学年高二人教版化学选修4练习册42化学电源docWord文档格式.docx
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A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解质可能是强酸
知识点二 二次电池
5．NiCd可充电电池，充电和放电时可以发生如下反应：
Cd（OH）2＋2Ni（OH）2Cd＋2NiO（OH）＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是（ ）
A．CdB．NiO（OH）
C．Cd（OH）2D．Ni（OH）2
6．市场上经常见到的标记为Li ion的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li＋的高分子材料。
这种锂离子电池的总反应式为Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2，下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，负极的电极反应式：
Li－e－===Li＋
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质溶液
D．放电过程中Li＋向负极移动
7．铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解质溶液为稀硫酸，工作时该电池的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
试根据上述情况判断：
（1）蓄电池的负极材料是_____________________________________________。
（2）工作时，正极反应为___________________________________________________。
（3）工作时，电解质溶液的酸性________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）工作时，电解质溶液中阴离子移向________极。
（5）电流方向从________极流向________极。
知识点三 燃料电池
8．燃料电池是一种新型电池，它利用燃料在反应过程中把化学能直接转化为电能。
氢氧燃料电池的基本反应如下：
X极，O2（g）＋H2O（l）＋2e－===2OH－；
Y极，H2（g）＋2OH－－2e－===2H2O（l）。
下列判断中，正确的是（ ）
A．X是负极
B．Y是正极
C．Y极发生还原反应
D．Y极发生氧化反应
9．固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。
它以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）在其间通过。
该电池的工作原理如图L4 2 1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（ ）
图L4 2 1
A．有O2放电的a极为电池的负极
B．有H2放电的b极为电池的正极
C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．该电池的总反应方程式为2H2＋O22H2O
10．
（1）今有反应2H2＋O22H2O，要构成燃料电池，则负极通入的应是________，正极通入的应是________，电极反应式分别为______________________________、
________________________________________________________________________。
（2）如把KOH改为稀H2SO4作电解液，则电极反应式分别为__________________、
（3）上述
（1）和
（2）的电解液不同，反应进行后，
（1）中溶液pH变________（填“大”或“小”，下同），
（2）中溶液pH变________。
（4）如把H2改为甲烷，KOH溶液作电解液，则电极反应式分别为
________________________________________________________________________、
11．有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－。
以下判断错误的是（ ）
A．电池正极发生的反应：
O2＋4e－===2O2－
B．电池负极发生的反应：
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
C．固体电解质里的O2－的移动方向：
由正极流向负极
D．向外电路释放电子的电极：
正极（即电子由正极流向负极）
12．锂电池反应原理如下：
FePO4＋Li
LiFePO4，内部为能够导电的固体电解质。
下列有关该电池说法正确的是（ ）
A．可加入硫酸以提高电解质的导电性
B．放电时电池内部Li＋向负极移动
C．放电时，Li发生还原反应
D．放电时电池正极反应为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4
13．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差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：
5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。
下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
A．正极反应式：
Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
图L4 2 2
14．美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁过氧化氢燃料电池系统。
其工作原理如图L4 2 2所示。
以下说法中错误的是（ ）
A．电池的负极反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．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Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
15．氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下
负极：
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为（ ）
A．1.8molB．3.6mol
C．100molD．200mol
16．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，则下列说法正确的是（ ）
①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole－ ②负极上CH4失去电子，电极反应式：
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O ③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ④电池放电后，溶液pH不断升高
A．①②B．①③
C．①④D．③④
17．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事目的。
一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。
回答下列问题：
（1）这种电池放电时发生的化学反应方程式是
________________________________________________________________________
（2）此电池的正极发生的电极反应式是
________________________________________________________________________，
负极发生的电极反应式是
（3）电解液中的H＋向________极移动，向外电路释放电子的电极是________。
（4）比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：
首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是__________________________。
图L4 2 3
18．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
图L4 2 3为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。
请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________________________，在导线中电子流动方向为________（用a、b表示）。
（2）负极反应式为___________________________________________。
（3）电极表面镀铂粉的原因为____________________________________________。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。
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：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82g·
cm－3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。
③由②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。
1．B [解析]锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确；
铜锌原电池中铜为正极，故电流从铜电极流向锌电极，而电子是由锌电极流向铜电极，B项错；
电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确；
Zn失去电子生成Zn2＋，故作为负极，D项正确。
2．A [解析]较活泼的铝合金为负极（②对）。
Pt Fe合金网为正极，海水是电解液（③对）。
负极上发生氧化反应（④错）。
3．B [解析]在电池的正极上发生的是得电子的还原反应，是总反应中氧化剂发生反应的电极。
由锌锰干电池的总反应式可知，MnO2与NH发生的反应为正极反应，A项错误；
根据原电池的工作原理可知，相对活泼（指金属性）的一极为负极，相对不活泼的一极为正极，B项正确；
在外电路，电子从负极流向正极，C项错误；
长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，糊状物很可能流出而腐蚀用电器，D项错误。
4．B [解析]利用电池反应式可知Zn在反应中失电子被氧化为Zn2＋，进而转化为ZnO，因此锌为电池负极，电解质不可能是强酸（ZnO不会存在于强酸环境中），电池正极发生还原反应。
5．A [解析]发生原电池反应即放电反应时，一定是较活泼的金属作负极，发生氧化反应。
故Cd是负极材料。
6．D
7．
（1）Pb
（2）PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O
（3）减小 （4）负 （5）正 负
[解析]蓄电池工作（放电）时，起原电池作用。
根据原电池原理，负极失去电子发生氧化反应，元素化合价升高，所以Pb为负极；
正极得到电子发生还原反应，元素化合价降低，从总反应式可知，PbO2是氧化剂，即正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O；
从正极反应或电池的总反应可知H2SO4参加了反应，H＋转变成H2O，所以酸性减小；
原电池工作时，溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；
电流方向与电子移动方向相反，从正极沿导线流向负极。
8．D [解析]从电极反应式中可以看出，X极得电子发生还原反应，作正极，Y极失去电子发生氧化反应，作负极。
9．D [解析]固体介质允许O2－通过，说明为非水体系，因此C项中a极反应式不正确，这种表达是水溶液中进行的反应，a极反应式应该是O2＋2e－===O2－，b极反应为H2－2e－===2H＋，总反应方程式是H2＋O2H2O。
10．
（1）H2 O2 负极：
2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：
（2）负极：
2H2－4e－===4H＋ 正极：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O （3）小 大
（4）负极：
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
[解析]
（1）根据总反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，又因为是碱性溶液不可能有H＋参加或生成，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
（2）若将电解液换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加反应，也不可能有OH－生成，负极：
2H2－4e－===4H＋，正极：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
（3）由于
（1）是在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；
而
（2）中为酸性溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。
（4）如把H2改为甲烷，用KOH溶液作电解液，则负极：
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，正极：
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，此时不会有CO2放出。
11．D [解析]因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧化反应（元素化合价升高）。
所以正极反应式是O2＋4e－===2O2－，负极反应式是CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。
由上述电池的正、负极反应式可以看出：
正极反应“源源不断”地产生O2－，负极反应要持续进行，则需要“持续不断”的O2－供应，故电池内O2－的移动方向是由正极流向负极。
电池的负极发生氧化反应，失去电子，故外电路电子从负极流出，所以D错误。
12．D [解析]若加入H2SO4，则Li与H2SO4发生反应，A错误；
放电时，原电池内部阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B错误；
放电时，Li为负极，失电子发生氧化反应，C错误；
放电时，原电池正极反应为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，D正确。
13．B [解析]根据总反应中化合价的升降和正极、负极的反应原理，正极反应为5MnO2＋2e－===Mn5O，负极反应为2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A项错误，B项正确；
C项，阳离子向正极移动，错误；
D项，AgCl是氧化产物，错误。
14．B [解析]Mg H2O2燃料电池中Mg作负极：
Mg－2e－===Mg2＋，Pt作正极：
H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，总反应式为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使c（H＋）减小，pH增大，且H＋移向正极。
15．D [解析]n（H2O）＝＝100mol
2H2＋4OH－－4e－===2H2O，即每生成1molH2O则转移2mole－，当生成100molH2O时，转移200mole－。
16．A [解析]甲烷燃烧生成CO2与H2O，CO2可与KOH作用生成K2CO3和H2O，因此结合题中信息可知该电池工作时总反应为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，由此可知每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole－，①正确；
负极上CH4失电子发生氧化反应，再结合电解质溶液为强碱知碳元素转化为CO，氢元素转化为H2O，故负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，②正确；
O2在正极上获得电子发生还原反应，③错误；
电池放电时，消耗KOH，溶液碱性减弱，pH降低，④错误。
17．
（1）2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
（2）3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋
（3）正 负极 （4）对环境无污染
[解析]甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能。
CH3OH在负极发生氧化反应，电极反应式为2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋；
氧气在正极反应：
3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，两反应式相加即得总反应式。
在电池中，负极释放出电子移动到正极上，故向外电路释放电子的电极为负极。
在原电池的内电路中，阳离子向正极移动，故H＋向正极移动。
甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染。
18．
（1）化学能转变为电能 a到b
（2）2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O
（3）增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率
（4）①Li H2O ②或8.71×
10－4 ③32
[解析]
（1）电池是把化学能转变为电能的装置；
在电池中，电子从负极经导线流向正极，而氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极，故电子由a流动到b。
（2）H2在负极失电子，因为电解质溶液是KOH溶液，故负极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O。
（3）电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，从而增大反应速率。
（4）LiH中Li为＋1价，H为－1价，故反应Ⅰ中还原剂是Li，反应Ⅱ中氧化剂是H2O。
由反应Ⅰ可知吸收标准状况下224LH2时生成160gLiH，则生成的LiH的体积是，则生成的LiH的体积与被吸收的H2的体积之比为＝。
由②生成的20molLiH与H2O反应，由反应Ⅱ可知生成20molH2，H2～2e－，能量转化率为80%，则通过的电子的物质的量为20mol×
2×
80%＝32mol。
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