资源描述
第3课时 化学电池
基础过关练
题组一 常见化学电池
1.(2022江西九江期末)电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各种各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述不正确的是( )
A.碱性锌锰电池比普通锌锰电池的比能量高
B.锌锰干电池工作一段时间后碳棒质量不变
C.燃料电池可连续不断地将热能直接转变为电能
D.铅酸蓄电池虽然体积大有污染,但是电压稳定、安全可靠、价格低廉,是一种常用的二次电池
2.(2021北京清华育才实验学校期中)纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应式分别为Zn+2OH--2e- Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。下列说法正确的是 ( )
A.电子从Ag2O流向Zn
B.溶液中OH-向负极移动,K+向正极移动
C.Zn发生还原反应,Ag2O发生氧化反应
D.Zn是正极,氧化银是负极
3.(2022安徽蚌埠月考)汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示,放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列说法正确的是( )
A.PbO2是电池的负极
B.Pb是电池的负极
C.PbO2得电子,被氧化
D.电池放电时,溶液的酸性增强
题组二 发展中的燃料电池
4.(2022福建三明期中联考)如图为氢氧燃料电池的装置示意图,下列说法不正确的是( )
A.该电池工作时化学能转化为电能
B.该电池的电解质溶液是稀硫酸
C.b电极是负极,O2在该电极发生氧化反应
D.电子移动方向:a电极→导线→b电极
5.(2021山东济南二中期中)一种新型绿色燃料电池是把H2、CO、CH4的混合气体和空气不断输入,将化学能转化为电能,被称为“21世纪的绿色发电站”。关于这种燃料电池的说法不正确的是( )
A.通入空气的一极为正极
B.H2、CO、CH4的混合气体在电池内部燃烧,放出大量的热,然后电池将热能转化为电能
C.电池实际工作时的电解液应选择碱性溶液
D.电池的正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-
能力提升练
题组一 一次电池、二次电池的应用
1.(2021甘肃静宁一中月考)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是( )
A.甲:溶液中Zn2+向Cu电极方向移动,外电路电流由Cu流向Zn
B.乙:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-
C.丙:锌筒作负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+
D.丁:为了增强电解质溶液的导电能力,通常使用98%的硫酸
2.(2021河南开封期中)“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池总反应为2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是( )
A.电池工作时,负极发生还原反应
B.食盐水作为电解质溶液
C.电池工作时镁片逐渐被消耗
D.电池工作时实现了化学能向电能的转化
3.(2022湖北鄂北六校期中联考)铝—空气—海水电池的示意图如图所示。电池反应为4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3,电池工作时,下列说法不正确的是( )
A.金属铝发生氧化反应
B.电流从石墨电极经导线流向铝电极
C.海水作为电解质溶液
D.O2在金属铝电极处得到电子
题组二 新型燃料电池
4.(2022重庆南开中学月考)下图是一种新型的“全氢电池”,能量效率可达80%。下列说法错误的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.离子交换膜不允许H+和OH-通过
C.吸附层A为负极,电极反应式为H2-2e- 2H+
D.H2可循环使用,基本不需要补充
5.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。当该固体氧化物电解质的工作温度高达700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
A.电极甲发生还原反应
B.电池内的O2-由电极乙移向电极甲
C.电池总反应为N2H4+2O2 2NO+2H2O
D.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时,电极乙上有22.4 L O2参与反应
答案全解全析
基础过关练
1.C 碱性锌锰电池用锌粉替代了普通锌锰电池的锌壳,增大了反应物的接触面积,故放电电流增大,比能量高,A项正确;在锌锰干电池中,正极碳棒上MnO2发生还原反应,碳棒质量不变,B项正确;燃料电池是将化学能转化为电能,C项错误。
2.B 原电池中,电子从负极经外电路流向正极,A错误;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,B正确;锌失电子被氧化,发生氧化反应,氧化银得电子被还原,发生还原反应,C错误;锌失电子作负极,氧化银得电子作正极,D错误。
3.B 由放电时电池反应PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O可知,PbO2在放电时得到电子被还原,为电池的正极,A、C错误;根据放电反应可知,Pb失去电子被氧化,为电池的负极,B正确;由于电池放电过程中消耗了硫酸,溶液中氢离子浓度逐渐减小,溶液的酸性减弱,D错误。
4.C 图示装置为氢氧燃料电池,工作时将化学能转化为电能,A项正确。装置中电解质溶液为稀硫酸,B项正确。通入H2的a电极为负极,H2失去电子发生氧化反应;通入O2的b电极为正极,O2得到电子发生还原反应,C项错误。电池工作时,电子从负极流出,经导线流向正极,即电子移动方向为:a电极→导线→b电极,D项正确。
5.B 正极上得电子发生还原反应,所以通入空气的一极为正极,A正确;燃料电池中不存在燃料的燃烧反应,燃料在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极得电子发生还原反应,将化学能直接转化为电能,B错误;该反应中有二氧化碳生成,用碱性溶液作电解液可以吸收二氧化碳,避免电池内部压强过大而产生安全隐患,C正确;用碱液作电解液,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
能力提升练
1.D 图甲原电池中,Zn为负极、Cu为正极,溶液中Zn2+向Cu电极移动,外电路电流由Cu流向Zn,A项正确;图乙中Zn失电子作负极、Ag2O作正极,正极得电子发生还原反应,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-,B项正确;图丙中Zn发生氧化反应作负极,电极反应式为Zn-2e- Zn2+,C项正确;98%的硫酸中大部分H2SO4以分子形式存在,使用98%的硫酸,其导电能力下降,D项错误。
2.A 由电池总反应2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2可知,Mg作负极,发生氧化反应,逐渐被消耗,活性炭作正极,发生还原反应,电解质溶液是食盐水,故A错误,B、C正确;电池工作时将化学能转化为电能,D正确。
3.D 根据电池反应4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3可知,金属铝作负极,发生氧化反应,A项正确;石墨为正极,则电池工作时,电流从石墨电极经导线流向铝电极,B项正确;根据题图可知,海水可作为该电池的电解质溶液,C项正确;O2在正极被还原,即O2在石墨处得到电子,D项错误。
4.C 根据图示装置可知,吸附层A上H2失电子发生氧化反应,生成的H+与OH-结合生成水,则吸附层A为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O,吸附层B为正极,电极反应式为2H++2e- H2↑。“全氢电池”工作时将化学能转化为电能,A项正确;图示装置左边溶液呈碱性,右边溶液呈酸性,离子交换膜可阻止左边溶液和右边溶液发生反应,故该离子交换膜不允许H+和OH-通过,B项正确;由上述分析可知,H2在吸附层A上发生氧化反应,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O,C项错误;由该“全氢电池”的正极、负极反应式,可写出总反应为H++OH- H2O,故电池工作时,H2可循环使用,基本不需要补充,D项正确。
5.B 该燃料电池中通入N2H4的电极为负极,通入O2的电极为正极,根据题图可写出电极反应式。负极(电极甲):N2H4-4e-+2O2- N2+2H2O;正极(电极乙):O2+4e- 2O2-;电池总反应:N2H4+O2 N2+2H2O。电极甲为负极,依据原电池的工作原理,电极甲上发生氧化反应,A错误;根据原电池的工作原理,O2-从正极移向负极,B正确;因为反应生成无毒无害的物质,所以N2H4转化成N2和H2O,C错误;题目中没有说明是否为标准状况下,因此参与反应的O2的体积不一定是22.4 L,D错误。
反思升华
这类新型化学电源在高考和各类考试中出现的频率很高,试题结合陌生的情境信息,考查电极反应式的书写、电子或离子移动方向的判断、简单化学计算等,试题具有“高起点、低落点”的特点。解答这类试题,需结合题中信息和图示装置,能正确判断电极名称,根据电解质溶液的酸碱性等写出电极反应式,并能进行简单的化学计算。
本题的易错选项是D,学生容易根据得失电子守恒计算出参与反应的氧气的物质的量为1 mol,然后判断其体积为22.4 L,却忽略了题目中并没有说明条件是否是标准状况,因此遇到这样的问题,需要先判断条件。
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