2019屆高中化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 配餐作業(yè)19 原電池 化學(xué)電源.doc

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配餐作業(yè)(十九)　原電池　化學(xué)電源 1．各式各樣電池的迅速發(fā)展是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是(　　) A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于一次電池 B．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極 C．氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極上被還原 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 解析　手機(jī)上的電池可以充電，屬于二次電池；鋅錳干電池中鋅失去電子生成Zn2＋，故作為負(fù)極；氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化；太陽能電池的主要材料為硅。故A、C、D三項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。 答案　B 2．如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是(　　) A．外電路的電流方向?yàn)閄→外電路→Y B．若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵 C．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) D．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>Y 解析　外電路電子流向?yàn)閄→外電路→Y，電流方向與其相反，A項(xiàng)錯(cuò)誤；X極失電子，作負(fù)極，X極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極發(fā)生的是還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵，B項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　D 3．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂原電池放電時(shí)電壓高而平穩(wěn)，使鎂原電池越來越成為人們研制綠色原電池的關(guān)注焦點(diǎn)。其中一種鎂原電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，下列說法正確的是(　　) A．電池放電時(shí)，正極反應(yīng)為Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4 B．電池放電時(shí)，Mg2＋向負(fù)極遷移 C．電池充電時(shí)，陽極反應(yīng)為xMg2＋＋2xe－===xMg D．電池充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Mo3S4 解析　電池放電時(shí)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，由電池反應(yīng)可知，Mo3S4為正極，被還原，電極反應(yīng)為Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，A項(xiàng)正確；電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，Mg為陰極，生成金屬鎂，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　A 4．(2018雅安模擬)某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí)，該電池工作原理如圖，下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)為O2，b為CH4 B．CO向正極移動(dòng) C．此電池在常溫時(shí)也能工作 D．正極電極反應(yīng)式為2CO2＋O2＋4e－===2CO 解析　燃料電池中通入燃料的電極是負(fù)極，通入氧化劑的電極是正極，根據(jù)電子流向知，a電極是負(fù)極，b電極是正極，所以a是CH4，b為O2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池放電時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則CO向負(fù)極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)為熔融碳酸鹽，需要高溫條件，C項(xiàng)錯(cuò)誤；正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－===2CO，D項(xiàng)正確。 答案　D 【素養(yǎng)立意】 燃料電池能提高能源的利用率，是當(dāng)代社會(huì)研究的熱點(diǎn)。在燃料電池中，燃料還可以是CH3OH、CH4、CO、N2H4等。 5．有一種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄紙質(zhì)電池，在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解質(zhì)溶液，電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列說法不正確的是(　　) A．該電池的負(fù)極材料為鋅 B．該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生了還原反應(yīng) C．電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－ D．當(dāng)有0.1 mol鋅溶解時(shí)，流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子數(shù)為1.2041023 解析　鋅為活潑金屬，失去電子作負(fù)極，A項(xiàng)正確；二氧化錳得到了電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)正確；因電池的負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得出正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C項(xiàng)正確；電子只能經(jīng)外電路流動(dòng)，而不能在電解質(zhì)溶液中流動(dòng)，電解質(zhì)溶液中應(yīng)為陰、陽離子的定向移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　D 6．(2018沈陽二中高三月考)Mg—AgCl電池是一種用海水激活的一次電池，在軍事上用作電動(dòng)魚雷的電池，電池的總反應(yīng)可表示為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列關(guān)于該電池的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．該電池工作時(shí)，正極反應(yīng)為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag B．該電池的負(fù)極材料可以用金屬鋁代替 C．有24 g Mg被氧化時(shí)，可還原得到108 g Ag D．裝有該電池的魚雷在水中進(jìn)行時(shí)，海水作為電解質(zhì)溶液 解析　由電池反應(yīng)方程式看出，Mg是還原劑、AgCl是氧化劑，故金屬M(fèi)g作負(fù)極，正極反應(yīng)為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，故A項(xiàng)正確；該電池的負(fù)極材料可以用金屬鋁代替，故B項(xiàng)正確；電極反應(yīng)式：Mg－2e－===Mg2＋，24 g Mg即1 mol被氧化時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是2 mol，正極反應(yīng)為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，可還原得到216 g Ag，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)樵撾姵啬鼙缓Ｋせ?，海水可以作為電解質(zhì)溶液，故D項(xiàng)正確。 答案　C 7．(2018廈門質(zhì)檢)中科院董紹俊課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個(gè)由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池(如圖所示)，該電池可將可樂(pH＝2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)極為正極 B．隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷增大 C．b極的電極反應(yīng)為MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－ D．若消耗0.01 mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol電子 解析　由已知結(jié)合圖示，葡萄糖(C6H12O6)發(fā)生氧化反應(yīng)生成葡萄糖內(nèi)酯(C6H10O6)，所以a極為負(fù)極，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液顯酸性，所以負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；b極為正極，電極反應(yīng)為MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由負(fù)極反應(yīng)C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1 mol葡萄糖失去2 mol電子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，故D項(xiàng)正確。 答案　D 8．(2018東莞質(zhì)檢)碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示(加入兩極的物質(zhì)均是常溫常壓下的物質(zhì))。下列說法正確的是(　　) A．H＋由石墨2極通過質(zhì)子交換膜向石墨1極移動(dòng) B．石墨1極發(fā)生的電極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－e－===(CH3O)2CO＋H＋ C．石墨2極與直流電源正極相連 D．電解一段時(shí)間后，陰極和陽極消耗的氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2 解析　該裝置有外接電源，是電解池，由圖可知甲醇和一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸二甲酯，則電極石墨1為陽極，陽極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，電極石墨2為陰極，陽極產(chǎn)生的氫離子通過質(zhì)子交換膜移向陰極，氧氣在陰極得電子與氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。陽離子移向陰極，則氫離子由石墨1極通過質(zhì)子交換膜向石墨2極移動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－===(CH3O)2CO＋2H＋，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨2為陰極，陰極與電源的負(fù)極相連，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫常壓下甲醇是液體，電解池工作時(shí)轉(zhuǎn)移電子守恒，根據(jù)關(guān)系式2CO～4e－～O2可知陰極消耗的氧氣與陽極消耗的一氧化碳物質(zhì)的量之比為1∶2，故D項(xiàng)正確。 答案　D 9．(2018陜西西安八校聯(lián)考)甲醇燃料電池被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車的最佳候選動(dòng)力源，其工作原理如圖所示，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．通氧氣的一極為負(fù)極 B．H＋從正極區(qū)通過交換膜移向負(fù)極區(qū) C．通甲醇的一極的電極反應(yīng)式為：CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ D．甲醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向負(fù)極 解析　燃料電池中通入燃料的一極為負(fù)極，通入氧氣或空氣的一極為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池中陽離子向正極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；通甲醇的一極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，C項(xiàng)正確；甲醇在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過外電路流向正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　C 10．(2018河南、河北兩省名校第二次省際聯(lián)考)世界某著名學(xué)術(shù)刊物近期介紹了一種新型中溫全瓷鐵—空氣電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。 下列有關(guān)該電池放電時(shí)的說法正確的是(　　) A．a(chǎn)極發(fā)生氧化反應(yīng) B．正極的電極反應(yīng)式為FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－ C．若有22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)空氣參與反應(yīng)，則電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移 D．鐵表面發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2 解析　a極通入空氣，O2在該電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；O2在正極發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析可知，電路中有4 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)正極上消耗1 mol O2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4 L，則通入空氣的體積約為22.4 L5＝112 L，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，鐵表面H2O(g)參與反應(yīng)生成H2，則發(fā)生的反應(yīng)為xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2，D項(xiàng)正確。 答案　D 11．(1)氫氧燃料電池汽車作為上海世博園中的交通工具之一，下列有關(guān)說法不正確的是________(填選項(xiàng)字母)。 A．太陽光催化分解水制氫氣比電解水制氫氣更為科學(xué) B．氫氧燃料電池作為汽車動(dòng)力更能保護(hù)環(huán)境 C．以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的負(fù)極電極反應(yīng)式相同 D．以稀H2SO4、KOH為介質(zhì)的氫氧燃料電池的總反應(yīng)式相同 (2)純電動(dòng)車采用了高效耐用的一種新型可充電電池，該電池的總反應(yīng)式為： 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH ①該電池放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為__________________。 ②放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有________ mol K2FeO4被還原。 (3)錳酸鋰離子電池在混合動(dòng)力車等大型蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。電池反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xMnO4＋LixLiMnO4，下列有關(guān)說法不正確的是________(填選項(xiàng)字母)。 A．放電時(shí)電池的正極反應(yīng)式： Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4 B．放電過程中，石墨沒有得失電子 C．該電池也能在KOH溶液的環(huán)境中正常工作 D．充電時(shí)電池上標(biāo)有“－”的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連 解析　(1)A項(xiàng)，電解獲得H2消耗較多的能量，而在催化劑作用下利用太陽能來分解H2O獲得H2更為科學(xué)；B項(xiàng)，氫氧燃料電池中生成物為H2O，對(duì)環(huán)境無污染；C項(xiàng)，以稀H2SO4為介質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)式為H2－2e－===2H＋，以KOH為介質(zhì)的電池負(fù)極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O；D項(xiàng)，氫氧燃料電池的總反應(yīng)式均為2H2＋O2===2H2O。(2)①放電時(shí)，在堿性條件下，負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。②根據(jù)電池總反應(yīng)式可知，2 mol K2FeO4被還原時(shí)有6 mol電子轉(zhuǎn)移，所以放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，有1 mol K2FeO4被還原。(3)A項(xiàng)，根據(jù)總反應(yīng)式可知Li失去電子，電池負(fù)極反應(yīng)式為xLi－xe－===xLi＋，由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式可得放電時(shí)電池的正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1－xMnO4＋xLi＋＋xe－===LiMnO4；B項(xiàng)，根據(jù)總反應(yīng)式可判斷石墨沒有得失電子；C項(xiàng)，Li能與KOH溶液中的H2O反應(yīng)，導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作；D項(xiàng)，充電過程是放電的逆向過程，外接電源的負(fù)極提供的電子使原電池負(fù)極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以標(biāo)有“－”的電極應(yīng)與外接電源的負(fù)極相連。 答案　(1)C (2)①Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2?、? (3)C 12．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。如圖是釩電池基本工作原理示意圖。請(qǐng)回答下列問題： (1)硫酸在電池技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室中具有廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，硫酸是________，實(shí)驗(yàn)室中配制硫酸亞鐵時(shí)需要加入少量硫酸，硫酸的作用是____________________________________。 (2)釩電池是以溶解于一定濃度硫酸溶液中的不同價(jià)態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VO)為正極和負(fù)極電極反應(yīng)的活性物質(zhì)，電池總反應(yīng)為VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋VO＋2H＋。放電時(shí)的正極反應(yīng)式為_______________，充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為_________________。放電過程中，電解液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)。 (3)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是______(多選；填選項(xiàng)字母)。 a．VO、VO2＋混合液　　　 b．V3＋、V2＋混合液 c．VO溶液 d．VO2＋溶液 e．V3＋溶液 f. V2＋溶液 (4)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。 解析　(1)傳統(tǒng)的銅鋅原電池中，鋅與酸反應(yīng)生成氫氣，故硫酸為電解質(zhì)溶液；硫酸亞鐵容易水解，且水解顯酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解變質(zhì)。(2)正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時(shí)的正極反應(yīng)為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充電時(shí)，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故為V3＋得電子生成V2＋的反應(yīng)。(3)充電時(shí)陽極反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VO溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是選項(xiàng)acd。(4)充電和放電過程中，正極電解液與負(fù)極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。 答案　(1)電解質(zhì)溶液　抑制硫酸亞鐵的水解 (2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　 V3＋＋e－===V2＋　升高 (3)acd　 (4)H＋