第3課時　化學(xué)電池

1、第3課時化學(xué)電池基礎(chǔ)過關(guān)練 題組一常見化學(xué)電池1.(2020湖北武漢高一期中)下列說法中正確的是()燃料電池的反應(yīng)物可不儲存在電池的內(nèi)部鋅錳干電池是一次電池,鉛酸蓄電池是二次電池鋰電池是新一代可充電電池燃料電池作為汽車驅(qū)動能源已研發(fā)成功A.B.C.D.2.(2020山西呂梁高一期中)下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A.手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B.鉛酸蓄電池是可充電電池,電池的正極材料為PbO2C.燃料電池是一種高效且對環(huán)境友好的新型電池D.銅鋅原電池工作時,電子從銅電極沿外電路流向鋅電極3.鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛的應(yīng)用,它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行:Cd+2NiO(

2、OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2;由此可知,該電池放電時的負(fù)極材料是()A.Cd B.Ni(OH)2C.Cd(OH)2 D.NiO(OH)4.(2019江西南昌二中高一下月考)常見鋅錳干電池因含有汞、酸或堿等,廢棄后進(jìn)入環(huán)境將造成嚴(yán)重危害。某化學(xué)興趣小組擬采用如下處理方法回收廢電池中的各種資源。(1)石墨中化學(xué)鍵類型為,在電池中的作用為。(2)酸性鋅錳干電池的負(fù)極反應(yīng)式為。(3)堿性鋅錳干電池在放電過程中產(chǎn)生MnOOH,正極反應(yīng)式為。(4)填充物用60 溫水溶解,目的是。(5)操作A的名稱為。(6)銅帽溶解時加入H2O2溶液的目的是(用化學(xué)方程式表示)。題組二燃料電池5.(2

3、020山西太原高一期中)如圖是氫氧燃料電池構(gòu)造示意圖。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是(深度解析)A.a極是負(fù)極B.正極的電極反應(yīng)式是O2+2H2O+4e- 4OH-C.電子由a通過燈泡流向bD.氫氧燃料電池是環(huán)保電池6.如圖為某課外小組自制的氫氧燃料電池,a、b均為石墨。下列敘述不正確的是()A.a電極是負(fù)極,該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.總反應(yīng)為2H2+ O2 2H2OC.b極反應(yīng)是O2+ 4H+ 4e- 4H2OD.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色能源題組三化學(xué)電池的相關(guān)計(jì)算7.(2020福建福州三中高一期中)由質(zhì)量均為10 g的鐵片、銅片和足量的CuSO4溶液組成原電池裝置,經(jīng)過一段時間后

4、,兩電極的質(zhì)量差為12 g,則下列說法正確的是()A.鐵片溶解了12 gB.導(dǎo)線中通過了0.2 mol電子C.銅片上析出了6 g CuD.銅片溶解了6.4 g8.一種新型環(huán)保電池是采用低毒的鋁合金(丟棄的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食鹽、氫氧化鈉(化學(xué)藥品店常見試劑)等原料制作的。電池的總反應(yīng)為2Al+3ClO-+2OH- 3Cl-+2AlO2-+H2O。下列說法不正確的是()A.該電池的優(yōu)點(diǎn)是電極材料和電解質(zhì)用完后可以更換B.該電池發(fā)生氧化反應(yīng)的是金屬鋁C.電池的正極得到3 mol電子時,負(fù)極減輕的質(zhì)量為54 gD.當(dāng)有0.1 mol Al完全溶解時,流經(jīng)外電路的電子個數(shù)約為1.806102

5、3能力提升練 題組一傳統(tǒng)化學(xué)電源綜合1.(2020吉林長白山高一月考,)汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池。其結(jié)構(gòu)如圖所示,放電時的電池反應(yīng)為PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根據(jù)此反應(yīng)判斷下列說法正確的是()A.PbO2是電池的負(fù)極B.Pb是電池的負(fù)極C.PbO2得電子,被氧化D.電池放電時,溶液的酸性增強(qiáng)2.()根據(jù)圖1、圖2、圖3及題中信息,回答下列問題:(1)圖1是鋅錳干電池基本構(gòu)造圖,該電池的負(fù)極材料是;工作時NH4+在正極放電產(chǎn)生兩種氣體,其中一種氣體分子是含10e-的微粒,正極的電極反應(yīng)式是;電路中每通過0.2 mol e-,負(fù)極質(zhì)量減少。(2)圖2是利用廢舊鋅錳干

6、電池內(nèi)的黑色糊狀物分離得到黑色殘?jiān)麺nO2的流程圖。該流程中溶解和過濾操作均要使用到的玻璃儀器有。(3)圖3是探究MnO2在制O2過程中的作用的實(shí)驗(yàn)裝置圖,利用該裝置完成下表中實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二,實(shí)驗(yàn)過程中有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和所得數(shù)據(jù)如下表(已知:兩次實(shí)驗(yàn)氣體的體積在相同條件下測定;H2O2溶液由分液漏斗滴入到圓底燒瓶)。序號燒瓶中的物質(zhì)實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)一足量MnO2a.充分反應(yīng)后未見黑色固體物質(zhì)減少b.收集到112 mL氣體實(shí)驗(yàn)二足量MnO2和稀硫酸c.充分反應(yīng)后黑色粉末部分溶解d.收集到112 mL氣體在測量氣體體積時,除要注意待氣體溫度恢復(fù)至室溫、平視讀數(shù)外,還需要注意;實(shí)驗(yàn)一、二中參加反應(yīng)的

7、H2O2的物質(zhì)的量之比為。題組二新型化學(xué)電源綜合3.(雙選)(2020河南洛陽高一開學(xué)考試,)某液態(tài)肼(N2H4)燃料電池被廣泛應(yīng)用于發(fā)射通信衛(wèi)星、戰(zhàn)略導(dǎo)彈等的運(yùn)載火箭中。其中以固體氧化物為電解質(zhì),生成物為無毒無害的物質(zhì)。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A.a電極上的電極反應(yīng)式為N2H4+2O2-+4e- N2+2H2OB.電池內(nèi)電路中,電流方向:電極a電極bC.當(dāng)電極a上消耗1 mol N2H4時,電極b上被還原的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4 LD.電極b附近的pH變大4.()Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如圖所示。該電池工作時,下列說法正

8、確的是()A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.電子由Mg電極經(jīng)用電器流向石墨電極D.電解質(zhì)溶液中Cl-向石墨電極移動5.()被稱為“軟電池”的紙質(zhì)電池總反應(yīng)為Zn+2MnO2+H2O ZnO+2MnOOH。下列說法正確的是()A.該電池中Zn作負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)B.該電池反應(yīng)中MnO2起催化作用C.該電池工作時電流由Zn經(jīng)導(dǎo)線流向MnO2D.該電池正極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O MnOOH+OH-6.(2019遼寧沈陽東北育才中學(xué)高一下期中,)一種處理垃圾滲透液并用其發(fā)電的裝置工作示意圖如圖所示,下列說法不正確的是()A.微生物細(xì)菌對氮的硝化起氧化作用B.鹽橋

9、中K+向Y極移動C.電子由Y極沿導(dǎo)線流向X極D.Y極發(fā)生的反應(yīng)為2NO3-+10e-+12H+ N2+6H2O7.().氫能是重要的新能源。它的開發(fā)、儲存和應(yīng)用,是當(dāng)前人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。(1)開發(fā)氫能的方法之一是分解水。開發(fā)特殊物質(zhì)作催化劑,(填“能”或“不能”)降低水分解過程中所需能量。(2)用高壓氫氣、氧氣制作的氫氧燃料電池是氫能源利用的一種重要方式。某氫氧燃料電池的兩個電極的極性標(biāo)志模糊不清,小明利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)判斷。a電極通入的是氫氣,則a電極是極。工作一段時間后消耗O2 6.4 g,則外電路中通過的電子的物質(zhì)的量是mol。深度解析.汽車行駛、某些化工廠生產(chǎn)過程,會向空氣中排

10、放NOx、CO、SO2等有害氣體。(1)NOx對環(huán)境的主要影響有(填字母)。A.硝酸型酸雨B.溫室效應(yīng)C.破壞臭氧層D.光化學(xué)煙霧(2)為了減少重型柴油車排放NOx,向尾氣處理裝置內(nèi)自動噴入的尿素溶液在一定條件下先轉(zhuǎn)化為NH3,NH3再與NOx反應(yīng)生成兩種無污染的物質(zhì)。其中NH3與NO2在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)通過CO傳感器可監(jiān)測CO的含量,其工作原理為2CO+O2 2CO2,示意圖如下:通入CO的一極為極(填“正”或“負(fù)”),溶液中H+移向極(填“A”或“B”)。8.(2019浙江余姚中學(xué)高一4月月考,)(1)科研人員設(shè)想用如圖所示裝置生產(chǎn)硫酸。上述生產(chǎn)硫酸的總反應(yīng)為,b是極,

11、b電極反應(yīng)式為,生產(chǎn)過程中H+向(填“a”或“b”)電極區(qū)域運(yùn)動。該小組同學(xué)反思原電池的原理,其中觀點(diǎn)正確的是(填字母)。A.原電池反應(yīng)的過程中可能沒有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移B.原電池裝置一定需要2個活潑性不同的金屬電極C.電極一定不能參加反應(yīng)D.氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)可以拆開在兩極發(fā)生(2)CO與H2反應(yīng)還可制備CH3OH,CH3OH可作為燃料使用,用CH3OH和O2組合形成的含有質(zhì)子交換膜(只允許H+通過)的燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下:質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1 L 2 molL-1H2SO4溶液。電池總反應(yīng)為2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,c電極為(填“正極”或“負(fù)極”),c電極的電極反應(yīng)

12、式為。答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.B燃料電池的反應(yīng)物可不儲存在電池的內(nèi)部,可以從外部提供,正確;鋅錳干電池是一次電池,鉛酸蓄電池可充放電,是二次電池,正確;鋰電池是新一代可充電電池,正確;我國已成功研制出燃料電池和超級電容混合動力有軌電車,正確。2.D手機(jī)上用的鋰離子電池既能放電又能充電,屬于二次電池,A正確;鉛酸蓄電池屬于可充電電池,電池的正極材料為PbO2,B正確;燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高,且產(chǎn)物不污染環(huán)境,所以是一種高效且對環(huán)境友好的新型電池,C正確;銅鋅原電池工作時,電子從鋅電極沿外電路流向銅電極,D錯誤。3.A從總反應(yīng)Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2可以

13、看出,放電時,Cd由0價升高到+2價,Ni由+3價降低到+2價,所以負(fù)極材料是Cd,故選A。4.答案(1)共價鍵(非極性共價鍵)導(dǎo)電(2)Zn-2e- Zn2+(3)MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-(4)加快溶解速率(5)過濾(6)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O解析(1)石墨中化學(xué)鍵類型為共價鍵;石墨在電池中作電極,起導(dǎo)電作用。(2)酸性鋅錳干電池的負(fù)極為鋅,負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+。(3)在堿性鋅錳干電池中,Zn作負(fù)極、二氧化錳作正極,正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-。(4)填充物用60 溫水溶解的目的是加

14、快溶解速率。(5)分離不溶性固體和液體采用過濾的方法,所以操作A的名稱是過濾。(6)酸性條件下,雙氧水能將銅氧化成銅離子,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。5.B根據(jù)示意圖,a極處H2失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)生成H2O,a極是負(fù)極,A正確;b極是正極,電極反應(yīng)式為O2+4H+4e- 2H2O,B錯誤;a極為負(fù)極,b極為正極,電子由a極(負(fù)極)通過燈泡流向b極(正極),C正確;氫氧燃料電池的總反應(yīng)為2H2+O2 2H2O,生成物為H2O,氫氧燃料電池是環(huán)保電池,D正確。規(guī)律方法對于化學(xué)電池而言,電流方向是正電荷的移動方向,由此可知,當(dāng)電極上發(fā)生還原反應(yīng)時,將得到電子,

15、即有電子流入,相當(dāng)于有正電荷流出,這樣的電極為正極;相反,當(dāng)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)時,將失去電子,即有電子流出,這樣的電極為負(fù)極。上述規(guī)律若與氧化還原反應(yīng)結(jié)合分析,不難得出,以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)作為化學(xué)電池的反應(yīng)原理,反應(yīng)中的還原劑將作為電池負(fù)極的活性物質(zhì),氧化劑則作為電池正極的活性物質(zhì)。6.C由題圖可知,氫氧燃料電池中通入H2的一極為負(fù)極、通入O2的一極為正極。a電極是負(fù)極,該電極上發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)正確;該燃料電池的總反應(yīng)為2H2+O2 2H2O,B項(xiàng)正確;b極反應(yīng)是O2+2H2O+4e- 4OH-,C項(xiàng)錯誤;氫氧燃料電池?zé)o污染、能量轉(zhuǎn)化率高,D項(xiàng)正確。7.B負(fù)極發(fā)生反應(yīng)Fe-2e- Fe

16、2+,正極發(fā)生反應(yīng)Cu2+2e- Cu,設(shè)有x mol Fe在負(fù)極上反應(yīng),則正極生成x mol Cu,則(10+64x)-(10-56x)=12,解得x=0.1,則m(Fe)=0.1 mol56 g/mol=5.6 g,A錯誤;x=0.1,則轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2 mol,B正確;m(Cu)=0.1 mol64 g/mol=6.4 g,C錯誤;在正極上析出的銅的質(zhì)量為6.4 g,D錯誤。8.C該電池所用材料都是生活中常見的物質(zhì),電極材料和電解質(zhì)用完后可以更換,A正確;金屬鋁是原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B正確;在正極上,發(fā)生還原反應(yīng),得到3 mol電子時,發(fā)生反應(yīng)的鋁的物質(zhì)的量是1 mo

17、l,負(fù)極減輕的質(zhì)量是27 g,C錯誤;當(dāng)有0.1 mol Al完全溶解時,流經(jīng)外電路的電子的物質(zhì)的量為0.3 mol,個數(shù)約為1.8061023,D正確。能力提升練1.B由放電時電池反應(yīng)PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O可知,PbO2在放電時得到電子被還原,為電池的正極,A、C錯誤;根據(jù)放電反應(yīng)可知,Pb失去電子被氧化,為電池的負(fù)極,B正確;由于電池放電過程中消耗了硫酸,溶液中氫離子濃度逐漸減小,溶液的酸性減弱,D錯誤。2.答案(1)Zn2NH4+2e- 2NH3+H26.5 g(2)燒杯和玻璃棒(3)二氧化錳作催化劑二氧化錳作氧化劑上下移動B管,使A、B兩管中液面相平21解

18、析(1)鋅錳干電池的負(fù)極上Zn失去電子,負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e- Zn2+,該電池的負(fù)極材料是Zn;NH4+在正極放電產(chǎn)生2種氣體,其中一種氣體分子是含10e-的微粒,為氨氣,另一種為氫氣,正極反應(yīng)為2NH4+2e- 2NH3+H2,電路中每通過0.2 mol e-,根據(jù)負(fù)極反應(yīng)Zn-2e- Zn2+可知,消耗0.1 mol Zn,質(zhì)量為0.1 mol65 g/mol=6.5 g。(2)溶解需要玻璃棒、燒杯等儀器,過濾需要玻璃棒、燒杯以及漏斗等儀器,則均使用的玻璃儀器為燒杯和玻璃棒。(3)充分反應(yīng)后未見黑色固體物質(zhì)減少,二氧化錳起到催化劑的作用,過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣;充分反應(yīng)后黑

19、色粉末部分溶解,生成錳離子,Mn化合價降低,反應(yīng)中二氧化錳起到氧化劑的作用;測量氣體體積時,除要注意待氣體溫度恢復(fù)至室溫、平視讀數(shù)外,還要注意上下移動B管,使A、B兩管中液面相平;實(shí)驗(yàn)一中涉及的反應(yīng)為2H2O2 2H2O+O2,實(shí)驗(yàn)二中反應(yīng)生成錳離子、水、氧氣,離子方程式為H2O2+2H+MnO2 Mn2+2H2O+O2,由產(chǎn)生氧氣的體積比為11可知,參加反應(yīng)的H2O2的物質(zhì)的量之比為21。3.BC該燃料電池中,負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為N2H4+2O2-4e- N2+2H2O,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e- 2O2-,電池總反應(yīng)為N2H4+O2 N2+

20、2H2O。該燃料電池中a電極是負(fù)極,負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為N2H4+2O2-4e- N2+2H2O,A錯誤;該燃料電池內(nèi)電路中電流方向?yàn)殡姌Oa電極b,B正確;由電池總反應(yīng)N2H4+O2 N2+2H2O可知,當(dāng)電極a上消耗1 mol N2H4時,電極b上有1 mol O2被還原,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是22.4 L,C正確;電極b是正極,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為O2+4e- 2O2-,電極b附近的pH不變,D錯誤。4.C原電池的負(fù)極被氧化,鎂為負(fù)極,A錯誤;H2O2作氧化劑,在石墨電極上被還原,發(fā)生還原反應(yīng),B錯誤;電子由負(fù)極通過外電路流向正極,C正確;電解質(zhì)溶

21、液中的陰離子向原電池的負(fù)極(Mg電極)移動,D錯誤。5.D該原電池中,鋅元素化合價由0價變?yōu)?2價,鋅失電子作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A錯誤;該原電池中,錳元素化合價由+4價變?yōu)?3價,所以二氧化錳發(fā)生還原反應(yīng),B錯誤;電子從負(fù)極Zn沿導(dǎo)線流向MnO2,C錯誤;正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O MnOOH+OH-,D正確。6.C由題圖可知,微生物細(xì)菌對氮的硝化起氧化作用,A正確;X極上NH3失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),X極作負(fù)極,Y極上NO3-得電子,發(fā)生還原反應(yīng),Y極作正極,鹽橋中K+向正極移動,B正確;由B項(xiàng)分析可知,X極為電池的負(fù)極,電子由X極沿導(dǎo)線流向Y極,C

22、不正確;Y極為正極,電極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+ N2+6H2O,D正確。7.答案.(1)不能(2)負(fù)0.8.(1)ACD(2)8NH3+6NO2 7N2+12H2O(3)負(fù)A解析.(1)催化劑只能降低反應(yīng)的活化能,不能降低反應(yīng)過程中所需能量;開發(fā)特殊物質(zhì)作催化劑,不能降低水分解過程中所需能量。(2)燃料電池工作時,H2失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),則a電極是負(fù)極。消耗O2的物質(zhì)的量為6.4 g32 g/mol=0.2 mol,則外電路中通過電子的物質(zhì)的量為0.2 mol4=0.8 mol。.(1)NOx對環(huán)境的影響有:形成硝酸型酸雨、破壞臭氧層、形成光化學(xué)煙霧,故答案為ACD。(2)NH3與NOx反應(yīng)生成兩種無污染的物質(zhì),根據(jù)原子守恒,應(yīng)生成N2和H2O,NH3與NO2在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3+6NO2 7N2+12H2O。(3)根據(jù)工作原理2CO+O2 2CO2,其中CO發(fā)生失電子的氧化反