1、课时作业19 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银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的电池反应是：ZnAg2OH2O=2AgZn(OH)2，则负极上发生反应的物质是()AAg BZn(OH)2CAg2O DZnD解析：由题给总方程式得：Zn2OH2e=Zn(OH)2，故 Zn 为负极。2某固体酸燃料电池以 CsHSO4 固体为电解质传递 H，其基本结构见右图，电池总反应可表示为：2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A电子通过外电路从 b 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
2、，消耗 1.12 L 的 H2DH由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极D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。3有人设计出利用 CH4 和 O2 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，则下列说法中正确的是()每消耗 1 mol CH4 可以向外电路提供 8 mol e负极上 CH
3、4 失去电子，电极反应式为CH410OH8e=CO23 7H2O负极上是 O2 获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH电池放电时，溶液 pH 不断升高A B C DA解析：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还与 KOH 反应生成 K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为 CH410OH8e=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 CH42O22
4、KOH=K2CO33H2O 可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的 pH 不断下降，故正确，错误。故正确答案为 A。4镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2O 放电充电 Cd(OH)22Ni(OH)2。下列叙述中正确的是()A该电池放电的时候，负极材料是 Ni(OH)2B放电时每转移 3 mol 电子时，正极有 3 mol NiO(OH)被氧化C充电时，阴极附近 pH 增大D充电时，阳极反应是 Cd(OH)22e=Cd2OHC解析：放电时为原电池原理，电池总反应为 Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2，
5、负极材料为 Cd，负极电极反应式为 Cd2e2OH=Cd(OH)2，正极电极反应式为2NiO(OH)2e2H2O=2Ni(OH)22OH，A 错误；根据电极反应式知，放电时每转移 3 mol 电子，正极有 3 mol NiO(OH)被还原，B 错误；充电时为电解原理，电解反应为 Cd(OH)22Ni(OH)2=Cd 2NiO(OH)2H2O，阴 极 电 极 反 应 式 为Cd(OH)22e=Cd2OH，阴极附近碱性增强，pH 增大，C正确；充电时的阳极电极反应式为 2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O，D 错误。5科学家成功开发出便携式固体氧化物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。电
6、池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧化物，在熔融状态下能传导 O2。下列对该燃料电池的说法不正确的是()A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B该电池的总反应是：C3H85O2=3CO24H2OC电路中每通过 5 mol 电子，约有 5.6 L 标准状况下的丙烷被完全氧化D通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为：C3H820e10O2=3CO24H2OA解析：该燃料电池的化学反应原理是：C3H85O2=3CO24H2O，B 正确；放电过程中通入丙烷的电极为负极：C3H820e10O2=3CO24H2O，C、D 正确；通入 O2 的电极为正极：O24e=2O2，产生的 O2将
7、向负极移动，A 项错。6美国海军海底战事中心与麻省理工学院共同研制成功的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()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 增大D电池总反应式是：MgH2O22H=Mg22H2OB解析：MgH2O2 燃料电池中 Mg 作负极：Mg2e=Mg2，Pt 作正极：H2O22H2e=2H2O，总式为：MgH2O22H=Mg22H2O，消耗 H，使 c(H)减小，pH 增大，且 H移向正极。7镁-次氯酸盐电池的工作原理如图所示，该电池反应为 MgClOH2O=Mg(OH)2Cl。下
8、列有关说法正确的是()A电池工作时，正极 a 附近的 pH 增大B电池工作时，C 溶液中的溶质是 MgCl2C负极反应式：ClO2eH2O=Cl2OHDb 电极发生还原反应，每转移 0.2 mol 电子，理论上生成0.1 mol ClA解析：根据电池的装置示意图，ClOCl，化合价降低，得电子，根据原电池的工作原理，a 极为正极，b 极为负极，正极反应式为 ClOH2O2e=Cl2OH，负极反应式为 Mg2OH2e=Mg(OH)2，因此电池工作时，正极 a 附近的pH 增大，A 正确。8电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3 的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()AO2 在电极
9、b 上发生还原反应B溶液中 OH向电极 a 移动C反应消耗的 NH3 与 O2 的物质的量之比为 45D负极的电极反应式为 2NH36e6OH=N26H2OC解析：构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A 项正确；电池放电过程中，溶液中的阴离子移向负极(a极)，B 项正确；1 mol NH3 反应生成 N2 转移 3 mol 电子，1 mol O2反应转移 4 mol 电子，根据电子守恒可知，消耗的 NH3 与 O2 的物质的量之比为 43，C 项错误；负极的电极反应式为 2NH36e6OH=N26H2O，D 项正确。9乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 200 左右时供电，电
10、池总反应式为 C2H5OH3O2=2CO23H2O，电池示意图如右，下列说法中正确的是()A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电流由 b 极沿导线流向 a 极Ca 极上发生的电极反应是 C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb 极上发生的电极反应是 2H2OO24e=4OHB解析：通入乙醇的一极(a 极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b 极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，选项 A 不正确；电流方向与电子流向相反，电流由 b 极沿导线流向 a 极，选项 B 正确；a 极上乙醇应该失电子被氧化，所以选项 C 不正确；因为电池中使用的是磺
11、酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现 OH，选项 D 不正确。10据报道，美国一个海军航空站安装了一台 250 kW 的MCFC 型燃料电池。该电池可同时供应电和水蒸气，其燃料为H2，电解质为熔融的 K2CO3，工作温度为 600700。已知该电池的总反应为 2H2O2=2H2O，负极反应为 H2CO23 2e=H2OCO2。下列推断正确的是()A正极反应为 4OH4e=O22H2OB放电时，CO23 向负极移动C电池供应 1 mol 水蒸气，转移电子的物质的量为 4 molD放电时，CO23 向正极移动B解析：该电池的正极反应为 O24e2CO2=2CO23，A项错误；原电池工作时，阴离子
12、向负极移动，B 项正确，D 项错误；电池提供 1 mol 水蒸气时，转移的电子的物质的量为 2 mol，C 项错误。11某种新型超级电池采用高铁酸钾(K2FeO4)作正极材料，填充 H2 的金属作负极材料，KOH 溶液为电解液，该电池具有电压高且稳定、绿色环保等特点。下列说法正确的是()A正极的电极反应式为 2FeO24 10OH6e=Fe2O35H2OB负极的电极反应式为 H22e=2HC电池工作过程中，溶液的 pH 增大D该电池中电子从负极经 KOH 溶液流向正极C解析：根据题意可知，正极的电极反应式为 2FeO24 5H2O6e=Fe2O310OH，负极的电极反应式为 H22OH2e=2
13、H2O，电 池总反应为 2K2FeO4 3H2=Fe2O3 H2O4KOH，故 A、B 项错误，C 项正确。该电池中电子从负极经外电路流向正极，D 项错误。12硼化矾(VB2)-空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如右，该电池工作时反应为 4VB211O2=4B2O32V2O5。下列说法正确的是()DA电极 a 为电池负极B图中选择性透过膜只能让阳离子选择性通过C电子由 VB2 极经 KOH 溶液流向电极 aDVB2 极发生的电极反应为 2VB222OH22e=V2O52B2O311H2O解析：根据电池总反应和题图知电极 a 为正极，A 项错误；题图中选择性透过膜只能让阴离子选择性通过
14、，B 项错误；电子由 VB2 极经负载流向电极 a，C 项错误；根据总反应和电子转移情况可知 D 项正确。二、非选择题(52 分)13(12 分)SO2、CO、CO2、NOx 是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。(1)利用电化学原理将 CO、SO2 转化为重要化工原料，装置如图所示。若 A 为 CO，B 为 H2，C 为 CH3OH，则通入 CO 一极的电极反应式为。若 A 为 SO2，B 为 O2，C 为 H2SO4，则负极的电极反应式为。若 A 为 NO2，B 为 O2，C 为 HNO3，则负极的电极反应式为。CO4e4H=CH3OHSO22H2
15、O2e=SO24 4HNO2eH2O=NO3 2H(2)碳酸盐燃料电池以一定比例的 Li2CO3和 Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为 650，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H2 的体积比为 11)直接作燃料，其工作原理如图所示。则电池负极反应式为。COH24e2CO23=3CO2H2O解析：(1)燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极，通入还原剂的电极是负极，该反应中 C 化合价由2 价变为2 价，H化合价由 0 价变为1 价，所以 CO 是氧化剂，则通入 CO 的电极为正极，电极反应式为 CO4e4H=CH3OH；若 A 为 SO2，B 为 O2，C 为 H2SO4，负极上二氧
16、化硫失电子，与水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为 SO22H2O2e=SO24 4H；若 A 为 NO2，B 为 O2，C 为 HNO3，则正极发生还原反应，氧气得电子生成水，电极反应式为 O24e4H=2H2O，负极发生氧化反应，电极反应式为 NO2eH2O=NO3 2H。(2)该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子，与碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为 COH24e2CO23=3CO2H2O。14(14 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如下图：
17、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。负2CH3OH2H2O12e=2CO212H还原3O212H12e=6H2O2CH3OH3O2=2CO24H2O13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
18、极。15(14 分)(1)根据氧化还原反应 2H2O2=2H2O，设计成燃料电池，负极通的气体应是，正极通的气体应是。H2O2(2)上图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是。Aa 电极是负极Bb 电极的电极反应为 4OH4e=2H2OO2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置B解析：(3)根据选择电解质溶液的不同，填写下表：(4)若把 H2 改为 CH4，KOH 溶液作电解质，则负极反应为。CH410OH8e=CO23 7H2O16(12 分)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，
19、其电极分别是 Ag2O 和 Zn，电解质溶液为 KOH 溶液，电极反应为 Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH根据上述反应式，完成下列填空。(1)下列叙述正确的是。A在使用过程中，电解质溶液中的 KOH 被不断消耗，pH减小B使用过程中，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极CZn 是负极，Ag2O 是正极DZn 电极发生还原反应，Ag2O 电极发生氧化反应(2)写出电池的总反应式：。(3)使用时，负极区的 pH(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的 pH，电解质溶液的pH。CZnAg2O=ZnO2Ag减小增大不变解析：(1)在使用过程中，负极消耗 OH，pH 减小，正极生成 OH，pH 增大，电解质溶液中 KOH 的量不变，pH 不变，A 项错；电子流向是由 Zn 极经外电路流向 Ag2O 极，B项错；Zn 为负极，发生氧化反应，Ag2O 为正极，发生还原反应，C 项对，D 项错。(2)将正负两极反应式相加可得总反应式。