1、课时作业13化学电源时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是(D)解析：原电池中活泼性强的金属作负极，Zn的活泼性比Cu强，所以Zn为负极，故A错误；铅蓄电池属于二次电池，能重复使用，不是一次电池，故B错误；在氢氧燃料电池中氢气失去电子，氢元素化合价升高，被氧化发生氧化反应，故C错误；干电池中Zn作负极，电池工作时，电子由锌通过导线流向碳棒，故D正确。2下列说法中正确的是 (C)A镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C化学电池的反应基础是氧化还原反应D铅蓄电池放电的时
2、候正极材料是Pb，负极材料PbO2解析：A项中碱性锌锰干电池是一次电池，A错；燃料电池是一种高效、不会污染环境的新型电池，B错；铅蓄电池放电的时，正极是PbO2，负极是Pb，D错；因此选C项。3(双选)据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，且没有铅污染。其电池反应为2ZnO2=2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是 (BD)A锌为正极，空气进入负极反应B负极反应为Zn2e=Zn2C正极发生氧化反应D电解液肯定不是强酸解析：根据原电池反应的原理，负极发生氧化反应，较活泼的金属作负极，因此Zn2e=Zn2是负极反应，正极发生还原反应。再根据电池总反应式，生
3、成物是ZnO，ZnO能与强酸溶液反应，所以D项正确。4氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，电极是多孔镍电极，电解质溶液为质量分数30%的KOH溶液，有关叙述正确的是 (B)负极反应为2H24e=4H负极反应为2H24OH4e=4H2O工作时正极pH增大，而负极pH减小工作时负极pH增大，而正极pH减小工作时溶液中阴离子移向正极使用一段时间，KOH溶液质量分数仍为30%ABC D解析：氢氧燃料电池在碱性条件下，负极：2H24OH4e=4H2O，pH减小；正极：O24e2H2O=4OH，pH增大。工作时溶液中OH移向负极。使用一段时间，电解质的物质的量保持不变，由于生成了H2O，KOH浓度变小
4、。5如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法不正确的是(C)A电池内部含有电解质B锌是负极，碳棒是正极C电池用完后可埋入土壤D锌锰干电池属于一次电池解析：锌锰干电池是一次电池，负极材料是Zn，正极材料是碳棒，电解质溶液是NH4Cl溶液。因为废电池中含有多种重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，所以应该对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。6实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，铅蓄电池放电时发生反应：负极PbSO=PbSO42e，正极PbO24HSO2e=PbSO42H2O。今若制得Cl2 0.050 mol，这
5、时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(C)A0.025 mol B0.050 molC0.10 mol D0.20 mol解析：该题只要明确原电池和电解池原理，抓住转移电子守恒即可。由2Cl2e=Cl2，可知制0.05 mol Cl2转移0.10 mol电子，再由铅蓄电池总反应：PbPbO24H2SO=2PbSO42H2O可看出每转移2 mol电子消耗2 mol H2SO4，现转移0.10 mol电子，将耗0.10 mol硫酸。7随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 (B)A利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源
6、的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中的石墨电极解析：随着生产力的发展和人们生活水平的提高，环境污染和环保问题已越来越受到人们的重视，废电池中含有汞等多种重金属离子，极易对环境造成污染。8将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是(B)通入CH4的电极为正极；正极的电极反应是O22H2O4e4OH；通入CH4的电极反应式是CH42O24eCO22H2O；负极的电极反应式是CH48e10OHCO7H2O；放电时溶液中的阳离子向负极移动；放电时溶液中的阴离子向负极移动。A B C D解析：一般说来，能自发进行的氧化还原
7、反应，在理论上都可设计成原电池。在反应中，电子从发生氧化反应(失电子)的负极流出，经过外电路流向正极(多为不活泼电极，离子或物质在该正极上得电子，发生还原反应)，同时溶液中的阴、阳离子分别不断移向负极、正极，构成闭合回路。据题意知发生的反应为CH42O2CO22H2O，反应产生的CO2，处于KOH溶液中，又会转化为CO，故是正确的。O2得e被还原，作正极。溶液中离子移动情况受溶液(原电池内电路)中电流方向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液(原电池内电路)中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。9可以将反应ZnBr2=ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极
8、反应中：Br22e=2Br，2Br2e=Br2，Zn2e=Zn2，Zn22e=Zn。其中表示放电时负极和正极的反应分别是(C)A BC D解析：放电时负极为Zn，失电子，被氧化，正极为Br2，得电子，被还原。10某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是(D)A正极反应为AgCle=AgClB放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析：根据电池总反应为2AgCl2=2AgCl可知，Ag失电子作负极，氯气在正极上得电子生成氯离子。正
9、极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：Cl22e=2Cl，故A错误；放电时，交换膜左侧银为负极失电子形成银离子与溶液中的氯离子结合成AgCl沉淀，所以左侧溶液可有大量白色沉淀氯化银生成，故B错误；根据电池总反应为2AgCl2=2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；放电时，当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧有0.01 mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子减少0.01 mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故D正确。11如图是甲
10、醇(CH3OH)燃料电池的化学原理示意图，下列判断不正确的是(C)A电极A为电池负极B电极B表面上发生还原反应C工作一段时间溶液pH保持不变D燃料电池工作时不会出现火焰解析：甲醇燃料电池中，甲醇在负极通入，氧气在正极通入，即A是负极，B是正极，O2在电极B表面发生还原反应，A、B正确；由于氧气和甲醇不直接接触，不可能产生火焰，D正确；因为反应后会生成碳酸钾，消耗氢氧化钾，因此溶液的碱性降低，C错误。12为体现节能减排的理念，中国研制出了新型固态氧化物燃料电池(SOFC)，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(D)A正极的电极反应式为O24e2H2O=4OHB还可以选用NaOH固体作固态电
11、解质C若反应中转移1 mol电子，则生成11.2 L CO2D电子从b极经导线流向a极解析：通入氧气的a电极是正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O24e=2O2，A错误；因为NaOH与CO2会发生反应，所以不可以选用NaOH固体作固态电解质，B错误；CO所在的b电极为负极，电极反应式为 CO2eO2=CO2，所以反应中转移1 mol电子，则生成0.5 mol22.4 L/mol11.2 L(标准状况)CO2，C错误；外电路中，电子从负极b极经导线流向正极a极，D正确。二、非选择题(共52分)13(12分)王亮在超市看到一种电池外壳的纸层包装印有如图的文字，请根据要求回答问题。(1
12、)该电池的种类是(填序号)。干电池蓄电池燃料电池(2)该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg(写元素符号)。(3)该电池的使用和性能，说法正确的是A。A该电池可应用于闹钟、收音机、照相机等B该电池可充电后反复使用C该电池使用后不能投入火中，应埋入地下以防污染环境解析：(1)因为该电池是锌、锰干电池，属于一次性电池(干电池)。(2)电池中含有Zn、Mn、Hg等，金属汞属于重金属，对人体和环境危害最大。(3)干电池使用寿命短，常用于收音机、闹钟、相机中，是一次性电池，不可反复使用；用完后应该分类回收，防止污染土壤和水体。14(12分)航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、
13、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH42O22OH=CO3H2O。(1)负极上的电极反应为CH410OH8e=CO7H2O。(2)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有1 mol电子发生转移。(3)开始放电时，正极附近溶液的pH增大(填“增大”、“减小”或“不变”)。解析：由总反应式知CH4失电子被氧化生成CO，一定有OH参与反应，负极反应为CH410OH8e=CO7H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH。根据正极反应式知1 mol O2消耗时，转移4 mol e，n(O2)0.2
14、5 mol，故有1 mol电子转移。放电时，正极产生OH，故溶液的pH增大。15(12分)化学电源在能源、通讯、交通、医学及日常生活中有着广泛的应用。(1)目前使用的镍(Ni)镉(Cd)电池是一种可充电电池，其电池总反应可以表示为：Cd(OH)22Ni(OH)2Cd2NiO(OH)2H2O已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸中。关于镍镉电池的下列说法：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；电池放电时的负极材料是NiO(OH)；电池放电时的负极材料是Cd。下列各组合中正确的是 (B)A BC D(2)废弃的镍镉电池已成为重要
15、的环境污染物，有资料表明，一节废镍镉电池可以使1 m2面积的耕地失去使用价值，在酸性土壤中这种污染尤其严重，其原因是Ni(OH)2和Cd(OH)2难溶于水，但能溶于酸中，生成重金属离子Ni2、Cd2而造成污染。(3)如图是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后，最后又进入人体的一条途径：人体试回答生物体A、B、C、D中的重金属离子浓度的关系是DCBA。(4)氢镍电池是近年开发出来的新型可充电电池，它用氢气取代了金属镉，从而有效防止产生的镉污染，成为镍镉电池的换代产品。氢镍电池的电解质溶液是氢氧化钾溶液。写出氢镍电池的总反应式：H22NiO(OH)2Ni(OH)2。电池负极的电极反应式是H22OH2e
16、=2H2O，电池正极的电极反应式是2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH。解析：(1)可逆反应是指在同一条件下，正、逆两个方向可以同时进行的反应，与电池的充电、放电不同，充电、放电不是可逆反应。镍镉电池放电时，是将化学能转变为电能，充电时，是把电能转变为化学能在电池中储存起来。要注意题目中的问题是指放电过程，对题给反应方程式应“逆”向进行分析，不需要考虑充电的过程。一些同学审题不仔细，按正向分析题给反应方程式，从而误判，本题的正确答案是B。(2)Ni(OH)2、Cd(OH)2难溶于水，易溶于酸中：Ni(OH)22H=Ni22H2O；Cd(OH)22H=Cd22H2O。在酸性土壤中
17、，溶解于水中的Ni2、Cd2造成的镉污染尤为严重，会引起疼痛病。(3)重金属离子Ni2、 Cd2在食物链中传递，逐级积累富集，所以，重金属离子浓度的关系是DCBA，进入人体的重金属离子浓度最高。(4)氢镍电池中，氢气取代金属镉作负极，NiO(OH)仍然作正极。16(16分)氢气是未来最理想的能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，使海水分解得到氢气的新技术：2H2O2H2O2。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题：(1)分解海水时，实现了从太阳能转变为化学能。生成的氢气用于燃料电池时，实现化学能转变为电能。水分解时，断裂的化学键为HO键，分解海水的反应属于吸热(填“放热”或“吸热”)反应
18、。(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为：A极：2H22O24e=2H2O；B极：O24e=2O2。则A极是电池的负极；电子从该极流出(填“流入”或“流出”)。(3)有人以化学反应：2ZnO24H=2Zn22H2O为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H进行工作。则原电池的负极材料是锌，发生的电极反应为Zn2e=Zn2。解析：(1)太阳光分解海水时，太阳能转变为化学能；燃料电池是将化学能转变为电能的装置，水分解时，水分子中的HO键断裂生成氧原子和氢原子，该反应吸热。(2)氢气具有还原性，在负极上被氧化而失去电子，电子从负极经外电路流向正极。(3)由反应2ZnO24H=2Zn22H2O可知，Zn被氧化生成Zn2，为负极反应，电极反应式为Zn2e=Zn2。
