高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1章 化学反应与能量转化第2节 化学能转化为电能——电池习题ppt课件

第2课时　化学电源

A级 必备知识基础练

1.下列说法正确的是(　　)

A.碱性锌锰电池是二次电池

B.铅蓄电池是一次电池

C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生

D.燃料电池的活性物质大量储存在电池内部

2.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.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D.锌锰干电池中,锌电极是负极

3.在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是(　　)

A.该电池是一次电池

B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极

C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg

D.该电池工作时,外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减少3.25 g

4.(2022云南玉溪师范学院附属中学高二期末)生产铅蓄电池时,在两极板上的铅锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是(　　)

A.理论上需要定期补充硫酸

B.电池工作时铅是负极,PbO2是正极

C.电池工作时负极上发生的反应是Pb-2e-+SPbSO4

D.电池工作时电解质的密度减小

5.下面是四种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是(　　)

6.如图是甲醇燃料电池的结构示意图,甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列说法不正确的是(　　)

(提示:质子交换膜只允许H+通过)

A.左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇

B.正极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

C.负极的电极反应为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+

D.该电池提供1 mol e-,消耗氧气0.25 mol

7.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,以稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　)

A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极

B.a极的电极反应:H2-2e-2H+

C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大

D.若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多

8.(2022广东广州大学附属中学高一阶段练习)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O22H2O。下列有关说法正确的是(　　)

A.电子通过外电路从b极流向a极

B.b极上的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2

D.H+由a极通过固体电解质传递到b极

9.经过长时间的研发和多次展示后,科技工作者开发出了甲醇燃料电池,该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O。请回答下列问题:

(1)该燃料电池的电解质是　　　　　　。 

(2)由电池反应可知,放电时该电池的负极反应物为　　　　　　,该物质发生　　　　　反应,负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。  

(3)电池使用过程中,当有0.5 mol电子转移时,消耗甲醇的质量是　　　　　(结果保留两位小数)g。 

(4)放电一段时间后,通入O2的电极附近溶液的pH　　　(填“升高”“不变”或“降低”)。 

B级 关键能力提升练

10.如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量监测与控制的功能,下列有关说法正确的是(　　)

A.电流由呼气所在的铂电极流出

B.H+通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极

C.电路中流过2 mol电子时,消耗标准状况下O2 22.4 L

D.该电池的负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2↑+12H+

11.以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制成能固氮的新型燃料电池,原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.b电极为负极,发生氧化反应

B.a电极的电极反应为N2+8H++6e-2N

C.A溶液中所含溶质为NH4Cl

D.当反应消耗1 mol N2时,则消耗的H2为67.2 L

12.甲醇燃料电池可用于笔记本电脑、汽车、遥感通信设备等,它的一极通入甲醇,一极通入氧气;电池中含有质子交换膜,它能传导氢离子(H+)。电池工作时,甲醇被氧化为二氧化碳和水,氧气在电极上的反应是O2+4H++4e-2H2O。下列叙述不正确的是(　　)

A.负极的电极反应为CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+

B.电池的总反应是2CH3OH+3O22CO2+4H2O

C.电池工作时,H+由正极移向负极

D.电池工作时,电子从通入甲醇的一极流出,经外电路流入通氧气的一极

13.(双选)一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移6 mol电子

B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-2H2O

C.电池工作时,C向电极B移动

D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2C

14.锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,电池反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O

2[Zn(OH)4]2-。下列说法正确的是(　　)

A.放电时,电解质溶液中K+向负极移动

B.放电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐增大

C.放电时,负极电极反应:Zn+4OH--2e-[Zn(OH)4]2-

D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)

15.某蓄电池放电、充电时的反应为:

Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2

下列推断中正确的是(　　)

①放电时,Fe为正极,Ni2O3为负极　②放电时,负极电极反应为Fe+2OH--2e-

Fe(OH)2　③放电时,Ni2O3在正极反应　④该蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中

A.①②③ B.①②④

C.①③④ D.②③④

16.科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下。下列说法错误的是(　　)

A.电极a为电池的负极

B.电极b上发生的电极反应:O2+4H++4e-2H2O

C.电路中每通过4 mol电子,在正极消耗44.8 L H2S

D.每17 g H2S参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区

17.某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压,该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,电解质溶液为强碱溶液。

(1)放电时负极反应为　。 

(2)放电时K2FeO4发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。 

(3)放电时电子由　　　　(填“正”或“负”,下同)极流向　　　　极。 

(4)放电时1 mol K2FeO4发生反应,转移电子的物质的量为　　　　　。 

C级 学科素养拔高练

18.(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含的SO2快速启动,其装置示意图如图:

①质子的流动方向为　　　　　　(填“从A到B”或“从B到A”)。 

②负极的电极反应式为 

　　　　　　　　。 

(2)NH3-O2燃料电池的结构如图所示:

①a极为电池的　　　　　(填“正”或“负”)极。 

②当生成1 mol N2时 ,电路中流过电子的物质的量为　　　　　。 

第2课时　化学电源

A级　必备知识基础练

1.C　碱性锌锰电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池,A、B错误;燃料电池的活性物质不需要储存在电池内部,D错误。

2.B　铜锌原电池中,电子从负极锌沿外电路流向正极铜。

3.D　锌锰干电池工作时,锌失去电子,电极反应为Zn-2e-Zn2+,所以外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上应减少6.5 g,所以D项错误。

4.A　铅蓄电池放电时相当于原电池,Pb是负极,PbO2是正极,负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2+,Pb2+与溶液中的S生成PbSO4沉淀;放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等,在制备电池时,PbSO4的量是一定的,制成膏状,干燥后再安装,则理论上H2SO4不用补充;放电时,H2SO4被消耗,溶液中H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度也随之减小。

5.C　A中通空气的一极为正极,电极反应为O2+4e-2O2-。B中通O2的一极为正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-。C中通空气的一极为正极,电极反应为4H++O2+4e-2H2O。D中通CO2和O2的一极为正极,电极反应为2CO2+O2+4e-2C。

6.B　根据电子流向或H+的移动方向,可以判断a处通甲醇,b处通O2,A正确;负极电极反应为2CH3OH-12e-+2H2O2CO2+12H+,正极电极反应为3O2+12e-+12H+6H2O,B错误、C正确;当电池提供1 mol电子时,消耗O2为1× mol=0.25 mol,D正确。

7.C　a极通入的H2发生氧化反应,则a极为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极上H2被氧化为H+,A、B正确;电池总反应为2H2+O22H2O,则电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C项错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O和CH4+2O2CO2+2H2O可知,消耗等物质的量的H2和CH4时,CH4消耗O2较多,D正确。

8.D　由电池总反应及原电池原理可知,充入H2的一极即a极是负极,充入O2的一极即b极是正极;电子由负极经外电路流向正极;电池内部H+移向正极,正极的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,故A项、B项错误,D项正确。C项没有指明标准状况,错误。

9.答案 (1)KOH

(2)CH3OH(或甲醇)　氧化　CH3OH+8OH--6e-C+6H2O

(3)2.67

(4)升高

解析 (1)由电池反应可知,该电池的电解质是KOH。

(2)放电时负极上CH3OH发生氧化反应,正极上O2发生还原反应。正极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,负极的电极反应为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O。

(3)根据负极的电极反应可得CH3OH~6e-,因此转移0.5 mol电子时,消耗甲醇的质量约2.67 g。

(4)根据放电时正极的电极反应可知,放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的碱性增强,pH升高。

B级　关键能力提升练

10.B　呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应,故此电极为负极,而电流由正极流出,A项错误;H+通过质子交换膜流向正极(通入氧气的铂电极),B项正确;正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,电路中流过2 mol电子时,消耗0.5 mol O2,在标准状况下体积为11.2 L,C项错误;该电池的负极反应为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,D项错误。

11.D　N2+3H22NH3,反应中氢元素的化合价升高,H2失去电子,因此b电极为负极,发生氧化反应,故A项正确;a电极为正极,电解质溶液含盐酸,因此电极反应为N2+8H++6e-2N,故B项正确;A溶液中所含溶质为NH4Cl,故C项正确;未告知温度和压强,不能确定H2的体积,故D项错误。

12.C　首先判断出通入甲醇的一极失去电子作为负极,通入氧气的一极得到电子作为正极。电池总反应减去氧气在正极的电极反应可得到负极反应,A项正确;电池工作时,H+移向正极而不是移向负极,C项错误。

13.AD　A项,H4→O,则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子,正确;B项,该电池的传导介质为熔融的碳酸盐,所以电极A即负极上H2参与的电极反应为H2-2e-+CCO2+H2O,错误;C项,原电池工作时,阴离子移向负极,而电极B是正极,错误;D项,电极B即正极上O2参与的电极反应为O2+4e-+2CO22C,正确。

14.C　放电时,电解质溶液中K+向正极移动,A项错误;放电时,根据总反应可知电解质溶液中c(OH-)逐渐减小,B项错误;在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2+将与OH―结合生成[Zn(OH)4]2-,C项正确;根据O2~4e-可知,电路中通过2 mol电子时消耗0.5 mol氧气,在标准状况下体积为11.2 L,D项错误。

15.D　放电时Fe被氧化,Ni2O3被还原,Fe作为负极,Ni2O3作为正极。放电时负极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2,Ni2O3在正极上发生反应。由于放电时的产物均为碱性物质,故应用碱性电解质溶液。

16.C　根据燃料电池的特点分析,通氧气的一极为正极,故电极b为正极,电极a为负极,A项正确;电极b为正极,氧气得电子结合H+生成水,B项正确;从装置图可以看出,电池总反应为2H2S+O2S2+2H2O,电路中每通过4 mol电子,正极应该消耗1 mol O2,负极应该有2 mol H2S反应,但是题目中没有说明是标准状况下,所以H2S的体积不一定是44.8 L,C错误;17 g H2S即0.5 mol H2S,每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2,根据正极反应O2+4H++4e-2H2O可知,有1 mol H+经质子膜进入正极区,D正确。

17.答案 (1)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2　(2)还原　(3)负　正　(4)3 mol

解析 放电时锌在负极发生氧化反应,因为电解质是强碱,故负极反应是Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。电子由负极流出,通过外电路流向正极,每1 mol K2FeO4发生反应,转移电子是3 mol,放电时K2FeO4得电子发生还原反应。

C级　学科素养拔高练

18.答案 (1)①从A到B　②SO2-2e-+2H2OS+4H+　(2)①负　②6 mol

解析 (1)①根据题给图示,A为燃料电池的负极,B为燃料电池的正极,在原电池电解质溶液中,质子(H+)由负极向正极移动,即从A到B。

②负极发生氧化反应,SO2被氧化为S,电极反应为SO2-2e-+2H2OS+4H+。

(2)①a极通入氨气,是负极,b极通入氧气,是正极。

②氨气中N元素的化合价由-3价变成0价,当生成1 mol N2时,转移电子的物质的量为6 mol。