2021高二化学寒假作业同步练习题：化学电源

一、化学电池及其分类1．化学电池的分类（1）化学电池按其使用性质常分为如下三类：①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。

③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。

（2）化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。

2．判断电池优劣的主要标准（1）比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。

（2）比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。

（3）电池可储存时间的长短。

3．化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。

废弃电池要进行回收利用。

二、常见的化学电池1．一次电池（1）碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

①负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液；②负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；③正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。

（2）锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

技巧点拨化学电池中电极反应式的书写方法及步骤（1）分析电极反应。

负极元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，写出氧化产物的简单形式；正极元素化合价降低，得电子，发生还原反应，写出还原产物的简单形式。

（2）注意电解质环境。

电极产物在电解质溶液中能稳定存在，写出产物的正确存在形式。

（3）根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

（4）根据正负极得失电子守恒，两电极反应式相加得电池总反应。

（5）若已知电池总反应，可用电池总反应减去某一电极反应式求得另一电极反应式。

2．二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)（1）负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。

（2）放电反应原理①负极反应式是Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s) ；②正极反应式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ；③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。

（3）充电反应原理①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq) ；②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq) ；③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。

3．燃料电池氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。

（1）氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O2===2H2O。

（2）写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：【知识拓展】（1）燃料电池的工作原理一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。

可燃性物质在原电池负极发生氧化反应，氧气在原电池正极发生还原反应。

也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。

（2）常见的四种典型燃料电池1．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【答案】B【解析】手机锂离子电池可以多次充放电，因此是二次电池，A项正确；铜锌原电池工作的时候，锌作负极，铜作正极，电子应该是从锌电极经导线流向铜电极，B项错误；甲醇燃料电池就是将甲醇内部的化学能转化为电能的装置，C项正确；锌的化学性质比锰要活泼，因此锌锰干电池中锌是负极，D项正确。

答案选B。

2．纽扣电池的两极材料分别是锌和氧化银，离子导体是KOH溶液。

放电时两个电极的反应分别是Zn＋2OH －－2e－＝ZnO＋H2O和Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH-。

下列说法正确的是A．锌是负极反应物，氧化银是正极反应物B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应C．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动D．电池使用过程中，负极区溶液的碱性增强【答案】A【解析】放电时两个电极的反应分别是Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O和Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH-，锌失去电子，锌是负极，氧化银得到电子，作正极，据此解答。

【详解】根据以上分析可知锌是负极反应物，氧化银是正极反应物，A项正确；锌失去电子，发生氧化反应，氧化银得到电子，发生还原反应，B项错误；溶液中OH-向负极移动，K+、H+向正极移动，C项错误；电池使用过程中，负极区消耗氢氧根，则负极区溶液的碱性减弱，D项错误。

答案选A。

3．一种新型的二次电池锌—空气燃料电池，以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O＝2Zn(OH)42－。

关于该装置的说法正确的是A．充电时，锌电极接外电源的负极B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn－2e－＋4H2O＝Zn(OH)42－＋4H+D．放电时，电路中每通过4mol电子，则消耗氧气22.4 L【答案】A【解析】根据放电时的总反应为：2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O＝2Zn(OH)42－可知，Zn在反应中失电子，被氧化，作负极；O2得电子，在正极上发生还原反应，由上述分析可知，Zn是负极，故充电时，锌电极接外电源的负极，A项正确；充电时总反应恰好是放电时的逆过程，总反应为2Zn(OH)42－＝2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，故电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，B项错误；由于KOH溶液作电解质放电时，负极反应为：Zn－2e－+ 4OH-＝2Zn(OH)42－，C项错误；放电时，电路中每通过4mol电子，则消耗氧气为1mol，但由于未告知标准状况，故体积不一定为22.4 L，D项错误。

答案选A。

4．氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。

未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，电池反应为NH3·BH3＋3H2O2=NH4BO2＋4H2O。

已知H2O2足量，下列说法正确的是A．正极的电极反应式为2H＋+2e-=H2↑B．电池工作时，H＋通过质子交换膜向负极移动C．电池工作时，正、负极分别放出H2和NH3D．工作足够长时间后，若左右两极室质量差为1.9g，则电路中转移0.6mol电子【答案】D【解析】以氨硼烷(NH3•BH3)电池工作时的总反应为NH3·BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O可知，左侧NH3•BH3失电子发生氧化反应为负极，电极反应式为NH3•BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右侧H2O2得到电子发生还原反应为正极，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，据此分析。

右侧H2O2得到电子发生还原反应为正极，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，A项错误；B.放电时，阳离子向正极移动，所以H+通过质子交换膜向正极移动，B项错误；NH3•BH3为负极，失电子发生氧化反应，则负极电极反应式为NH3•BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，右侧H2O2为正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，所以电池工作时，两个电极都不产生气体，C项错误；未加入氨硼烷之前，两极室质量相等，通入后，负极电极反应式为NH3•BH3+2H2O-6e-=NH4BO2+6H+，正极电极反应式为3H2O2+6H++6e-=6H2O，假设转移电子的物质的量是6mol，则左室质量增加=31g-6g=25g，右室质量增加6g，两极的质量相差19g，理论上转移0.6mol电子，工作一段时间后，若左右两极室质量差为1.9g，则电路中转移0.6 mol电子，D项正确。

5．iPhone手机使用的锂电池以质量轻、能量高而备受关注，目前已成功研制出多种锂电池。

某种锂电池的总反应是Li＋MnO2＝LiMnO2。

下列说法正确的是-A．Li是负极，电极反应为MnO2＋e-＝MnO2B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极C．电池内部产生的MnO2－向锂电极移动D．钠比锂更活泼，相同质量的钠作电极比锂提供的电能更多【答案】C【解析】根据总反应式可判断，Li失去电子，MnO2得到电子，所以Li是负极，MnO2是正极；原电池电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此解答。

根据总反应式可判断，Li失去电子，MnO2得到电子，所以Li是负极，MnO2是正极，A项错误；电池工作时，电子从负极经导线传递到正极上，B-向锂电极移动，C项正确；M(Na)＞M(Li)，项错误；原电池中阴离子向负极移动，所以电池内部产生的MnO2相同质量时，n(Li)＞n(Na)，故Li作电极提供的电能更多，D项错误。

答案选C。

6．2018年5月美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如下图所示，下列说法正确的是A．图中能量转化方式只有2种B．H+向a极区移动C．b极发生的电极反应为：N2＋6H+＋6e－＝2NH3D．a极上每产生22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023【答案】C【解析】图中能量转化方式有风能转化为电能、太阳能转化为电能、化学能转化为电能等，A项错误；b 极氮气转化为氨气，氮元素化合价降低被还原为原电池的正极，故H+向正极b极区移动，选项B错误；C. b极为正极，发生的电极反应为：N2＋6H+＋6e－＝2NH3，C项正确；a极为负极，电极反应为2H2O－4e －＝O2↑＋4H+，每产生标准状况下22.4LO2流过电极的电子数一定为4×6.02×1023，但题干没说明标准状况，D 项错误。

答案选C 。

7．以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。

下列说法错误的是A ．以甲烷为燃料，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池B ．A 电极为电池正极，发生还原反应C ．B 电极反应式为CH 4＋4O 2−－8e －＝CO 2＋2H 2OD ．该电池的总反应：CH 4＋2O 2══点燃CO 2＋2H 2O【答案】D【详解】因为甲烷比氢气易得到，成本低，所以甲烷为燃料，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，A 项正确；A 电极通入氧气，化合价降低，发生还原反应，A 电极为电池正极，B 项正确；B 电极通入甲烷，甲烷失去电子和阳离子结合生成二氧化碳和水，其反应式为CH 4＋4O 2−－8e －＝CO 2＋2H 2O ，C 项正确；甲烷燃料电池是化学能转化为电能，不是化学能变为热能，该电池的总反应：CH 4＋2O 2＝CO 2＋2H 2O ，D 项错误。