【创新方案】2020-2021学年高中化学每课一练：1.3.2-化学电源(鲁科版选修4)

一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1．被称之为“软电池”的纸质电池，接受一薄层纸延长作为导体，在其一边镀锌，而在另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn＋3MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列说法正确的是()A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.201×1023D．电池正极反应为2MnO2＋2e－＋2H2O=2OH－＋2MnO(OH)解析：A项，锌发生氧化反应，作负极；B项，电池反应中MnO4得电子，作正极；起氧化剂的作用；C项，电解液导电是离子定向移动实现了电子不能通过。答案：D2．氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－=4H2O2H2O＋O2＋4e－=4OH－，则下列叙述正确的是()A．通H2的一极是正极，通O2的一极是负极B．通O2的一极是正极，通H2的一极是负极C．工作一段时间后电解质溶液的pH增大D．工作时负极区四周pH增大解析：依据电池总反应可知：H2在负极上发生氧化反应，由于在碱性条件下，所以氢原子失电子后又与OH－反应生成水，其电极反应为2H2＋4OH－－4e－=4H2O，负极区OH－浓度降低。O2在正极上发生还原反应，氧原子得电子，生成－2价的氧，只能以OH－形式存在，所以其电极反应为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，正极区OH－浓度增大。答案：B3．镍镉可充电电池可以发生如下反应：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O由此可知，该电池的负极材料是()A．Cd B．NiO(OH)C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2解析：依据原电池原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池的放电是原电池对外做功，而充电则是电解反应，故该反应的逆反应为原电池反应，Cd为负极，NiO(OH)为正极。答案：A4．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是()A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－=H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－=2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－=CO2(g)＋6H＋(aq)D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－=4OH－解析：甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。答案：C5．某可充电的锂离子电池LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li＋导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li＋LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是()A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应B．放电时，正极反应为：Li＋＋LiMn2O4＋e－=Li2Mn2O4C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应D．充电时，阳极反应为：Li＋＋e－=Li解析：据电池反应可写出电极反应式。负极：Li－e－=Li＋正极：LiMn2O4＋Li＋＋e－=Li2Mn2O4则充电时的电极反应式为：阴极：Li＋＋e－=Li阳极：Li2Mn2O4－e－=LiMn2O4＋Li可知B正确，D错误；放电时，LiMn2O4发生还原反应生成Li2Mn2O4，充电时，Li2Mn2O4发生氧化反应生成LiMn2O4，A、C均不正确。答案：B6．[双选题]镍镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是KOH，放电时的电极反应式是：Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)22NiO(OH)＋2H2O＋2e－=2Ni(OH)2＋2OH－下列说法不正确的是()A．电池的总反应式是：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O=2Ni(OH)2＋Cd(OH)2B．电池充电时，镉元素被还原C．电池放电时，电池负极四周溶液的pH不断增大D．电池充电时，电池的负极和电源的正极连接解析：本题已给出了电极反应式，两式相加即得总反应，A正确。电极充电时，Cd元素化合价降低，即Cd元素被还原，B正确。放电时，由于负极消耗OH－，因而负极四周溶液的pH不断减小，C错误。电池充电时，电池的负极(发生氧化反应)应与电源的负极相连(发生还原反应)，故D错误。答案：CD7．[双选题]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(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该项燃料电池说法正确的是()A．在熔融电解质中，O2－移向正极B．电池总反应式是：2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2＋4e－=2O2－D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26e－＋13O2－=4CO2＋5H2O解析：该电池是以丁烷的燃烧设计成的燃料电池，反应总方程式就是丁烷的燃烧方程式。在燃料电池中可燃物一般是还原剂，在电池中的负极上发生反应。首先写出丁烷的燃烧方程式，然后写出O2得电子的电极方程式，总式与正极式相减即得负极方程式。在原电池中阴离子向负极移动，A错误；在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应当在负极上发生氧化反应，D错误；燃料电池电池总反应实质是一个氧化还原反应；而正极空气中氧气发生还原反应变为电解质的阴离子，B、C正确。答案：BC二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8．(6分)银锌电池的电极反应为：负极：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；正极：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。电解质：KOH。(1)写出电池的总反应式：___________________________________________________。(2)使用时，负极区的pH______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH______，电解质溶液的pH______________。解析：(1)将正、负极的电极反应式合并就可以得到总反应式：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag。(2)负极反应消耗OH－，则负极区pH减小，正极反应生成了OH－，故正极区pH增大，负极消耗的OH－的量与正极生成的OH－的量相等，所以电解质溶液的pH不变。答案：(1)Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag(2)减小增大不变9．(10分)科学家预言，燃料电池是21世纪获得电子的重要途径。一种甲醇燃料电池是接受铂或碳化钨作电极催化剂，在硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答如下问题：已知电池放电时发生的化学反应方程式：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O(1)在硫酸电解液中，CH3OH失去电子，此电池的正极发生的反应是______________________________________；负极发生的反应是____________________________。(2)电解液中的H＋向________极移动；向外电路释放电子的电极是________极。(3)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有很多优点，其中主要有两点：首先燃料电池的能量转化效率高，其次是______________________________。解析：(1)电极方程式书写留意电解质溶液，本题是酸性溶液。(2)由电极反应可知，H＋在正极消耗，在负极生成，所以向正极移动。(3)燃料电池除能量转化率高外，还削减了大气污染。答案：(1)O2＋4H＋＋4e－=2H2OCH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋(2)正负(3)削减空气污染10．(10分)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的K2CO3(其中不含O2－和HCOeq\o\al(－,3))为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。该燃料电池负极电极反应式为：2C4H10＋26COeq\o\al(2－,3)－52e－=34CO2＋10H2O。试回答下列问题：(1)该燃料电池的化学反应方程式为__________________________________________________________________________________________________________________。(2)正极电极反应式为______________________________________________________。(3)为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定。为此，必需在通入的空气中加入一种物质，加入的物质是________，它来自________________________。解析：(1)电池反应为丁烷的燃烧。(2)在转移电子数相同的条件下用总反应式减去负极的反应式就是正极反应式。(3)依据题目要求和两极的反应式，应加入的物质为CO2，它来自于负极产物。答案：(1)2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O(2)13O2＋26CO2＋52e－=26COeq\o\al(2－,3)(3)CO2负极生成物11．(13分)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，工作时该电池的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。试依据上述状况推断：(1)蓄电池的负极材料是__________。(2)工作时，正极反应为___________________________________________________。(3)工作时，电解质溶液的酸性________(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)电流方向从________极流向________极。解析：蓄电池工作(放电)时，起原电池作用。依据原电池原理，负极失去电子发生氧化反应，元素化合价上升，所以Pb为负极；正极得到电子发生还原反应，元