2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)電源》教案.doc
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2019-2020年蘇教版高中化學(xué)選修4《化學(xué)電源》教案 一、選擇題 1.下列有關(guān)化學(xué)電源的敘述錯誤的是( ) A.干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池 B.干電池中碳棒為正極 C.鉛蓄電池是充電電池 D.鉛蓄電池中的PbO2為負極 【解析】 鉛蓄電池中的PbO2應(yīng)為正極,鉛為負極。 【答案】 D 2.如圖鋅錳干電池在放電時總反應(yīng)方程式可以表示為:Zn+2MnO2+2NH4+===Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O,在此電池放電時正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A.Zn B.碳 C.MnO2+NH4+ D.Zn2+和NH3 【解析】 可將總反應(yīng)拆寫為兩個半反應(yīng),負極:Zn-2e-===Zn2+;正極:2MnO2+2NH4++2e-===Mn2O3(s)+2NH3↑+H2O。 【答案】 C 3.(xx年海南高考)關(guān)于鉛蓄電池的說法中正確的是( ) A.在放電時,正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb(s)+SO42-(aq)===PbSO4(s)+2e- B.在放電時,該電池的負極材料是鉛板 C.在充電時,電池中硫酸的濃度不斷變小 D.在充電時,陽極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO42-(aq) 【解析】 鉛蓄電池放電時正極反應(yīng)為PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O;負極材料為鉛板;充電時陽極反應(yīng)是PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO42-;充電時,電池中硫酸的濃度增大。 【答案】 B 4.如圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確的是( ) A.a(chǎn)電極是負極 B.b電極的電極反應(yīng)為:4OH--4e-===2H2O+O2↑ C.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 【解析】 氫氧燃料電池中H2為負極反應(yīng)物,工作過程需不斷補充H2、O2,其產(chǎn)物為沒有任何污染的H2O,故A、C、D三項都對。其中b電極作正極,電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH-。 【答案】 B 5.(xx年寧夏理綜)一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應(yīng)是( ) A.CH3OH(g)+O2(g)-2e-===H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq) B.O2(g)+4H+(aq)+4e-===2H2O(l) C.CH3OH(g)+H2O(l)-6e-===CO2(g)+6H+(aq) D.O2(g)+2H2O(l)+4e-===4OH- 【解析】 本題考查原電池電極反應(yīng)式的書寫。該原電池的負極反應(yīng)物為甲醇,負極反應(yīng)式中不應(yīng)該出現(xiàn)氧化劑,而A、B、D項中電極反應(yīng)物中均出現(xiàn)氧化劑氧氣,所以A、B、D不正確。 【答案】 C 6.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點,因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應(yīng)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(yīng)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0.2 mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g 【解析】 根據(jù)原電池原理結(jié)合氧化還原反應(yīng)的有關(guān)常識可判斷出原電池的電極及其反應(yīng)式、電子得失情況及流向。 【答案】 C 7.據(jù)報道,某公司最近研制了一種由甲醇和氧氣以及強堿作電解質(zhì)溶液的新型手機電池,電量可達現(xiàn)用鎳氫電池或鋰電池的10倍,有關(guān)此電池的敘述,錯誤的是( ) A.正極電極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-===4OH- B.負極電極反應(yīng)式:CH3OH+6OH--6e-===CO2↑+5H2O C.電池在使用過程中,電解質(zhì)溶液的pH降低 D.當外電路通過1.2 mol電子時,理論上消耗甲醇6.4 g 【解析】 使正、負極的得失電子守恒,則正極生成12OH-的同時負極消耗12OH-,pH不變。 【答案】 C 8.燃料電池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧氣或空氣反應(yīng),將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電解質(zhì)通常是KOH溶液,則下列關(guān)于甲烷燃料電池的說法正確的是(多選)( ) A.負極反應(yīng)式為:CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O B.正極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-===4OH- C.隨著反應(yīng)地進行,電解質(zhì)溶液堿性不變 D.該電池的總反應(yīng)與甲烷燃燒的反應(yīng)方程式相同,反應(yīng)式為:CH4+2O2===CO2+2H2O 【解析】 本題考查燃料電池的反應(yīng)原理、電極反應(yīng)式的書寫等知識。對于該燃料電池,負極CH4失電子被氧化,其中產(chǎn)物之一應(yīng)是CO2,但在KOH溶液中,一定會變?yōu)镃O32-。故電極反應(yīng)為:CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O;正極O2得電子被還原,生成物應(yīng)與電池中電解質(zhì)溶液相關(guān)。電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-===4OH-;將兩個電極反應(yīng)式相加,即可得到總反應(yīng)式為:CH4+2OH-+2O2===CO32-+3H2O??梢婋S著反應(yīng)的進行,電解質(zhì)溶液中c(OH-)不斷減小。 【答案】 AB 9.(xx年廣東高考)可用于電動汽車的鋁—空氣燃料電池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液,鋁合金為負極,空氣電極為正極。下列說法正確的是( ) A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時,正極反應(yīng)都為:O2+2H2O+4e-===4OH- B.以NaOH溶液為電解液時,負極反應(yīng)為:Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液為電解液時,電池在工作過程中電解液的pH保持不變 D.電池工作時,電子通過外電路從正極流向負極 【解析】 電池工作時,正極上O2得到電子被還原,電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-===4OH-,A正確。電解液為NaOH溶液時,在負極上產(chǎn)生的是NaAlO2而不是Al(OH)3,B錯誤。電池的總反應(yīng)為:4Al+3O2+4NaOH===4NaAlO2+2H2O,消耗NaOH,pH減小。電池工作時,電子通過外電路由負極流向正極。 【答案】 A 10.固體氧化物燃料電池是由美國西屋公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過。該電池的工作原理如下圖所示,其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是( ) A.有O2放電的a極為電池的負極 B.有H2放電的b極為電池的正極 C.a(chǎn)極對應(yīng)的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-===4OH- D.該電池的總反應(yīng)方程式為2H2+O2===2H2O 【解析】 a為正極:O2+4e-===2O2-,b為負極:2H2+2O2--4e-===2H2O,總反應(yīng)方程式:2H2+O2===2H2O。 【答案】 D 二、非選擇題 11.有一種微型電池,其電極分別為Zn和Ag2O,電解質(zhì)溶液是KOH溶液。已知Zn(OH)2具有兩性,回答下列問題: (1)________為正極,________為負極; (2)寫出兩極的電極反應(yīng)式: 正極____________________________________________________________________, 負極____________________________________________________________________; (3)放電時,正極附近溶液的pH________,負極附近溶液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)。 【答案】 (1)Ag2O Zn (2)Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH- Zn+4OH--2e-===ZnO22-+2H2O (3)升高 降低 12.(xx年黃山高二質(zhì)檢)航天飛機常采用新型燃料電池作為電能來源,燃料電池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質(zhì)與O2一起構(gòu)成的電池裝置,它可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。我國發(fā)射的“神舟五號”載人飛船是采用先進的甲烷電池為電能來源的,該電池以KOH溶液為電解質(zhì),其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O。 (1)負極上的電極反應(yīng)為________。 (2)消耗標準狀況下的5.6 L O2時,有________mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。 (3)開始放電時,正極附近溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。 【解析】 (1)根據(jù)總的化學(xué)方程式知CH4-xe-===CO32-,C元素的化合價由-4→+4,則有CH4-8e-===CO32-,根據(jù)電荷守恒左邊應(yīng)配10個OH-,最后根據(jù)質(zhì)量守恒得:CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O。 (2)正極反應(yīng)為:2O2+4H2O+8e-===8OH-,5.6 L O2的物質(zhì)的量為0.25 mol,故得電子的物質(zhì)的量為0.25 mol4=1 mol。 (3)由于正極生成OH-,故其附近的pH增大。 【答案】 (1)CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O (2)1 (3)增大 13.(xx年山東理綜)Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛,其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負極材料是____________。電池工作時,電子流向____________(填“正極”或“負極”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2+,會加速某電極的腐蝕,其主要原因是_____________________________________________________________________。 欲除去Cu2+,最好選用下列試劑中的__________(填代號)。 a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極,電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是__________________。若電解電路中通過2 mol電子,MnO2的理論產(chǎn)量為________g。 【解析】 (1)原電池的負極是發(fā)生氧化反應(yīng)的一極:Zn-2e-===Zn2+;電池工作時,電子是從負極流向正極。 (2)Zn與Cu2+發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成的Cu附著在Zn的表面構(gòu)成銅鋅原電池,加快反應(yīng)速率,從而加快Zn的腐蝕。 (3)電解池的陰極是發(fā)生還原反應(yīng)的一極:2H++2e-===H2↑;每生成1 mol MnO2需轉(zhuǎn)移2 mol電子,故每通過2 mol電子,理論上生成1 mol MnO2,質(zhì)量為87 g。 【答案】 (1)Zn(或鋅) 正極 (2)鋅與還原出的銅構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕 b (3)2H++2e-===H2↑ 87 14.(xx年天津理綜)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。右圖為電池示意圖,該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強,性質(zhì)穩(wěn)定。請回答: (1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是 ________________________________________________________________________, 在導(dǎo)線中電子流動方向為________________________________________________________________________ (用a、b表示)。 (2)負極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 (3)電極表面鍍鉑粉的原因為________________________________________________________________________ ______________________。 (4)該電池工作時,H2和O2連續(xù)由外部供給,電池可連續(xù)不斷提供電能。因此,大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料,吸氫和放氫原理如下: Ⅰ.2Li+H22LiH Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑ ①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________,反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________________________________________________________________________。 ②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3,用鋰吸收224 L(標準狀況)H2,生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________。 ③由②生成的LiH與H2O作用,放出的H2用作電池燃料,若能量轉(zhuǎn)化率為80%,則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為________mol。 【解析】 (1)電池即是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置;在電池中電子是從負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,而氫氧燃料電池中通入H2的一極是負極,故電子由a流動到b。(2)H2在負極失電子,因為電解質(zhì)溶液是KOH溶液,故負極反應(yīng)式為2H2+4OH--4e-===4H2O。(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù),從而增大反應(yīng)速率。(4)LiH中Li為+1價,H為-1價,故反應(yīng)Ⅰ中還原劑是Li,反應(yīng)Ⅱ中氧化劑是H2O。由反應(yīng)Ⅰ可知吸收標準狀況下224 L H2時生成160 g LiH,則生成的LiH的體積是,則生成的LiH體積與被吸收的H2的體積比為:=。由②生成的20 mol LiH與H2O反應(yīng),由反應(yīng)Ⅱ可知生成20 mol H2,H2~2e-,能量轉(zhuǎn)化率為80%,則通過電子的物質(zhì)的量為20 mol280%=32 mol。 【答案】 (1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋∮蒩到b (2)2H2+4OH--4e-===4H2O或H2+2OH--2e-===2H2O (3)增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù),加快電極反應(yīng)速率 (4)①Li H2O?、?/1 148或8.7110-4?、?2- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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