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1、- 1 - 第二节形形色色的电池填空题1燃料燃烧是一种氧化还原反应，能否把燃料作为电极，使其化学能直接转变成电能_，燃料电池就是基于这一思想而发明的。图 12-5 是氢氧燃料电池的剖面示意图。原料是氢气和氧气，用多孔性的碳作为电极。一极吸附氢气，另一极吸附氧气，以30% 氢氧化钾溶液为电解液。燃料电池的优点，首先是能量利用率高；其次可节约大量的金属。但是，要使燃料电池产生平稳的电流并不容易。氢气、氧气必须要有特殊的催化剂才能在电极上发生上述反应，而这类催化剂的研制十分困难，价格昂贵。因此，目前燃料电池仅应用于人造卫星、航天飞机等尖端科技领域。(1)电 极 反 应 式 分 别 为 ： 正 极 _
2、 ， 负 极_。(2) 飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350 g水，试计算能量转化率。2222H (g)+O (g)2H O(l)+572 kJ (3) 如果有一种氢氧燃料电池的输出电压为1.2 V 。要使标有1.2 V 、1.5 W 的小灯泡连续发光 1h，应消耗标准状况下的2H 体积为 _L。(4) 氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。请写出将上图中2H 换成4CH时，a极上的电极反应式：_ 。此时电池内总反应的化学方程式为_。解析： (1) 氢氧燃料电池；-22O
3、2H O+4e4OH ，-222H4OH4e4H O 。(2)64.7% （由热化学方程式可算出生成350g水，放出能量为350g572kJ=5561kJ18g2。1 度电相当于33.6l0 kJ 能量，则能量利用率为33.6 10100%64.7%5561） 。(3) 0.65 L 1 .2V 、1.5W 的小灯泡连续发光1h，耗能为31.53600105.4kJ ，则燃料电池需提供能量为5.4kJ64.7%=8.35 kJ ，由方程式可算得28.35(H )=222.40.65572V (4)a极的电极反应式为：-2-432CH8e+10OHCO7H O ，总反应的化学方程式为：名师资料总
4、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 2 - -2-4232CH2O2OHCO3H O 。2据报道，最近某公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用镍氢或锂电池的10 倍，可连续使用一个月才充一次电。据此请回答以下问题：(1) 甲醇是 _极，电极反应式是_ 。(2) 电池反应的离子方程式是_ 。(3) 这种电池若用在宇宙飞船上还可为宇航员提供生活用水。设在这种电池的总反应中每消耗1 mol 甲
5、醇将生成 mola水和放出 kJQ的热量，在实际使用中这种电池每发1 度电时生成mg水。则电池的能量利用率为_（用含a、 Q 、 m 的代数式表示） 。(4) 这种电池输出的电压为 Vb，要使标有 Vb、12 W 的小灯泡发光1h，实际应消耗甲醇_g（用含有关字母的代数式表示）。解析： (1) 负；-2332CH OH-6e+8OHCO6H O 。(2)-2-32323CH OH+O2OHCO3H O2或-2-32322CH OH+3O4OH2CO6H O 。（3）66.4810%aQm（提示：由题知，生成m g时放出能量kJ8m Qa，1 度电等于 3600kJ，则此电池的能量利用率为636
6、006.4810100%8am QQma） 。（4）8m375a或0.021gma（提示： 灯泡耗能 =1236001J=43.2 kJ ，若实际消耗甲醇的质量为x，则32xQ66.48a10%43.2Qm，8g375mxa） 。3装置如图12-6 所示：D是允许通过离子的盐桥，E是 48 V 稳压电源，R是可变电阻，K是开关， G 是灵敏电流计，lC 、2C 是碳棒，A、B是烧杯。(1) 已知3-+3-4322AsO2I2HAsOIH O 是可逆反应。若A中盛2KI I 溶液，B中盛34Na AsO 和33Na AsO 溶液，则当K接 1，并向B中滴加浓盐酸时发现G 中的指针友生偏转；改向B
7、中滴加 40% 的 NaOH 溶液时， G 中的指针则向反方向偏转。两次操作过程中指针偏转的原因是_。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 3 - 指针偏转方向相反的原因是_。加盐酸时1C 上发的反应是 _ 。加 NaOH 溶液时1C 上发生的反应是_。(2) 当A中盛适量的1mol L24Na SO 溶液，B中盛 40mL适量浓度的3KI KHCO溶液，且K接 2 时，可用该置来测定砷的含量。其操作如下：称取5.
8、00g含砷样品，解后加入还原剂，使砷全部转化为23HAsO，除去过量的还原剂后再转移到250mL容量瓶中配成250mL溶液，用移管从中取出10mL加入B中，边搅拌边电解，电解生成的2I 可将23HAsO快速、定量地氧化为24HAsO，以 2mA的电流电解241s，便可使反应进行完全。反应到达终点时宜用_来指示。假设电能没有损失，试求样品中25As O 的质量分数。解析： (1) 化学能转变为电能，有电流通过；加盐酸时平衡右移，加NaOH 溶液时平衡左移，两种情况下产生的电流方向相反；-22I2eI ；33+324AsOH O-2eAsO2H。(2) 反应结束后，继续电解会有碘单质生成，所以用淀
9、粉溶液来指示。电解过程中，通过的电量3210A241s=0.482 CQIt，在此过程中电能没有损失，由此可知通过的电子数236190.482(6.0210 )510mol1.610Cn。由电极反应式：-22I -2eI 得：-62(I )=2.510 moln。由化学方程式2+2-4322HAsO2I2HHAsOIH O 可得61()2.510molnAs，这是取出10 mL 溶液中砷的物质的量，所以250mL溶液中-52(As)=6.2510 moln，样品中25As O 的质量36.25105230 g / mol 7.187510 g2，样品中25As O 。的质量 =37.18751
10、0g100%0.14375%5g, 约等于 0.144% 4化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1) 目前常用的镍 ( Ni )镉( Cd ) 电池，其电池总反应可表示为：222cd+2NiO(OH)+2H O2Ni(OH)Cd(OH)放电充电己 知2N iO H 和2Cd OH均 难 溶 于 水 但 能 溶 于 酸 ， 以 下 说 法 中 正 确 的 是名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 4 -
11、_。以上反应是可逆反应以上反应不是可逆反应充电时化学能转变为电能放电时化学能转变为电能A. B. C. D.(2) 废弃的镍镉电池已成为严重的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使1 2m耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。其原因是_。(3) 下图是废镍镉电池中的重金属渗入水体后，进人人体的一条途径：生物体D中重金属浓度 _（填“大于”、 “等于”或“小于” ）生物体A中重金属浓度，这是通过食物链_作用所引起的。除上述途径外，被污染的水体中的重金属还可以直接通过_（途径）进人人体。解析： (1) 在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。
12、但是以上反应不是在同一条件下发生的，一个是自发进行的，另一个是在充电条件下发生反应。(2) 物质以离子的形式存在，植物最容易吸收。从镍镉所对应的化合物的水溶性角度分析，因在酸性土壤中2Ni OH和2Cd OH易溶解变成2Ni和2Cd，被植物吸收，造成污染，故答案为：2Ni OH和2Cd OH能溶于酸性溶液产生有毒的2Ni和12Cd。(3) 通过食物链的富集作用，生物体D中镍镉浓度要大于生物体A中的镍镉浓度， 镍镉还可以直接通过饮水进入人体。本题答案为：(1)B 。(2)2Ni(OH)和2Cd OH均能溶于酸溶液。(3) 大于；富集；饮水。5研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源
13、。该电池以金属锂和钢板为电极材料，电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法中不正确的是（） 。A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时 OH向正极移动D.总反应的化学方程式为：222Li+2HO2LiOH+H解析：根据题意可知：总反应的化学方程式为：222Li+2HO2LiOH+H负发生氧化反应，电极反应式为：Li-e+OH2LiOH正极发生还原反应，电极反应式为：-22H O+2eH +2OH由两个电极反应式可以看出：放电时OH向负极移动，所以选项C错误。题答案为选项C。6碱性电池具有容量大、放电电流大特点，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，
14、电池总反应的化学方程式为：22223Zn(s)+2MnO(s)+H O(l)Zn(OH) (s)+Mn O (s) ，下列说法中错误的是（） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 5 - A.电池工作时，锌失去电子B.电池正极的电极反应式为：-22232MnO (s)+H O(l)+2eMn O2OH (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0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小6
15、.5 g解：根据总反应可知：Zn为原电池的负极，被氧化，失去电子，选项A正确；原电池的正极发生还原反应，根据总反应的化学方程式可知正极的电极反应式为：22232MnO sH O 12eMn Os2OHaq ，选项 B正确；电池工作时：电流由正极通过外电路流向负极，电子正好相反，选项C错误；由总反应的化学方程式可知：负极反应式为-2Zn-2e+2OHZn(OH)， 外电路中每通过0.2 mol电子，消耗Zn的物质的量为0.1 mol ，质量为 0.1 mol65 g / mol 6.5 g ，选项 D正确。本题答案为选项C。7日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮，以糊状4NH Cl 和2ZnC
16、l作电解质（其中加入2MnO氧化吸收2H ） ，电极反应式可简化为：2+Zn-2eZn；4322NH2eNHH，根据上述叙述判断下列说法正确的是（） 。A.干电池中锌为正极，碳为负极B.干电池工作时，电子由锌极经外电路流向碳极C.干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器D.干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化解析：原电池中正极发生还原反应，负极发生氧化反应，由电极反应可知：干电池中锌为负极，碳为正极，选项A错误。电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，电子正好相反，选项B错误。糊状物为：4NH Cl 和2ZnCl ，可看出两者都是强酸弱碱盐，均显酸性，所以干电池长时
17、间连续工作时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器，选项C正确。日常所用的干电池是一次电池，不能进行充电，将电能向化学能转换。本题答案为选项B、C。8 LiAl / FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：+22LiFeS+2eLi S+Fe，有关该电池的下列叙述中正确的是（） 。A.LiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为 +1 价B.该电池的电池反应式为：22Li+FeSLi S+FeC.负极的电极反应式为：3+Al-3eAlD.充电时，阴极发生的电极反应式为：+2Li S+Fe-2e2LiFeS解析：LiAl属于合金，不是化合物，所以Li和Al的化合价都是0
18、价。选项A错误。由题知正极反应式为：+22LiFeS+2eLi S+Fe ，负极应该为Li-Al电极，并且根据正极反应式知：Li发生氧化反应，而不是Al发生氧化反应。所以负极反应式为：+2Li2e2Li，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 6 - 两者相加可得反应的化学方程式为：2Li+FeSLi2S+Fe ，选项 B正确。由选项 B的解析可得选项C错误。电池放电时，电子流人正极，发生还原反应，充电时，电子应该从
19、正极流出，流向外部电源的正极，所以接的是外部电源的正极，即：放电时的正极应该是充电时的阳极。选项D错误。本题答案为选项C。94LiFePO 新型锂离子动力电池以其独特的优势成为深圳大运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为，正极：+44FePOLieLiFePO，负极：+Li-eLi。下列说法中正确的是（） 。A.充电时电池反应的化学方程式为44FePOLiLiFePOB.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连C.放电时电池内部Li向负极移动D.放电时，在正极上是Li得到电子被还原解 析 ： 由 题 可 知 ， 放 电 时 的 电 池 反 应 为44FePOLiLiF
20、ePO， 充 电 时 应 为 ：44LiFePOFePO +Li ，选项 A错误；放电时的电流方向在外电路为由正到负，充电与之相反，所以充电时锂电池内电路的电流方向由阳极到阴极，充电时阳极的反应式为44LiFePOeFePOLi ，所以失去电子。故与正极相连。放电时负极生成Li，移向正极，故选项C错误；放电时，4FePO 是 Fe得到电子被还原。本题答案为选项B。10. 市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后会发现有大量铁锈存在。请完成下列问题。(1)热敷袋产生热量的来源是_ 。
21、(2)炭粉的主要作用是_ 。(3)加入NaCl的主要作用是_ 。(4)写出生成铁锈的化学方程式_ 。（按生成过程分步写，不可合并成总式）解析： (1) 由题意知：使用完发现有大量铁锈存在，说明这个过程是铁被氧化的反应。热敷袋启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，搓揉的目的是让空气进入热敷袋使氧气与铁进行反应。(2) 我们平时用热敷袋可以知道：从启用到放热时间比较短，相比铁在空气中缓慢氧化，这个氧化比较快，所以分析得出：这个反应是原电池反应。其中铁作负极，炭粉为正极，NaCl 与名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
22、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 7 - 水构成了电解质溶液。(3) 加入 NaCl 的主要作用是使氯化钠溶于水，形成电解质溶液。(4) 由 (2) 分析得出：铁为负极，炭粉为正极，负极电极反应式为：2+Fe2eFe；正极电极反应式为：-222H O+O4e4OH；2+-2Fe2OHFe(OH)；22234Fe(OH)O2H O4Fe(OH) ；33222Fe(OH)FeOH O+(3- )H Onn。本题答案为：(1) 铁被氧化，(2) 与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化。(3) 氯化钠溶于水，形成电解质溶液。(4)2+Fe-2eFe;-222H O+O4e4OH;2+-2Fe2OHFe(OH);22234Fe(OH)O2H O4Fe(OH) ；323222Fe(OH)Fe OH O+(3- )H Onn。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -