1、第2课时 化学电源A级基础达标练一、选择题1铅蓄电池是最常用的二次电池，其反应方程式为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，则充电时PbSO4(D)A在阳极生成B在阴极生成C在两个电极上生成D在两个电极上除去解析：放电时，PbO2在电池正极上反应式为：PbO24HSO2e=PbSO42H2O，Pb在负极上反应式为：PbSO2e=PbSO4；充电时，阳极反应为：PbSO42H2O2e=PbO2SO4H，阴极反应为PbSO42e=PbSO，充电时，PbSO4在两极上除去。故选D。2镉镍可充电电池的充、放电反应如下：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，则该电池放电时的
2、负极是(C)ACd(OH)2BNi(OH)2CCdDNiO(OH)解析：由总反应方程式可知，Cd元素化合价升高，被氧化，在原电池负极上反应，则Cd为原电池负极，选C。3一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池反应方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O，下列有关说法正确的是(D)A外电路的电子由正极向负极移动B若电路中有0.4 mol电子转移，消耗2.24 L的氧气C电池正极的反应为O22H2O4e=4OHD电池负极的反应为CH3CH2OHH2O4e=CH3COOH4H解析：原电池中，电子从负极流出经外电路流入正极，A项错误；氧气得电子被还原，若有0.4 mol电子转移，则消耗
3、0.1 mol氧气，在标准状况下为2.24 L，B项错误；燃料电池中，酸性条件下正极反应为O24e4H=2H2O，C项错误；由总方程式知，乙醇在负极上失电子生成乙酸，负极反应式为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，D项正确。4MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(B)AMg为负极B正极反应式为Age=AgC电池放电时Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析：活泼金属镁作负极，失电子发生氧化反应，A项正确；AgCl是难溶物，正极反应式为AgCle=AgCl，B项错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，则Cl在正极产生
4、，由正极移向负极，C项正确；镁是活泼金属能与水反应，Mg2H2O=Mg(OH)2H2，D项正确。5某锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(B)A放电时电子由B极经导线向A极移动B电池放电时B电极的反应式为O22H2O4e=4OHC电解液a、b之间可采用阴离子交换膜D当A电极消耗14 g金属锂时，B电极有标准状况下22.4 L氧气参与反应解析：在原电池中，A是负极，B是正极，电子由A极经导线向B极移动，故A错误；原电池放电时B电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，故B正确；根据图示，LiOH由正极区流出，说明电解液a、b之间可采用阳离子交换膜，故C错误；14 g金属锂物质的
5、量为2 mol，转移电子为2mol，B电极反应为O22H2O4e=4OH，标准状况下0.522.411.2 L氧气参与反应，故D错误。6科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是(C)A电极a为电池的负极B电极b上发生的电极反应为O24H4e=2H2OC电路中每流过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区解析：电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O24H4
6、e=2H2O，B项正确；负极反应式为2H2S4e=S24H，电路中每流过4 mol电子，在负极消耗2 mol H2S，而不是正极，且题中未指明H2S所处的状态，C项错误；根据2H2S4e=S24H知，17 g(0.5 mol)H2S参与反应，生成1 mol H经质子膜进入正极区，D项正确。二、非选择题7如图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。回答下列问题：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_由化学能转变为电能_；导线中电子流动方向为_由a到b_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_H22eOH=2H2O_。(3)电极表面镀铂粉的原因_增大电极
7、单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率_。(4)KOH溶液pH的变化_变小_(填“变大”“变小”或“不变”)。解析：(1)氢氧电池的工作原理属于原电池原理，是将化学能转化为电能的装置，在原电池中，电子从负极流向正极，而通入氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，所以电子从a到b。(2)a为负极，在KOH作电解质溶液的条件下，H2在负极失去电子，电极方程式为H22e2OH=2H2O。(3)根据题目信息：“电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定”，可知电极表面镀铂粉的原因为增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率，保证气体充分参与电极反应。(4)由于反应
8、中，不断生成水，相当于将KOH溶液稀释，c(OH)减小，pH变小。8“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_太阳_能转化为_电_能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2。充电时，阳极的电极反应式为_Ni(OH)2eOH=NiOOHH2O_；当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_减小_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2
9、，其负极的电极反应式为_Zn2e2OH=Zn(OH)2_。解析：(1)阳极是失电子发生氧化反应的一极，Ni(OH)2为阳极；放电时负极反应为Cd2e2OH=Cd(OH)2，溶液的碱性减小。(2)负极上Zn发生氧化反应，转化为Zn(OH)2。B级能力提升练一、不定项选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1美国海军海底战事中心与麻省理工学院共同研制成功了用于潜航器的镁过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是(BC)A电池的负极反应为Mg2e=Mg2B电池工作时，H向负极移动C电池工作一段时间后，溶液的pH减小D电池总反应式是MgH2O22H=Mg22H2O解析：MgH2O2燃
10、料电池中Mg作负极，电极反应为Mg2e=Mg2，Pt作正极，电极反应为H2O22H2e=2H2O，总反应式为MgH2O22H=Mg22H2O，消耗H，使溶液中c(H)减小，pH增大，原电池中阳离子移向正极，即H移向正极。2(2019全国)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是(B)A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动解析：该过程是在室温条件下进行
11、的，因此比现有工业合成氨的条件温和，同时还能提供电能，A项正确；原电池负极区为阳极区，H2在氢化酶作用下发生氧化反应，反应式为H22MV2=2H2MV，B项错误；右池为正极区，氮气发生还原反应生成氨气，C项正确；左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动，即由负极区移向正极区，D项正确。3乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，下列说法正确的是(AC)A每有0.1 mol O2反应，则迁移H 0.4 molB正极反应式为CH2=CH22e2OH=CH3CHOH2OC电子移动方向：电极a导线电极bD该电池为可充电电池解析：根据O24H4e=2H2O知，每有0.1 mol O2反
12、应，则迁移H 0.4 mol，A项正确；正极上氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为O24H4e=2H2O，B项错误；放电时电子从电极a沿导线流向电极b，C项正确；充电时，不能生成乙烯和氧气，故该电池不是可充电电池，D项错误。4最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(C)A右边吸附层中发生了还原反应B负极的电极反应是H22e2OH=2H2OC电池的总反应是2H2O2=2H2OD电解质溶液中Na向右移动，ClO向左移动解析：由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应，右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气
13、，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。5某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(AC)A光照时，b极的电极反应式为VO2eH2O=VO2HB光照时，每转移2 mol电子，有2 mol H由a极区经质子交换膜向b极区迁移C夜间，a极的电极反应式为V2e=V3D硅太阳能电池供电原理与该电池相同解析：光照时，b极上VO2失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：VO2eH2O=VO2H，A项正确；在原电池内部，阳离子向正极(a)移动，B项错误；夜间电池放电，a极电极反应式为：V2e=V3，C项正确；电池工作时，发生了氧化还原反应，化学能转化为电能，而硅
14、太阳能电池直接把光能转化成电能，二者供电原理不同，D项错误。二、非选择题6燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4、CH3OH等)与O2反应从而将化学能转化为电能的装置。(1)甲烷燃料电池(NaOH作电解质溶液)的负极反应式为_CH410OH8e=CO7H2O_，正极电极反应式为_O22H2O4e=4OH_，放电过程中溶液的pH_减小_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高，请
15、回答：a极电极反应式为_COO22e=CO2_。工作时，O2由电极_b_向电极_a_移动(填“a”或“b”，下同)，电子由电极_a_通过传感器流向电极_b_。解析：(1)负极为CH4失电子被氧化，在碱性条件下转化为CO，故负极电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O；正极O2得电子在碱性条件下生成OH，电极反应式为O22H2O4e=4OH，电池总反应式为CH42O22OH=CO3H2O。随着放电反应的进行，OH不断消耗，pH减小。(2)根据元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为COO22e=CO2，b电极为正极，电极反应式为O24e=2O2，总反应为2COO2=2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2由电极b向电极a移动。