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1、课时作业12发展中的化学电源时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分，每题有12个选项符合题意)1电子表所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应为：Zn2OH2e=ZnOH2OAg2OH2O2e=2Ag2OH总反应式为：Ag2OZn=2AgZnO下列判断正确的是()A锌为正极，Ag2O为负极B锌为负极，Ag2O为正极C原电池工作时，负极区溶液pH减小D原电池工作时，负极区溶液pH增大答案：BC解析：锌失电子，为负极，由负极反应Zn2OH2e=ZnOH2O可知，负极区消耗OH，溶液pH减小。2下列说法中正确的是 ()A镍氢电池、锂离子电池和碱性锌
2、锰干电池都是二次电池B燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C化学电池的反应基础是氧化还原反应D铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb，负极材料PbO2答案：C解析：A项中碱性锌锰干电池是一次电池，A错；燃料电池是一种高效、不会污染环境的新型电池，B错；铅蓄电池放电的时候正极是PbO2，负极是Pb，D错；因此选C项。3据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。其电池反应为2ZnO2=2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是 ()A锌为正极，空气进入负极反应B负极反应为Zn2e=Zn2C正极发生氧化反应D电解液肯定不是强酸答案：BD解析：根据原电
3、池反应的原理，负极发生氧化反应，较活泼的金属作负极，因此Zn2e=Zn2是负极反应，正极发生还原反应。再根据电池总反应式，生成物是ZnO，ZnO能与强酸溶液反应，所以D项正确。4氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，电极是多孔镍电极，电解质溶液为质量分数30%的KOH溶液，有关叙述正确的是 ()负极反应为2H24e=4H负极反应为2H24OH4e=4H2O工作时正极pH增大，而负极pH减小工作时负极pH增大，而正极pH减小工作时溶液中阴离子移向正极使用一段时间，KOH溶液质量分数仍为30%ABC D答案：B解析：氢氧燃料电池在碱性条件下，负极：2H24e=4H和4H4OH=4H2O(即2H2
4、4OH4e=4H2O)，pH减小；正极：O24e2H2O=4OH，pH增大。工作时溶液中OH移向负极。使用一段时间，电解质的物质的量保持不变，由于生成了H2O，KOH浓度变小。52010年上海世博会，上海将有千辆氢燃料电池车上路，关于氢燃料电池下列说法不正确的是()A氢燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源B氢燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置C氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高D氢燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰答案：D解析：氢资源丰富，热值高，燃烧性能好，用于发电时，能量转换率高并实现零排放，若用可再生能源制氢，并形成循环，很有发展远景。使用时，可将氢气储存在
5、储氢罐中。选项D错在，氢气没有燃烧，而是在负极上失电子，对于氢燃料电池电解质不同，负极发生的反应也不同，如强酸型介质时，负极发生H22e=2H；强碱性溶液中，负极发生：H22OH2e=2H2O。6实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2，铅蓄电池放电时发生如下反应：负极PbSO=PbSO42e，正极PbO24HSO2e=PbSO42H2O。今若制得Cl2 0.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()A0.025mol B0.050molC0.10mol D0.20mol答案：C解析：该题只要明确原电池和电解池原理，抓住转移电子守恒
6、即可。由2Cl2e=Cl2，可知制0.05mol Cl2转移0.10mol电子，再由铅蓄电池总反应：PbPbO24H2SO=2PbSO42H2O可看出每转移2mol电子消耗2mol H2SO4，现转移0.10mol电子，将耗0.10mol硫酸。7随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 ()A利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中的石墨电极答案：B解析：随着生产力的发展和人们生活水平的提高，环境污染和环保问题已越来越受到人们的重视，废电池中含有汞等多种重金属离子，极易对
7、环境造成污染。8将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是()通入CH4的电极为正极；正极的电极反应是O22H2O4e4OH；通入CH4的电极反应式是CH42O24eCO22H2O；负极的电极反应式是CH410OHCO7H2O8e；放电时溶液中的阳离子向负极移动；放电时溶液中的阴离子向负极移动。A B C D答案：B解析：一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都可设计成原电池。在反应中，电子从发生氧化反应(失电子)的负极流出，经过外电路流向正极(多为不活泼电极，离子或物质在该正极上得电子，发生还原反应)，同时溶液中的阴、阳
8、离子分别不断移向负极、正极，构成闭合回路。据题意知发生的反应为CH42O2CO22H2O，反应产生的CO2，处于KOH溶液中，又会转化为CO，故是正确的。O2得e被还原，作正极。溶液中离子移动情况受溶液(原电池内电路)中电流方向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液(原电池内电路)中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。9可以将反应ZnBr2=ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应中：Br22e=2Br，2Br2e=Br2，Zn2e=Zn2，Zn22e=Zn。其中表示放电时负极和正极的反应分别是()A BC D答案：C解析：放电时负极为Zn，失电子，被氧
9、化，正极为Br2，得电子，被还原。10钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe2H2OO2=2Fe24OH。以下说法正确的是()A负极发生的反应为Fe2e=Fe2B正极发生的反应为2H2OO22e=4OHC原电池是将电能转变为化学能的装置D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀答案：A解析：钢铁中含有C等杂质，在潮湿的空气中会形成原电池，Fe作负极而被腐蚀，负极反应：Fe2e=Fe2，A正确。B中电荷不守恒，正确写法为2H2OO24e=4OH。C说法适用电解过程，与原电池相反，原电池是将化学能转变为电能的装置。钢柱与水交界处更容易腐蚀，因为此处与氧气接触并具有潮湿的环境。11有
10、人设计出利用CH4和O2的反应，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，则下列说法正确的是()每消耗1mol CH4可以向外电路提供8mol e负极上CH4失去电子，电极反应式CH410OH8e=CO7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液pH不断升高A BC D答案：A解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子反应，若发生的是失电子反应，该电极是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4CO2
11、，严格地讲，生成的CO2还会与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH48e10OH=CO7H2O,1mol CH4参加反应有8mol e发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH。虽然正极产生OH，负极消耗OH，但从总反应CH42O22KOH=K2CO33H2O可看出会消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH值不断下降，故正确，错误。12一种新型燃料电池，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。下列对该燃料电池的说法正确的是()A在熔融电解质中，O2
12、由负极移向正极B电池的总反应是2C4H1013O2=8CO210H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为O24e=2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H1026e13O2=4CO25H2O答案：BC解析：在熔融电解质中，O2由正极移向负极，正极上发生还原反应，而C4H10被氧化，所以D不正确。二、非选择题(共52分)13(6分)王亮在超市看到一种电池外壳的纸层包装印有如图的文字，请根据要求回答问题。(1)该电池的种类是_(填序号)。干电池蓄电池燃料电池(2)该电池含有的金属元素中毒性最大的是_(写元素符号)(3)该电池的使用和性能，说法正确的是_A该电池可应用于闹钟、收音机、照相机等B
13、该电池可充电后反复使用C该电池使用后不能投入火中，应埋入地下以防污染环境答案：(1)(2)Hg(3)A解析：(1)因为该电池是锌、锰干电池，属于一次性电池(干电池)。(2)电池中含有Zn、Mn、Hg等，金属汞属于重金属，对人体和环境危害最大。(3)干电池使用寿命短，常用于收音机、闹钟、相机中；是一次性电池，不可反复使用；用完后应该分类回收，防止污染土壤和水体。14(6分)航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH42O22OH=
14、CO3H2O。(1)负极上的电极反应为_。(2)消耗标准状况下的5.6L O2时，有_mol电子发生转移。(3)开始放电时，正极附近溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。答案：(1)CH410OH8e=CO7H2O(2)1(3)增大解析：由总反应式知CH4失电子被氧化生成CO，一定有OH参与反应，负极反应为CH410OH8e=CO7H2O，正极反应为O22H2O4e=4OH。根据正极反应式知1mol O2消耗时，转移4mol e，n(O2)0.25mol，故有1mol电子转移。放电时，正极产生OH，故溶液的pH增大。15(12分)化学电源在能源、通讯、交通、医学及日常生活中有着广泛的
15、应用。(1)目前使用的镍(Ni)镉(Cd)电池是一种可充电电池，其电池总反应可以表示为：Cd(OH)22Ni(OH)2Cd2NiO(OH)2H2O已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸中。关于镍镉电池的下列说法：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；电池放电时的负极材料是NiO(OH)；电池放电时的负极材料是Cd。下列各组合中正确的是 ()A BC D(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明，一节废镍镉电池可以使1m2面积的耕地失去使用价值，在酸性土壤中这种污染尤其严重，其原因是_。(3)如图是废弃镍镉电池中的
16、重金属渗入水体后，最后又进入人体的一条途径：人体试回答生物体A、B、C、D中的重金属离子浓度的关系是_。(4)氢镍电池是近年开发出来的新型可充电电池，它用氢气取代了金属镉，从而有效防止产生的镉污染，成为镍镉电池的换代产品。氢镍电池的电解质溶液是氢氧化钾溶液。写出氢镍电池的总反应式：_。电池负极的电极反应式是_，电池正极的电极反应式是_。答案：(1)B(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2难溶于水，但能溶于酸中，生成重金属离子Ni2、Cd2而造成污染(3)DCBA(4)H22NiO(OH)2Ni(OH)2H22OH2e=2H2O2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH解析：(1)可逆反
17、应是指在同一条件下，正、逆两个方向可以同时进行的反应，与电池的充电、放电不同，充电、放电不是可逆反应。镍镉电池放电时，是将化学能转变为电能，充电时，是把电能转变为化学能在电池中储存起来。要注意题目中的问题是指放电过程，对题给反应方程式应“逆”向进行分析，不需要考虑充电的过程。一些同学审题不仔细，按正向分析题给反应方程式，从而误判，本题的正确答案是B。(2)Ni(OH)2、Cd(OH)2难溶于水，易溶于酸中：Ni(OH)22H=Ni22H2O；Cd(OH)22H=Cd22H2O。在酸性土壤中，溶解于水中的Ni2、Cd2造成的镉污染尤为严重，会引起疼痛病。(3)重金属离子Ni2、 Cd2在食物链中
18、传递，逐级积累富集，所以，重金属离子浓度的关系是DCBA，进入人体的重金属离子浓度最高。(4)氢镍电池中，氢气取代金属镉作负极，NiO(OH)仍然作正极。16(12分)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，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_；(2)电池正极发生的电极反应为_；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是_，反应的化学方程式为_；(4)组装该电
19、池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。答案：(1)LiLie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味的气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(4)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，SOCl2也与水反应解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，Lie=Li。(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。(4)因为构成电池的主要成分Li能和
20、氧气、水反应，SOCl2也与水反应。17(16分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称量，总质量为47g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电荷量。(已知NA6.021023mol1，电子电荷量为1.601019C)答案：(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)4.5L3.9104C解析：(1)锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，较活泼的锌片为负极，失电子变成Zn2；银片为正极，H在上面得电子而产生H2。(2)锌片与银片减少的质量等于生成氢气所消耗的锌的质量，设产生氢气的体积为x。Zn2H=Zn2H265g 22.4L(6047)g xx(6047)g22.4L65g4.5L反应消耗的锌为(6047)g65gmol10.2mol，1mol Zn变为Zn2时转移2mol e，则通过的电荷量为0.2mol26.021023mol11.601019 C3.9104 C。8