2020-2021学年第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能第2课时练习

第2课时　发展中的化学电源

基础过关练

题组一　常见化学电源

1.(2019河南开封、商丘九校高一下期中联考)下列有关电池的说法不正确的是(　　)

A.铜锌原电池工作时,电子在电解液中从锌电极流向铜电极

B.锌锰干电池中,锌电极是负极

C.氢氧燃料电池可把化学能转化为电能

D.手机上用的锂离子电池属于二次电池

2.(2019河北滦州第一中学高一期中)下列化学电池不易造成环境污染的是(　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

A.锌锰电池 B.氢氧燃料电池

C.镍镉电池 D.铅蓄电池

3.(2020宁夏青铜峡高级中学高二期末)铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4溶液,电池放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,下列对电池放电时的分析正确的是(　　)

A.Pb为正极被氧化

B.电子从PbO2流向外电路

C.S向PbO2处移动

D.电解质溶液pH不断增大

4.(2019湖南长沙长郡中学高二期中)氢氧燃料电池可以在航天飞机上使用,其反应原理示意图如下。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是(　　)

A.电池中电极a是正极

B.外电路中电子由电极a通过导线流向电极b

C.负极电极反应式:O2+ 4H++ 4e- 2H2O

D.燃料电池的能量转化率可达100%

题组二　新型化学电源

5.锌-空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点(Zn与Al的化学性质相似)。下列有关说法错误的是(　　)

A.电池放电时Zn电极逐渐溶解

B.电池放电时化学能转化为电能

C.电子由石墨经导线流向Zn片

D.石墨为正极

6.(2020山西阳泉高一期末)电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液,其电极反应如下:锌极Zn+2OH- -2e- Zn(OH)2,氧化银极Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-,下列说法正确的是(　　)

A.锌为正极,被氧化

B.氧化银为正极,被氧化

C.电子从负极流向氧化银极

D.锌为负极,被还原

7.(2020江西南康中学、于都中学月考联考)一种“水”电池在海水中的电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl,下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是(　　)

A.正极反应式:Ag+Cl--e- AgCl

B.Na+不断向“水”电池的负极移动

C.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子

D.AgCl是还原产物

8.(1)普通锌锰干电池的结构如图所示。回答下列问题。

①电池中电解质为　　　　。 

②负极反应式为　                               。 

③放电时N向　　　　(填“正极”或“负极”)移动。 

(2)废电池中的锌皮常用于实验室制氢气,废锌皮和纯锌粒分别与同浓度的稀硫酸反应,产生氢气速率较快的是　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若用过量的纯锌粒与一定量的稀硫酸反应,为了加快反应速率又不影响产生氢气的量,下列措施可行的是　　　　(填字母)。 

A.微热

B.加入适量氧化铜

C.加入少量硫酸铜溶液

D.加水

E.加入少量氢氧化钡溶液

能力提升练　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

1.(2019湖北天门、潜江、应城高一下期中,疑难1,★★☆)下列有关化学电源的叙述错误的是(　　)

A.燃料电池就是将燃料和氧气反应所放出来的化学能直接转化成电能

B.电器中放入的干电池即使不使用,时间长了也会放电完毕

C.铅蓄电池是充电电池,充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行

D.铅蓄电池中的负极是PbO2

2.(2019浙江丽水四校期中,疑难1,★★☆)下列有关电池的说法不正确的是(　　)

A.手机上用的锂离子电池属于二次电池

B.燃烧植物的秸秆和枝叶以获取热量和肥料属于生物质能的利用方式

C.所有的氧化还原反应都可以设计成原电池

D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置

3.(2020江苏扬州学考模拟,疑难1,★★☆)锂-海水电池常用在海上浮标等助航设备中,其示意图如图所示。电池反应为2Li+2H2O 2LiOH+H2↑。电池工作时,下列说法不正确的是(　　)

A.金属锂作负极

B.电子从锂电极经导线流向镍电极

C.电能转化为化学能

D.海水为电解质溶液

4.(2019河北张家口高一期中,疑难1、2,★★☆)氢氧燃料电池是将多孔镍电极放置在KOH溶液中,然后分别向两极通入H2和O2,即可产生电流。下列叙述中正确的是(　　)

A.通入H2的电极为正极

B.正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-

C.工作时,负极区溶液pH增大

D.工作时,溶液中的阴离子移向正极

5.(疑难2,★★☆)一种微生物燃料电池的结构示意图如图所示,下列关于该电池的叙述正确的是(　　)

A.电池工作时,电子由a流向b

B.微生物所在电极区放电时发生还原反应

C.放电过程中,H+从正极区移向负极区

D.正极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O

6.(2020广东广州高三期末,疑难2,★★☆)如将两个铂电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,即构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极电极反应式为CH4+10OH--8e- C+7H2O,下列叙述正确的是(　　)

A.通入甲烷的一极为正极

B.通入氧气的一极发生氧化反应

C.该电池工作时,溶液中的阴离子向正极移动

D.该电池总反应为CH4+2O2+2OH- C+3H2O

7.(2019黑龙江龙东南联合体高一期末,疑难1、2,★★☆)铅蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸。放电时该电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,根据上述情况,回答下列问题:

(1)铅蓄电池的正极材料是　　　　; 

(2)放电时,负极反应为　　　　　　　　　　; 

(3)放电时电子从　　　　极流向　　　　极(写电极材料的名称); 

(4)放电时,电解质溶液中阴离子移向　　　　极(写电极材料的名称)。 

8.(2019河南南阳中学高一月考,疑难1、2,★★☆)原电池是直接把化学能转化为电能的装置,已知:2H2+O2 2H2O。

(1)航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。下图是氢氧燃料电池的装置图。回答下列问题:

①溶液中OH-移向　　　　电极(填“a”或“b”)。 

②b电极附近溶液的pH　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

③如把H2改为甲烷,则电极反应式为:正极　　　　　　　　　　　　　,负极　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)将锌片和银片浸入稀硫酸中构成原电池,两电极间连接一个电流计。若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:产生氢气的体积为　　　　　　L(标准状况)。 

答案全解全析

基础过关练

1.A　铜锌原电池中Zn为负极,电子从锌电极沿外电路流向铜电极,A错误;锌锰干电池中,锌为较活泼金属,锌电极是负极,B正确;燃料电池可把化学能转化为电能,C正确;手机上用的可以反复充、放电的锂离子电池属于二次电池,D正确。

2.B　锌锰电池中含重金属,对环境有污染,A项错误;氢氧燃料电池生成物为水,无污染,B项正确;镍镉电池中含重金属镍和镉,对环境有污染,C项错误;铅蓄电池中含重金属铅,对环境有污染,D项错误。

3.D　根据元素化合价变化知,铅失电子作还原剂而被氧化,则铅作负极,A错误;该原电池中,铅失电子作负极,二氧化铅得电子作正极,电子从铅沿导线流向二氧化铅,B错误;该原电池放电时S向负极铅移动,C错误;根据电池反应知,硫酸参加反应,则溶液中H+浓度逐渐减小,溶液的pH逐渐增大,D正确。

4.B　燃料电池中,通O2的电极b为正极,通H2的电极a为负极,A项错误;外电路中电子从负极a经导线流向正极b,B项正确;负极发生氧化反应,其电极反应式为H2-2e- 2H+,C项错误;燃料电池中,有一部分能量转化为热能,其能量转化率小于100%,D项错误。

5.C　Zn作负极,电池放电时,Zn电极逐渐溶解,A正确;电池放电时,实现了化学能向电能的转化,B正确;Zn作负极,电子由Zn片经导线流向石墨,C错误;石墨为正极,D正确。

6.C　由化合价变化可知Zn被氧化,则锌为负极,A、D项错误;Ag2O作正极,发生还原反应,B项错误;电子由负极通过外电路流向正极,即从锌流向氧化银,C项正确。

7.C　结合反应中锰、银元素化合价变化可知,Ag在负极发生氧化反应,电极反应式为Ag+Cl--e- AgCl,A项错误;电池工作时Na+应向“水”电池的正极移动,B项错误;反应中锰元素的化合价由+4价降至+3.6价,即生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,C项正确;结合化合价变化可知AgCl是氧化产物,D项错误。

8.答案　(1)①NH4Cl(或氯化铵)　②Zn-2e- Zn2+　③正极

(2)废锌皮　废锌皮在稀硫酸中可构成原电池,加快负极失电子速率,相应产生氢气速率较快　AC

解析　(1)该电池的工作原理:负极失去电子被氧化,正极上富集电子,阳离子向正极移动。(2)微热、构成原电池能加快反应速率,且不影响产生H2的量。

能力提升练

1.D　燃料电池放电时,负极上燃料失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,化学能直接转化成电能,A正确;电器中放入的干电池即使不使用,但因为构成了闭合电路,干电池会自放电,时间长了也会放电完毕,B正确;充电过程的反应物是放电过程的生成物,所以充电是使放电的氧化还原反应逆向进行,C正确;铅蓄电池中Pb为负极,D错误。

2.C　手机上用的锂离子电池可以反复进行充电、放电,属于二次电池,A正确;植物秸秆燃烧时,有机物与空气中的氧气反应,生成二氧化碳和水,同时将储存在有机物中的化学能转化成热能释放出来,属于生物质能的利用,B正确;自发的氧化还原反应可以设计成原电池,C错误;氢氧燃料电池在两极上通入的是氢气和氧气,是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置,D正确。

3.C　结合电池反应和题图装置可知,金属锂作负极,金属镍作正极,A项正确;电池工作时,电子从负极经导线流向正极,即从锂电极经导线流向镍电极,B项正确;该装置能将化学能转化为电能,C项错误;该电池中海水作电解质溶液,构成闭合回路,D项正确。

4.B　氢气具有还原性,可被氧化,通入H2的一极为原电池的负极,电极反应为2H2-4e-+4OH- 4H2O,通入氧气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,原电池工作时,电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。

5.D　由题图知,微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2,所以电池工作时电子由b经外电路流向a,A项错误;微生物所在电极区放电时发生氧化反应,B项错误;放电时阳离子向正极移动,C项错误;放电时正极发生还原反应,D项正确。

6.D　根据CH4在反应中失去电子发生氧化反应可知,通入CH4的电极为负极,A项错误;通入O2的电极为正极,O2发生还原反应,其电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B项错误;电池工作时,溶液中阴离子向负极移动,C项错误;根据负极和正极反应可写出总反应式为CH4+2O2+2OH-C+3H2O,D项正确。

7.答案　(1)PbO2　(2)Pb-2e-+SPbSO4　(3)铅　二氧化铅　(4)铅　

解析　(1)根据总反应可知Pb为负极,PbO2为正极。(2)放电时Pb在负极发生氧化反应,生成的Pb2+结合电解液中的S生成PbSO4,其电极反应式为Pb-2e-+SPbSO4。(3)铅蓄电池放电时电子从负极经导线流向正极,即电子从铅极流向二氧化铅极。(4)电池放电时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,即阴离子移向铅极。

8.答案　(1)①a　②增大　③O2+2H2O+4e-4OH-　CH4-8e-+10OH-C+7H2O　(2)4.48

解析　(1)根据题图中电子的流向可知电极a为负极,电极b为正极。①电池工作时,溶液中OH-移向负极,即a电极。②O2在正极发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,即b电极附近溶液中OH-浓度增大,溶液pH增大。③若将H2换成CH4,该CH4-O2燃料电池中,O2在正极发生还原反应,CH4在负极发生氧化反应,其正极和负极反应式分别为O2+2H2O+4e-4OH-和CH4-8e-+10OH-C+7H2O。(2)根据金属的活动性可知Zn作负极,Ag作正极,该原电池工作一段时间后减少的质量为13 g,此为溶解的Zn的质量,则n(Zn)=13 g÷65 g/mol=0.2 mol,根据负极反应Zn-2e-Zn2+可知,电路中转移0.4 mol电子,根据正极反应2H++2e-H2↑和电路中转移电子守恒可知生成0.2 mol H2,0.2 mol H2在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L。