1、课时跟踪检测(五)化学电源题型一一次电池1现在各类碱性电池已经占有了越来越多的市场份额，这类电池广泛地应用于各种小型用电器(如照相机、收音机等)中。有一种新型的锌锰电池就是这种碱性电池，它是在传统锌锰电池的基础上改进的。下列对于碱性锌锰电池的叙述中不正确的是()A碱性锌锰电池工作时，电子由Zn极经外电路流向MnO2极B这种电池较传统锌锰电池(即干电池)使用寿命长C碱性锌锰电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化D这种电池的电解质由传统的NH4Cl换成湿的KOH解析：选CA项，碱性锌锰电池是一次电池，锌作负极失电子，叙述正确；B项，碱性锌锰电池的使用寿命比传统锌锰电池的使用寿命要长，叙
2、述正确；C项，干电池只能实现化学能向电能的转化，叙述不正确；D项，传统的锌锰干电池电解质为NH4Cl，碱性锌锰电池的电解质为KOH，叙述正确。2锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两种锌锰电池的构造如图(a)所示。回答下列问题：(1)普通锌锰干电池放电时发生的主要反应为Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH，该电池中，负极材料主要是_，电解质的主要成分是_，正极发生的主要反应是_。(2)与普通锌锰干电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_。解析：(1)根据电池反应方程式Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH知，反应中Zn被氧化，为电池负极，
3、氯化铵是电解质的主要成分，二氧化锰和铵根离子在正极发生反应：MnO2NHe=MnOOHNH3。(2)与普通锌锰干电池相比，碱性锌锰电池不易发生电解质的泄露，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池的使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中的稳定性比在酸性电解质中的稳定性高。答案：(1)ZnNH4ClMnO2NHe=MnOOHNH3(2)碱性锌锰电池不易发生电解质的泄露，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性锌锰电池的使用寿命较长，因为金属材料在碱性电解质中的稳定性比在酸性电解质中的稳定性高。题型二二次电池3已知铅蓄电池的反应为PbO22H2SO4Pb2PbSO42H2O。下列关于铅蓄电池的说法中
4、正确的是()A铅蓄电池属于充电电池B铅蓄电池的放电与充电是可逆反应C铅蓄电池放电时，正极不参与电极反应D铅蓄电池充电时，把化学能转化为电能解析：选A铅蓄电池的充电和放电是在不同的条件下进行的反应，它们不是可逆反应，故B错误；铅蓄电池放电时，化学能转化为电能，负极(铅)和正极(二氧化铅)都参与电极反应，故C错误；铅蓄电池充电时，把电能转化为化学能，故D错误；故选A。4铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池反应为PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O。试回答：(1)铅蓄电池正极的电极材料是_。(2)工作时该铅蓄电池负极的电极反应式是_。(3)铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度_(填“减小”“增大
5、”或“不变”，下同)，pH_。(4)如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2(Cl失电子生成Cl2)，当制得0.05 mol Cl2时，在理论上电池内部消耗的H2SO4的物质的量是_。解析：(1)根据电池反应方程式知，PbO2中的Pb元素化合价降低，得到电子，即PbO2为正极材料；(2)根据电池反应方程式知，Pb失去电子作负极，PbSO4难溶于水，则电极反应式为PbSO2e=PbSO4；(3)根据电池反应方程式知，铅蓄电池工作时消耗硫酸，因此电解质溶液的密度减小，pH增大；(4)根据已知：2Cl2e=Cl2，及铅蓄电池正极的电极反应式PbO24HSO2e=PbSO42H2O，得关系式：Cl
6、22e2H2SO4，则消耗的硫酸的物质的量为0.052 mol0.10 mol。答案：(1)PbO2(2)PbSO2e=PbSO4(3)减小增大(4)0.10 mol题型三燃料电池5下列电池工作时，负极上有H2参与反应的是()解析：选A氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子发生氧化反应，故A正确；碱性锌锰电池中，负极上锌失电子发生氧化反应，故B错误；铅蓄电池中，负极上铅失电子发生氧化反应，故C错误；纽扣式银锌电池中，负极上锌失电子发生氧化反应，故D错误。6“除氢气外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料”。已知肼燃烧时发生下列反应：N2H4O2N22H2O。以Pt为电极、硫酸为电
7、解质溶液组成肼燃料电池，下列关于肼燃料电池的说法中不正确的是()A肼是燃料电池的负极反应物，O2是正极反应物B肼燃料电池的正极反应为O22H2O4e=4OHC肼燃料电池的负极反应为N2H44e=N24HD电池工作过程中H向正极移动，但H的物质的量不变解析：选B根据肼的燃烧反应知，肼是还原剂、氧气是氧化剂。根据原电池原理，在酸性电解质溶液中，肼在负极上发生氧化反应，电极反应式为N2H44e=N24H，氧气在正极上发生还原反应，电极反应式为O24H4e=2H2O，电池工作过程中H向正极移动，根据电池反应可知，H的物质的量不变。故选B。7固体氧化物燃料电池以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在
8、高温下允许氧离子(O2)在其中通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是()A有O2参加反应的a极为电池的负极Bb极的电极反应式为H22e=2HCa极对应的电极反应式为O22H2O4e=4OHD该电池的电池反应方程式为2H2O2=2H2O解析：选D由题图可知电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为H22eO2=H2O，正极的电极反应式为O22e=O2，则电池反应方程式为2H2O2=2H2O，综上分析，D项正确。8下列关于化学电源的叙述错误的是()A普通锌
9、锰干电池中碳棒为正极B铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板C氢氧燃料电池的正极是通入氧气的那一极D碱性锌锰电池的比能量和储存时间比普通锌锰干电池高解析：选B普通锌锰干电池中碳棒为正极，故A正确；铅蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是正极板，故B错误；通入氧气的那一极是氢氧燃料电池的正极，故C正确；碱性锌锰电池不发生自放电，所以比能量和储存时间比普通锌锰干电池高，故D正确。9锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的电池反应方程式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的是()ALi是正极，电极反应式为Lie=LiBLi是负极，电极反应式为Li
10、e=LiCMnO2是负极，电极反应式为MnO2e=MnODLi是负极，电极反应式为Li2e=Li2解析：选B根据锂电池的电池反应方程式LiMnO2=LiMnO2知，失电子的金属Li为负极，电极反应式为Lie=Li，故A、D错误，B正确；MnO2是正极，电极反应式为MnO2e=MnO，故C错误。102019年10月9日，瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予古迪纳夫等三位科学家，表彰他们在锂离子电池方面的研究成果，钴酸锂电池是他们的研究成果之一，其工作原理为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。下列说法正确的是()A放电时，Li从正极通过导线流向负极B放电时，负极的电极反应式为LixC6xe=C
11、6xLiC.充电时，电池的负极与电源的正极相连D充电时，阴极的电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi解析：选B放电时，电解质溶液中阳离子(Li)从负极移向正极，故A错误；放电时，负极上Li失去电子发生氧化反应，电极反应式为LixC6xe=C6xLi，故B正确；充电时，电池的负极与电源的负极相连，作阴极，发生还原反应，故C错误；充电时，阴极Li得电子，电极反应式为C6xLixe=LixC6，故D错误。11一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()A外电路的电子由正极向负极移动B若电路中有0.4 mo
12、l电子转移，消耗2.24 L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：选D根据原电池工作原理知，电子从负极经外电路流向正极，故A错误；若电路中有0.4 mol电子转移，消耗O2的物质的量为0.1 mol，没有指明是否是标准状况，无法直接用22.4 Lmol1计算氧气的体积，故B错误；根据电池反应方程式知，生成醋酸，因此正极的电极反应式为O24H4e=2H2O，故C错误；根据电池反应方程式知，负极的电极反应式为CH3CH2OHH2O4e=CH3COOH4H，故D正确。12锂空气电池比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力，是传
13、统锂离子电池容量的10倍，其工作原理示意图如下：放电时，b电极为电池的_极，电极反应式为_。解析：电池放电时属于原电池，电极a为Li电极，为负极，发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH。答案：正O22H2O4e=4OH13氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，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。请回答下列问题：(1)氢氧燃料电池能量转化的主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。 (2)负极的电极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因是_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连
14、续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。 已知LiH固体密度为0.82 gcm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比值为_。 由生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。 解析：(1)原电池的能量转化形式为化学能转化成电能，电池反应为2H2O2=2H2O，则其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。(2)负极为H2失电子生成H，但溶液为KOH溶液，故
15、负极反应为H22e2OH=2H2O。(3)铂吸附气体的能力强，电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积内吸附的H2、O2的分子数，加快反应速率。(4)反应中Li从0价升至1价，为还原剂，反应中H2O中的H从1价降至0价，为氧化剂。在反应中，当吸收10 mol H2时，生成20 mol LiH，V103 L195.12103 L，则8.71104。反应中20 mol LiH可生成20 mol H2，由题意知实际参加反应的H2为20 mol80%16 mol，每1 mol H2生成H2O时，转移2 mol 电子，故导线中通过电子的物质的量为16 mol232 mol。答案：(1)化学能转化为电能a流向b
16、(2)H22e2OH=2H2O(3)增大电极单位面积内吸附的H2、O2的分子数，加快反应速率(4)LiH2O8.711043214人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl该电池的负极反应式是_；在电池中，Na不断移动到“水”电池的_极(填“正”或“负
17、”)；外电路中每通过4 mol电子，生成的Na2Mn5O10的物质的量是_。(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，b口通入的物质为_。该电池负极的电极反应式：_。工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有_NA个电子转移。(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_。解析：(1)根据电池反应5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl
18、可判断出Ag应为原电池的负极，负极发生反应的电极反应式为AgCle=AgCl；在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以钠离子向正极移动；根据电池反应方程式可知每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子，则外电路中每通过4 mol电子，生成的Na2Mn5O10的物质的量是2 mol。(2)据氢离子的移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇；正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为3O212H12e=6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH6eH2O=CO26H；根据2CH3OH12e2H2O=2CO212H知，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移的电子的物质的量1.2 mol，则转移的电子的个数为1.2NA。(3)电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，正极电极反应式为Ag2O24e2H2O=2Ag4OH，负极电极反应式为2Zn4e8OH=2Zn(OH)，反应还应有KOH参加，则该电池反应方程式为Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag。答案：(1)AgeCl=AgCl正2 mol(2)CH3OHCH3OH6eH2O=CO26H1.2(3)Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag
