确,不符合题意;D项,铅蓄电池总的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O ,由此可知反应过程中消耗了硫酸,因此酸性减弱,溶液中的离子浓度减小,因此导电能力下降,所以正确,不符合题意。答案A5.汽车的启动电源常
6、用铅蓄电池。其结构如下图所示,放电时的电池反应为:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列叙述正确的是()A.PbO2是电池的负极B.Pb是负极C.PbO2得电子,被氧化D.电池放电时,溶液酸性增强解析根据电池反应知放电过程中铅失去电子,因此它是原电池的负极,其电极反应为Pb+SO42-2e-PbSO4,故B项正确;PbO2在放电过程中得到电子被还原,所以它是原电池的正极,因此A、C两项错误;由于原电池放电的过程中消耗硫酸,所以溶液的酸性减弱,故D项错误。答案B6.目前,科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系,下列说法中错误的是
7、()A.燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能B.燃料电池中通入H2的一极作负极,发生氧化反应C.在此循环中发生了反应:2H2O2H2+O2D.目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂解析氢氧燃料电池的负极通入H2,发生氧化反应;正极通入O2,发生还原反应,故B项正确;原电池都是将化学能转化为电能的装置,故A项正确;推广氢能的关键是寻找合适的催化剂,利用太阳能分解水大规模制H2,D项正确;水的分解不是可逆反应,C项错误。答案C7.如下图所示,可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时两种。试回
8、答下列问题:氢氧燃料电池示意图(1)酸式电池的电极反应:负极,正极;电池总反应:。(2)碱式电池的电极反应:负极,正极;电池总反应:。解析(1)正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在,在酸性条件下与H+结合生成H2O。负极上,H2失电子变为H+,H+进入电解质溶液。电池总反应为H2和O2生成水的反应。(2)正极上O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在,在碱性条件下与H2O分子结合生成OH-;负极上H2失去电子变为H+,碱性条件下H+不能大量存在,与OH-结合生成水。电池总反应也是H2和O2生成水的反应。答案(1)2H2-4e-4H+O2+4e-+4H+2H2O2H2+O
9、22H2O(2)2H2-4e-+4OH-4H2OO2+4e-+2H2O4OH-2H2+O22H2O8.如图所示是原电池的装置图(为电流表)。请回答:(1)若C为稀硫酸,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且作负极,则A电极上发生的电极反应为;(2)若C为CuSO4溶液,A电极材料为Zn,B电极材料为石墨,电流表指针发生偏转,此时B为极,反应一段时间后B电极上能够观察到的现象是;(3)若C为NaOH溶液,A电极材料为Al,B电极材料为Mg,负极电极反应为。解析(1)若C为稀硫酸,电流表指针发生偏转,说明形成原电池。B电极材料为Fe且作负极,则A电极是正极,溶液中的H+放电,因此A电极上电极反应为
10、2H+2e-H2;(2)若C为CuSO4溶液,A电极材料为Zn,B电极材料为石墨,电流表指针发生偏转,形成原电池,锌是负极,此时B为正极,溶液中的Cu2+放电析出铜,因此反应一段时间后B电极上能够观察到的现象是B极上生成一种红色物质;(3)若C为NaOH溶液,A电极材料为Al,B电极材料为Mg,由于铝能与氢氧化钠溶液反应,而镁不与氢氧化钠溶液反应,则镁是正极,铝是负极,负极电极反应为Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O。答案(1)2H+2e-H2(2)正B极上生成一种红色物质(3)Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O能力提升1.在探究柠檬电池的工作原理时,某课外小组同学发现:当按图
11、所示连接一个柠檬时,二极管不发光;按图所示连接几个柠檬时,二极管发光。下列说法不正确的是()A.图中二极管不发光,说明该装置不构成原电池B.图中铁环为负极、铜线为正极,负极的电极反应为Fe-2e-Fe2+C.图中二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小D.图中所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和解析图中铁环、铜线与柠檬酸构成原电池,二极管不发光是因为单个柠檬电池提供的电压较小,故A错误,C正确;图中活泼金属铁作负极,不活泼金属铜作正极,负极的电极反应为Fe-2e-Fe2+,故B正确;图中四个柠檬电池为串联关系,所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和,故D正确。答案A2.近年来,
12、科学家研制了一种新型的乙醇燃料电池,它用酸性电解质(H+)作溶剂。电池总反应为C2H5OH+3O22CO2+3H2O,下列说法错误的是()A.乙醇在电池的负极上参加反应B.1 mol CH3CH2OH被氧化转移6 mol e-C.随着反应的进行,正极附近的酸性减弱D.电池放电过程中化学能转化成电能解析乙醇燃料电池中,乙醇在负极失电子参加反应,A项正确;根据电池总反应C2H5OH+3O22CO2+3H2O可知1 mol CH3CH2OH被氧化转移12 mol e-,B项错误;该乙醇燃料电池用酸性电解质(H+)作溶剂,所以正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,随着反应的进行,H+不断被消耗,溶液
13、酸性减弱,C项正确;电池放电是原电池原理,化学能转化成电能,D项正确。答案B3.二氧化硫空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时,实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,降低了成本提高了效益,其原理如图所示。下列说法错误的是()SO2空气质子交换膜燃料电池的原理图A.该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极B.Pt1电极附近发生的反应为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+C.相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为21D.Pt2电极附近发生的反应为O2+4e-2O2-解析放电时,电子从负极流向正极,Pt1电极为负极,Pt2电极为正极,则该电池放电时电子从Pt1
14、电极经过外电路流到Pt2电极,选项A正确;Pt1电极通入SO2,SO2在负极失电子生成SO42-,则电极反应为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,选项B正确;该电池的原理为2SO2+O2+2H2O2H2SO4,所以相同条件下,放电过程中消耗的SO2和O2的体积之比为21,选项C正确;酸性条件下,氧气得电子生成水,则Pt2电极附近发生的反应为O2+4H+4e-2H2O,选项D错误。答案D4.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为2H2+O22H2O,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极上的电极反应为O2+2H2
15、O+4e-4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极解析由电池总反应可知,通入氢气的一极为负极,通入氧气的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A项错误;b极上的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,B项错误;没有注明此时是否处于标准状况下,故无法计算H2的体积,C项错误。答案D5.LED产品具有耗电量低、寿命长的特点。如图是氢氧燃料电池驱动LED屏发光的装置,下列有关叙述不正确的是()A.a处通入的气体是氢气,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2OB.装置中电子的流向为a极N型半导体P型半导体b极C.装置中的能量转化至少涉及三种形式的能量D.图中表示来自氢氧燃料电池中的K+的移动方向解析由N型半导体中电子的流向可知,a极是电子流出的一极(负极),a处应通入氢气,碱性条件下氢气失电子结合OH-生成水,A项正确;b极是电子流入的一极(正极),电子从a极经半导体流入b极,B项正确;该装置的能量转化中至少涉及化学能、电能、光能,C项正确;氢氧燃料电池中K+移向b极,但其不能在导线上移动,不能表示K+的移动方向,D项错误。答案D
