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课时作业(十二)
(时间：45分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括12小题，每小题4分，共48分)
1．电池是人类生产和生活中重要的能量来源。各式各样电池的制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] 锌锰干电池碳棒作正极，工作一段时间不会变细，A项不正确；氢氧燃料电池将化学能直接转变为电能，B项不正确；氢氧燃料电池工作时氢气失去电子，在负极被氧化，C项正确；太阳能电池的主要材料是高纯度的单质硅，而不是二氧化硅，D项不正确。
[答案] C
2．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
A．Li是正极，电极反应为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋
C．Li是负极，电极反应为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应为Li－2e－===Li2＋
[解析] 本题依据总反应式推断Li被氧化，为负极材料，其失去电子成为Li＋，正极放电的为MnO2。
[答案] B
3．下列有关锌锰干电池的说法中，不正确的是( )
A．锌筒是干电池的负极
B．反应中真正起氧化剂作用的是NH
C．石墨棒是电池的正极
D．电池中锌参与反应，石墨棒不参与反应
[解析] 反应中真正起氧化剂作用的是MnO2。
[答案] B
4．下列化学电池不易造成环境污染的是( )
A．氢氧燃料电池 B．锌锰电池
C．镍镉电池 D．铅蓄电池
[解析] 锰、镍、镉、铅都是重金属，都会造成环境污染，氢氧燃料电池生成水，无污染。
[答案] A
5．关于化学电源的叙述，错误的是( )
A．化学电源均是依据原电池的工作原理设计的
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
[解析] 镍镉电池不能任凭丢弃的主要缘由是镍、镉属于重金属，会对环境造成严峻的污染。
[答案] C
6．(2011年牡丹江一中期末试题)燃料电池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质溶液通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法错误的是( )
A．负极反应式为CH4 ＋ 10 OH－－8e－=== CO＋ 7H2O
B．正极反应式为O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH－
C．随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D．甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
[解析] 负极生成CO消耗OH－多，碱性会变弱，A、B正确，C错误；甲烷燃料电池能量转化效率高，利用率高，D正确。
[答案] C
7．一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( )
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] 在酸性溶液中依据甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳设计的燃料电池中CH3OH在负极上发生氧化反应，即CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－，而氧气在正极上发生还原反应，即O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)。
[答案] C
8．(双选)汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，依据此反应推断，下列叙述中正确的是( )
A．Pb是负极
B．PbO2得电子，被氧化
C．该铅蓄电池充电时，原来的负极发生还原反应
D．电池放电时，溶液酸性增加
[解析] 解答这道题目应从电极反应着手，Pb电极失电子是原电池的负极，当充电时Pb2＋又转化为Pb，发生了还原反应，故A、C正确；PbO2转化为PbSO4，得电子被还原，B错；电池在放电时，H2SO4的浓度减小，溶液的酸性减弱。
[答案] AC
9．(2011年云南昆明一中期末试题) 氢氧燃料电池已用于航天飞机。以硫酸溶液为电解质溶液，电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后发生电极反应，这种电池在使用时的电极反应如下：
2H2－ 4e－ ＝ 4H＋ O2 ＋ 4e－ ＋ 4H＋ ＝ 2H2O
下列说法不正确的是( )
A．右电极为电池正极，b处通入的物质是氧气
B．左电极为电池负极，a处通入的物质是氧气
C．供电时的总反应为：2H2 ＋ O2 ＝ 2H2O
D．H2在负极发生氧化反应
[解析] 氢氧燃烧电池负极电子流出，正极电子流入，所以a通入H2，b通入O2，H2在负极发生氧化反应。A正确，B错误，C、D正确。
[答案] B
10．下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
[解析] 题意中涉及的能量转化有：太阳能→电能，电能→机械能，电能→化学能，化学能→电能 ，共4种能量转化；装置Y发生的化学反应为2H2＋O2===2H2O，该原电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋；从转化图上分析装置Y还供应工作马达能量，所以装置X、Y不能实现能量的完全转化。
[答案] C
11．氢镍电池是一种应用广泛的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应为H2＋2NiO(OH)2Ni(OH)2。据此推断，下列叙述正确的是( )
A．电池放电时，H2是正极
B．电池放电时，溶液中的阳离子移向正极
C．电池充电时，氢元素被氧化
D．电池放电时，电池负极四周溶液的pH不断增大
[解析] 放电时氢气是负极，被氧化，所以A、C两项均错误；对比前后可写成负极反应：H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以电池负极四周溶液的pH不断减小，溶液中的阳离子移向正极(负极阳离子相对过剩)。
[答案] B
12．查处酒后驾驶接受的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法中正确的是( )
A．电池内部H＋由正极向负极移动
B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极
D．电池总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O
[解析] 依据原电池工作原理、反应规律及质量守恒等，可以确定乙醇作原电池的负极，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，物质X的分子式为C2H4O，是乙醇被氧化的产物，为CH3CHO，则电池的总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O；工作过程中负极产生H＋，正极消耗H＋，所以，H＋应由负极向正极移动；外电路中的电子应由负极流出，正极流入。
[答案] D
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
13．(8分)我国首先研制的以铝、空气、海水为能源的新型航标灯，是以海水为电解质溶液。只要把灯放入海水中数分钟后就会发出刺眼的光，其能量比一般干电池高20～50倍。试推想此电池的基本结构：
(1)电池的负极是________，其电极反应式为____________。
(2)可用________材料作正极。
(3)已知正极发生的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。则电池的总反应方程式为____________________________。
[解析] 书写总反应式时，把正极反应式和负极反应式相加即可，留意首先应使电子守恒。
[答案] (1)铝 Al－3e－===Al3＋
(2)金属性比铝弱的导体
(3)4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
14．(10分)(1)有一种燃料电池，总反应式为2H2＋O22H2O，则负极是________，正极是________，电极反应式为________，________。
(2)如将(1)中的电解质由kOH 改为稀 H2SO4，则电极反应式为________，________。两者的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH变化是________。
(3)如把H2改为甲烷，KOH 作导电物质，则电极反应式为________，________。
[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行能有H＋参与或生成，故负极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(2)若将碱性溶液换成酸性溶液，此时应考虑不行能有OH－参与或生成，负极反应式为：2H2－4e－===4H＋；正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===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，水增多，溶液酸性减弱，故pH将变大。
(3)如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，则负极反应式为：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；正极反应式为：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，此时不会有CO2放出。
[答案] (1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 前者变小，后者变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
15．(10分)20世纪70年月研制出的锂电池是一种高能电池，能量密度已达到430 W·h·kg－1，理论值可达到2520 W·h·kg－1。依据所学学问说明锂电池的以下特点：
(1)金属锂在电池中应作为__________极，该电池具有很大能量密度的缘由是______________________________________ __________________________________。
(2)该电池的电解液特点是__________，缘由是______________ __________________________________________________________。
(3)Li—I2电池常作为心脏起搏器电源，缘由是__________，其原电池总反应式为_________________________________________ _______________________________。
[解析] 锂是活泼金属应做负极，因锂的密度小，单位质量放电量大；其电解液不能是水溶液，由于锂与水反应；Li－I2电池体积小质量轻、寿命长、持续放电，电压稳定，2Li＋I2===2LiI。
[答案] (1)负 它的密度小(0.53g·cm－3)，是金属中最小的，所以单位质量锂的物质的量大，放电量也大 (2)惰性非水有机溶剂 锂能与水作用 (3)寿命长、质量轻、体积小，持续放电时间长 2Li＋I2===2LiI
16．(10分)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可以表示为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，以下说法中正确的是( )
①放电时NiO(OH)作负极
②放电时Cd发生还原反应
③放电时负极失电发生氧化反应
④放电时化学能转变为电能
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严峻，这是由于______________________。
(3)下面是废弃镍镉电池中的重金属渗入水体后，进入人体的一条途径：―→―→―→―→
生物体D中重金属浓度__________(填“>”、“＝”或“<”)生物体A中重金属浓度，这是通过食物链富集作用所引起的。除上述途径外，被污染水体中的重金属还可以直接通过________(填途径)进入人体。
[解析] (1)放电时Cd作负极，发生氧化反应生成Cd(OH)2。
(2)物质以离子的形式存在时，最简洁被植物吸取。从镍镉所对应化合物的水溶性这一角度去分析，由于在酸性土壤中Ni(OH)2和Cd(OH)2溶解变成Ni2＋和Cd2＋，易被植物吸取，造成污染。
[答案] (1)C (2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液产生有毒的Ni2＋和Cd2＋ (3)> 饮水
17．(14分)有7种物质：NH3、Mn2O3、ZnCl2、MnO2、NH4Cl、Zn和H2O，分别是锌锰干电池中氧化还原反应的反应物和生成物。
(1)①完成并配平该氧化还原反应的方程式：__________＋__________＋______NH4Cl===__________＋__________＋__________＋______NH3。
②发生还原反应的物质是__________，被氧化的元素是__________。
③若有17.4g氧化剂参与反应，则电子转移数目为__________NA(NA表示阿伏加德罗常数)。
(2)一般锌锰干电池是利用上述反应原理设计的，其结构如图所示。回答下列问题。
①电池中电解质溶液为__________。
②正极反应式为_____________________________________ ___________________________________。
③放电时NH向__________(填“正极”或“负极”)移动。
(3)废电池中的锌皮常用于试验室制氢气，废锌皮和纯锌粒分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较大的是__________，缘由是____________________________。若用过量的纯锌粒与确定量的稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的量，下列措施可行的是__________。
A．微热 B．加入适量氧化铜
C．加入少量硫酸铜溶液 D．加水
E．加入少量氢氧化钡溶液
[解析] (1)把具有强氧化性和强还原性的物质做反应物，将具有弱氧化剂和弱还原剂的物质做生成物，再依据Zn失2e－，MnO2得e－配平MnO2为2。因此MnO2发生还原反应Zn被氧化。17.4gmnO2的物质的量，n＝＝0.2mol，所以转移电子0.2mol。
(2)在锌锰干电池中，NH4Cl糊是电解质溶液，正极发生还原反应，2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋H2O＋2NH3，因正极消耗NH而浓度减小，NH向正极移动，废锌皮会粘有C粉，使反应物构成原电池而反应速率快。微热可加快反应速率；因酸是确定量，加入CuO会消耗酸；加入硫酸铜溶液不会消耗酸且被锌置换出铜而形成原电池，A、C可行。
[答案] (1)①Zn 2MnO2 2 ZnCl2 Mn2O3 H2O 2 ②MnO2 Zn ③0.2 (2)①NH4Cl(或氯化铵)溶液 ②2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋H2O＋2NH3 ③正极 (3)废锌皮 废锌皮在稀硫酸中可构成原电池，加快负极失电子速率，相应产生氢气速率较大 AC
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