2024高中化学第四章电化学基础第2节化学电源作业含解析新人教版选修4

PAGE5-化学电源1．对于如图所示的锌锰电池，下列说法不正确的是()A．MnO2是氧化剂，被还原B．碳棒为正极，锌筒为负极C．运用过程中锌筒会渐渐变薄D．此为一般锌锰干电池，电池容量较低答案D解析MnO2是氧化剂，被还原，A项正确；该电池中碳棒为正极，锌筒为负极，锌筒会被腐蚀，B项正确、C项正确；此为碱性锌锰干电池，D项错误。2．一般水泥在固化过程中自由水分子削减并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。依据这一特点，科学家独创了电动势法测水泥初凝的时间。此方法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag。下列说法中正确的是()A．测量过程中，氧化银被氧化成单质银B．测量原理示意图中，Ag2O为负极C．负极的电极反应：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2OD．工作中电流由Cu电极流向Ag2O电极答案C解析由原理图知，这是一个原电池，铜作负极，发生氧化反应，氧化银在正极上被还原，A、B错误；由总反应方程式知，负极铜反应后生成Cu2O，C正确；电流方向与电子流淌方向相反，D错误。3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)下列说法错误的是()A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0．2mol电子，锌的质量理论上削减6．5g答案C解析由所给电池的总反应式可知，电池工作时，每有1molZn参与反应，失去2mol电子，则会有2mol电子从负极Zn起先经过外电路流向正极，并在正极发生反应：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，故外电路中每通过0．2mol电子，锌的质量就削减6．5g。4．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极旁边溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动答案A解析A项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，正确；B项，充电时，电能转化为化学能，错误；C项，由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，负极旁边溶液碱性变弱，错误；D项，正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，放电时，电解质溶液中OH－由正极向负极移动，错误。可充电电池电极反应式的书写在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。(1)原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价上升。(2)原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。(3)二次电池反应原理中化合物一般不溶于水，书写电极反应式时不能拆分，如铅蓄电池。5．某储氢的碳纳米管二次电池的工作原理如图所示，该电池的电解质溶液为6mol/L的KOH溶液。下列说法正确的是()A．放电过程中，碳纳米管的质量始终保持恒重B．放电时正极旁边溶液的pH减小C．充电时阳极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－D．该二次电池的工作原理为H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Ni(OH)2答案D解析利用图示可知放电时，储有氢气的碳纳米管中H2失电子发生氧化反应H2－2e－＋2OH－=2H2O，放电过程中，碳纳米管的质量不断削减，A项错误；正极上NiO(OH)得电子发生还原反应：NiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，放电时正极旁边溶液的pH增大，B项错误；充电时阳极应发生氧化反应，C项错误；将正、负极的电极反应式相加可知电池工作原理为H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Ni(OH)2，D项正确。6．阿波罗宇宙飞船上运用的是氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2＋O2=2H2O，电解液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，下列叙述正确的是()A．电池能发出蓝色火焰B．H2为正极，O2为负极C．正极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．正极反应为：2H2＋4OH－－4e－=4H2O答案C解析因为是燃料电池，不行能有火焰，A项错误；由电池反应知，H2为负极，O2为正极，正极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，所以B、D两项错误，C项正确。燃料电池(1)氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应如下：介质负极反应式正极反应式酸性H2－2e－=2H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O碱性H2－2e－＋2OH－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体。若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入甲醇和氧气，则负极发生氧化反应，电极反应式是CH3OH－6e－＋8OH－=CO2－3＋6H2O；正极发生还原反应，电极反应式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－；总反应式是2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。7．一种燃料电池中发生的化学反应是：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳，则该电池负极发生的反应是()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解析燃料电池中燃料在负极上失去电子发生氧化反应。A项，甲醇是燃料，氧气是助燃性气体，A项反应中既有氧化剂又有还原剂；B项反应为氧气在酸性环境中得到电子发生的还原反应，是电池正极发生的反应；C项，甲醇作负极失去电子，在酸性环境中生成二氧化碳和氢离子；D项反应为氧气在碱性(或中性)环境中得到电子发生的还原反应，本题选C。8．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A．O2在电极b上发生还原反应B．溶液中OH－向电极a移动C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O答案C解析构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A项正确；电池放电过程中，溶液中的阴离子移向负极(a极)，B项正确；1molNH3反应生成N2转移3mol电子，1molO2反应转移4mol电子，依据得失电子守恒可知，消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，C项错误；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，D项正确。9．有人设计出利用CH4和O2反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法中正确的是()①每消耗1molCH4可以向外电路供应8mole－②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－④电池放电时，溶液pH不断上升A．①②B．①③C．①④D．③④答案A解析CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价上升，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，1molCH4参与反应有8mole－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。10．(1)探讨人员最近发觉了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，则“水”电池在放电时：①该电池的负极的电极反应式为____________________________。②Na＋不断向“水”电池的________极移动。③每有1mole－转移，生成________molNa2Mn5O10。(2)图1为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS=Na2Sx，正极的电极反应式为__________________________。M(由Na2O和Al2O3(3)如图2所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与限制的功能，特别适合进行现场酒精检测。则该电池的负极反应为__________________________________，正极反应为__________________。答案(1)①Ag＋Cl－－e－=AgCl②正③0．5(2)xS＋2e－=Seq\o\al(2－,x)(或2Na＋＋xS＋2e－=Na2Sx)导电和隔离钠与硫4．5(3)CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O解析(1)①依据电池总反应可推断出Ag为该电池的负极，电极反应式为Ag＋Cl－－e－=AgCl。②在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故Na＋移向正极。③依据电池总反应和得失电子守恒知，生成1molNa2Mn5O10的同时生成2molAgCl，转移2mol电子，故每有1mol电子转移，生成0．5molNa2Mn5O10。(2)正极的电极反应式为xS＋2e－=Seq