2019_2020学年高中化学专题2化学反应与能量转化第3单元化学能与电能的转化第2课时化学电源练习苏教版必修2.doc

第2课时　化学电源
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基础达标·对点练
知识点一：几种常见电池
1．下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A．水果电池是高效环保的家用电池
B．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄
C．锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极
D．锌锰干电池是一种常用的二次电池
解析：水果电池对环境无污染，所以是环保电池，但水果价格较贵，且水果的利用率不高，所以水果电池不是高效的家用电池，故A错误；锌锰干电池负极上金属锌失电子而使金属质量逐渐减小，故B正确；锌锰干电池中锌作负极，碳棒作正极，故C错误；锌锰干电池是一种常用的一次电池，故D错误，故选B。
答案：B
2．下列叙述正确的是(　　)
A．不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现
B．充电电池又称二次电池，其充电时的反应是放电时的反应逆向进行
C．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵
D．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，其能量利用率可达100%
解析：不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置不能实现，A错误；充电电池又称二次电池，其充电时的反应是放电时的反应逆向进行，B正确；镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是重金属污染，C错误；燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，其能量利用率不可能达100%，D错误，答案选B。
答案：B
3．下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A．手机上用的锂电池属于一次电池
B．锌锰干电池中，为了延长电池寿命，可将NH4Cl换成KOH
C．甲烷燃料电池工作时甲烷在负极被还原
D．太阳能电池的主要材料为二氧化硅
解析：锂电池是二次电池不是一次电池，故A错误；NH4Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，金属材料在碱性电解质中稳定，NH4Cl换成KOH电池使用寿命更长，故B正确；甲烷燃料电池工作时甲烷在负极被氧化，故C错误；太阳能电池的主要材料为硅，故D错误，故选B。
答案：B
4．已知铅蓄电池充放电的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42H2O＋2PbSO4，下列关于铅蓄电池的说法正确的是(　　)
A．在放电时，两极质量均增加
B．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
C．在放电时，负极发生的反应是Pb＋2e－＋SO===PbSO4
D．在放电时，正极发生的反应是PbSO4＋2e－===Pb＋SO
解析：在放电时，负极发生的反应是Pb－2e－＋SO===PbSO4，故C错误；在放电时，正极发生的反应是PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，故D错误；在放电时，负极：Pb―→PbSO4，正极：PbO2―→PbSO4，两极质量均增加，故A正确；在充电时，总反应为2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4，电池中硫酸的浓度不断变大，故B错误。故选A。
答案：A
5．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以表示为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：从化合价变化情况来看，放电时Zn从0价变为＋2价发生氧化反应，所以放电时Zn作负极，D正确。
答案：D
6．镁锰干电池的电化学反应式为Mg＋2MnO2＋H2O===Mg(OH)2＋Mn2O3。下列说法不正确的是(　　)
A．反应后正极和负极附近溶液的pH均升高
B．可以选择碱性溶液作为电解质
C．镁为负极，发生氧化反应
D．正极的电极反应为2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－
解析：根据总反应式可知，Mg为负极，发生氧化反应，电极反应为Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2，反应消耗OH－，负极附近溶液的pH降低，A错，C正确；MnO2在正极上发生反应，电极反应为2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－，D正确；电极反应中均有OH－参与反应，故可以选择碱性溶液作为电解质，B正确。
答案：A
知识点二：燃料电池
7．下列有关电池的说法错误的是(　　)
A．燃料电池的能量转化率超过80%，远高于普通燃烧过程的能量转化率
B．燃料电池需要通过燃烧实现发电
C．燃料电池废弃物排放少，运行噪音低，被誉为绿色发电站
D．废弃电池中的重金属和酸碱等物质严重污染环境，应回收利用，即可节约资源，又可保护环境
解析：燃料电池的能量转化率远高于普通燃烧过程的能量转化率，故A正确；燃料电池是直接将化学能转化为电能，不需要燃烧，故B错误；氢气、甲烷、一氧化碳都具有可燃性，燃烧时都放出大量的热，因此都可以做燃料，它们都能使化学能转化为电能，产物为二氧化碳和水，无污染，被称为“21世纪的绿色发电站”，故C正确；电池中的重金属盐和电解质都可污染环境，不能随意丢弃，应集中回收，故D正确，答案为B。
答案：B
8．氢氧燃料电池是一种化学电源，如图所示，以石墨为电极，两极分别通入氢气和氧气，KOH溶液为电解质溶液，下列说法不正确的是(　　)

A．在电池反应中每转移2 mol电子，正极消耗O2的体积为11.2 L
B．b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．工作一段时间后，电解质溶液碱性减弱
D．该装置将化学能转化为电能
解析：在电池反应中每转移2 mol电子，正极消耗O2的体积在标准状况下为11.2 L，故A错误；b极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B正确；该电池的总反应是氢气与氧气反应生成水，溶液的体积增大，氢氧根离子浓度减小，则电解质溶液碱性减弱，故C正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故D正确，答案为A。
答案：A
9．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(　　)
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质时，正极反应式都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解质时，负极反应式为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3
C．以NaOH溶液为电解质时，电池在工作过程中电解质的酸、碱性保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析：铝—空气燃料电池，O2在正极上反应，故以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质时，正极反应式都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；以NaOH溶液为电解质时，负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，电池总反应为4Al＋3O2＋4OH－===4AlO＋2H2O，电池在工作过程中消耗OH－，电解质的碱性减弱，B、C错；电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，D错。
答案：A
10．近来，科学家研制了一种新型的乙醇电池(DEFC)，它用磺酸类质子作溶剂，在200 ℃左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更加安全。电池总反应式为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。下列说法不正确的是(　　)
A．C2H5OH在电池的负极上参加反应
B．1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子
C．在外电路中电子由负极沿导线流向正极
D．电池正极得电子的物质是O2
解析：C2H5OH在电池的负极上参加反应，A正确，根据电池总反应可知C2H5OH～12e－，故1 mol乙醇被氧化转移12 mol电子，B错；在外电路中电子由负极沿导线流向正极，C正确；电池中O2在正极上得电子，D正确。
答案：B
11．2008年北京奥运会出现了中国自己生产的燃料电池汽车，作为马拉松领跑车和电视拍摄车，该车装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示。试回答：

(1)通入氧气的电极发生________(填“氧化”或“还原”)反应，通入氢气的电极为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极。
(2)电池工作时，正极的电极反应式为__________________________________________________________________。
(3)在质子交换膜两侧，质子的运动方向是________(填序号)。
a．从左往右 b．从右往左
解析：(1)该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，通O2的电极为正极，发生还原反应，通H2的电极为负极，发生氧化反应。(2)负极电极反应式为2H2－4e－===4H＋，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。(3)在原电池中阳离子向正极移动，所以H＋向右移动。
答案：(1)还原　负　(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　(3)a
能力提升·速达标
1．(2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
解析：相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV＋和MV2＋的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，A正确；左室为负极区，MV＋在负极失电子发生氧化反应生成MV2＋，电极反应式为MV＋－e－===MV2＋，放电生成的MV2＋在氢化酶的作用下与H2反应生成H＋和MV＋，反应的方程式为H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋，B错误；右室为正极区，MV2＋在正极得电子发生还原反应生成MV＋，电极反应式为MV2＋＋e－===MV＋，放电生成的MV＋与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2＋，C正确；电池工作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，D正确。
答案：B
2．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
解析：原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即Li2S8―→Li2S6―→Li2S4―→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。
答案：D
3．(多选)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时OH－向负极迁移
解析：根据题意可知，该电池Zn作负极，K2FeO4为正极材料，A正确；正极反应式为2FeO＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－，B错；该电池放电过程中电解质浓度减小，C错；电池工作时，阴离子OH－向负极迁移，D正确。
答案：AD
4．Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2，请回答下列问题：
(1)电池的负极材料为________，发生的电极反应式为________________。
(2)电池正极发生的电极反应式为_________________________________。
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如把少量水滴到SOCl2中，实验现象是________，反应的化学方程式为__________________________________。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
_______________________________________________________________。
解析：分析元素化合价的变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，Li－e－===Li＋。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气体生成。(4)因为形成原电池的成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。
答案：(1)锂　Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2
(3)出现白雾，有刺激性气体生成　SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl
(4)锂是活泼金属，易与H2O、O2反应；SOCl2也可与水反应

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