1、课时作业11 发展中的化学电源时间：45 分钟一、选择题1下列设备工作时可以将化学能转化为电能的是()A解析：手机电池工作时可以将化学能转化为电能，A 项正确；硅太阳能电池工作时可以将太阳能转化为电能，B 项错误；水力发电是将水的机械能转化为电能，C 项错误；电烤箱工作时可以将电能转化为热能等，D 项错误。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 大，而 且 没 有 铅 污 染。其 电 池 反 应 为 2Zn O2=2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是()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电解液肯定为强
2、酸B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，生成物是 ZnO，ZnO 能与强酸溶液反应，所以 D 项错误。3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()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%ABCDB解析：氢氧燃料电池在碱性条件下，负极：
3、2H24e=4H和 4H4OH=4H2O(即 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如图所示是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，该电池总反应式为 2CH3OH3O2=2CO24H2O。下列有关该电池的说法错误的是()AA右边的电极为电池的负极，b 处通入的是空气B左边的电极为电池的负极，a 处通入的是甲醇C电池负极的反应式为 2CH
4、3OH2H2O12e=2CO212HD电池正极的反应式为 3O212H12e=6H2O解析：由电池示意图可知，左边的电极失电子，应为电池的负极，a 处通入的气体应为甲醇，则右边的电极为电池的正极，b处通入的气体应为空气，所以 A 项错误。5实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气：2NaCl2H2O=电解 2NaOHCl2H2，铅蓄电池放电时发生如下反应：负极 PbSO24=PbSO42e，正极 PbO24HSO24 2e=PbSO42H2O。今若制得 Cl20.050mol，这时电池内消耗的 H2SO4 的物质的量至少是()A0.025 mol B0.050 molC0.10 mol D
5、0.20 molC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 0.050 mol Cl2 转移 0.10 mol电 子，再 由 铅 蓄 电 池 总 反 应：Pb PbO2 4H 2SO 24=2PbSO42H2O 可看出，每转移 2 mol 电子消耗 2 mol H2SO4，现转移 0.10 mol 电子，将消耗 0.10 mol 硫酸。6如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()A该系统中只存在 3 种形式的能量转化B装置 Y 中负极的电极反应式为 O22H2O4e=4OHC装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置 X
6、、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化C解析：太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马达实现了电能与机械能的转化；在装置 X 中，电解水生成 H2、O2，实现了电能与化学能的转化；在装置 Y 中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A、D 错误。氢氧燃料电池的负极上应是 H2 参加反应，B 错误；装置 X 能利用光能实现 H2、O2 的循环再生，C 正确。7锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高的优点受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为 LiMnO2=LiMnO2，下列说法中正确的是()ALi
7、 是正极，电极反应式为 Lie=LiBLi 是负极，电极反应式为 Lie=LiCMnO2 是负极，电极反应式为 MnO2e=MnO2DLi 是负极，电极反应式为 Li2e=Li2B解析：由化学方程式可知，Li 元素在反应后化合价升高，Li 被氧化，在电池中作负极，电极反应式为 Lie=Li，故选 B。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()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 CH410OHCO23 7H2
8、O8e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ABCDB解析：一般说来，能自发进行的氧化还原反应，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 CO23，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
9、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如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()AA该电池的负极反应式为：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212HB该电池的正极反应式为：O24e4H=2H2OC电流由 O2 所在的铂电极经外电路流向另一电极D微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析：由图示可知，呼气时进去的是 CH3CH2OH，出来的是CH3COOH，故 A 错误；氧气得电子生成 H2O，故 B 正确；电流由正极(通 O2)流向负极，故 C 正确；酒精含量高，转移
10、的电子数多，电流大，故 D 正确。10一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()ACH3OHO22e=H2OCO22HBO24H4e=2H2OCCH3OHH2O6e=CO26HDO22H2O4e=4OHC解析：该燃料电池的总反应为 2CH3OH3O2=4H2O2CO2，由于在酸性溶液中正极反应为 O24H4e=2H2O，根据电子守恒，则负极反应为 CH3OHH2O6e=CO26H。11有人设计出利用 CH4 和 O2 的反应，用铂电极在 KOH 溶液中构成原电池。电池的总反应类似于 CH4 在 O2 中燃烧，则下列说法正确
11、的是()每消耗 1 mol CH4 可以向外电路提供 8 mol e负极上 CH4 失去电子，电极反应式 CH410OH8e=CO23 7H2O负极上是 O2 获得电子，电极反应式为 O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液 pH 不断升高ABCDA解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子反应，若发生的是失电子反应，该电极是原电池的负极，反之是正极。CH4 在铂电极上发生类似于 CH4 在O2 中燃烧的反应，即 CH4CO2，严格地讲，生成的 CO2 还会与 KOH 反应生成 K2CO3，化合价升高，失去电子
12、，是电池的负极，电极反应式为 CH48e10OH=CO23 7H2O,1 mol CH4 参加反应有 8 mol e发生转移，O2 在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为 O22H2O4e=4OH。虽然正极产生OH，负极消耗 OH，但从总反应 CH42O22KOH=K2CO33H2O 可看出会消耗 KOH，所以电池放电时溶液的 pH 不断下降，故正确，错误。12镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁空气燃料电池、镁海水燃料电池、镁过氧化氢燃料电池、镁次氯酸盐燃料电池。如图为镁次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是
13、()DA电池的总反应式为 MgClOH2O=Mg(OH)2ClB镁电池中镁均为负极，发生氧化反应C镁过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为：H2O22H2e=2H2OD放电过程中 OH移向正极解析：镁燃料电池，镁失电子作负极，发生氧化反应，故 B正确；由图知 ClO得电子生成 Cl和 OH，OH向负极移动，生成 Mg(OH)2，故 A 正确，D 错误；在 MgH2O2 酸性燃料电池中，正极反应为：H2O22H2e=2H2O，故 C 正确。二、非选择题13王亮在超市看到一种电池外壳的纸层包装印有如图所示的文字，请根据要求回答问题。(1)该电池的种类是(填序号)。干电池 蓄电池 燃料电池(2)该
14、电池含有的金属元素中毒性最大的是(写元素符号)。(3)下列对该电池的使用和性能的说法中正确的是。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HgA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、CH4、CO、C2H5OH 等可燃物质与 O2一起构成
15、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=CO23 3H2O。(1)负极上的电极反应为。(2)消耗标准状况下的 5.6 L O2 时，有mol 电子发生转移。(3)开始放电时，正极附近溶液的 pH(填“增大”“减小”或“不变”)。CH410OH8e=CO23 7H2O1增大解析：由总反应式知 CH4 失电子被氧化生成 CO23，一定有OH参与反应，负极反应为 CH410OH8e=CO23 7H2O，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)0.25
16、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.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇(CH3OH)燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电池。甲醇燃料电池的工作原理如图 1 所示(电池总反应为 2CH3OH3O2=2CO24H2O)。(1)b 处通入的是，c 处通入的是。(2)该电池正极的电极反应为。(3)工作一段时间后，当 6.4 g 甲醇完全反应生成 CO2 时，转移电子的物质的量为mol。CH3OHO24e4H=2H2OO21.2.第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供动力，降低油耗；在刹
17、车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以 M 表示)为负极，碱液(主要为 KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图 2 所示，其总反应为 H22NiOOH 放电充电 2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的 pH(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应为。增大NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH解析：.(1)在原电池中，负极发生氧化反应，生成阳离子或消耗阴离子，为保持电中性，阳离子从负极移向正极，根据图中 H的迁移方向可判断 b 处为负极，通入的是燃料，而 c 处是正极，通入的是氧气。(2)正极的 O2 获得电子，在酸性环境中生成 H2O：O24e4H=2H2O。(3)转移电子的物质的量为6.4 g32 gmol161.2 mol。.混合动力车上坡或加速时，该镍氢电池处于工作状态，由图示结合 Ni 的化合价由32，可知乙为正极，电极反应为 NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，故该处 pH 增大。