1、(人教版)第四章第二节化学电源过关训练试题(时间:45分钟 满分:100分)一、单项选择题(每小题5分,共50分)1对化学电源的叙述正确的是(A)A化学电源比火力发电对化学能的利用率高B化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C化学电源均是安全、无污染的D化学电源即为充电电池解析:化学电源比火力发电对化学能的利用率高,故A正确;火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位,故B错误;部分废旧化学电源会引起重金属污染,故C错误;化学电源包括一次电池、充电电池、燃料电池等,故D错误。2据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池。因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。其电池反应为2ZnO2=
2、2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是(B)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电解液可能为强酸3NiCd可充电电池,可以发生如下反应:Cd(OH)22Ni(OH)2Cd2NiO(OH)2H2O,由此可知,该电池的负极材料是(A)ACd BNiO(OH) CCd(OH)2 DNi(OH)2解析:发生原电池反应即放电反应时,一定是较活泼的金属作负极,发生氧化反应。故Cd是负极材料。4某固体酸燃料电池以CaHSO4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:2H2O2=2H2O,下列有关说法正确的是(D)A电子通过外电路从b
3、极流向a极Bb极上的电极反应式为:O22H2O4e=4OHC每转移0.1 mol 电子,消耗1.12 L的H2DH由a极通过固体酸电解质传递到b极解析:由电池总反应方程式及原电池原理可知,充入H2的一极即a极是负极,充入O2的一极即b极是正极;电子由负极经外电路流向正极;电池内部阳离子即H移向正极,正极即b极的电极反应式应为:O24H4e=2H2O,故A项、B项错误,D项正确。C项没有指明标准状况,故C项错误。5Harbermann等设计出利用Desulfovibrio desulfurcan 菌种生成的硫化物作为微生物燃料电池的电解质,电池内部有质子通过,该系统不经任何维护可持续运行5年,该
4、电池的负极反应式为S24H2O8e=SO8H。有关该电池的下列说法中正确的是(C)A若有1.12 L氧气参与反应,则一定有0.2 mol电子发生转移B质子由正极移向负极C该电池的总反应式为S22O2=SOD正极的电极反应式为2O28e4H2O=8OH解析:未标明1.12 L氧气所处的压强和温度,不能确定氧气的物质的量,A项错误;质子由负极移向正极,B项错误;正极的电极反应式为2O28H8e=4H2O,D项错误。6高铁电池是一新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压,高铁电池的总反应为:3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列叙述不正确
5、的是(C)A放电时负极反应为:Zn2e2OH=Zn(OH)2B放电时正极反应为:FeO4H2O3e=Fe(OH)35OHC放电时每转移3mol电子,正极有1molk2FeO4被氧化D放电时,正极附近溶液的碱性增强解析:本题主要考查电化学知识和氧化还原反应的有关知识,重点考查对原电池的理解及分析能力。由电池反应式看出放电时Zn为负极,K2FeO4为正极。放电时,每转移3mol电子,正极应有1molk2FeO4被还原。放电时正极附近有KOH生成。7燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池的能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右),产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错
6、误的是(C)A上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B氢氧燃料电池常用于航天飞行器,原因之一是该电池的产物为水,经过处理之后可供宇航员使用C乙醇燃料电池的电解质常用KOH溶液,该电池的负极反应为C2H5OH12e=2CO23H2OD甲烷碱性燃料电池的正极反应为O22H2O4e=4OH解析:氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中,发生的反应为氧化反应,故作为电池的负极。电解质为强碱KOH溶液,因此电极反应中不可能生成二氧化碳,应该生成CO,即负极反应为:C2H5OH12e16OH=2CO11H2O。故C错误。8流动电池是一种新型电池,其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动,在电池外部调节电解
7、质溶液,以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示,电池总反应为CuPbO22H2SO4=CuSO4PbSO42H2O。下列说法不正确的是(D)Aa为负极,b为正极B该电池工作时,PbO2电极附近溶液的pH增大Ca极的电极反应式为Cu2e=Cu2D调节电解质溶液的方法是补充CuSO4解析:A项,根据电池总反应可得铜为负极,PbO2为正极,正确;B项,该电池工作时,PbO2电极上发生的反应为PbO24HSO2e=PbSO42H2O,消耗了溶液中的H,故溶液的pH增大,正确;C项,铜电极的电极反应为Cu2e=Cu2,正确;D项,反应生成了CuSO4,消耗了H2S
8、O4,故应补充H2SO4,错误。9一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是(C)A检测时,电解质溶液中的H向负极移动B若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为:CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为:O24e2H2O=4OH解析:电解质溶液中阳离子应向正极移动,A项错误;酸性溶液中,正极上的电极反应为O24e4H=2H2O,D项错误;结合正极反应,转移0.4 mol电子时,消耗0.1 mol O2,其在标准状况下的体积为2.24 L,B项错
9、误;C项符合题目要求。10近年来AIST正在研制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH,下列说法不正确的是(B)A放电时,Li透过固体电解质向Cu极移动B放电时,负极的电极反应式为Cu2OH2O2e=2Cu2OHC通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2OD整个反应过程中,铜相当于催化剂解析:根据放电时的反应判断锂电极是负极,铜电极是正极。在电池内部阳离子移向正极,即Li透过固体电解质向Cu极移动,故A正确。负极发生失电子的氧化反应,故B错误。据图示和题干信息可知,通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
10、,放电时,负极生成铜,整个反应过程中,铜相当于催化剂,故C、D正确。二、非选择题(本题包括4小题,共50分)11(每空3分,共9分)某学校设计了一节实验活动课,让学生从废旧干电池中回收碳棒、锌皮、MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质,整个实验过程如下:(1)了解有关干电池的基本构造和工作原理。如图所示为干电池的基本构造图。干电池工作时负极上的电极反应式是_,MnO2的作用是除去正极上产生的H2,本身生成Mn2O3,该反应的化学方程式是_。(2)锌皮和碳棒的回收:用钳子和剪子剪开回收的干电池的锌筒,将锌皮和碳棒取出,并刷洗干净,将电池内的黑色粉末移入小烧杯中。(3)氯化铵、氯化锌的提取、检验和
11、分离。如何从黑色粉末中提取NH4Cl和ZnCl2晶体的混合物?写出简要的实验步骤:_。答案:(1)Zn2e=Zn2 H22MnO2=H2OMn2O3(3)将黑色粉末溶于水,然后过滤,对滤液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤、洗涤、烘干12(除标注外,每空2分,共16分)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,在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。试回答以下问题:(1)配平电池放电时发生的化学反应方程式:CH3OH_O2_CO2_H2O。(2)在硫酸电解液中,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)
12、电解液中的H向_极移动,向外电路释放电子的电极是_极。(4)比起直接燃烧燃料产生电力,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换效率高,其次是_。(5)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方程式,注意CH3OH中的H显1价,O显2价。(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(3分)(2)O24H4e=2H2OCH3OHH2O6e=CO26H(3分)(3)正负(4)对空气无污染(5
13、)甲醇比H2廉价13(每空2分,共12分)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。如图所示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为_(填“向左”或“向右”)。(2)写出氢氧燃料电池工作时的电极反应和总反应。正极:_,负极:_,总反应:_。(3)为了获得氢气,除了充分利用太阳能外,工业上利用石油产品与水在催化剂作用下制取氢气。写出C3H8和H2O反应生成H2和CO化学方程式_。(4)若将
14、此燃料电池改为甲烷空气燃料电池,该电池工作时的负极反应为_。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。书写甲烷空气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CO。答案:(1)向右(2)2H2OO24e=4OH2H24OH4e=4H2O2H2O2=2H2O(3)C3H83H2O3CO7H2(4)CH410OH8e=CO7H2O14(除标注外,每空2分,共13分)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图
15、如下图:请回答下列问题:(1)Pt(a)电极是电池的_极,电极反应式为_;Pt(b)电极发生_(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为_。(2)该电池的总反应方程式为_。(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有_mol。解析:Pt(a)端的原料为CH3OH和H2O,产物为CO2、H,根据C化合价由2价升到4价,失去6个电子,Pt(a)为负极;Pt(b)端的原料为O2和H,产物为H2O,O化合价由0价降为2价,发生还原反应,为正极。答案:(1)负2CH3OH2H2O12e=2CO212H还原3O212H12e=6H2O(2)2CH3OH3O2=2CO24H2O(3)(3分)