2020-2021学年苏教版化学必修二双基限时练12-化学电源.docx

双基限时练(十二)　化学电源
基 础 强 化
1．下列说法正确的是(　　)
A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应基础是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料是PbO2
解析　碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池；铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是Pb。
答案　C
2．关于化学电源的叙述，错误的是(　　)
A．最早使用的化学电池是锌锰电池
B．在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参与化学反应
C．镍镉电池不能任凭丢弃的主要缘由是镍、镉的资源有限，价格昂贵
D．燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源
答案　C

3．如图为番茄电池，下列说法正确的是(　　)
A．一段时间后，锌片质量会变小
B．铜电极四周会消灭蓝色
C．电子由铜通过导线流向锌
D．锌电极是该电池的正极
解析　在番茄电池中，锌是该电池的负极，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，故一段时间后，锌片质量会变小，A项正确，D项错误；铜作电池的正极，番茄中的有机酸电离出的H＋在铜电极上放电产生氢气，铜电极不发生任何变化，只起导电作用，B项错误；原电池中，电子流向是：负极→导线→正极，C项错误。
答案　A
4．下列叙述正确的是(　　)
A．水果电池是高效环保的家用电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电源的反应基础是氧化还原反应
D．手机上用的锂离子电池属于一次电池
解析　水果电池工作时间短且效率低；燃料电池不污染环境；依据氧化还原反应和原电池反应原理，制造了多种多样的化学电源；手机上用的锂离子电池充电后连续使用，属于二次电池。
答案　C
5．已知空气—锌电池的电极反应为：锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；碳棒：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，据此推断，锌片是(　　)
A．正极，被还原　　　　 B．正极，被氧化
C．负极，被还原 D．负极，被氧化
解析　依据电极反应式可知，锌片是负极，被氧化。
答案　D
6．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的创造是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析　锌锰干电池中碳棒作正极，正极上发生还原反应，不会变细；化学电源是依据原电池的反应原理将化学能转变为电能；氢氧燃料电池工作时氢气是还原剂在负极被氧化；太阳能电池的主要材料是高纯度的硅。
答案　C
7．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为：2Ag＋Zn(OH)2Ag2O＋Zn＋H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是(　　)
A．Ag B．Zn(OH)2
C．Ag2O D．Zn
解析　上述反应的逆反应是原电池反应，Zn是活泼的金属，失去电子，作为原电池的负极。
答案　D
8．随着人们生活质量的不断提高，废电池必需进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要缘由是(　　)
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中石墨电极
解析　其首要缘由是防止废弃电池对环境造成污染，故选B。
答案　B
9．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电，电池负极反应为(　　)
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析　电池负极发生失去电子的氧化反应，排解B、D项；以H3PO4为电解质，不是碱性介质，故A项不正确。
答案　C
10．汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：

PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
依据此反应推断下列叙述中正确的是(　　)
A．PbO2是电池的负极
B．Pb是负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性增加
解析　依据电池反应知放电过程中铅失去电子，因此它是原电池的负极，其电极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4，故B项正确；PbO2在放电过程中得到电子被还原，所以它是原电池的正极，因此A、C两项错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸性减弱，故D项错误。
答案　B
11．燃料电池是目前正在探究的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是
x极：O2(气)＋2H2O(液)＋4e－===4OH－
y极：H2(气)＋2OH－－2e－===2H2O(液)
回答下列问题：
(1)x是________极，发生________反应。(填“氧化”或“还原”，下同)
(2)y是________极，发生________反应。
总反应方程式为______________________________________。
(3)若反应后得到5.4 g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为________。
解析　(1)x极：O2得电子发生还原反应，所以为正极。
(2)y极：H2失电子发生氧化反应，所以为负极。x极，y极得失电子应相同，故x极电极反应式与y极电极反应式乘以2相加得总反应方程式为2H2＋O2===2H2O。
(3)4 mol e－～2H2O
4 mol 2×18 g
n(e－) 5.4 g
n(e－)＝0.6 mol。
答案　(1)正　还原　(2)负　氧化　2H2＋O2===2H2O　(3)0.6 NA
12．Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要缘由是________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填选项字母)。
A．NaOH　　　　　　　　 B．Zn
C．Fe D．NH3·H2O
解析　(1)负极是失电子的一极，Zn失电子由负极经外电路流向正极。(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。
答案　(1)Zn(或锌)　正极　(2)锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　B
能 力 提 升
1.一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是(aq表示溶液)(　　)
A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－
B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)
C．CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－
D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－
解析　分析题意可知，H3OH作还原剂，在负极发生氧化反应；O2作氧化剂，在正极发生还原反应。电极反应式的右边若为＋6e－，移到左边变为－6e－，故C项正确。
答案　C
2．争辩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(　　)
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：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
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，又由于电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中阴离子(OH－)向负极移动，C项错误。
答案　C
3．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　)
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的c(OH－)不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
解析　O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不行能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。
答案　D
4．据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，由于锌电池容量更大，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Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液为强酸
解析　Zn与O2反应的电子转移状况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn－2e－===Zn2＋。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
答案　B
5．燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷(CH4)燃料电池的填空：
(1)甲烷与氧气反应的化学方程式为：__________________。
(2)已知燃料电池的总反应式为CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，电池中有一极的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，这个电极是燃料电池的________(填“正极”或“负极”)，另一个电极上的电极反应式为：___________________________。
(3)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)通常状况下，甲烷燃料电池的能量利用率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率。
解析　(2)用总反应式减去其中一极的电极反应式，即得到另一电极的反应式：
CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O①
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O②
①－②得：2O2－8OH－＋8e－===－4H2O
整理为：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。
(3)依据总反应式可知，随着电池不断放电，不断消耗KOH，电解质溶液的碱性减小。
(4)化学电源的能量转化率是燃料燃烧所不行比拟的。
答案　(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
(2)负极　2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
(3)减小
(4)大于
6．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术进展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池任凭丢弃也会对环境造成污染。请依据题中供应的信息，回答下列问题：
(1)电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
①工作时电流从________极流向________极(填“Ag2O”或“Zn”)。
②电极反应式：正极______________________________，
负极：_____________________________________________。
③工作时电池正极区的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是H2＋NiO(OH)Ni(OH)2。
电池放电时，负极是________，负极的电极反应式为________，正极的电极反应式为____________________，正极四周溶液的pH如何变化？________。
答案　(1)①Ag2O　Zn
②Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2　③增大　(2)H2　H2－e－＋OH－===H2O　NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－　增大