高中化學(xué) 第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第三節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池（第2課時(shí)）作業(yè) 魯科版選修4

1、第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電池第2課時(shí) 化學(xué)電源1下列電池工作時(shí)，O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛蓄電池D.鎳鎘電池解析：鋅錳電池中，鋅在負(fù)極放電，MnO2在正極放電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氫燃料電池中，氫氣在負(fù)極放電，氧氣在正極放電，B項(xiàng)正確；鉛蓄電池中，Pb在負(fù)極放電，PbO2在正極放電，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鎳鎘電池中，鎘(Cd)在負(fù)極放電，NiOOH在正極放電，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B2一種充電電池放電時(shí)的電極反應(yīng)為：H22OH2e=2H2O; NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH。當(dāng)為電池充電時(shí)，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是()AH2O的還原 BNiOOH的還原CH2的氧化 DNi(

2、OH)2的氧化解析：放電時(shí)為原電池反應(yīng)，負(fù)極上失去電子，正極上得到電子；充電時(shí)為電解反應(yīng)，與外電源正極連接的電極為陽(yáng)極，由放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，陽(yáng)極上發(fā)生的是Ni(OH)2的氧化反應(yīng)，D正確。答案：D3廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程。其首要原因是()A為了利用電池外殼的金屬材料B防止汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染C不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D回收其中的石墨電極解析：廢電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子能對(duì)土壤和水源造成污染，必須進(jìn)行集中處理。答案：B4紐扣電池的兩極材料分別為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。放電時(shí)兩個(gè)電極反應(yīng)分別為：Zn2OH2e=Zn(OH)2 、

3、Ag2OH2O2e=2Ag2OH，下列說法中，正確的是()A鋅是負(fù)極，氧化銀是正極B鋅發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀發(fā)生氧化反應(yīng)C溶液中OH向正極移動(dòng)，K、H向負(fù)極移動(dòng)D在電池放電過程中，電解質(zhì)溶液的酸堿性基本保持不變解析：由電極反應(yīng)式可知Zn作負(fù)極，Ag2O作正極，A正確；鋅發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；溶液中的OH向負(fù)極移動(dòng)，K、H向正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；電池的總反應(yīng)為：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，因電池放電過程中不斷消耗水，使溶液中c(OH)增大，D錯(cuò)誤。答案：A5鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，工作時(shí)的電池反應(yīng)式為PbP

4、bO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列結(jié)論正確的是()APb為正極被氧化B溶液的pH不斷減小CSO只向PbO2處移動(dòng)D電解質(zhì)溶液的pH不斷增大解析：由題給電極反應(yīng)式可以看出H2SO4不斷被消耗，故pH不斷增大，所以B不正確，D正確；由Pb元素化合價(jià)的變化，可以看出Pb是負(fù)極，所以A不正確；原電池工作時(shí)，整個(gè)電路中負(fù)電荷的流向是一致的，外電路中，電子由Pb極流向PbO2極；內(nèi)電路中，負(fù)電荷(SO和OH)移向Pb極，所以C不正確。答案：D6(1)根據(jù)氧化還原反應(yīng)2H2O2=2H2O，設(shè)計(jì)成燃料電池，負(fù)極通入的氣體應(yīng)是_，正極通入的氣體應(yīng)是_。(2)根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同，填寫下表：電解質(zhì)

5、溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式溶液的pH變化(3)若把H2改為CH4，KOH作電解質(zhì)，則正極反應(yīng)式為_。解析：(1)氫、氧燃料電池中通可燃性氣體(H2)的一極為負(fù)極，通O2的一極為正極。(2)若以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：2H24e=4H；正極：O24e4H=2H2O。反應(yīng)過程中生成水，溶液中c(H)減小，pH增大。若以KOH溶液作電解質(zhì)溶液，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：2H24OH4e=4H2O；正極：2H2OO24e=4OH。反應(yīng)過程中生成水，溶液中c(OH)減小，pH減小。(3)若把H2改為CH4，KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)其正極反應(yīng)式不變。答案：(1)

6、H2O2 (2)見下表 (3)2H2OO24e=4OH電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e =4OH溶液的pH變化變大變小 (時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題包括6個(gè)小題，每小題8分，共48分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1電池在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用越來越廣泛。下列說法錯(cuò)誤的是()A化學(xué)電源有一次電池、可充電電池和燃料電池等，一次電池只能放電，不能充電B鉛蓄電池應(yīng)用廣泛，主要優(yōu)點(diǎn)是單位重量的電極材料釋放的電能大C燃料電池具有能量利用率高、可連續(xù)使用和污染輕等優(yōu)點(diǎn)D鋰電池是一種高能電池，體

7、積小、重量輕，比能量高解析：A項(xiàng)，化學(xué)電源有一次電池、可充電電池和燃料電池等，一次電池只能放電，不能充電反復(fù)使用，正確；B項(xiàng)，鉛蓄電池應(yīng)用廣泛，主要優(yōu)點(diǎn)是制作方便，但質(zhì)量重，單位質(zhì)量的電極材料釋放的電能小，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，任何可燃性燃料，只要把燃料失去電子的氧化反應(yīng)和助燃劑的還原反應(yīng)分開進(jìn)行，都可以設(shè)計(jì)成燃料電池，燃料電池具有能量利用率高、可連續(xù)使用和污染小等優(yōu)點(diǎn)，正日益成為備受人們喜愛的電池，正確；D項(xiàng)，鋰的原子量為7，每產(chǎn)生1 mol電子，消耗金屬的質(zhì)量只有7 g，所以相同質(zhì)量時(shí)提供的能量要比其他電池高得多。因此鋰電池是一種高能電池，具有體積小、重量輕，比能量高的優(yōu)點(diǎn)，正確。答案：B2鋰電池是

8、新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)為：LiMnO2=LiMnO2，下列說法正確的是()A鋰是正極，電極反應(yīng)為：Lie=LiB鋰是負(fù)極，電極反應(yīng)為：Lie=LiC鋰是負(fù)極，電極反應(yīng)為：MnO2e=MnOD鋰是負(fù)極，電極反應(yīng)為：Li2e=Li2解析：在原電池中負(fù)極失去電子，被氧化，因此鋰作為負(fù)極；鋰位于A族，只能生成Li。答案：B3某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液。下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是()A正極反應(yīng)式為：O22H2O4e=4OHB工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變C該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2O2=2H2OD

9、消耗2.24 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移解析：在氫氧燃料電池中，H2在負(fù)極上反應(yīng)：2H24OH4e=4H2O；O2在正極上反應(yīng)：O22H2O4e=4OH，其總反應(yīng)式為：2H2O2=2H2O。工作一段時(shí)間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不變，但其濃度減小。消耗0.1 mol H2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2 mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D4氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是H22NiOOH2Ni(OH)2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是()A電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大B電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C電池充電

10、時(shí)，氫元素被氧化D電池放電時(shí)，H2在負(fù)極放電解析：根據(jù)電池反應(yīng)可首先看出放電時(shí)，H2在負(fù)極被氧化，NiOOH在正極被還原，而充電時(shí)則是氫元素被還原，鎳元素被氧化。答案：D5乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)式為C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池示意圖如圖所示，下列說法中正確的是()A電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2OO24e=4OH解析：通入乙醇的一極(a極)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的一極(b極)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)

11、。電池工作時(shí)，陽(yáng)離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移，A項(xiàng)不正確；電流方向與電子流向相反，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極，B項(xiàng)正確；a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化，所以C項(xiàng)不正確；因?yàn)殡姵刂惺褂玫氖腔撬犷愘|(zhì)子溶劑，所以電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH，D項(xiàng)不正確。答案：B6一種新型熔融鹽燃料電池具有很高的發(fā)電效率。現(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作電解質(zhì)，一極通CO氣體，另一極通O2和CO2混合氣體，其總反應(yīng)為2COO2=2CO2。則下列說法中正確的是()A通CO的一極是電池的正極B負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是O22CO24e=2COC負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是COCO2e=2CO2D正極發(fā)生氧化反應(yīng)解析：由電池反應(yīng)2CO

12、O2=2CO2可知，通CO的一極為電池負(fù)極，通O2的一極為電池正極，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極的電極反應(yīng)為2CO2CO4e=4CO2，正極的電極反應(yīng)為O22CO24e=2CO。答案：C二、非選擇題(本題包括3個(gè)小題，共52分)7(16分)鎘鎳可充電電池在現(xiàn)代生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的充、放電反應(yīng)如下：請(qǐng)回答下列問題：(1)上述反應(yīng)式中左邊物質(zhì)的總能量_ (填“大于”“小于”或“等于”)右邊物質(zhì)的總能量。(2)放電時(shí)負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是_，放電時(shí)正極的反應(yīng)式為_。(3)鎘鎳廢舊電池必須進(jìn)行回收并集中處理，最主要的原因是_。解析：(1)原電池放電過程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，

13、即反應(yīng)物總能量大于生成物總能量。(2)根據(jù)總反應(yīng)式可知放電時(shí)：負(fù)極(Cd)反應(yīng)式：Cd2OH2e=Cd(OH)2，正極(NiOOH)反應(yīng)式：2NiOOH2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(3)廢舊電池中的鎳、鎘等重金屬離子對(duì)環(huán)境造成污染。答案：(1)大于 (2)CdNiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH(3)防止電池中的鎘、鎳等重金屬對(duì)土壤和水源造成污染8(18分)鎳鎘可充電電池，電極材料是Cd和NiO(OH)，電解質(zhì)溶液是KOH溶液。放電時(shí)電極反應(yīng)式為：負(fù)極：Cd2OH2eCd(OH)2；正極：2H2O2NiOOH2e=2Ni(OH)22OH。請(qǐng)回答下列問題：(1)當(dāng)電池放電時(shí)，該電池的

14、電池反應(yīng)為_；此時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH會(huì)不斷_(填“增大”或“減小”)。(2)電池充電時(shí)，_元素被還原，_元素被氧化，陽(yáng)極反應(yīng)式可表示為_。(3)電池放電時(shí)，當(dāng)有3.6 g水參加反應(yīng)，電池中所轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為_，同時(shí)有_g Cd參加反應(yīng)。解析：(1)將正極和負(fù)極的電極反應(yīng)式合并即得放電時(shí)的電池反應(yīng)：Cd2H2O2NiOOH=Cd(OH)22Ni(OH)2，負(fù)極消耗OH使溶液的pH減小。(2)電池充電時(shí)的電極反應(yīng)恰好與放電相反，即Cd元素被還原，Ni元素被氧化，其陽(yáng)極反應(yīng)式為2Ni(OH)22OH 2e=2H2O2NiO(OH)。(3)根據(jù)關(guān)系式Cd2H2O2 mol e，可確定3.6 g水

15、參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移0.2 mol e，此時(shí)消耗的Cd為0.1 mol，即11.2 g.答案：(1)Cd2H2O2NiOOH=Cd(OH)22Ni(OH)2減小(2)CdNi2Ni(OH)22OH2e=2NiOOH2H2O(3)0.2NA11.29(18分) 科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑，美國(guó)已計(jì)劃將甲醇燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解質(zhì)中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。回答下列問題：(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：_。(2)此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)式：_，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式：_。(3)電解液中H向_極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是_。(4)使用該燃料電池的另一個(gè)好處是_。解析：(1)燃