第2課時發(fā)展中的化學電源(時間:40分鐘)選題表知識點題號常見化學電源1,2,4,7新型化學電源3,5,6原電池原理及反應式書寫8,9,11,12綜合10,13,14基礎過關1.(2017河南信陽期中)電子計算器所用紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀,電解質溶液為KOH溶液,其電極反應是Zn+2OH-2e- Zn(OH)2、Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-,下列判斷正確的是(B)A.鋅為正極,Ag2O為負極B.鋅為負極,Ag2O為正極C.原電池工作時,溶液中OH-移向正極D.原電池工作時,溶液中電子由負極流向正極解析:根據化合價變化可知Zn被氧化,應為原電池的負極,則正極為Ag2O,A錯誤,B正確;原電池工作時,溶液中的陰離子向負極移動,C錯誤;原電池工作時,電子從負極流出經導線流向正極,不能進入溶液,D錯誤。2.(2016北大附中月考)如圖是氫氧燃料電池構造示意圖。關于該電池的說法不正確的是(B)A.a極是負極B.正極的電極反應是O2+2H2O+4e-4OH- C.電流由b通過燈泡流向aD.氫氧燃料電池是環(huán)保電池解析:氫氧燃料電池中,H2在負極a上被氧化,O2在正極b上被還原,電流由正極通過燈泡流向a,故A、C正確;由于電解質溶液為酸性,故正極的電極反應為O2+4H+4e-2H2O,B不正確;該電池的總反應為2H2+ O22H2O,屬于環(huán)保電池,D正確。3.2016年10月17日“神舟十一號”飛船發(fā)射成功,宇宙飛船的能量部分來自太陽能電池,另外內部還配有高效的燃料電池,該電池可同時供應電和水蒸氣,所用燃料為氫氣,電解質為熔融的碳酸鉀,已知該電池的總反應為2H2+O22H2O,負極反應為H2+C-2e-CO2+H2O,則下列推斷中,正確的是(A)A.電池工作時,C向負極移動B.電池放電時,外電路電子由通氧氣的正極流向通氫氣的負極C.正極的電極反應:4OH-4e-O2+2H2OD.通氧氣的電極為陽極,發(fā)生氧化反應解析:電池放電時,電解質中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動,所以C向負極移動,A正確;原電池放電時,電子從負極沿導線流向正極,即電子從通入氫氣的負極沿導線流向通入氧氣的正極,B錯誤;正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子,電極反應式為O2+2CO2+4e-2C,C錯誤;通入氧氣的電極是正極,正極上得電子發(fā)生還原反應,D錯誤。4.(2017廣東東莞四校聯(lián)考)燃料電池是一種新型電池,它主要是利用燃料燃燒原理把化學能直接轉化為電能,當以30%KOH溶液為電解質溶液,電極反應如下:2H2+4OH-4e-4H2O,O2+2H2O+4e-4OH-。據此作出判斷,下列說法中不正確的是(A)A.反應時負極附近pH增大B.電池總反應為2H2+O22H2OC.O2在正極發(fā)生還原反應D.工作時OH-向負極移動解析:根據負極反應:2H2+4OH-4e-4H2O,消耗氫氧根離子,所以反應時負極附近pH減小,A不正確;電池總反應為2H2+O22H2O,B正確;由電極反應式可知,通入氧氣的一極為電池的正極,發(fā)生還原反應,C正確;原電池中陰離子向負極移動,所以工作時OH-向負極移動,D正確。5.(2016河南濮陽期末)MgH2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器,該電池以海水為電解質溶液,示意圖如下。該電池工作時,下列說法正確的是(C)A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正極移動解析:原電池的負極被氧化,Mg為負極,A錯誤;H2O2作為氧化劑,在石墨上被還原為OH-,發(fā)生還原反應,石墨電極附近溶液堿性增強,pH增大,B錯誤,C正確;溶液中Cl-應向負極移動,D錯誤。6.(2017江西贛州十四縣市聯(lián)考)為體現(xiàn)節(jié)能減排的理念,中國研制出了新型固態(tài)氧化物燃料電池,該電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是(A)A.電子從b極經導線流向a極B.正極的電極反應式為O2+4e-+2H2O4OH-C.還可以選用NaOH固體作固態(tài)電解質D.若反應中轉移1 mol電子,則生成22.4 L(標準狀況)CO2解析:根據電池的工作原理可知b極為負極,a極為正極,故電子應從b極經導線流向a極,故A正確;該電池中沒有H2O、OH-,故B、C錯誤;由CO+O2-2e-CO2知,轉移1 mol電子,生成0.5 mol CO2,其體積為11.2 L(標準狀況),D錯誤。7.下列關于化學能轉化為電能的四種裝置的說法正確的是(D)A.電池中鋅是正極B.電池是一次電池C.電池工作時,氫氣發(fā)生還原反應D.電池工作時,電子由鋅通過導線流向碳棒解析:A項,電池中鋅的活潑性大于銅,所以鋅作負極;B項,鉛蓄電池是可充、放電電池,所以為二次電池;C項,在氫氧燃料電池中,H2失去電子發(fā)生氧化反應。8.燃料電池是目前電池研究的熱點之一?，F(xiàn)有某課外小組自制的甲烷燃料電池,如圖所示,a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是(B)A.a極是負極,該電極上發(fā)生氧化反應B.b極反應是O2+4OH-4e-2H2OC.總反應方程式為CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2OD.甲烷燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源解析:a極通CH4為負極,電極反應為CH4+10OH-8e-C+7H2O,發(fā)生氧化反應,A正確;B項,b極通O2為正極,電極反應為2O2+4H2O+8e- 8OH-,B不正確;正、負極電極反應式相加得總反應為CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O,C正確;D項,甲烷燃料電池的能量高,且產物為水和鹽,對環(huán)境無污染,故是具有應用前景的綠色電源。9.(2016江西樟樹模擬)MgAgCl電池是一種用海水激活的一次電池,在軍事上用作電動魚雷的電源。電池的總反應可表示為Mg+2AgCl MgCl2+2Ag。下列關于該電池的說法錯誤的是(C)A.該電池工作時,正極反應為2AgCl+2e-2Cl-+2AgB.鎂電極作該電池負極,負極反應為Mg-2e-Mg2+C.有24 g Mg被氧化時,可還原得到108 g AgD.裝備該電池的魚雷在水中行進時,海水作為電解質溶液解析:由電池反應方程式看出,Mg是還原劑、AgCl是氧化劑,故金屬Mg作負極,正極反應為2AgCl+2e-2Cl-+2Ag,故A正確;金屬Mg作負極,其電極反應式為Mg-2e-Mg2+,故B正確;電極反應式Mg-2e- Mg2+,24 g Mg即1 mol被氧化時,轉移電子是2 mol,正極反應為2AgCl+2e-2Cl-+2Ag,可還原得到216 g Ag,故C錯誤;因為該電池能被海水激活,海水可以作為電解質溶液,故D正確。10.(2017山西太原期中)英國一家公司正在研發(fā)全球首款“充一次電,用七天”的堿性氫氧燃料手機電池。如圖為堿性氫氧燃料電池結構示意圖。請回答下列問題。(1)電池是將化學能直接轉化為 能的裝置。(2)氫氧燃料電池中發(fā)生反應的化學方程式是。作為堿性氫氧燃料電池,該電池的電解質溶液可以是。(3)b電極上的反應為 ,則該電極為電池的 極,從氧化還原角度分析,該反應屬于 反應。(4)氫氧燃料電池與普通電池相比,其優(yōu)點是 (答出一點即可)。但作為手機電池,長時間使用時,會感覺手機發(fā)燙,這是因為有一部分能量轉化為 能,所以它還需要解決一些問題,如:手機殼必須多開一個排氣孔,可能的原因是 。解析:(1)燃料電池是將化學能轉化成電能的裝置。(2)堿性氫氧燃料電池中的電解質溶液一般是KOH溶液,電池總反應是氫氣與氧氣反應生成水,反應方程式為2H2+O22H2O。(3)正極充入氧氣,則b電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應,電極反應式:2H2O+O2+4e-4OH-。(4)氫氧燃料電池的產物是水,與普通電池相比,無污染,還能循環(huán)再利用;手機電池長時間使用時會感覺手機發(fā)燙,是因為有一部分能量轉化為熱能,因此手機殼必須多開一個排氣孔,可能的原因是有利于水蒸氣的散發(fā)。答案:(1)電(2)2H2+O22H2OKOH溶液(3)2H2O+O2+4e-4OH-正還原(4)無污染熱有利于水蒸氣的散發(fā)能力提升11.(2016河南周口期末)微生物燃料電池因具有原料廣泛、操作條件溫和、清潔高效和資源利用率高、無污染等特點而被人們所重視。以用葡萄糖作底物的燃料電池為例,其正、負極反應式如下:正極反應:6O2+24H+24e-12H2O負極反應:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2+24H+則有關該電池的下列說法正確的是(D)A.該電池的工作環(huán)境是高溫條件B.作為負極的葡萄糖(C6H12O6)在變化中失去電子,被還原C.該電池的電解質溶液是強酸性溶液,如濃硫酸或硝酸等D.該電池的總反應為C6H12O6+6O26CO2+6H2O解析:該電池是微生物燃料電池,反應條件溫和,所以不需高溫條件,A錯誤;C元素的化合價升高,則葡萄糖在反應中失去電子被氧化,B錯誤;濃硫酸能和有機物發(fā)生脫水反應,電池的電解質溶液不能是濃硫酸,C錯誤;將正、負極反應式相加即可得總反應方程式:C6H12O6+ 6O26CO2+6H2O,D正確。12.(2017山西懷仁一中月考)由NO2、O2,熔融鹽組成的燃料電池如圖所示,在使用過程中石墨電極反應生成一種氧化物Y,下列有關說法正確的是(C)A.石墨極為正極,石墨極為負極B.Y的化學式為NOC.石墨極的電極反應式為NO2+N-e-N2O5D.石墨極上發(fā)生氧化反應解析:燃料電池中通氧氣的為正極,通燃料的為負極,則石墨極為負極,石墨極為正極,A錯誤;NO2中氮元素的化合價為+4價,反應后化合價升高,所以Y的化學式為N2O5,B錯誤;負極上NO2失電子生成N2O5,則石墨極的電極反應式為NO2+N-e-N2O5,C正確;石墨極為氧氣得電子發(fā)生還原反應,D錯誤。13.(2017浙江湖州期中)有X、Y、Z、W四種短周期元素,它們的核電荷數(shù)依次增大。只有Z是金屬元素,X最外層只有一個電子,Y和W元素原子的最外層電子數(shù)相同,且Y元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍,Z元素原子的最外層電子數(shù)是W元素原子最外層電子數(shù)的一半。請回答:(1)Z是(填元素符號),W的原子結構示意圖為。(2)寫出兩種僅由X、Y兩種元素的原子形成的10電子微粒的符號: 。(3)將X的單質氣體與Y的單質氣體間的反應設計成原電池反應,簡易裝置如圖所示。A處通入的氣體為 ,B處氣體發(fā)生反應的電極反應式為 。解析:(1)有X、Y、Z、W四種短周期元素,它們的核電荷數(shù)依次增大,X最外層只有一個電子,X不是金屬元素,X為H,Y元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍,則Y為O元素;W和Y元素原子的最外層電子數(shù)相同,則W為S;Z元素原子的最外層電子數(shù)是W元素原子最外層電子數(shù)的一半,則Z為B或Al,又Z是金屬元素且核電荷數(shù)大于O,則Z只能為Al,W為S,核外電子分三層排布,分別為2、8、6,原子結構示意圖為。(2)X、Y分別為H、O,形成的氫化物H2O含有10個電子,形成的OH-含有10個電子。(3)根據電子的流向,A處電子流出,為負極,發(fā)生氧化反應,所以A處通入的氣體為H2,氧氣具有氧化性,通入氧氣的一極為原電池的正極,正極發(fā)生還原反應,電極方程式為O2+4e-+4H+2H2O。答案:(1)Al(2)H2O、OH-(3)H2O2+4e-+4H+2H2O14.化學電池在通信、交通及日常生活中有著廣泛的應用。.(1)鋅錳干電池的基本構造如圖。鋅錳干電池工作時,電路中每通過0.2 mol e-,負極質量減少 g;工作時N在正極放電產生兩種氣體,其中一種氣體分子是含10e-的微粒,正極的電極反應式是 。(2)關于該電池的使用和性能,說法正確的是 。A.該電池可充電后反復使用B.該電池可用于鬧鐘、收音機、照相機等C.該電池使用后能投入火中,也可投入池塘中D.該電池長時間連續(xù)工作后,糊狀物可能流出,腐蝕用電器.(3)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池,其電池總反應可表示為Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸。以下說法正確的是 。A.以上反應是可逆反應B.反應環(huán)境為堿性C.電池放電時Cd作負極D.是一種二次電池.(4)鋰電池鋰的摩爾質量小而比容量特別大,但是鋰電池中的電解質溶液需用非水溶劑配制,為什么這種電池不能使用電解質的水溶液?請用化學方程式表示其原因: 。解析:(1)鋅錳干電池的負極是鋅,正極為石墨棒,電解質為氯化銨,負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,根據電極反應式可知,電路中每通過0.2 mol e-,消耗0.1 mol Zn,質量為0.1 mol65 g/ mol=6.5 g。正極發(fā)生還原反應,工作時N在正極放電,產生兩種氣體,其中一種氣體分子是含10e-的微粒,應為NH3,電極反應式為2N+ 2e-2NH3+H2。(2)該電池是一次性電池,不能反復使用,故A錯誤;該電池可將化學能轉化為電能,能用于鬧鐘、收音機、照相機等,故B正確;該電池使用后不能投入火中、池塘中,因為電池中的重金屬會污染環(huán)境,故C錯誤;該電池長時間