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課時分層作業(yè)(四)　化學電源 (建議用時：40分鐘) [基礎達標練] 1．下列說法中不正確的是(　　) A．化學電池是將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 B．化學電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等 C．化學電池供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小，使用方便，易于維護 D．廢舊電池可以隨意丟棄 D　[本題考查的是有關化學電池的概念、分類及性能等方面的知識。廢舊電池中含有重金屬和酸、堿等有害物質(zhì)，隨意丟棄，對生態(tài)環(huán)境和人體健康危害很大，所以廢舊電池應回收處理。] 2．下列化學電池對環(huán)境污染較小的是(　　) A．氫氧燃料電池　　　 B．鋅錳電池 C．鎳鎘電池 D．鉛蓄電池 A　[B、C、D三種電池都含有能污染環(huán)境的重金屬，造成環(huán)境污染。氫氧燃料電池，它消耗的是氫氣，產(chǎn)物為水，對環(huán)境造成的污染很小。] 3．鋅錳干電池在放電時總反應方程式可以表示為Zn(s)＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O，在此電池放電時正極(碳棒)上發(fā)生反應的物質(zhì)是(　　) 【導學號：73702046】 A．Zn B．碳 C．MnO2和NH D．Zn2＋和NH 【答案】　C　 4．氫氧燃料電池工作時的電解質(zhì)可以是強酸溶液，也可以是強堿溶液，有關這兩種條件下的氫氧燃料電池敘述正確的是(　　) A．它們的負極反應式相同 B．它們的正極反應式相同 C．它們的總反應方程式相同 D．它們的電流總是從負極流向正極 C　[氫氧燃料電池的電解質(zhì)為強酸溶液時，負極反應為H2－2e－===2H＋，正極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，電池反應為2H2＋O2===2H2O；若為強堿溶液，負極反應為H2＋2OH－－2e－===2H2O，正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，電池反應為2H2＋O2===2H2O。] 5．銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為：2Ag＋Zn(OH)2Ag2O＋Zn＋H2O，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應的物質(zhì)是(　　) 【導學號：73702047】 A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn D　[電池放電時發(fā)生原電池反應，其負極發(fā)生氧化反應，元素的化合價升高，即負極材料為Zn。] 6．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)，使鎂電池越來越成為人們研制綠色電池的關注焦點。其中一種鎂電池的反應為：xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。在鎂電池放電時，下列說法錯誤的是(　　) A．Mg2＋向正極遷移 B．正極反應式為：Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．Mo3S4發(fā)生氧化反應 D．負極反應式為：xMg－2xe－===xMg2＋ C　[鎂在反應中失電子，則Mo3S4在反應中得電子，故放電時Mo3S4發(fā)生還原反應，不正確。] 7．下圖為Mg－NaClO燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。下列說法正確的是(　　) 【導學號：73702048】 A．鎂作Y電極 B．電池工作時Na＋向負極移動 C．廢液的pH大于NaClO溶液的pH D．X電極上發(fā)生的反應為ClO－＋2H2O－4e－===ClO＋4H＋ A　[Mg容易失去電子，OH－在燃料電池中移向流出電子的負極，故Mg作Y電極，故A正確；Na＋移向正極或X電極，故B錯誤；鎂失去2個電子變?yōu)殒V離子，鎂離子與氫氧根離子結(jié)合為氫氧化鎂沉淀，OH－被消耗，反應后廢液的主要成分為NaCl，故廢液的pH小于NaClO溶液的pH，故C錯誤；H＋與OH－不能大量共存，則正極反應式為ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，故D錯誤。] 8．鋅錳干電池的兩極分別為碳棒和鋅皮，在放電時電池總反應方程式可以表示為：Zn＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。根據(jù)上述信息，下列結(jié)論正確的是(　　) A．放電時正極發(fā)生反應的物質(zhì)為NH B．Zn為負極，碳為正極 C．工作時，電子由碳極經(jīng)外電路流向Zn極 D．長時間連續(xù)使用該電池時，內(nèi)裝糊狀物不會流出 B　[在電池的正極上發(fā)生的是得電子的還原反應，是總反應中氧化劑發(fā)生反應的電極。由鋅錳干電池的總反應式可知，MnO2與NH發(fā)生的反應為正極反應。根據(jù)原電池的工作原理可知，相對活潑(指金屬性)的一極為負極，相對不活潑的一極為正極，B項正確；在外電路，電子從負極流向正極，C項錯誤；長時間連續(xù)使用該電池，由于鋅皮慢慢溶解而破損，糊狀物很可能流出而腐蝕用電器，D項錯誤。] 9．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確的是(　　) A．放電時負極反應為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充電時陽極反應為Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O C．放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 D．放電時正極附近溶液的堿性增強 C　[根據(jù)題給總反應式，高鐵電池放電時必定是鋅在負極失去電子，被氧化；高鐵酸鈉在正極得到電子，被還原。充電時，陽極上氫氧化鐵轉(zhuǎn)化成高鐵酸鈉。放電時正極附近生成OH－，堿性要增強。] 10．鉛蓄電池是典型的充電電池，它的正、負極隔板是惰性材料，電池總反應式為Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O?；卮鹣铝袉栴}： 【導學號：73702049】 (1)放電時：正極的電極反應式是_______________________________ __________________，電解質(zhì)溶液中H2SO4的濃度將變________；當外電路通過1 mol電子時，理論上負極板的質(zhì)量增加________g。 (2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時，若按上圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成________，B電極上生成________，此時鉛蓄電池的正、負極的極性將________。 【解析】　根據(jù)鉛蓄電池充、放電原理分析解答。 【答案】　(1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O　小　48 (2)Pb　PbO2　對換 11．科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑，美國已計劃將甲醇燃料電池用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢化為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}： 【導學號：73702050】 (1)這種電池放電時發(fā)生的化學反應方程式是 ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)此電池的正極發(fā)生的電極反應式是_________________________，負極發(fā)生的電極反應式是________________。 (3)電解液中的H＋向________極移動，向外電路釋放電子的電極是________。 (4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點，其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是________。 【解析】　甲醇燃料電池實質(zhì)就是利用CH3OH燃料在氧氣中反應來提供電能。CH3OH在負極發(fā)生氧化反應，電極反應式為2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋；氧氣在正極反應：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，兩反應式相加即得總反應式。在電池中，負極釋放出電子移動到正極上，故向外電路釋放電子的電極為負極。在原電池的內(nèi)電路中，陽離子向正極移動，故H＋向正極移動。甲醇反應產(chǎn)物為CO2和H2O，對環(huán)境無污染。 【答案】　(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O　2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋ (3)正　負極　(4)對環(huán)境無污染 12．LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應可表示為：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 請回答下列問題： 【導學號：73702051】 (1)電池的負極材料為________，發(fā)生的電極反應為 ____________________________________________________________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應為_________________________________。 【解析】　(1)分析反應的化合價變化，可得Li為還原劑(作負極)，失電子：Li－e－===Li＋。 (2)SOCl2為氧化劑，得電子，從題給電池反應可推出產(chǎn)物：Cl－、S、SO2。(或用總反應減去負極反應)。 【答案】　(1)Li　Li－e－===Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ [能力提升練] 13．下圖是某種酶生物燃料電池的工作原理示意圖。下列說法中不正確的是(　　) A．葡萄糖是還原劑 B．外電路中電子由A極移向B極 C．溶液中H＋由B極區(qū)移向A極區(qū) D．B極電極反應式為：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C　[葡萄糖失去電子轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，則葡萄糖為還原劑，故A正確；A為負極，B為正極，電子由A極流向B極，故B正確；B為正極，溶液中H＋由A極區(qū)移向B極區(qū)，故C錯誤；B極發(fā)生還原反應，電極反應式為：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，故D正確。] 14．科學家們在研制一種吸氣式的鋰空氣電池，工作時吸收空氣中的氧氣在多孔金制成的正極表面上反應?？偡磻杀硎緸?Li＋O2Li2O2。下列有關說法中正確的是(　　) A．充電時，多孔金制成的電極外接電源負極 B．放電時，Li＋從負極向正極移動 C．放電時，吸收空氣中22.4 L的O2，就有2 mol e－從電池負極流出 D．該電池可使用含Li＋的水溶液作電解質(zhì)溶液 B　[A項，充電時，Li2O2中O失電子生成氧氣，所以多孔金制成的電極作陽極，與外接電源的正極相連，錯誤；B項，放電時，陽離子向正極移動，所以Li＋從負極向正極移動，正確；C項，沒說明是標準狀況，氧氣的物質(zhì)的量無法計算，所以不能計算負極失去的電子數(shù)，錯誤；D項，該電池的負極材料為Li，能與水反應，所以不能使用含Li＋的水溶液作電解質(zhì)溶液，錯誤。] 15．一種新型環(huán)保電池是采用低毒的鋁合金(丟棄的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食鹽、氫氧化鈉(化學藥品店常見試劑)等原料制作的。電池的總反應方程式為2Al＋3ClO－＋2OH－===3Cl－＋2AlO＋H2O。下列說法不正確的是(　　) A．該電池的優(yōu)點是電極材料和電解質(zhì)用完后方便更換 B．該電池發(fā)生氧化反應的是金屬鋁 C．電極的正極反應為3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－ D．當有0.1 mol Al完全溶解時，流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子個數(shù)為1.8061023 D　[該電池所用材料都是生活中常見的物質(zhì)，電極材料和電解質(zhì)用完后方便更換，A正確；金屬鋁是原電池的負極，發(fā)生氧化反應，B正確；在正極上發(fā)生還原反應，電極反應為3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－，C正確；電子只能流經(jīng)導線，不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液，D不正確。] 16．以甲醇為原料，以KOH為電解質(zhì)的手機充電電池，充一次電可以連續(xù)使用一個月。已知該電池的總反應式為2CH3OH＋3O2＋4KOH2K2CO3＋6H2O。 請?zhí)羁眨? 【導學號：73702052】 (1)放電時：負極的電極反應式為______________________________。 (2)通入甲醇一端的電極是________極，電池在放電過程中溶液的pH將________(填“上升”“下降”或“不變”)。 (3)若在常溫、常壓下，1 g CH3OH燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出22.68 kJ的熱量，表示該反應的熱化學方程式為________________________________ ____________________________________________________________。 【解析】　(1)CH3OH中碳元素從－2價變成＋4價，所以CH3OH是負極反應物，發(fā)生氧化反應，反應式為CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O，因電解質(zhì)為KOH，所以CH3OH的氧化產(chǎn)物不是CO2而是CO。 (2)在上述電池反應中，甲醇被氧化，則通入甲醇的電極為負極，在放電過程中生成的CO2與強堿反應消耗強堿，使溶液的pH下降。 【答案】　(1)CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O (2)負　下降 (3)CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－725.76 kJmol－1