1、第2课时发展中的化学电源(时间:40分钟)选题表知识点题号常见化学电源1,2,4,7新型化学电源3,5,6原电池原理及反应式书写8,9,11,12综合10,13,14基础过关1.(2017河南信阳期中)电子计算器所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液,其电极反应是Zn+2OH-2e- Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,下列判断正确的是(B)A.锌为正极,Ag2O为负极B.锌为负极,Ag2O为正极C.原电池工作时,溶液中OH-移向正极D.原电池工作时,溶液中电子由负极流向正极解析:根据化合价变化可知Zn被氧化,应为原电池的负极,则正极为Ag2O,A错误
2、,B正确;原电池工作时,溶液中的阴离子向负极移动,C错误;原电池工作时,电子从负极流出经导线流向正极,不能进入溶液,D错误。2.(2016北大附中月考)如图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池的说法不正确的是(B)A.a极是负极B.正极的电极反应是O2+2H2O+4e-4OH- C.电流由b通过灯泡流向aD.氢氧燃料电池是环保电池解析:氢氧燃料电池中,H2在负极a上被氧化,O2在正极b上被还原,电流由正极通过灯泡流向a,故A、C正确;由于电解质溶液为酸性,故正极的电极反应为O2+4H+4e-2H2O,B不正确;该电池的总反应为2H2+ O22H2O,属于环保电池,D正确。3.2016年10月1
3、7日“神舟十一号”飞船发射成功,宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池,另外内部还配有高效的燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,所用燃料为氢气,电解质为熔融的碳酸钾,已知该电池的总反应为2H2+O22H2O,负极反应为H2+C-2e-CO2+H2O,则下列推断中,正确的是(A)A.电池工作时,C向负极移动B.电池放电时,外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极C.正极的电极反应:4OH-4e-O2+2H2OD.通氧气的电极为阳极,发生氧化反应解析:电池放电时,电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动,所以C向负极移动,A正确;原电池放电时,电子从负极沿导线流向正极,即电子从通入氢气的负极沿导线流
4、向通入氧气的正极,B错误;正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子,电极反应式为O2+2CO2+4e-2C,C错误;通入氧气的电极是正极,正极上得电子发生还原反应,D错误。4.(2017广东东莞四校联考)燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能,当以30%KOH溶液为电解质溶液,电极反应如下:2H2+4OH-4e-4H2O,O2+2H2O+4e-4OH-。据此作出判断,下列说法中不正确的是(A)A.反应时负极附近pH增大B.电池总反应为2H2+O22H2OC.O2在正极发生还原反应D.工作时OH-向负极移动解析:根据负极反应:2H2+4OH-4e-4H2O,消
5、耗氢氧根离子,所以反应时负极附近pH减小,A不正确;电池总反应为2H2+O22H2O,B正确;由电极反应式可知,通入氧气的一极为电池的正极,发生还原反应,C正确;原电池中阴离子向负极移动,所以工作时OH-向负极移动,D正确。5.(2016河南濮阳期末)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器,该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是(C)A.Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正极移动解析:原电池的负极被氧化,Mg为负极,A错误;H2O2作为氧化剂,在石墨上被还原为OH-,发生还原反应,石墨电极
6、附近溶液碱性增强,pH增大,B错误,C正确;溶液中Cl-应向负极移动,D错误。6.(2017江西赣州十四县市联考)为体现节能减排的理念,中国研制出了新型固态氧化物燃料电池,该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(A)A.电子从b极经导线流向a极B.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-C.还可以选用NaOH固体作固态电解质D.若反应中转移1 mol电子,则生成22.4 L(标准状况)CO2解析:根据电池的工作原理可知b极为负极,a极为正极,故电子应从b极经导线流向a极,故A正确;该电池中没有H2O、OH-,故B、C错误;由CO+O2-2e-CO2知,转移1 mol电子,生成0.5
7、 mol CO2,其体积为11.2 L(标准状况),D错误。7.下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是(D)A.电池中锌是正极B.电池是一次电池C.电池工作时,氢气发生还原反应D.电池工作时,电子由锌通过导线流向碳棒解析:A项,电池中锌的活泼性大于铜,所以锌作负极;B项,铅蓄电池是可充、放电电池,所以为二次电池;C项,在氢氧燃料电池中,H2失去电子发生氧化反应。8.燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的甲烷燃料电池,如图所示,a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(B)A.a极是负极,该电极上发生氧化反应B.b极反应是O2+4OH-4e-2H2OC.总反应方程式为CH
8、4+2O2+2KOHK2CO3+3H2OD.甲烷燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析:a极通CH4为负极,电极反应为CH4+10OH-8e-C+7H2O,发生氧化反应,A正确;B项,b极通O2为正极,电极反应为2O2+4H2O+8e- 8OH-,B不正确;正、负极电极反应式相加得总反应为CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O,C正确;D项,甲烷燃料电池的能量高,且产物为水和盐,对环境无污染,故是具有应用前景的绿色电源。9.(2016江西樟树模拟)MgAgCl电池是一种用海水激活的一次电池,在军事上用作电动鱼雷的电源。电池的总反应可表示为Mg+2AgCl MgCl2+2Ag。下列关于该
9、电池的说法错误的是(C)A.该电池工作时,正极反应为2AgCl+2e-2Cl-+2AgB.镁电极作该电池负极,负极反应为Mg-2e-Mg2+C.有24 g Mg被氧化时,可还原得到108 g AgD.装备该电池的鱼雷在水中行进时,海水作为电解质溶液解析:由电池反应方程式看出,Mg是还原剂、AgCl是氧化剂,故金属Mg作负极,正极反应为2AgCl+2e-2Cl-+2Ag,故A正确;金属Mg作负极,其电极反应式为Mg-2e-Mg2+,故B正确;电极反应式Mg-2e- Mg2+,24 g Mg即1 mol被氧化时,转移电子是2 mol,正极反应为2AgCl+2e-2Cl-+2Ag,可还原得到216
10、g Ag,故C错误;因为该电池能被海水激活,海水可以作为电解质溶液,故D正确。10.(2017山西太原期中)英国一家公司正在研发全球首款“充一次电,用七天”的碱性氢氧燃料手机电池。如图为碱性氢氧燃料电池结构示意图。请回答下列问题。(1)电池是将化学能直接转化为 能的装置。(2)氢氧燃料电池中发生反应的化学方程式是。作为碱性氢氧燃料电池,该电池的电解质溶液可以是。(3)b电极上的反应为 ,则该电极为电池的 极,从氧化还原角度分析,该反应属于 反应。(4)氢氧燃料电池与普通电池相比,其优点是 (答出一点即可)。但作为手机电池,长时间使用时,会感觉手机发烫,这是因为有一部分能量转化为 能,所以它还需
11、要解决一些问题,如:手机壳必须多开一个排气孔,可能的原因是 。解析:(1)燃料电池是将化学能转化成电能的装置。(2)碱性氢氧燃料电池中的电解质溶液一般是KOH溶液,电池总反应是氢气与氧气反应生成水,反应方程式为2H2+O22H2O。(3)正极充入氧气,则b电极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式:2H2O+O2+4e-4OH-。(4)氢氧燃料电池的产物是水,与普通电池相比,无污染,还能循环再利用;手机电池长时间使用时会感觉手机发烫,是因为有一部分能量转化为热能,因此手机壳必须多开一个排气孔,可能的原因是有利于水蒸气的散发。答案:(1)电(2)2H2+O22H2OKOH溶液(3)2H2O+O2+
12、4e-4OH-正还原(4)无污染热有利于水蒸气的散发能力提升11.(2016河南周口期末)微生物燃料电池因具有原料广泛、操作条件温和、清洁高效和资源利用率高、无污染等特点而被人们所重视。以用葡萄糖作底物的燃料电池为例,其正、负极反应式如下:正极反应:6O2+24H+24e-12H2O负极反应:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+则有关该电池的下列说法正确的是(D)A.该电池的工作环境是高温条件B.作为负极的葡萄糖(C6H12O6)在变化中失去电子,被还原C.该电池的电解质溶液是强酸性溶液,如浓硫酸或硝酸等D.该电池的总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2O解析:该电池是
13、微生物燃料电池,反应条件温和,所以不需高温条件,A错误;C元素的化合价升高,则葡萄糖在反应中失去电子被氧化,B错误;浓硫酸能和有机物发生脱水反应,电池的电解质溶液不能是浓硫酸,C错误;将正、负极反应式相加即可得总反应方程式:C6H12O6+ 6O26CO2+6H2O,D正确。12.(2017山西怀仁一中月考)由NO2、O2,熔融盐组成的燃料电池如图所示,在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y,下列有关说法正确的是(C)A.石墨极为正极,石墨极为负极B.Y的化学式为NOC.石墨极的电极反应式为NO2+N-e-N2O5D.石墨极上发生氧化反应解析:燃料电池中通氧气的为正极,通燃料的为负极,则石墨
14、极为负极,石墨极为正极,A错误;NO2中氮元素的化合价为+4价,反应后化合价升高,所以Y的化学式为N2O5,B错误;负极上NO2失电子生成N2O5,则石墨极的电极反应式为NO2+N-e-N2O5,C正确;石墨极为氧气得电子发生还原反应,D错误。13.(2017浙江湖州期中)有X、Y、Z、W四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大。只有Z是金属元素,X最外层只有一个电子,Y和W元素原子的最外层电子数相同,且Y元素原子L层电子数是K层电子数的3倍,Z元素原子的最外层电子数是W元素原子最外层电子数的一半。请回答:(1)Z是(填元素符号),W的原子结构示意图为。(2)写出两种仅由X、Y两种元素的原子形成
15、的10电子微粒的符号: 。(3)将X的单质气体与Y的单质气体间的反应设计成原电池反应,简易装置如图所示。A处通入的气体为 ,B处气体发生反应的电极反应式为 。解析:(1)有X、Y、Z、W四种短周期元素,它们的核电荷数依次增大,X最外层只有一个电子,X不是金属元素,X为H,Y元素原子L层电子数是K层电子数的3倍,则Y为O元素;W和Y元素原子的最外层电子数相同,则W为S;Z元素原子的最外层电子数是W元素原子最外层电子数的一半,则Z为B或Al,又Z是金属元素且核电荷数大于O,则Z只能为Al,W为S,核外电子分三层排布,分别为2、8、6,原子结构示意图为。(2)X、Y分别为H、O,形成的氢化物H2O含
16、有10个电子,形成的OH-含有10个电子。(3)根据电子的流向,A处电子流出,为负极,发生氧化反应,所以A处通入的气体为H2,氧气具有氧化性,通入氧气的一极为原电池的正极,正极发生还原反应,电极方程式为O2+4e-+4H+2H2O。答案:(1)Al(2)H2O、OH-(3)H2O2+4e-+4H+2H2O14.化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。.(1)锌锰干电池的基本构造如图。锌锰干电池工作时,电路中每通过0.2 mol e-,负极质量减少 g;工作时N在正极放电产生两种气体,其中一种气体分子是含10e-的微粒,正极的电极反应式是 。(2)关于该电池的使用和性能,说法正确的是 。
17、A.该电池可充电后反复使用B.该电池可用于闹钟、收音机、照相机等C.该电池使用后能投入火中,也可投入池塘中D.该电池长时间连续工作后,糊状物可能流出,腐蚀用电器.(3)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可表示为Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸。以下说法正确的是 。A.以上反应是可逆反应B.反应环境为碱性C.电池放电时Cd作负极D.是一种二次电池.(4)锂电池锂的摩尔质量小而比容量特别大,但是锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液?请用化学方程式表示其原因:
18、。解析:(1)锌锰干电池的负极是锌,正极为石墨棒,电解质为氯化铵,负极发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,根据电极反应式可知,电路中每通过0.2 mol e-,消耗0.1 mol Zn,质量为0.1 mol65 g/ mol=6.5 g。正极发生还原反应,工作时N在正极放电,产生两种气体,其中一种气体分子是含10e-的微粒,应为NH3,电极反应式为2N+ 2e-2NH3+H2。(2)该电池是一次性电池,不能反复使用,故A错误;该电池可将化学能转化为电能,能用于闹钟、收音机、照相机等,故B正确;该电池使用后不能投入火中、池塘中,因为电池中的重金属会污染环境,故C错误;该电池长时间连续工作后,糊状物可能流出,腐蚀用电器,故D 正确。(3)可逆反应的正、逆反应条件是相同的,但充电和放电的条件是不一样的,即以上反应不是可逆反应,故A错误;根据电池产物是氢氧化物,知道反应环境为碱性,故B正确;电池放电时是原电池的工作原理,失电子的一极是负极,即Cd作负极,故C正确;该电池是能连续充放电使用的电池,是一种二次电池,故D正确。(4)金属锂可以和水之间发生化学反应生成氢氧化锂和氢气:2Li+ 2H2O2LiOH+H2,所以不能用含有水的电解质溶液。答案:(1)6.52N+2e-2NH3+H2(2)BD(3)BCD(4)2Li+2H2O2LiOH+H2