第2課時化學電源基礎鞏固1.下列關于化學電源的敘述錯誤的是()。A.普通鋅錳電池中石墨棒為正極B.鉛蓄電池中覆蓋著PbO2的電極板是負極板C.氫氧燃料電池的正極是通入氧氣的電極D.堿性鋅錳電池的比能量和儲存時間比普通鋅錳電池高答案:B解析:鉛蓄電池中覆蓋著PbO2的電極板為正極板,Pb板為負極板,B項錯誤。2.茫茫黑夜中,航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt-Fe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中()。①鋁合金是陰極②鋁合金是負極③海水是電解質溶液④鋁合金電極發(fā)生還原反應A.②③ B.②④C.①② D.①④答案:A解析:海水電池,電極名稱為正極和負極,相對活潑的鋁合金作負極,發(fā)生氧化反應,海水是電解質溶液。3.環(huán)境友好型鋁碘電池已研制成功,電解質溶液為AlI3溶液,已知電池總反應為2Al+3I22AlI3。下列說法不正確的是()。A.該電池負極的電極反應為Al-3e-Al3+B.該電池的正極材料不能是鎂C.消耗相同質量金屬,用鋰作負極時,產(chǎn)生電子的物質的量比鋁多D.該電池的正極材料是碘答案:D解析:由總反應式知A項正確;由鎂比鋁活潑及鎂也能與I2反應知B項正確;轉移1mol電子消耗鋰、鋁的質量分別為7g、9g,C項正確;碘不是導體,故不能作電極材料,D項錯誤。4.鋰電池是新一代高能電池,目前已研發(fā)出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應式為Li+MnO2LiMnO2。下列說法中正確的是()。A.Li是正極,MnO2是負極B.放電時負極的反應:Li-e-Li+C.電池放電時,正極發(fā)生氧化反應D.電池放電時,產(chǎn)生高錳酸根離子答案:B解析:根據(jù)鋰電池的總反應式可知,Li作負極,發(fā)生氧化反應生成Li+;MnO2作正極,發(fā)生還原反應,生成MnO2-而不是高錳酸根離子MnO4-,A項、C項、5.氫氧燃料電池的電池反應為2H2+O22H2O,電解質溶液為KOH溶液,反應保持在較高溫度,使H2O蒸發(fā)。下列敘述正確的是()。A.電池能發(fā)出藍色火焰B.H2為正極,O2為負極C.正極反應為O2+2H2O+4e-4OH-D.正極反應為2H2+4OH--4e-4H2O答案:C解析:因為是燃料電池,不可能有火焰,A項錯誤;由電池反應知,H2為負極,O2為正極,正極反應為O2+2H2O+4e-4OH-,所以B、D兩項錯誤,C項正確。6.一種燃料電池中發(fā)生的化學反應是:在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳,則該電池負極發(fā)生的反應是()。A.CH3OH+O2-2e-H2O+CO2+2H+B.O2+4H++4e-2H2OC.CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+D.O2+2H2O+4e-4OH-答案:C解析:燃料電池中燃料在負極上失去電子發(fā)生氧化反應。A項,甲醇是燃料,氧氣是助燃性氣體,A項反應中既有氧化劑又有還原劑;B項反應為氧氣在酸性環(huán)境中得到電子發(fā)生的還原反應,是電池正極發(fā)生的反應;C項,甲醇作負極失去電子,在酸性環(huán)境中生成二氧化碳和氫離子;D項反應為氧氣在堿性(或中性)環(huán)境中得到電子發(fā)生的還原反應,本題選C。7.有人設計出利用CH4和O2反應,用鉑電極在KOH溶液中構成的原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒。下列說法中正確的是()。①每消耗1molCH4可以向外電路提供8mol電子②負極上CH4失去電子,電極反應式為CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O③負極上是O2獲得電子,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-④電池放電時,溶液pHA.①② B.①③ C.①④ D.③④答案:A解析:CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應,生成的CO2還與KOH反應生成K2CO3,電極反應式為CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O,1molCH4參加反應有8mol電子發(fā)生轉移,O2在正極上發(fā)生反應,獲得電子,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-。雖然正極產(chǎn)生OH-,負極消耗OH-,但從總反應CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O可看出是消耗KOH,所以電池放電時溶液的pH不斷下降,故①②正確,③④錯誤。8.一種由甲醇、氧氣和強堿溶液(作電解質)組成的新型手機電池,可持續(xù)使用一個月,其電池總反應式為2CH3OH+3O2+4OH-2CO32-+6H2O,則有關說法正確的是(A.放電時CH3OH參與反應的電極為正極B.放電時負極的電極反應式為CH3OH+8OH--6e-CO32-+6HC.標準狀況下,通入5.6LO2并完全反應后,有0.5mol電子轉移D.放電一段時間后,通入氧氣的電極附近溶液的pH降低答案:B解析:該原電池負極電極反應式為2CH3OH+16OH--12e-2CO32-+12H2O,正極反應式為3O2+6H2O+12e-12OH-,A、D項錯誤,B項正確;C項應有1mol電子轉移,C9.鐵鉻氧化還原液流電池是一種低成本的儲能電池,電池結構如圖所示,工作原理為Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。下列說法一定正確的是()。A.電池充電時,b極的電極反應式為Cr3++e-Cr2+B.電池放電時,b極的電極反應式為Fe2+-e-Fe3+C.電池放電時,Cl-從b極穿過選擇性透過膜移向a極D.電池放電時,電路中每通過0.1mol電子,Fe3+濃度降低0.1mol·L-1答案:A解析:放電時負極b發(fā)生氧化反應Cr2+-e-Cr3+,充電時該電極發(fā)生還原反應Cr3++e-Cr2+,A項正確,B項錯誤;放電時陰離子向負極b移動,C項錯誤;電池放電時,電路中每通過0.1mol電子,Fe3+的物質的量減少0.1mol,不知道溶液體積,無法得出濃度的變化,D項錯誤。10.空間實驗室“天宮一號”的供電系統(tǒng)中使用了再生氫氧燃料電池(RFC),RFC是一種將水電解技術與氫氧燃料電池技術相結合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖,有關說法正確的是()。A.當有0.1mol電子轉移時,a極產(chǎn)生標準狀況下1.12LO2B.b極上發(fā)生的電極反應是4H2O+4e-2H2↑+4OH-C.c極上發(fā)生還原反應,B中的H+可以通過隔膜進入AD.d極上發(fā)生的電極反應是O2+4H++4e-2H2O答案:C解析:由題圖可知a為陰極、b為陽極、氣體X為H2、氣體Y為O2、c為正極、d為負極。正極、陰極發(fā)生還原反應,負極、陽極發(fā)生氧化反應,A、B、D項錯誤;在原電池中陽離子移向正極,C項正確。11.鉛酸蓄電池是常用的化學電源,其電極材料分別是Pb和PbO2,電解質溶液為稀硫酸,該電池工作時發(fā)生的總反應為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。試回答下列問題。(1)鉛酸蓄電池的負極材料是,正極反應為。

(2)電池工作時,溶液中SO42-移向(3)電池工作時,電解質溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)若有1mol電子從某電極流出,則參加反應的H2SO4是mol,負極的質量變化是(填“增大”或“減小”)g。

答案:(1)PbPbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H(2)負(3)增大(4)1增大48解析:(1)蓄電池放電時是原電池。根據(jù)電池總反應及原電池原理,負極發(fā)生氧化反應,Pb為負極;正極PbO2發(fā)生還原反應,正極反應式為PbO2+SO42-+4H++2e-PbSO4+2H2O。(2)原電池工作時,溶液中陰離子移向負極。(3)從電池總反應可知H2SO4參加反應,且生成H2O,所以溶液pH增大。(4)根據(jù)總反應式,若從負極流出1mol電子,參加反應的H2SO4是1mol,負極有0.5molPb轉化為PbSO4,負極增大質量即為0.5molSO42-能力提升1.鎳氫電池是近年開發(fā)出來的可充電電池,它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池。鎳氫電池的總反應式是12H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根據(jù)此反應式判斷,下列敘述正確的是()。A.電池放電時,電池負極周圍溶液的堿性增強B.電池放電時,鎳元素被氧化C.電池放電時,氫元素被還原D.電池放電時,氫氣是負極反應物答案:D解析:充電電池在放電時是一個電源(原電池),在電池的總反應式中從左到右是放電,根據(jù)發(fā)生氧化反應的是負極,發(fā)生還原反應的是正極,所以D正確,B、C錯誤;而H2作為電池的負極發(fā)生的反應是H2+2OH--2e-2H2O,溶液中應該是OH-濃度減小,所以A錯誤。2.質子交換膜燃料電池(PEMFC)常作為電動汽車的動力源。該燃料電池以氫氣為燃料,空氣為氧化劑,鉑作催化劑,導電離子是H+。下列對該燃料電池的描述中不正確的是()。A.正極反應為O2+4H++4e-2H2OB.負極反應為2H2-4e-4H+C.總的化學反應為2H2+O22H2OD.氫離子通過電解質溶液向正極移動答案:C解析:燃料電池中的反應不是在點燃的條件下進行的,C項錯誤。3.下面是四種燃料電池工作原理示意圖,其中正極反應生成水的是()。答案:C解析:A項,正極反應生成O2-;B項,正極反應生成OH-;C項,正極反應生成H2O;D項,正極反應生成CO34.一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀,負極上的反應為CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+。下列有關說法正確的是()。A.檢測時,電解質溶液中的H+向負極移動B.若有0.4mol電子轉移,則在標準狀況下消耗4.48L氧氣C.電池反應的化學方程式為CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2OD.正極上發(fā)生的反應為O2+2H2O+4e-4OH-答案:C解析:原電池中陽離子向正極移動,A項錯誤;酸性溶液中,正極電極反應為O2+4H++4e-2H2O,D項錯誤;轉移0.4mol電子時,消耗O20.1mol,即標準狀況下為2.24L,B項錯誤;正極反應式與負極反應式相加可得電池總反應為CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O,C項正確。5.高鐵電池是一種新型可充電電池,與普通高能電池相比,該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列敘述不正確的是()。A.放電時負極反應為3Zn+6OH--6e-3Zn(OH)2B.放電時正極反應為2FeO42-+8H2O+6e-2Fe(OH)3C.放電時每轉移3mol電子,正極有1molK2FeO4被氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強答案:C解析:放電時,該電池為原電池,根據(jù)總反應式可知,鋅失去電子作負極,發(fā)生氧化反應,生成氫氧化鋅,高鐵酸根離子得到電子作正極,發(fā)生還原反應,生成氫氧化鐵,A、B兩項正確;放電時每轉移3mol電子,正極有1molK2FeO4被還原,C項錯誤;根據(jù)正極的電極反應式可知,放電過程中正極附近溶液中氫氧根離子的濃度增大,則其堿性增強,D項正確。6.(1)鋰水電池以金屬鋰和鋼板為電極材料,以LiOH為電解質,加入水即可放電,總反應為2Li+2H2O2LiOH+H2↑。①鋰水電池放電時,OH-向極移動。

②寫出該電池放電時正極的電極反應:。

(2)有學者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO2轉化為重要的化工原料,其負極反應為。

(3)Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和石墨,電解質溶液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應可表示為4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。①電池的負極材料為,發(fā)生的電極反應為。

②電池正極發(fā)生的電極反應為。

③組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行,原因是

。

解析:(1)OH-是陰離子,一定向負極移動。正極是H2O中的H+得電子放出H2,所以正極電極反應是2H2O+2e-2OH-+H2↑。(2)負極失電子,化合價升高,SO2SO42-,故負極電極反應為SO2+2H2O-2e-SO42(3)分析反應的化合價變化,可得Li為還原劑,SOCl2為氧化劑。①負極材料為Li(還原劑),Li-e-Li+。②正極反應式可由總反應減去負極反應式得到:2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑。③因為構成電池的電極材料Li能與氧氣、水反應,且SOCl2也與水反應,故組裝該電池必須在無水、無氧條件下進行。答案:(1)①負②2H2O+2e-2OH-+H2↑(2)SO2+2H2O-2e-SO42-(3)①LiLi-e-Li+②2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2↑③構成電池的電極材料Li能與氧氣、水反應,且SOCl2也與水反應7.(1)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的差別進行發(fā)電,在海水中電池總反應可表示為5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,則“水”電池在放電時:①該電池的負極的電極反應式為;

②Na+不斷向“水”電池的極移動;

③每有1mol電子轉移,生成molNa2Mn5O10。

(2)下圖為鈉高能電池的結構示意圖,該電池的工作溫度為320℃左右,電池反應為2Na+xSNa2Sx,正極的電極反應式為。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是。與鉛蓄電池相比,當消耗相同質量的負極物質時,鈉高能電池的理論放電量是鉛蓄電池的倍。

答案:(1)①Ag+Cl--e-AgCl②正③0.5(2)xS+2e-Sx2-(或2Na++xS+2e-Na2Sx)導電和隔離鈉與硫4.解析:(1)①根據(jù)電池總反應可判斷出Ag為該電池的負極,電極反應式為Ag+Cl--e-AgCl。②在原電池中,陰離子向負極移動,陽離子向正極移動,故Na+移向正極。③根據(jù)電池總反應和得失電子守恒知,生成1molNa2Mn5O10的同時生成2molAgCl,轉移2mol電子,故每有1mol電子轉移,生成0.5molNa2Mn5O10。(2)正極的電極反應式為xS+2e-Sx2-,M的作用一是導電,二是因鈉與硫易反應,故它起到隔離作用。鈉高能電池中負極為鈉,消耗46g鈉轉移2mol電子,鉛蓄電池的電池反應為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H