2023新教材人教版化學作業(yè)與測評第4章 第1節(jié) 第2課時

化學選擇性必修1［人教版］作業(yè)與測評第2課時化學電源[預習作業(yè)](建議用時：15分鐘)1．化學電源包括________電池、________電池、________電池等。答案一次二次燃料2．鉛酸蓄電池是一種常見的________電池，其總反應為Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))2PbSO4＋2H2O，則鉛酸蓄電池放電的電極反應分別為負極：____________________________________(________反應)，正極：______________________________________________(________反應)。答案二次Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4氧化PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O還原3．(1)燃料電池是一種連續(xù)地將________和________的化學能直接轉(zhuǎn)化為________能的電源。(2)氫氧燃料電池(酸性電解質(zhì)溶液)工作原理：負極反應：________________；正極反應：________________；總反應：__________________。答案(1)燃料氧化劑電(2)H2－2e－=2H＋eq\f(1,2)O2＋2H＋＋2e－=H2OH2＋eq\f(1,2)O2=H2O1．用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，下列反應可設計成原電池的是()A．H2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2OB．Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC．AgNO3＋KCl=AgCl↓＋KNO3D．2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑答案B解析A、C兩項中的反應均為非氧化還原反應，不能設計成原電池；D項，若將鈉放入稀硫酸中，發(fā)生反應2Na＋2H＋=2Na＋＋H2↑，但鈉與硫酸反應劇烈，故不能用于設計原電池。2．下列電池工作時，O2在正極放電的是()A.鋅錳電池B.氫燃料電池C.鉛酸蓄電池D.鎳鎘電池答案B3．被稱之為“軟電池”的紙質(zhì)電池，采用一個薄層紙片作為傳導體，在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳。紙內(nèi)的離子“流過”水與氯化鋅組成的電解液。電池總反應為Zn＋2MnO2＋H2O=ZnO＋2MnO(OH)。下列說法正確的是()A．該電池的正極為鋅B．該電池反應中二氧化錳起催化作用C．當0.1molZn完全溶解時，流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1.204×1023D．電池正極反應式為2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnO(OH)＋2OH－答案D解析由總反應式可知，二氧化錳為氧化劑而不是催化劑，鋅為還原劑，應為原電池的負極，A、B錯誤；電子只能經(jīng)外電路流動，C錯誤。4．關(guān)于鉛酸蓄電池的說法正確的是()A．在放電時，正極發(fā)生的反應是Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)B．在放電時，該電池的負極材料是鉛板C．在放電時，負極質(zhì)量不斷變小D．在放電時，SOeq\o\al(2－,4)移向正極答案B解析A項，正極發(fā)生還原反應，元素的化合價降低，因此正極反應式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，錯誤；C項，放電時，負極由Pb逐漸生成PbSO4，故負極質(zhì)量不斷增大，錯誤；D項，放電時陰離子移向負極，錯誤。5．質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)常作為電動汽車的動力源。該燃料電池以氫氣為燃料，空氣為氧化劑，鉑作催化劑，導電離子是H＋。下列對該燃料電池的描述中正確的是()①正極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O②負極反應為2H2－4e－=4H＋③總的化學反應為2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2O④氫離子通過電解質(zhì)溶液向正極移動A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①②③④答案C解析燃料電池中的反應不是在點燃的條件下進行的，故③錯誤。因為導電離子是H＋，且向正極移動，所以正極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，電子由負極通過外電路流向正極。[課時分層練](建議用時：40分鐘)[學習·理解]1.對于如圖所示的鋅錳電池，下列說法不正確的是()A．MnO2是氧化劑，被還原B．碳棒為正極，鋅筒為負極C．使用過程中鋅筒會逐漸變薄D．此為普通鋅錳干電池，電池容量較低答案D解析MnO2是氧化劑，被還原，A正確；該電池中碳棒為正極，鋅筒為負極，鋅筒會被腐蝕，B、C正確；此為堿性鋅錳干電池，D錯誤。2.普通水泥在固化過程中自由水分子減少并產(chǎn)生Ca(OH)2，溶液呈堿性。根據(jù)這一特點，科學家發(fā)明了電動勢法測水泥初凝的時間。此方法的原理如圖所示，反應的總方程式為2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag。下列說法中正確的是()A．測量過程中，氧化銀被氧化成單質(zhì)銀B．測量原理示意圖中，Ag2O為負極C．負極的電極反應：2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2OD．工作中電流由Cu電極流向Ag2O電極答案C解析由原理圖知，這是一個原電池，銅作負極，發(fā)生氧化反應，氧化銀在正極上被還原，A、B錯誤；由總反應方程式知，負極銅反應后生成Cu2O，C正確；電流由Ag2O電極流向Cu電極，D錯誤。3．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列說法錯誤的是()A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極的電極反應式為：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g答案C解析由所給電池的總反應式可知，電池工作時，每有1molZn參加反應，失去2mol電子，則會有2mol電子從負極Zn經(jīng)過外電路流向正極，并在正極發(fā)生反應：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)，故外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量就減少6.5g。4．鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充放電按下式進行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有關(guān)該電池的說法正確的是()A．放電時正極反應：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B．充電過程是化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程C．放電時負極附近溶液的堿性不變D．放電時電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動答案A解析A項，放電時正極發(fā)生還原反應，電極反應為NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，正確；B項，充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤；C項，由總反應可知，放電時，負極Cd發(fā)生氧化反應：Cd－2e－＋2OH－=Cd(OH)2，負極附近溶液堿性變?nèi)?，錯誤；D項，放電時，電解質(zhì)溶液中OH－向負極移動，錯誤。5．某儲氫的碳納米管二次電池的工作原理如圖所示，該電池的電解質(zhì)溶液為6mol/L的KOH溶液。下列說法正確的是()A．放電過程中，碳納米管的質(zhì)量一直保持恒重B．放電時正極附近溶液的pH減小C．放電時負極反應為H2＋2e－＋2OH－=2H2OD．該二次電池的工作原理為H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))2Ni(OH)2答案D解析利用圖示可知放電時，儲有氫氣的碳納米管中H2失電子發(fā)生氧化反應H2－2e－＋2OH－=2H2O，放電過程中，碳納米管的質(zhì)量不斷減少，A錯誤；放電時，正極上NiO(OH)得電子發(fā)生還原反應：NiO(OH)＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，正極附近溶液的pH增大，B錯誤；放電時負極應發(fā)生氧化反應，C錯誤；將正、負極的電極反應式相加可知電池工作原理為H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2Ni(OH)2，D正確。6．阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池反應為：2H2＋O2=2H2O，電解液為KOH溶液，反應保持在較高溫度，使H2O蒸發(fā)，下列敘述正確的是()A．電池能發(fā)出藍色火焰B．O2通向正極，H2通向負極C．負極反應為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．正極反應為：2H2＋4OH－－4e－=4H2O答案B解析因為是燃料電池，不可能有火焰，A錯誤；由電池反應知，H2失電子被氧化，O2得電子被還原，故H2通向負極，O2通向正極，負極反應為2H2＋4OH－－4e－=4H2O，正極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，所以C、D錯誤，B正確。[重難點撥]燃料電池(1)氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應如下：介質(zhì)負極反應式正極反應式酸性H2－2e－=2H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O堿性H2－2e－＋2OH－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體。若用導線相連的兩個鉑電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入甲醇和氧氣，則負極發(fā)生氧化反應，電極反應式是CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O；正極發(fā)生還原反應，電極反應式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－；總反應式是2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。[應用·實踐]7．某蓄電池放電、充電時的反應為Fe＋Ni2O3＋3H2Oeq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列推斷中不正確的是()A．放電時，F(xiàn)e為正極，Ni2O3為負極B．充電時，陰極上的電極反應式是Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－C．充電時，Ni(OH)2為陽極D．該蓄電池的電極必須浸在某堿性溶液中答案A解析放電時為原電池，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，反應中Fe失去電子，為負極，Ni2O3獲得電子，為正極，A錯誤；充電時，陰極發(fā)生還原反應，F(xiàn)e(OH)2在陰極獲得電子，陰極上的電極反應式是Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－，B正確；充電時，陽極發(fā)生氧化反應，失去電子，化合價升高，所以Ni(OH)2為陽極，C正確；Fe(OH)2、Ni(OH)2只能存在于堿性溶液中，在酸性條件下不能存在，故電解質(zhì)溶液必須是堿性溶液，D正確。8.電化學氣敏傳感器可用于監(jiān)測環(huán)境中NH3的含量，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．O2在電極b上發(fā)生還原反應B．溶液中OH－向電極a移動C．反應消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶5D．負極的電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O答案C解析構(gòu)成的原電池中，通入氧氣的電極是正極，發(fā)生還原反應，A正確；電池放電過程中，溶液中的陰離子移向負極(a極)，B正確；1molNH3反應生成N2轉(zhuǎn)移3mol電子，1molO2反應生成OH－轉(zhuǎn)移4mol電子，根據(jù)得失電子守恒可知，消耗的NH3與O2的物質(zhì)的量之比為4∶3，C錯誤；負極的電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，D正確。9．有人設計出利用CH4和O2反應，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法中正確的是()A．每消耗1molCH4可以向外電路提供6mole－B．負極上CH4失去電子，電極反應式為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2OC．負極上是O2獲得電子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．電池放電時，溶液pH不斷升高答案B解析CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應，即CH4→CO2，生成的CO2還與KOH反應生成K2CO3，化合價升高，失去電子，是電池的負極，電極反應式為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O，1molCH4參加反應有8mole－發(fā)生轉(zhuǎn)移，O2在正極上發(fā)生反應，獲得電子，電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。雖然正極產(chǎn)生OH－，負極消耗OH－，但從總反應CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時溶液的pH不斷下降，故B正確，A、C、D錯誤。10．一種新型鎂硫電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．使用堿性電解質(zhì)水溶液B．放電時，正極反應包括3Mg2＋＋MgS8－6e－=4MgS2C．使用的隔膜是陽離子交換膜D．放電時，Mg電極發(fā)生還原反應答案C解析Mg為活潑金屬，所以放電時Mg被氧化，Mg電極為負極，聚合物電極為正極。堿性電解質(zhì)水溶液中負極生成的Mg2＋會生成Mg(OH)2沉淀，降低電池效率，A錯誤；放電時，正極發(fā)生得電子的還原反應，包括3Mg2＋＋MgS8＋6e－=4MgS2，B錯誤；據(jù)圖可知Mg2＋要通過隔膜移向正極參與電極反應，所以使用的隔膜是陽離子交換膜，C正確；放電時Mg電極發(fā)生氧化反應，D錯誤。11．一種由石墨電極制成的海底燃料電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．向a極遷移的是OH－B．大塊沉積物中的鐵元素均顯＋2價C．b極上FeS2轉(zhuǎn)化為S的電極反應式為FeS2－2e－=Fe2＋＋2SD．微生物作用下S循環(huán)生成的SOeq\o\al(2－,4)和HS－的物質(zhì)的量之比為1∶5答案C解析A項，由題圖知，a極上O2得到電子發(fā)生還原反應，故a極為海底燃料電池的正極，電極反應式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，向正極(a極)遷移的是H＋而不是OH－，錯誤。B項，大塊沉積物中的FeOOH中的鐵元素顯＋3價，錯誤。C項，b極上FeS2中－1價S失去電子被氧化為S的電極反應式為FeS2－2e－=Fe2＋＋2S，正確。D項，由題圖可知S循環(huán)的反應為4S＋4H2Oeq\o(=,\s\up7(微生物))SOeq\o\al(2－,4)＋3HS－＋5H＋，n(SOeq\o\al(2－,4))∶n(HS－)＝1∶3，錯誤。[創(chuàng)新·提高]12.(1)一種一氧化碳分析儀的工作原理如圖所示，其中O2－可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動。傳感器中通過的電流越大，說明尾氣中一氧化碳的含量越高。請回答下列問題：①a極的電極反應式為______________________________。②這種一氧化碳分析儀工作時，O2－由電極________(填“a”或“b”，下同)向電極________移動；電子由電極__