2025版高中化学课时分层作业20化学电源新人教版选修4

PAGEPAGE1课时分层作业(二十)(建议用时：40分钟)[基础达标练]1．下列有关化学电池的说法中正确的是()A．化学电池只能将化学能转化为电能B．燃料电池能将全部化学能转化为电能C．锌银电池比能量大，电压稳定，储存时间长D．一次电池包括干电池和蓄电池C[蓄电池不但可以将化学能转化为电能(放电)，也可以将电能转化为化学能(充电)；燃料电池的能量转换率超过80%，但不行能100%转换，蓄电池可重复运用，属于二次电池。]2．获得“863”安排和中科院“百人安排”支持的环境友好型铝碘电池已研制胜利，电解质为AlI3溶液，已知电池的总方程式为2Al＋3I2=2AlI3。下列说法不正确的是()A．该电池负极的电极反应式为Al－3e－=Al3＋B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多D．该电池可能是一种可充电的二次电池D[A项，铝作原电池的负极，电极反应式为Al－3e－=Al3＋，正确；B项，电池中阳离子向正极移动，正确；C项，7克锂失去1摩尔电子，27克铝失去3摩尔电子，所以等质量的金属，锂产生的电子比铝多，正确；D项，在溶液中，该反应不能逆向进行，该电池不是可逆电池(二次电池)，是一次电池，错误。]3．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是()A．电池I中锌是正极B．电池Ⅱ是一次电池C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应D．电池Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒D[电池Ⅰ中锌是负极，铜是正极，A错误；电池Ⅱ为铅蓄电池，属于二次电池，B错误；电池Ⅲ为氢氧燃料电池，H2在负极失去电子发生氧化反应，C错误；电池Ⅳ为锌锰干电池，锌为负极，碳棒为正极，电子由负极沿导线流向正极，D正确。]4．镍镉(Ni­Cd)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＋2NiO(OH)＋2H2Oeq\o(,\s\up10(放电),\s\do10(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－=NiO(OH)＋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A[由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，负极碱性减弱，C项错误；正极反应为2NiO(OH)＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－，放电时，OH－由正极向负极移动(内电路)，D项错误；充电时，电能转化为化学能，B项错误；充电时阳极发生氧化反应，即为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O，A项正确。]5．氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O；正极：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为()A．1.8mol B．3.6molC．100mol D．200molD[n(H2O)＝eq\f(1.8×103g,18g/mol)＝100mol，由总反应方程式：2H2＋O2=2H2O，知每生成2molH2O转移电子4mol，则得到100molH2O转移电子200mol。]6．(1)依据原电池的构成，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。A．C(s)＋CO2(g)=2CO(g)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)C．2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)D．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应式：____________________________________________________________。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池，放电过程中，溶液中铵根离子浓度渐渐增大。请写出该电池的正极反应式：________________________________。[解析](1)自发的氧化还原反应可以设计成原电池，故选D；负极失电子发生氧化反应，负极反应式为CO－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=2CO2。(2)氮气—氢气燃料电池中，氢气在负极放电，氮气在正极放电，溶液中铵根离子浓度渐渐增大，所以正极反应式为N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)。[答案](1)DCO－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=2CO2(2)N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)[实力提升练]7．熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池，其电解质是熔融态碳酸盐。下图是用熔融碳酸盐作电解质，氢气和氧气形成的燃料电池。下列说法不正确的是()A．该电池放电时，负极的反应式为H2－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=H2O＋CO2B．该电池中的COeq\o\al(2－,3)由左边移向右边C．该电池放电时，正极的反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)D．该电池放电时，当转移4mol电子时正极消耗1molO2和2molCO2B[电解质中阴离子移向负极，即COeq\o\al(2－,3)从右边移向左边，阳离子从负极移向正极，B项错误。]8．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O=Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是()A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－=Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极旁边溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－=Ni2O3＋3H2OC[充电过程，阴极反应为Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，c(OH－)增大，pH增大，C项错误。]9．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na­CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A．放电时，ClOeq\o\al(－,4)向负极移动B．充电时释放CO2，放电时汲取CO2C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充电时，正极反应为Na＋＋e－=NaD[结合总反应式和题图可知，该电池放电时Na为负极，Ni为正极。Na­CO2二次电池放电时为原电池，充电时为电解池。电池放电时，ClOeq\o\al(－,4)向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需汲取CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。]10．Li­SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2↑。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为________，