2020-2021学年化学人教版必修2课时作业：2-2-2 发展中的化学电源

课时作业11发展中的化学电源

时间：45分钟

一、选择题

1．下列设备工作时可以将化学能转化为电能的是(A)

解析：手机电池工作时可以将化学能转化为电能，A项正确；硅太阳能电池工作时可以将太阳能转化为电能，B项错误；水力发电是将水的机械能转化为电能，C项错误；电烤箱工作时可以将电能转化为热能等，D项错误。

2．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是(B) A．锌为正极，空气进入负极反应

B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋

C．正极发生氧化反应

D．电解液肯定为强酸

解析：根据原电池反应的原理，负极发生氧化反应，较活泼的金属作负极，因此Zn－2e－===Zn2＋是负极反应，正极发生还原反应。再根据电池总反应式，生成物是ZnO，ZnO能与强酸溶液反应，所以D项错误。

3．氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，电极是多孔镍电极，电解质溶液为质量分数30%的KOH溶液，有关叙述正确的是(B)

①负极反应为2H2－4e－===4H＋

②负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O

③工作时正极pH增大，而负极pH减小

④工作时负极pH增大，而正极pH减小

⑤工作时溶液中阴离子移向正极

⑥使用一段时间，KOH溶液质量分数仍为30%

A．①②③B．②③

C．②③⑥D．④⑤

解析：氢氧燃料电池在碱性条件下，负极：2H2－4e－===4H＋和4H＋＋4OH－===4H2O(即2H2＋4OH－－4e－===4H2O)，pH减小；正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，pH增大。工作时溶液中OH－移向负极。使用一段时间，电解质的物质的量保持不变，由于生成了H2O，KOH浓度变小。

4．如图所示是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。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，该电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列有关该电池的说法错误的是(A)

A ．右边的电极为电池的负极，b 处通入的是空气

B ．左边的电极为电池的负极，a 处通入的是甲醇

C ．电池负极的反应式为2CH 3OH ＋2H 2O －12e －===2CO 2＋12H ＋

D ．电池正极的反应式为3O 2＋12H ＋＋12e －===6H 2O

解析：由电池示意图可知，左边的电极失电子，应为电池的负极，a 处通入的气体应为甲醇，则右边的电极为电池的正极，b 处通入的气体应为空气，所以A 项错误。

5．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气：2NaCl

＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑，铅蓄电池放电时发生如下反

应：负极Pb ＋SO 2－4===PbSO 4＋2e －，正极PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4＋2e

－===PbSO 4＋2H 2O 。今若制得Cl 20.050mol ，这时电池内消耗的H 2SO 4的物质的量至少是( C )

A ．0.025 mol

B ．0.050 mol

C ．0.10 mol

D ．0.20 mol

解析：该题只要明确原电池和电解池原理，抓住转移电子守恒即可。由2Cl －－2e －===Cl 2，可知制0.050 mol Cl 2转移0.10 mol 电子，

再由铅蓄电池总反应：Pb ＋PbO 2＋4H ＋＋2SO 2－4===2PbSO 4＋2H 2O

可看出，每转移2 mol 电子消耗2 mol H 2SO 4，现转移0.10 mol 电子，将消耗0.10 mol 硫酸。

6．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是(C)

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化

解析：太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马达实现了电能与机械能的转化；在装置X中，电解水生成H2、O2，实现了电能与化学能的转化；在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A、D错误。氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应，B错误；装置X能利用光能实现H2、O2的循环再生，C正确。

7．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高的优点受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法中正确的是(B) A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋

B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋

C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO－2

D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋

解析：由化学方程式可知，Li元素在反应后化合价升高，Li被

氧化，在电池中作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，故选B。

8．将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是(B)

①通入CH4的电极为正极

②正极的电极反应是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

③通入CH4的电极反应式是CH4＋2O2＋4e－＝CO2＋2H2O

④负极的电极反应式是CH4＋10OH－＝CO2－3＋7H2O＋8e－

⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动

⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A．①③⑤B．②④⑥

C．④⑤⑥D．①②③

解析：一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都可设计成原电池。在反应中，电子从发生氧化反应(失电子)的负极流出，经过外电路流向正极(多为不活泼电极，离子或物质在该正极上得电子，发生还原反应)，同时溶液中的阴、阳离子分别不断移向负极、正极，构成闭合回路。据题意知发生的反应为CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，反应产生的CO2，处于KOH溶液中，又会转化为CO2－3，故④是正确的。②O2得e－被还原，作正极。⑥溶液中离子移动情况受溶液(原电池内电路)中电流方向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液(原电池内电路)中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

9．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(A)

A．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋

B．该电池的正极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O

C．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极

D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析：由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH，出来的是CH3COOH，故A错误；氧气得电子生成H2O，故B正确；电流由正极(通O2)流向负极，故C正确；酒精含量高，转移的电子数多，电流大，故D正确。

10．一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是(C)

A．CH3OH＋O2－2e－===H2O＋CO2＋2H＋

B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋

D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－

解析：该燃料电池的总反应为2CH3OH＋3O2===4H2O＋2CO2，由于在酸性溶液中正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，根据电子守恒，则负极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋。

11．有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法

正确的是(A)

①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－

②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O

③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH －

④电池放电后，溶液pH不断升高

A．①②B．①③

C．①④D．③④

解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用，首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子反应，若发生的是失电子反应，该电极是原电池的负极，反之是正极。CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲，生成的CO2还会与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO2－3＋7H2O,1 mol CH4参加反应有8 mol e－发生转移，O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。虽然正极产生OH－，负极消耗OH－，但从总反应CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O可看出会消耗KOH，所以电池放电时溶液的pH不断下降，故①②正确，③④错误。

12．镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池、镁—海水燃料电池、镁—过氧化氢燃料电池、镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是(D)

A．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2↓＋Cl－

B．镁电池中镁均为负极，发生氧化反应

C．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O

D．放电过程中OH－移向正极

解析：镁燃料电池，镁失电子作负极，发生氧化反应，故B正确；由图知ClO－得电子生成Cl－和OH－，OH－向负极移动，生成Mg(OH)2，故A正确，D错误；在Mg—H2O2酸性燃料电池中，正极反应为：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，故C正确。

二、非选择题

13．王亮在超市看到一种电池外壳的纸层包装印有如图所示的文字，请根据要求回答问题。

(1)该电池的种类是①(填序号)。

①干电池②蓄电池③燃料电池

(2)该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg(写元素符号)。

(3)下列对该电池的使用和性能的说法中正确的是A。

A．该电池可应用于闹钟、收音机、照相机等

B．该电池可充电后反复使用

C．该电池使用后不能投入火中，应埋入地下以防污染环境

解析：(1)因为该电池是锌锰干电池，属于一次性电池(干电池)。

(2)电池中含有Zn、Mn、Hg等，金属汞属于重金属，对人体和环境危害最大。(3)干电池使用寿命短，常用于收音机、闹钟、相机中；是一次性电池，不可反复使用；用完后应该分类回收，防止污染土壤和水体。

14．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O。

(1)负极上的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O。

(2)消耗标准状况下的5.6 L O2时，有1 mol电子发生转移。

(3)开始放电时，正极附近溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。

解析：由总反应式知CH4失电子被氧化生成CO2－3，一定有OH －参与反应，负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根据正极反应式知1 mol O2消耗时，转移4 mol e－，n(O2)＝0.25 mol，故有1 mol电子转移。放电时，正极产生OH－，故溶液的pH增大。

15．Ⅰ.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇(CH3OH)燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电池。甲醇燃料电池的工作原理如图1所示(电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O)。

(1)b处通入的是CH3OH，c处通入的是O2。

(2)该电池正极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

(3)工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量为1.2 mol。

Ⅱ.第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车轮。汽车上坡或加速时，电动机提供动力，降低油耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图2所示，其总反应为

H2＋2NiOOH 放电

充电

2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上

坡或加速时，乙电极周围溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－。

解析：Ⅰ.(1)在原电池中，负极发生氧化反应，生成阳离子或消耗阴离子，为保持电中性，阳离子从负极移向正极，根据图中H＋的迁移方向可判断b处为负极，通入的是燃料，而c处是正极，通入的是氧气。(2)正极的O2获得电子，在酸性环境中生成H2O：O2＋4e－

＋4H＋===2H2O。(3)转移电子的物质的量为

6.4 g

32 g·mol－1

×6＝1.2 mol。

Ⅱ.混合动力车上坡或加速时，该镍氢电池处于工作状态，由图示结合Ni的化合价由＋3→＋2，可知乙为正极，电极反应为NiOOH ＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故该处pH增大。

感谢您的下载!

快乐分享，知识无限！由Ruize收集整理！