2022年高二化学同步测试13《第2课时化学电源》》(鲁科版选修4).docx

第1章 第3节 第2课时
(45分钟　100分)
(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)
一、选择题(此题包括10小题，每题5分，共50分)
1．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂­KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的表达正确的选项是(　　)
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极　②正极反响为：Ag＋＋e－―→Ag　③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作　④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反响与该原电池反响相同
A．①②B．②③
C．②④D．③④
解析：　该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反响式为Cu―→Cu2＋＋2e－，正极反响式为2Ag＋＋2e－―→2Ag，因此②对；在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以①错；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以③错。无论是否为原电池，反响实质相同，均为氧化复原反响，所以④对。
答案：　C
2．镍—隔(Ni—Cd)可充电电池可以发生如下反响：
Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O。由此可知，该电池的负极材料是(　　)
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2D．Ni(OH)2
解析：　可充电电池叫做二次电池，充电时作为电解池(电能转化为化学能)，放电时作为原电池(化学能转化为电能)；负极是指原电池(放电)而言的，它是发生氧化反响的极，在这里，它显然是Cd：Cd―→Cd(OH)2。
答案：　A
3．铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋〞，另一个接线柱旁标有“－〞。关于标有“＋〞的接线柱，以下说法中正确的选项是(　　)
A．充电时做阳极，放电时做正极B．充电时做阳极，放电时做负极
C．充电时做阴极，放电时做负极D．充电时做阴极，放电时做正极
解析：　铅蓄电池放电时为原电池，标有“＋〞的接线柱做原电池的正极，发生复原反响；充电时标有“＋〞的接线柱与直流电源的正极相连做阳极，发生氧化反响。
答案：　A
4．一种燃料电池中发生的化学反响为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反响是(　　)
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：　该燃料电池的总反响为：2CH3OH(g)＋3O2(g)―→4H2O(l)＋2CO2(g)，正极反响为：O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－―→2H2O(l)，根据电子守恒那么负极反响为：CH3OH(g)＋H2O(l)―→CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－。
答案：　C
5．如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，以下表达不正确的选项是(　　)
A．a电极是负极
B．b电极的电极反响为：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将复原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
解析：　电池总反响式为2H2＋O2===2H2O。那么a电极发生了氧化反响，所以该电极为负极，其电极反响为2H2―→4H＋＋4e－；b电极发生了复原反响为正极，电极反响为O2＋4H＋＋4e－―→2H2O。该电池只要通入H2、O2就能工作，无需将它们储藏在电池内部。氢氧燃料电池的能量效率较高，而且产物水是一种无污染物质，故是一种具有应用前景的绿色电源，在航天领域已得到应用。
答案：　B
6．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反响产生电流。电池总反响为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，以下说法不正确的选项是(　　)
A．正极反响式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
解析：　该原电池负极反响为：Al―→Al3＋＋3e－，正极反响为O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，工作时电子由负极流向正极，而电流由正极流向负极，答案为B。
答案：　B
7．镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的选项是(　　)
A．充电时阳极反响：Ni(OH)2＋OH－―→NiOOH＋H2O＋e－
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
解析：　因为阳极发生氧化反响，即化合价由低价态转化为高价态，所以A正确；充电过程是由电能转化为化学能的过程，所以B不正确；因放电时的原电池负极Cd失去电子后，又与附近的OH－结合成Cd(OH)2，导致OH－浓度降低，故C不正确；因原电池的电解质溶液的阴离子移向负极，故D不正确。
答案：　A
8．(2022·浙江高考)市场上经常见到的标记为Li­ion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。这种锂离子电池的电池反响式为：
Li＋2Li0.35NiO22Li0.85NiO2
以下说法不正确的选项是(　　)
A．放电时，负极的电极反响式：Li―→Li＋＋e－
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反响又发生复原反响
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li＋向负极移动
解析：　A项，放电时Li为负极，发生氧化反响；B项，充电时Li0.85NiO2既是氧化剂，又是复原剂；C项，用水作电解质时，Li要与水反响；D项，放电时，正极得电子而吸引阳离子Li＋。
答案：　D
9．(2022·河源高二质检)某种氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液。以下有关该电池的表达不正确的选项是(　　)
A．正极反响式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－
B．工作一段时间后，电解质溶液中的KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反响方程式为：2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移
解析：　据题意，氢氧燃料电池的总反响式为：2H2＋O2===2H2O，其电解质溶液为KOH溶液，故其正极反响式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－，负极反响式为：2H2＋4OH－―→4H2O＋4e－，反响过程中，生成和消耗的OH－的量相等，KOH的物质的量不变，ABC均正确；D中根据电解CuCl2溶液时的离子放电顺序，可知产生Cl2的电极反响式为：2Cl－―→Cl2↑＋2e－，故产生2.24 L Cl2时，转移电子0.2 mol。
答案：　D
10．(2022·洛阳高二质检)实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，铅蓄电池放电时发生如下反响：
负极：Pb＋SO42－―→PbSO4＋2e－
正极：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－―→PbSO4＋2H2O
今欲制得Cl2 0.050 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(　　)
A．0.025 mol B．0.050 mol
C．0.10 mol D．0.20 mol
解析：　要求得硫酸的量，需首先找出铅蓄电池的总反响。将上述两个电极反响合并可得：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。而在制取Cl2时，每生成1 mol Cl2，电子转移2 mol，现需要转移电子0.050 mol×2＝0.10 mol。由铅蓄电池总反响可知，每转移0.10 mol电子，将消耗0.10 mol硫酸。
答案：　C
二、非选择题(此题包括4小题，共50分)
11．(6分)(2022·泉州高二质检)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—镉(Ni—Cd)电池，其电池总反响可以表示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法中正确的选项是(　　)
①以上反响是可逆反响　②以上反响不是可逆反响　③充电时化学能转变为电能　④放电时化学能转变为电能
A．①③B．②④
C．①④D．②③

解析：　(1)Ni—Cd电池的充、放电条件不相同，因此电池的充、放电反响不属于可逆反响。
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金属离子Ni2＋和Cd2＋，污染土壤。
答案：　(1)B　(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
12．(13分)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参加纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。答复以下问题：
(1)这种电极放电时发生的化学反响方程式是__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此电极的正极发生的电极反响式是_______________________________________；
负极发生的电极反响式是__________________________________________________。
(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：首先是燃料电池能量转化效率高，其次是______________________________________________。
解析：　甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反响来提供电能。CH3OH作负极，发生氧化反响，电极反响为2CH3OH＋2H2O―→2CO2↑＋12H＋＋12e－；氧气在正极反响：3O2＋12H＋＋12e－―→6H2O，两反响相加得总反响式。在电池中，负极释放电子传到正极上，故H＋向正极移动。甲醇反响产物为CO2和H2O，对环境无污染。
答案：　(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－―→6H2O
2CH3OH＋2H2O―→2CO2↑＋12H＋＋12e－
(3)正　负极　(4)产物对环境无污染
13．(15分)某高二化学兴趣小组为了探索铝在原电池中的作用，设计并进行了一系列实验，实验结果记录如下：
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg，Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al，Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al，石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg，Al
NaOH
偏向Mg
5
Al，Zn
浓硝酸
偏向Al
试根据上表中的实验现象答复以下问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同
(2)写出实验3中的电极反响式和电池总反响方程式。
(3)实验4中Al作正极还是负极，为什么写出Al电极的电极反响式。
(4)解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。
(5)根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响
解析：　根据原电池的构成条件，结合实验的条件(电极材料及电解质溶液的不同)以及反响的实验现象(指针偏转方向——由1、2两组知指针偏向正极)作出判断。注意Al可与NaOH溶液反响，在浓HNO3中钝化。
答案：　(1)不同；因为两实验中组成原电池的电极金属活泼性不同，实验1中铝较不活泼作正极，实验2中铝活泼作负极。
(2)Al为负极：2Al―→2Al3＋＋6e－，
石墨为正极：6H＋＋6e－―→3H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
(3)Al作负极，因为Al能与NaOH溶液反响，Al＋4OH－―→[Al(OH)4]－＋3e－。
(4)实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极。
(5)与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。
14．(16分)(2022·东营高二质检)铅蓄电池是典型的可充型电池，电池总反响式为：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－2PbSO4＋2H2O
请答复以下问题(不考虑氢、氧的氧化复原)：
(1)放电时：正极的电极反响式是____________；电解液中H2SO4的浓度将变________；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，假设按图连接，电解一段时间后，那么在A电极上生成________，电极反响：______________________________________，
B电极上生成________，电极反响________________________________________________________________________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
解析：　(1)放电时正极上发生复原反响，由总电池反响知，发生复原反响的物质为PbO2，产物为PbSO4，同时消耗H2SO4，故正极反响为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－―→PbSO4＋2H2O。
(2)当完全耗尽PbO2和Pb时，按图连接时，A极为电解池的阴极，电解质溶液中PbSO4产生的Pb2＋，在此极上得电子，发生复原反响PbSO4＋2e－―→Pb＋SO42－；而B为电解池的阳极，电极反响可由总电池反响2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－，减去阴极反响得到，PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－。
答案：　(1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－―→PbSO4＋2H2O　小　48
(2)Pb　PbSO4＋2e－―→Pb＋SO42－
PbO2　PbSO4＋2H2O―→PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－　对换