1、第2课时 发展中的化学电源基 础 巩 固一、选择题1. (2019福建师大附中高一期末考试)某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(C)A锌筒是原电池的正极B石墨电极上发生氧化反应C铵根离子流向石墨电极D电子经石墨沿电解质溶液流向锌筒解析：由普通锌锰干电池的结构图中电子的移动方向可知，Zn为负极，A项错误；石墨为正极，正极上发生还原反应，B项错误；原电池工作时，电解质溶液中，阳离子从负极流向正极，C项正确；电子只能在外电路中流动，不能在电解质溶液中流动，D项错误。2. (2019河南郑州一中月考)将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，如图所示。该装置在工
2、作时，下列叙述正确的是(D)A镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2B铝是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成C该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流D该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理解析：一般情况下，在原电池中较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极，但在该原电池中电解质是氢氧化钠溶液，由于镁和氢氧化钠不反应，铝可以和氢氧化钠反应生成氢气，所以此装置中铝是负极，电解反应为Al3e4OH=Al(OH)4。镁是正极，电极反应为6H2O6e=6OH3H2，A、B项错误；在原电池的电解质溶液中没有电子通过，而是离子的定向移动产生电流，C项错误；铝表面的氧化膜Al2O3能溶
3、于NaOH溶液，所以不必处理，D项正确。3能量转化率大；氧化剂和还原剂可以不断从外部输入；电极产物可以不断输出；且能代替汽油作为汽车的动力；能持续使用的新型电池为(B)A锂电池B燃料电池C干电池 D铅蓄电池解析：只有燃料电池符合上述要求，选B。4.酸性干电池装置示意图如图所示，电池总反应式为Zn2NH=Zn22NH3H2，下列说法正确的是(B)A碳为电池的负极B氨气在碳棒上生成C电流由锌极流向碳极DH2在Zn片上生成解析：放电时，Zn失电子，作负极，A项错；正极电极反应为2NH2e=2NH3H2，所以NH3在碳棒上生成，B项正确；电流由碳棒流向锌极，C项错误；H2在碳棒上生成，D项错误。5(2
4、019安庆高一检测)MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl。有关该电池的说法正确的是(D)AMg为电池的正极B负极反应为AgCle=AgClC不能被KCl溶液激活D可用于海上应急照明供电解析：由电池反应知，Mg是还原剂，作负极，负极反应为Mg2e=Mg2，A、B错，该电池能被海水激活，也能被KCl溶液激活，C错；电池能被海水激活提供电能，可用于海上应急照明，D正确。二、非选择题6CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。(1)甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲
5、醇、空气、KOH(电解质溶液)构成，则下列说法正确的有_CD_。A电池放电时通入空气的电极为负极B电池放电时负极的电极反应式为CH3OH6e=CO22H2OC电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱D电池放电时每消耗6.4 g CH3OH转移1.2 mol电子(2)写出甲醇燃料电池在酸性条件下负极的电极反应式：CH3OHH2O6e=CO26H。解析：(1)根据甲醇燃烧过程中电子转移情况可知，通甲醇的电极为负极，通空气的电极为正极，A项错误；在碱性电解质溶液中负极的电极反应式为CH3OH8OH6e=CO6H2O，B项错误；在放电过程中，OH参与电极反应，不断被消耗，导致电解质溶液碱性减弱，C项正确；
6、电池放电时每消耗6.4 g CH3OH，即0.2 mol CH3OH，转移电子数为60.2 mol1.2 mol，D项正确。(2)甲醇燃料电池中，在酸性条件下甲醇为负极失电子生成CO2，电极反应式为CH3OHH2O6e=CO26H。7(2019东莞高一检测)(1)有一种燃料电池，总反应式为2H2O22H2O，则负极的电极反应式为2H24OH4e=4H2O；正极是_O2_。(2)如将(1)中的电解质由KOH改为稀硫酸，则电极反应式为负极：2H24e=4H，正极：O24H4e=2H2O。两者的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH变化是_前者变小，后者变大_。(3)如把H2改为CO，KOH作导电物质
7、，则电极反应式为负极：2CO8OH4e=2CO4H2O，正极：O22H2O4e= 4OH。解析：(1)由该电池的总反应式及原电池的概念可知，H2在反应中被氧化，应在负极上反应；O2被还原，应在正极上反应，又因在碱性条件下不可能有H参加或生成，故负极反应式为2H24OH4e=4H2O；正极反应式为O22H2O4e= 4OH。(2)若将碱性溶液换成酸性溶液，此时不可能有OH参加或生成，负极反应式为2H24e=4H；正极反应式为O24H4e=2H2O。由于前者在碱性条件下反应，KOH量不变，但原电池工作时，H2O增多，溶液变稀，pH将变小；而后者为酸性溶液，H2SO4量不变，H2O增多，溶液酸性减弱
8、，故pH将变大。(3)如把H2改为CO，用KOH作导电物质，CO生成的CO2与碱反应生成CO，则负极反应式为2CO8OH4e=2CO4H2O；正极反应式为O22H2O4e=4OH。8化学电池在通迅、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池的负极材料是_锌_，负极发生的电极反应方程式为Zn2e=Zn2。若反应消耗16.25 g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为_0.5_mol。(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池总反应式可以表示为Cd2NiO(OH)2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，
9、但能溶于酸，以下说法中正确的是_(填序号)。以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为电能放电时化学能转变为电能(3)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知X极为电池的_负_(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应方程式为O22H2O4e=4OH。解析：(1)锌锰干电池中的负极是Zn，发生氧化反应，失去电子生成锌离子，电极反应式是Zn2e=Zn2；16.25 g Zn的物质的量是0.25 mol，每个Zn失去2个电子，所以电池中转移电子的物质的量是0.5 mol。(2)该反应的反应条件不同，所以不是可逆反应，错误，正确；充电时是把电能转化为化学能，放电时是把化学能转
10、化为电能，所以错误，正确。(4)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是电子流出的一极，所以X是负极；Y是正极，发生还原反应，结合电解质溶液，氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为O22H2O4e= 4OH。能 力 提 升一、选择题1(2019泰安高一检测)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(C)A水既是氧化剂又是溶剂B放电时正极上有氢气生成C放电时OH向正极移动D总反应为2Li2H2O=2LiOHH2解析：该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，电解质
11、是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中OH向负极移动，C项错误。2(2019淮北高一期中)某原电池的总反应式为2H2O2=2H2O，两电极材料都是石墨，氢氧化钾为电解质溶液，下列说法不正确的是(C)A氧气在正极发生还原反应B负极反应式为H22e2OH=2H2OC该电池工作一段时间后电解质溶液中c(OH)变大D若正极消耗的气体质量为4 g，则转移的电子的物质的量为0.5 mol解析：根据原电池的工作原理，在正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故A正确；根据电池总反应以及电解质的环境，负极反应式为H22e2OH=2H2O，故B正确；根据电池总反应，生成了H2O，对KOH溶液起到稀释作用，c(
12、OH)降低，故C错误；正极上消耗的是氧气，因此转移电子物质的量为4 mol0.5 mol，故D正确。3(2019贵阳高一期末联考)如图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是(B)A对电极的电极反应式为2H2e=H2B半导体电极发生还原反应C电解质溶液中阳离子向对电极移动D整个过程中实现了太阳能电能化学能的转化解析：由图示分析知在对电极上发生的反应式为2H2e=H2，A项正确；半导体电极是负极，发生氧化反应，B错误；电解质溶液中阳离子向正极即对电极移动，C项正确；据过程分析，整个过程实现了太阳能向电能、化学能的转化，D
13、项正确。4(2019武汉高一检测)LED产品的使用为城市增添色彩。如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是(C)A电路中的电子从负极经外电路到正极，再经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路Ba处通入氢气，b处通入氧气，该装置将化学能最终转化为电能C电池放电后，OH的物质的量浓度减小D通入O2的电极发生反应：O24e=2O2解析：电路中的电子从负极经外电路到正极，但是电子不经过KOH溶液，A不正确；由外电路中电子的运动方向可知，a是负极、b是正极，故a处通入氢气、b处通入氧气，该装置将化学能最终转化为光能，B不正确；电池放电后，电池反应产物是水，故OH的物质的量浓度减
14、小，C正确；通入O2的电极发生反应为O22H2O4e=4OH，D不正确。5.镁燃料电池具有能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于储运等特点。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(A)A放电过程中OH移向正极B电池的总反应式为MgClOH2O=Mg(OH)2ClC镁电池中镁均为负极，发生氧化反应D正极反应式：ClOH2O2e=Cl2OH解析：根据工作原理图判断反应过程，判断正、负极，正确书写电极反应式。镁燃料电池，镁作负极失电子，碱性溶液中生成Mg(OH)2。ClO在正极反应，由图可知有Cl和OH生成，正极反应式：ClOH2O2e=Cl2OH，OH向负极移
15、动，生成Mg(OH)2。二、非选择题6锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质转移到MnO2晶格中生成LiMnO2。请回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_b_极流向_a_极(填字母)。(2)负极的电极反应式为Lie=Li。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_否_(填“是”或“否”)；原因是_电极Li是活泼金属，能与水反应_。解析：(1)该电池中Li失去电子生成Li，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，所以外电路中的电流方向由正极流向负极，所以从b流向a。(2)负极发生氧化反应，即Li失去
16、电子生成Li，电极反应式为Lie=Li。(3)不能用水代替电池中的混合有机溶剂，因为Li是活泼金属，与水反应，无法参与原电池反应，不能产生电流。7氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O2H2O2。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题：(1)海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现_化学_能转变为_电_能。水分解时，断裂的化学键为_共价_键，分解海水的反应属于_吸热_反应(填“放热”或“吸热”)。(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为A极：2H22O24e=2
17、H2O；B极：O24e=2O2，则A极是电池的_负_极；电子从该极_流出_(填“流入”或“流出”)。(3)有人以化学反应：2ZnO24H=2Zn22H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H进行工作。则原电池的负极材料是_Zn_，正极上发生反应的电极反应式为O24H4e=2H2O。解析：(1)海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现了化学能转变为电能。水分解时，断裂的化学键为共价键，分解海水的反应属于吸热反应。(2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。(3)负极发生氧化反应，所以该原电池的负极材料是Zn，电极反应式为Zn2e=Zn2，则正极上发生反应的电极反应式为O24H4e=2H2O。