1、- 1 -第二节 化学电源基础巩固1 下列化学电源属于绿色电池的是( )A.干电池 B.镍镉电池C.锌锰电池 D.氢氧燃料电池答案 D2 锌锰干电池在放电时,总反应方程式可以表示为 Zn+2MnO2+2N Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O,在此电池放电时正极(石墨棒)上发生反应的物质是( )A.Zn B.碳C.MnO2和 N D.Zn2+和 NH3答案 C3 正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,它具有容量大等优点,其电池反应为2Zn+O2 2ZnO,其原料为锌、电解液和空气,则下列叙述正确的是 ( )A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为 Zn-2e- Zn2+C.正极发
2、生氧化反应D.电解液是强酸答案 B4 一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y 2O3)的氧化锆(ZrO 2)晶体,在熔融状态下能传导 O2-。下列对该燃料电池的说法正确的是( )A.在熔融电解质中,O 2-由负极移向正极B.电池的总反应是:2C 4H10+13O2 8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极,电极反应为:O 2+4e- 2O2-D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C 4H10+26e-+13O2- 4CO2+5H2O- 2 -答案 C5 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错
3、误的是( )A.正极反应中有 CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O解析 C6H12O6中 C 的平均化合价为 0 价,二氧化碳中 C 的化合价为+4 价,所以生成二氧化碳的反应为氧化反应,故 CO2在负极生成,A 选项错误;在微生物的作用下,该装置为原电池装置,反应速率加快,所以微生物促进了反应的发生,B 项正确;质子交换膜只允许质子(即 H+)通过,原电池中阳离子向正极移动,C 项正确;电池的总反应实质是 C6H12O6的氧化反应,D 项正确。答案 A6 如图装置为某新型燃料电池的工作示意图
4、,以 HClNH4Cl 溶液为电解质溶液。下列有关说法中正确的是( )A.通入 H2的电极为正极B.该电池的负极反应式为:N 2+6e-+8H+ 2NC.图中分离出的 A 物质为 NH4ClD.该电池工作一段时间后,溶液的 pH 减小答案 C7 锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为 Li+MnO2- 3 -LiMnO2。下列说法中正确的是( )A.Li 是正极,MnO 2是负极B.放电时负极的反应:Li-e - Li+C.放电时正极发生氧化反应D.电池放电时,产生高锰酸根离子解析 Li 为负极,发生反应:Li-e - Li+,属氧化反应,MnO 2为正极,发生
5、还原反应,整个过程无高锰酸根离子产生。答案 B8 在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn(OH)2。下列该电池的电极反应,正确的是( )A.负极反应为 Zn-2e- Zn2+B.负极反应为 Zn+2H2O-2e- Zn(OH)2+2H+C.正极反应为 2MnO2+2H+2e- 2MnOOHD.正极反应为 2MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH-解析 在书写碱性电池的电极反应式时,不得出现 H+。在碱性电池中,负极的 Zn 失去电子形成的Zn2+应该与 OH-结合为 Zn(OH)2。答案 D9 下列关于化学能转化为电
6、能的四种装置的说法正确的是 ( )A.电池中锌是正极- 4 -B.电池是一次性电池C.电池工作时,氢气发生还原反应D.电池工作时,电子由锌通过导线流向石墨棒解析 电池中锌是负极,铜是正极,A 错误;电池为铅蓄电池,属于二次电池,B 错误;电池为氢氧燃料电池,H 2在负极失去电子发生氧化反应,C 错误;电池为锌锰干电池,锌为负极,石墨棒为正极,电子由负极流向正极,D 正确。答案 D10 一种由甲醇、氧气和强碱溶液(作电解质)组成的新型手机电池,可持续使用一个月,其电池反应为 2CH3OH+3O2+4OH- 2C +6H2O,则有关说法正确的是 ( )A.放电时 CH3OH 参与反应的电极为正极B
7、.放电时负极的电极反应式为 CH3OH+8OH-6e- C +6H2OC.标准状况下,通入 5.6 L O2并完全反应后,有 0.5 mol 电子转移D.放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的 pH 降低解析 该原电池负极电极反应式为 2CH3OH+16OH-12e- 2C +12H2O,正极反应式为3O2+6H2O+12e- 12OH-,A、D 项错误,B 项正确;C 项应有 1 mol 电子转移,C 项错误。答案 B11 镍氢电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是 H2+NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断,下列叙述正确的是(
8、)A.电池放电时,电池负极周围溶液的碱性增强B.电池放电时,镍元素被氧化C.电池放电时,氢元素被还原D.电池放电时,氢气是负极反应物解析 充电电池在放电时是一个电源(原电池),发生原电池反应,在这个反应方程式中从左到右是放电,根据发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极,所以 D 正确,B、C 错误;而 H2作为电池的负极发生的反应是 H2+2OH-2e- 2H2O,溶液中应该是 OH-浓度减小,所以 A 错误。答案 D12 铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是 Pb 和 PbO2,电解质溶液为稀硫酸,工作时该电池的- 5 -总反应式为 Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。
9、试根据上述情况判断:(1)蓄电池的负极材料是 。 (2)工作时,正极反应为 。 (3)工作时,电解质溶液的 pH (填“增大” “减小”或“不变”)。 (4)工作时,电解质溶液中阴离子移向 极。 (5)外电路中电流方向从 极流向 极。 答案 (1)Pb (2)PbO2+S +4H+2e- PbSO4+2H2O(3)增大(4)负(5)正 负13 若用锌棒和石墨作电极,氯化铵溶液为电解液,制成一化学电源如下图所示。试回答:(1)电极名称:Zn ,C 。 (2)电子移动方向 ,电流方向 。离子移动方向:阳离子移向 极。 (3)电解质溶液的质量 (填“变大”或“变小”)。 (4)若负极质量减轻 1.3
10、 g,则通过电路的电子数目为 。 解析 (1)符合构成原电池的条件,在组成的原电池中 Zn 作负极,C 为正极。(2)电子从负极(Zn)沿导线流向正极(C),电流方向与电子流动方向相反,电解质溶液中的阳离子移向正极。(3)原电池反应为 Zn+2N Zn2+2NH3+H 2。电解质溶液由 NH4Cl 变为 ZnCl2,故溶液的质量变大。(4)m(Zn)=1.3 g,n(Zn)=0.02 mol,失电子数(即通过电路的电子数)为0.046.021023=2.4081022。答案 (1)负极 正极(2)从负极(Zn)沿导线移向正极(C) 电流从正极流向负极 正- 6 -(3)变大(4)2.40810
11、22能力提升 1 在固态金属氧化物电解池中,高温共电解 H2O-CO2混合气体制备 H2和 CO 是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.X 是电源的负极B.阴极的电极反应式是 H2O+2e- H2+O2-,CO2+2e- CO+O2-C.总反应可表示为 H2O+CO2 H2+CO+O2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11解析 H2O、CO 2混合气体制备 H2和 CO 时,氢元素及碳元素的化合价降低,H 2O 和 CO2发生还原反应,则该极为阴极,连接电源的负极,A 选项正确;因电解质是金属氧化物,故该过程中可以传递 O2-,则阴极反应为 H2O+2e
12、- H2+O2-,CO2+2e- CO+O2-,B 选项正确;图中阳极放出的是 O2,2O2-4e-O2,则总反应方程式为 H2O+CO2 H2+CO+O2,C 选项正确;从总反应方程式看,阴极和阳极生成的气体的物质的量之比是 21,D 选项错误。答案 D 2(2016 浙江理综)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+ nO2+2nH2O 4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面
13、积,并有利于氧气扩散至电极表面- 7 -B.比较 Mg、Al、Zn 三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4M n+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在 Mg-空气电池中,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析 多孔电极的表面积大,电极与电解质溶液的接触面积大并利于氧气扩散,A 项正确;根据信息提示,质量均为 m g 的 Mg、Al、Zn 完全反应,转移的电子的物质的量分别为 mol、 mol、mol,由此知 Al 转移电子数最多,B 项正确;正极为 O2放电,电极反应式为 O2+2H2O+4e-4O
14、H-,C 项错误;采用中性电解质可防止负极产生的 Mg2+与 OH-反应生成 Mg(OH)2沉淀,采用阳离子交换膜可阻止 OH-向负极移动,与 Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,D 项正确。答案 C3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为 C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2+24H +C.放电过程中,H +从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中,每消耗 1 mol 氧气,理论上能生成标准状况下 CO2气体 L解析 微生物主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质变性,失去活性,A 错误;通入燃料 C6H12
15、O6的极为负极,负极反应为 C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2+24H +(能放出 CO2,应该是酸性溶液,所以右边写H+。不能在左边加 OH-、右边写 H2O),B 正确;正极反应为 6O2+24H+24e- 12H2O,从两极反应可知:负极生成 H+,正极消耗 H+,即通过质子交换膜从负极到正极传导 H+,C 错误;从总反应C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O 可知,每消耗 1 mol 氧气,理论上能生成标准状况下 CO2气体 22.4 L,D错误。答案 B4 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH 中的 M 表示储氢金属或合金。该电池在充
16、电过程中的总反应方程式是 Ni(OH)2+M NiOOH+MH。- 8 -已知:6NiOOH+NH 3+H2O+OH- 6Ni(OH)2+N下列说法正确的是( )A.NiMH 电池放电过程中,正极的电极反应式为 NiOOH+H2O+e- Ni(OH)2+OH-B.充电过程中 OH-从阳极向阴极迁移C.充电过程中阴极的电极反应式:H 2O+M+e- MH+OH-,H2O 中的 H 被 M 还原D.NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液解析 NiMH 放电时正极发生还原反应,分析化合价可知正极为 NiOOH 得电子生成 Ni(OH)2,可知 A项正确;OH -由阴极向阳极移动,
17、B 项错;M 是金属,无负价,只能失电子,C 项错;D 项由已知信息可知NiOOH 与氨水反应,错误。答案 A 5 有一种以甲醇为原料,以 KOH 为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池,充一次电可以连续使用一个月。已知该电池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH 2K2CO3+6H2O请填空:(1)放电时,负极的电极反应为 。 (2)充电时,原电池的负极与外电源的 极相连。 (3)若在常温、常压下,1 g CH3OH 燃烧生成 CO2和液态水时放出 22.68 kJ 的热量,表示该反应的热化学方程式为 。 解析 (1)CH3OH 中 C 元素从-2 价变成+4 价,所以 CH3OH 是负极反应物,发生氧化反应,反应式为CH3OH-6e-+8OH- C +6H2O,因电解质为 KOH,所以 CH3OH 的氧化产物不是 CO2而是 C 。(2)该电池在充电时,阴极得到电子,发生还原反应,所以应该与外接电源的负极相连。答案 (1)CH3OH-6e-+8OH- C +6H2O(2)负(3)CH3OH(l)+ O2(g) CO2(g)+2H2O(l) H=-725.76 kJmol-1
