2023-2023年高中化學(xué)第二章化學(xué)反響與能量2.2化學(xué)能與電能第1課時課時訓(xùn)練新人教版一、干電池和充電電池1.以下關(guān)于充電電池的表達(dá),不正確的選項是()A.充電電池的化學(xué)反響原理是氧化復(fù)原反響B(tài).充電電池可以無限制的充電放電C.充電是使放電時的氧化復(fù)原反響逆向進(jìn)行D.較長時間不使用電池時,最好將電池取出并妥善存放解析:充電電池理論上是可以永久重復(fù)利用的,但在實際應(yīng)用中總會因為性能等原因而使電解質(zhì)溶液或者電極變質(zhì)而失效。所以實際情況下充電電池是不能無限制重復(fù)使用的。答案:B2.鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2,電解液為硫酸溶液,工作時的反響為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,以下有關(guān)電池工作時的說法正確的選項是()A.Pb為正極,被氧化B.溶液的pH不斷減小C.S只向PbO2處移動D.電解液密度不斷減小解析:分析化學(xué)反響可知,反響中Pb失去電子,作負(fù)極;PbO2得電子,作正極,反響不斷消耗硫酸,溶液的pH不斷增大;無論Pb還是PbO2最終都生成PbSO4,所以S既向Pb也向PbO2處移動;PbSO4在電解液中的溶解度很小,所以電解液的密度不斷減小,選D。答案:D3.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反響式為Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH,以下說法錯誤的選項是()A.電池工作時,鋅失去電子B.電池正極的電極反響式為2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-C.電池工作時,電子由正極通過外電路流向負(fù)極D.外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g解析:從電池總反響式Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH可以確定Zn為負(fù)極,電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流向正極。當(dāng)外電路中通過0.2mol電子時,參加反響的鋅理論上為0.1mol,即質(zhì)量減少6.5g。答案:C4.最早使用的化學(xué)電源(chemicalpowersource)是鋅錳電池,即大家所熟悉的干電池,其結(jié)構(gòu)如下列圖。盡管這種電池的歷史悠久,但人們對它的電化學(xué)過程尚未完全了解。一般認(rèn)為,放電時,電池中的反響如下:E極:2MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH-F極:Zn+2NH4Cl-2e-Zn(NH3)2Cl2+2H+總反響式:2MnO2+Zn+2NH4Cl2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2以下說法正確的選項是()A.E極是電池的正極,發(fā)生的是氧化反響B(tài).F極是電池的負(fù)極,發(fā)生的是氧化反響C.從結(jié)構(gòu)上分析,鋅錳電池應(yīng)屬于可充電電池D.鋅錳電池內(nèi)部發(fā)生的氧化復(fù)原反響是可逆的解析:E極發(fā)生復(fù)原反響,應(yīng)為原電池的正極;F極發(fā)生氧化反響,為原電池的負(fù)極。干電池中反響不可逆,故也不能作充電電池用。答案:B5.Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛,其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負(fù)極材料是。電池工作時,電子流向(填“正極〞或“負(fù)極〞)。

(2)假設(shè)ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+,會加速其電極的腐蝕,其主要原因是

。

欲除去Cu2+,最好選用以下試劑中的(填代號)。

A.NaOH B.ZnC.Fe D.NH3·H2O解析:(1)負(fù)極是失電子的一極,Zn失電子,電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。(2)鋅與復(fù)原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的根本要求是不能引入新雜質(zhì),所以應(yīng)選Zn將Cu2+置換為單質(zhì)而除去。答案:(1)Zn(或鋅)正極(2)鋅與復(fù)原出的銅形成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕B二、燃料電池6.燃料電池能有效提高能源利用率,具有廣泛的應(yīng)用前景。以下物質(zhì)均可用作燃料電池的燃料,其中最環(huán)保的是()A.甲醇 B.天然氣C.液化石油氣 D.氫氣解析:H2燃燒的產(chǎn)物為H2O,所以H2作燃料最環(huán)保。答案:D7.如將兩個鉑電極插入KOH溶液中,向兩極分別通入CH4和O2,即構(gòu)成甲烷燃料電池。通入甲烷的一極的電極反響式為CH4+10OH--8e-C+7H2O,以下表達(dá)正確的選項是()A.通入甲烷的一極為正極B.通入氧氣的一極發(fā)生氧化反響C.該電池總反響為CH4+2O2+2OH-C+3H2OD.該電池在工作時,溶液中的陰離子向正極移動解析:在電池中甲烷為可燃性氣體,被氧化,通入甲烷的一極為負(fù)極。氧氣被復(fù)原,通氧氣一極為正極,發(fā)生復(fù)原反響。電池總反響式為CH4+2O2+2OH-C+3H2O。電池工作時,陰離子向負(fù)極移動。應(yīng)選C。答案:C8.一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀,負(fù)極上的反響為CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。以下有關(guān)說法正確的選項是()A.檢測時,電解質(zhì)溶液中的H+向負(fù)極移動B.假設(shè)有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,那么在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48L氧氣C.電池反響的化學(xué)方程式為CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2OD.正極上發(fā)生的反響為O2+4e-+2H2O4OH-解析:電解質(zhì)溶液中陽離子應(yīng)向正極移動,A項錯誤;酸性溶液中,正極電極反響式為O2+4e-+4H+2H2O,D項錯誤;結(jié)合正極反響式,轉(zhuǎn)移0.4mol電子時,消耗O20.1mol,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L,B項錯誤;C項符合題目要求,正確。答案:C9.某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+,其根本結(jié)構(gòu)見以下列圖,電池總反響可表示為2H2+O22H2O,以下有關(guān)說法正確的選項是()A.電子通過外電路從b極流向a極B.b極上的電極反響式為O2+2H2O+4e-4OH-C.每轉(zhuǎn)移0.1mol電子,消耗1.12L的H2D.H+由a極通過固體酸電解質(zhì)傳遞到b極解析:由電極反響式可知,氫氣通入的一極為負(fù)極,氧氣通入的一極為正極,故a為負(fù)極、b為正極,電子應(yīng)該是通過外電路由a極流向b極,A項錯誤;b極上的電極反響式為O2+4e-+4H+2H2O,B項錯誤;沒有注明此時是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下,故無法計算氣體的體積,C項錯誤。答案:D10.Ⅰ.鋰電池具有能量密度大、電壓高等特性而成為新一代實用化的蓄電池。鋰離子電池放電時負(fù)極反響式為C6Li-xe-C6Li1-x+xLi+(C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料),正極反響式為Li1-xMO2+xLi++xe-LiMO2(LiMO2表示含鋰的過渡金屬氧化物)。(1)鋰電池充電時電池反響方程式為。

(2)該電池工作時,Li+向(填“正極〞或“負(fù)極〞)遷移。

(3)假設(shè)放電過程中消耗負(fù)極材料56g,利用太陽能電池充電,那么可把消耗的56g材料復(fù)原出來,那么該電極充電的電極反響式為,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為mol。

Ⅱ.科學(xué)家設(shè)想利用太陽能電池電解水產(chǎn)生的氣體制成燃料電池。(1)生成的氫氣用于制成燃料電池時,實現(xiàn)了能轉(zhuǎn)變?yōu)槟?水分解時,斷裂的化學(xué)鍵為鍵,分解水的反響屬于反響(填“放熱〞或“吸熱〞)。

(2)假設(shè)該氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,電池總反響為2H2+O22H2O。①該電池的負(fù)極反響式為。

②工作一段時間后,電解液中的KOH的物質(zhì)的量(填“發(fā)生〞或“不發(fā)生〞)變化。

解析:Ⅰ.(1)將電池放電時的正、負(fù)極反響相加得到電池的總反響為C6Li+Li1-xMO2LiMO2+C6Li1-x,充電反響是放電反響的逆過程,所以該電池充電時電池反響方程式為LiMO2+C6Li1-xC6Li+Li1-xMO2。(2)根據(jù)正、負(fù)極的電極反響可知,正極消耗Li+,所以Li+向正極遷移。(3)負(fù)極材料為C6Li,放電過程中石墨的價態(tài)并沒有發(fā)生變化,它只是作為一種載體,實際消耗的為Li,消耗56g(8mol)Li時,轉(zhuǎn)移8mol電子,電池充電實際上就是將消耗的負(fù)極材料復(fù)原,電池工作時負(fù)極失去的電子與電池充電時該電極得到的電子相等,所以電池充電時該電極得到的電子也為8mol,其電極反響為C6Li1-x+xLi++xe-C6Li。Ⅱ.(1)氫氧燃料電池屬于化學(xué)電源,該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋７错?H2O2H2↑+O2↑,H2O分子中的O—H鍵斷裂,該反響為吸熱反響。(2)①根據(jù)電池反響可知,H2失去電子,在電池負(fù)極發(fā)生氧化反響,H2-2e-2H+,由于電解液顯堿性,生成的H+與OH-反響生成H2O,故負(fù)極反響式為H2-2e-+2OH-2H2O。②由電池總反響可知,KOH沒有被消耗,所以其物質(zhì)的量不變。答案:Ⅰ.(1)LiMO2+C6Li1-xC6Li+Li1-xMO2(2)正極(3)C6Li1-x+xLi++xe-C6Li8Ⅱ.(1)化學(xué)電O—H吸熱(2)①H2-2e-+2OH-2H2O②不發(fā)生三、新型電源11.(2023江蘇化學(xué),10)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。以下有關(guān)該電池的說法正確的選項是()A.反響CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子B.電極A上H2參與的電極反響為:H2+2OH--2e-2H2OC.電池工作時,C向電極B移動D.電極B上發(fā)生的電極反響為:O2+2CO2+4e-2C解析:CH4中的C為-4價,反響后生成的CO中C為+2價,1molCH4轉(zhuǎn)移6mole-,A項錯誤;由示意圖可看出,電解質(zhì)離子中沒有OH-,B項錯誤;該燃料電池中,O2在正極反響,CO和H2在負(fù)極反響,原電池中C移向負(fù)極,C項錯誤;由示意圖可看出,電極B處CO2和O2結(jié)合,轉(zhuǎn)化為C,D項正確。答案:D12.如圖裝置可用來監(jiān)測空氣中NO的含量。以下說法不正確的選項是()A.電子由Pt電極流出,經(jīng)外電路流向NiO電極B.Pt電極上發(fā)生的是復(fù)原反響C.NiO電極的電極反響式為NO+O2--2e-NO2D.每轉(zhuǎn)移2mol電子,有1molO2-遷移到負(fù)極解析:NO在負(fù)極(NiO)發(fā)生失電子反響,O2在正極(Pt)發(fā)生得電子的復(fù)原反響,電子由NiO電極經(jīng)外電路流向Pt電極,A項錯誤,B項正確;每轉(zhuǎn)移2mol電子,生成1molO2-,遷移到負(fù)極,D項正確。答案:A13.一種光化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)如下列圖,當(dāng)光照在外表涂有氯化銀的銀片上時發(fā)生反響AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl),[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化銀外表]接著Cl(AgCl)+e-Cl-(aq),假設(shè)將光源移除,電池會立即恢復(fù)至初始狀態(tài)。以下說法正確的選項是()A.光照時,電流由Y流向XB.光照時,Pt電極發(fā)生的反響為2Cl-+2e-Cl2↑C.光照時,Cl-向Ag電極移動D.光照時,電池總反響為AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)解析:由題意,光照時,Cl原子在Ag電極得到電子形成Cl-,Cl-由Ag電極向Pt電極遷移,Pt電極上的Cu+失去的電子經(jīng)導(dǎo)線流入Ag電極,光照時電流的方向與電子的流向相反,綜上分析知,A、B、C三項錯誤,只有D項正確。答案:D(建議用時:30分鐘)1.對化學(xué)電源的表達(dá)正確的選項是()A.化學(xué)電源比火力發(fā)電對化學(xué)能的利用率高B.化學(xué)電源所提供的電能居于人類社會現(xiàn)階段總耗電量的首位C.化學(xué)電源均是平安、無污染的D.化學(xué)電源即為可充電電池解析:目前人類生活、生產(chǎn)的主要耗電仍然是火力發(fā)電;化學(xué)電源中常含有Cd、Hg、Pb、Ni等重金屬,如果廢舊電池隨意丟棄會造成環(huán)境污染;化學(xué)電源包括可充電電池,也包括不能進(jìn)行充電循環(huán)使用的一次性電池。答案:A2.以下化學(xué)電池不易造成環(huán)境污染的是()A.氫氧燃料電池 B.鋅錳電池C.鎳鎘電池 D.鉛蓄電池答案:A3.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,廢電池進(jìn)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.防止電池中汞、鎘和鉛等金屬離子對土壤和水源的污染C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他的物品D.回收其中的石墨電極解析:廢電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對環(huán)境污染嚴(yán)重,因而必須回收。答案:B4.關(guān)于化學(xué)電源的表達(dá),錯誤的選項是()A.化學(xué)電源均是根據(jù)原電池的工作原理設(shè)計的B.在干電池中,石墨棒只起導(dǎo)電作用,并不參加化學(xué)反響C.鎳鎘電池不能隨意丟棄的主要原因是鎳、鎘的資源有限,價格昂貴D.燃料電池是一種高效、環(huán)保的新型化學(xué)電源解析:鎳鎘電池不能隨意丟棄的主要原因是鎳、鎘屬于重金屬,會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。答案:C5.我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極,鉑網(wǎng)為正極,海水為電解質(zhì)溶液,空氣中的氧氣與鋁反響產(chǎn)生電流。電池總反響為4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3,以下說法不正確的選項是()A.正極反響式為O2+2H2O+4e-4OH-B.電池工作時,電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極C.以網(wǎng)狀的鉑為正極,可增大與氧氣的接觸面積D.該電池通常只需要換鋁板就可以繼續(xù)使用解析:從電池反響式可知,Al失電子作為負(fù)極,O2為正極上反響的物質(zhì);電池工作時電子從鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極,而電流方向那么相反。答案:B6.以下有關(guān)電池的說法不正確的選項是()A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B.銅鋅原電池工作時,電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C.甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.鋅錳干電池中,鋅電極是負(fù)極解析:手機(jī)用的電池是可充電電池,A項對。在銅鋅原電池中,Cu為正極,Zn為負(fù)極,外電路中電子由負(fù)極流向正極,B項錯。燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,C項對。鋅錳干電池,Zn為負(fù)極,D項對。答案:B7.肼(N2H4)—空氣燃料電池是一種環(huán)保型堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液為20%~30%的KOH溶液,電池總反響為N2H4+O2N2+2H2O。以下關(guān)于該電池工作時的說法中正確的選項是()A.正極的電極反響式:O2+4H++4e-2H2OB.溶液中的陰離子向正極移動C.負(fù)極的電極反響式:N2H4+4OH--4e-4H2O+N2D.溶液的pH保持不變解析:堿性條件下,燃料電池正極反響式為O2+2H2O+4e-4OH-,A項錯誤;原電池電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動,B項錯誤;由總反響式減去正極的電極反響式可得負(fù)極的電極反響式為N2H4+4OH--4e-4H2O+N2,C項正確;反響過程中生成水,故c(OH-)減小,溶液的pH減小,D項錯誤。答案:C8.(2023課標(biāo)全國Ⅰ,11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如下列圖。以下有關(guān)微生物電池的說法錯誤的選項是()A.正極反響中有CO2生成B.微生物促進(jìn)了反響中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反響為C6H12O6+6O26CO2+6H2O解析:C6H12O6中C的平均化合價為0價,二氧化碳中C的化合價為+4價,所以生成二氧化碳的反響為氧化反響,故CO2在負(fù)極生成,A選項錯誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反響速率加快,所以微生物促進(jìn)了反響的發(fā)生,B項正確;質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(即H+)通過,原電池中陽離子向正極移動,C項正確;電池的總反響實質(zhì)是C6H12O6的氧化反響,D項正確。答案:A9.(2023天津理綜,4)鋅銅原電池裝置如下列圖,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。以下有關(guān)表達(dá)正確的選項是()A.銅電極上發(fā)生氧化反響B(tài).電池工作一段時間后,甲池的c(S)減小C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動,保持溶液中電荷平衡解析:原電池反響為Zn+CuSO4ZnSO4+Cu。Cu電極作正極,Cu2+在正極得電子,發(fā)生復(fù)原反響,A項錯誤;由于兩半池中的陰離子S不能透過半透膜,故c(S)都不變,B項錯誤;甲池中由于生成Zn2+,而乙池中Cu2++2e-Cu,那么乙池中的CuSO4局部變?yōu)閆nSO4,導(dǎo)致乙池中溶液總質(zhì)量變大,C項正確;陰離子不能透過半透膜,D項錯誤。答案:C10.(2023北京理綜,12)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行以下實驗:步驟現(xiàn)象Fe外表產(chǎn)生大量無色氣泡,液面上方變?yōu)榧t棕色Fe外表產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止Fe、Cu接觸后,其外表均產(chǎn)生紅棕色氣泡以下說法不正確的選項是()A.Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學(xué)方程式:2NO+O22NO2B.Ⅱ中的現(xiàn)象說明Fe外表形成致密的氧化膜,阻止Fe進(jìn)一步反響C.比照Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象,說明稀硝酸的氧化性強(qiáng)于濃硝酸D.針對Ⅲ中現(xiàn)象,在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否被氧化解析:A項,鐵與稀硝酸反響生成無色氣體NO,NO遇空氣被氧化為紅棕色氣體NO2,A正確;B項,常溫下鐵在濃硝酸中發(fā)生鈍化,在鐵的外表形成一層致密的氧化膜,從而阻止鐵繼續(xù)與濃硝酸反響,B正確;C項,由于鈍化后反響停止,因此不能利用鈍化比較氧化性,事實上濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸,C錯誤;D項,由于在原電池中可以通過電流方向判斷正負(fù)極,所以在鐵和銅之間加電流計,可以判斷出電子的流向,從而判斷出鐵是否被氧化,D正確。答案:C11.科學(xué)家預(yù)言,燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑,美國已方案將甲醇燃料電池用于軍事上。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑,在稀硫酸電解液中直接參加純化后的甲醇,同時向一個電極通入空氣。答復(fù)以下問題:(1)這種電池放電時發(fā)生反響的化學(xué)方程式是。

(2)此電池的正極發(fā)生的電極反響式是。

(3)電解液中的H+向極移動;向外電路釋放電子的電極是極。

(4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力,使用燃料電池有許多優(yōu)點,其中主要有兩點:首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高,其次是。

解析:甲醇燃料電池中參加甲醇的電極為負(fù)極,通入空氣的電極為正極,同時要考慮稀硫酸電解液,來解決問題。答案:(1)2CH3OH+3O22CO2+4H2O(2)O2+4H++4e-2H2O(3)正負(fù)(4)燃料電池減少了對空氣的污染12.化學(xué)電池在通信、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)目前常用的鎳鎘(Ni-Cd)電池,其電池總反響可以表示為:Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說法正確的選項是(填字母序號)。

①放電時Cd作正極②放電時Ni元素被復(fù)原③充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堍芊烹姇r化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹵.①③ B.②④C.①④ D.②③(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物,有資料說明,一節(jié)廢鎳鎘電池可以使1m2的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重,這是因為。

(3)另一種常用的電池——鋰電池(鋰是一種堿金屬元素,其相對原子質(zhì)量為7),由于它的比容量(單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的