高中化學化學電源課時訓練題及答案
《化學電源》課時練
雙基練習
1．(2011福建高考)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是( )
A．水既是氧化劑又是溶劑
B．放電時正極上有氫氣生成
C．放電時OH－向正極移動
D．總反應為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析：根據(jù)題給信息鋰水電池的反應方程式為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正確；在反應中氫元素化合價降低，因此H2O做氧化劑，同時又起到溶劑的作用，A正確；放電時正極反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正確；正極周圍聚集大量OH－，因此溶液中的陽離子Li＋向正極移動，負極周圍聚集大量Li＋，因此溶液中的陰離子OH－向負極移動，C錯誤。
答案：C
2．(2011安徽高考)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是( )
A．正極反應式：Ag＋Cl－－e－＝AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子
C．Na＋不斷向“水”電池的負極移動
D．AgCl是還原產(chǎn)物
解析：由電池總反應可知銀失去電子被氧化得氧化產(chǎn)物，即銀做負極，產(chǎn)物AgCl是氧化產(chǎn)物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發(fā)生還原反應，所以陽離子向電池的正極移動，C錯誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價是＋18/5價，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(4－18/5)×5＝2 mol，因此選項B正確。
答案：B
3．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U形管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是( )
�、僭谕怆娐分�，電流由銅電極流向銀電極
②正極反應為Ag＋＋e－===Ag
�、蹖嶒炦^程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作
�、軐€~片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
解析：該原電池中Cu作負極，Ag作正極，負極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，正極反應式為Ag＋＋e－===Ag，因此②對；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯；沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以③錯；無論是否為原電池，反應實質(zhì)相同，均為氧化還原反應，所以④對。
答案：C
4．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應為( )
A．H2＋2OH－===2H2O＋2e－
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：由題意可知在以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池中，負極電極反應式為H2－2e－===2H＋，正極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
答案：C
5．下列說法正確的是( )
A．堿性鋅錳電池是二次電池
B．鉛蓄電池是一次電池
C．二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電，能重復使用
D．燃料電池沒有將氧化劑、還原劑全部儲存在電池內(nèi)部
解析：A中堿性鋅錳電池為一次電池；B中鉛蓄電池為二次電池。
答案：CD
6．銀－鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為2Ag＋Zn(OH)2鳩艤艤癯淶綬諾鏏g2O＋Zn＋H2O，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是( )
A．Ag B．Zn(OH)2
C．Ag2O D．Zn
解析：判斷電池的正、負極，一定要從電極反應中得失電子情況判斷。放電時反應為Ag＋12O＋Zn0＋H2O===2Ag0＋Zn＋2 (OH)2，原電池中失去電子的物質(zhì)作負極。
答案：D
7．日常所用干電池的電極分別為碳棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2做電解質(zhì)(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應式可簡化為Zn―→Zn2＋＋2e－，2NH＋4＋2e－―→2NH3＋H2(NH3與Zn2＋能生成一種穩(wěn)定的物質(zhì))。根據(jù)上述判斷，下列結(jié)論正確的是( )
A．鋅為正極，碳為負極
B．鋅為負極，碳為正極
C．工作時，電子由碳極經(jīng)外電路流向鋅極
D．長時間連續(xù)使用時，內(nèi)裝糊狀物可能流出腐蝕用電器
解析：由兩極反應式可知Zn作負極，碳棒作正極，A項不正確，B正確；原電池工作時，電子由負極經(jīng)導線流向正極；由于Zn又被溶解，所以易造成內(nèi)部糊狀物流出，D項正確。
答案：BD
8．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( )
A．利用電池外殼的金屬材料
B．防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染
C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品
D．回收其中的石墨電極
解析：廢舊電池中含有的Cd、Hg、Pb等重金屬離子會對土壤及水源造成嚴重污染，為防止其污染的.發(fā)生，必須對其回收，集中處理，這是回收的最主要原因。
答案：B
9．下列說法錯誤的是( )
A．依據(jù)原電池的原理設計出了化學電源
B．原電池是化學電源的雛形
C．原電池輸出電能的能力，取決于組成原電池的負極材料的活潑性
D．氧化還原反應所釋放的化學能，是化學電源的能量來源
解析：原電池輸出電能的能力取決于單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電量的多少，不取于負極材料的活潑性。
答案：C
10．如圖所示為氫氧燃料電池的原理示意圖，按照圖示，下列敘述錯誤的是( )
A．a(chǎn)電極是負極
B．b電極的電極反應：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置
解析：燃料電池中H2為負極，O2為正極，反應分別為H2－2e－===2H＋，O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：B
能力提升
11．(2011山東高考題)科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。
(1)實驗室可用無水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學反應方程式為__________________________________________。要清洗附著在試管壁上的硫，可用的試劑是__________。
(2)下圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應為2Na＋xS===Na2Sx，正極的電極反應為__________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是____________________________。與鉛蓄電池相比，消耗相同質(zhì)量的負極活性物質(zhì)時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的______倍。
(3)Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序為__________，向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH______(填“增大”“減小”或“不變”)，Na2S溶液長期放置有硫析出，原因為_____________(用離子方程式表示)。
解析：(1)乙醇中還有羥基可以與金屬鈉反應放出氫氣，化學方程式為2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑；單質(zhì)硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，在加熱時可與熱的氫氧化鈉溶液反應，因此要清洗附著在試管壁上的硫，可選用CS2或熱的氫氧化鈉溶液。
(2)由電池反應可以看出金屬鈉失去電子作為負極，單質(zhì)硫得電子被還原成S2－x，所以正極的電極反應式為xS＋2e－===S2－x；由于原電池內(nèi)部要靠離子的定向運動而導電，同時鈉和硫極易化合，所以也必須把二者隔離開，因此其作用是離子導電(導電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫；在鉛蓄電池中鉛作負極，反應式為Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)，因此當消耗1 mol即207 g鉛時轉(zhuǎn)移2 mol電子，而207 g鈉可以失去的電子數(shù)為20723＝9(mol)，所以鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的9/2＝4.5倍。
(3)Na2S屬于強堿弱酸鹽，S2－水解顯堿性，所以c(H＋)最小。但由于水解程度很小，大部分S2－還在溶液中。因為氫硫酸屬于二元弱酸，所以S2－水解時分兩步進行且以第一步水解為主，方程式為S2－＋H2O===HS－＋OH－、HS－＋H2O===H2S＋OH－，因此Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)；由于S2－極易與Cu2＋結(jié)合形成CuS沉淀而抑制S2－水解，因此溶液的堿性會降低，酸性會增強，方程式為S2－＋Cu2＋===CuS↓。S2－處于最低化合價－2價，極易失去電子而被氧化，空氣中含有氧氣可氧化S2－而生成單質(zhì)硫，方程式為2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
答案：(1)2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ CS2或熱的氫氧化鈉溶液
(2)xS＋2e－===S2－x 離子導電(導電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫 4.5
(3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋) 減小 2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
12．熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應式：
負極反應式：2CO＋2CO2－3===4CO2＋4e－
正極反應式： _______________________________________。
總電池反應式： _____________________________________。
解析：原電池的反應原理，就是利用氧化還原反應中有電子的轉(zhuǎn)移。在負極CO失電子，且消耗了CO2－3，在正極得電子的就是O2，再與CO2結(jié)合生成CO2－3，正極方程式為O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，正極與負極生成和消耗的CO2－3的量相等，所以總反應方程式為2CO＋O2===2CO2。
答案：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 2CO＋O2===2CO2
13．航天飛機常采用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質(zhì)與O2一起構(gòu)成的電池裝置。它可直接將化學能轉(zhuǎn)化為電能，甲烷電池以KOH溶液為電解質(zhì)，其總反應的化學方程式為CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O。
(1)負極上的電極反應為________________________。
(2)消耗標準狀況下的5.6 L O2時，有__________mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。
(3)開始放電時，正極附近溶液的pH__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
解析：由總反應式知CH4失電子被氧化生成CO2－3，一定有OH－參與反應，負極反應為CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根據(jù)正極反應式知1 mol O2消耗時，轉(zhuǎn)移4 mol e－，n(O2)＝0.25 mol，故有1 mol電子轉(zhuǎn)移。放電時，正極產(chǎn)生OH－，故溶液的pH增大。
答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
(2)1 (3)增大
14．微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
根據(jù)上述反應式，做下列題目。
(1)判斷下列敘述中正確的是__________。
A．在使用過程中，電解質(zhì)KOH被不斷消耗
B．使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極
C．Zn是負極，Ag2O是正極
D．Zn電極發(fā)生還原反應，Ag2O電極發(fā)生氧化反應
(2)寫出電池的總反應式： _____________________________。
(3)使用時，負極區(qū)的pH__________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH__________，電解質(zhì)溶液的pH__________。
解析：(1)選C。判斷原電池的正負極，可以從兩個方面：①微觀：電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極。②宏觀：活潑的一極是負極，不活潑的一極是正極，電子是從負極沿導線流入正極，據(jù)此判斷Zn為負極發(fā)生氧化反應，Ag2O為正極，發(fā)生還原反應，將兩極反應式相加得總反應式，由總反應式知，使用過程中KOH的量不變。
(2)將正、負極的電極反應式合并就可得到總反應式：
Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
(3)負極反應時，消耗OH－，則負極區(qū)pH減小，正極反應時，生成了OH－，故正極區(qū)pH增大，負極消耗的OH－的量與正極反應生成的OH－的量相等，所以電解質(zhì)溶液的pH不變。
答案：(1)C (2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(3)減小 增大 不變
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