2021-2021学年高中化学 4-2化学电源课时达标作业 新人教版选修4.doc

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1、【成才之路】2013-2014学年高中化学 4-2化学电源课时达标作业 新人教版选修4一、选择题1(2013高考江苏单科)燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是()A甲醇 B天然气C液化石油气 D氢气解析：氢氧燃料电池的产物只有H2O，没有其他物质生成，最为环保。答案：D2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，锌电极是负极解析：二次电池，即可充电电池，所以A项对。B中，在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子

2、发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。答案：B3电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，A错；原电池是将化学能直接转变为电能，B错；氢氧燃料电池负极反应为H22e=2H，C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错。答案：C4关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A电子从锌电极通过电流计流向

3、铜电极B盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应D铜电极上发生的电极反应是2H2e=H2解析：图示原电池中，Zn为负极发生氧化反应，Cu为正极发生还原反应，故A项正确，C项错；原电池工作时，ZnSO4溶液中的Zn2浓度增大，所以盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中迁移，B项错；铜电极上发生的反应是Cu22e=Cu，D项错。答案：A5利用生活中常见的材料可以制作出一些有实际应用价值的装置来，如废铝罐和碳棒、食盐水等材料制作用于驱动玩具的电池。上述电池工作时，有关说法正确的是()A铝罐将逐渐被腐蚀B碳棒上发生的反应为：O24e=2O2C碳棒应与玩具电机的负极相连D该电池

4、工作一段时间后碳棒的质量会减轻解析：该电池的负极是Al，工作时铝将被腐蚀，A对；正极上O2得电子，但不会形成O2，B错；碳棒是该电池的正极，与玩具电机正极相连，C错；碳棒不参与反应，质量不会减轻，D错。答案：A6(2013山东省潍坊模拟)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，下列有关说法正确的是()A检测时，电解质溶液中的H向负极移动B若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH解析：本题考查电化学，考

5、查考生对新信息的接收、整合能力。难度中等。A项，利用原电池原理可知检测时，H移向正极；B项，若转移0.4 mol电子，消耗标准状况下氧气2.24 L；D项，因电解质呈酸性，故正极反应为O24e4H,2H2O。答案：C7(2013浙江六校联考)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是()A工作时电极b作正极，O2由电极b流向电极aB负极的电极反应式为：COO22e,CO2C当传感器中通过2103 mol电子时，通过的尾气中含有2.24 mL COD传感器中通过的电流越大，尾

6、气中CO的含量越高解析：该电池为燃料电池，燃料为负极，空气为正极，A项，b为正极，阴离子向负极移动，正确；B项，负极发生氧化反应，正确；C项，通过2103 mol电子时，反应的CO为0.001 mol，在标准状况下，体积为2.24 mL，错误；D项，CO含量高，转移电子多，电流大，正确。答案：C8(2013高考上海化学)糕点包装中常用的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是()A脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期B脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe3e,Fe3C脱氧过程中碳作原电池负极，电极反应为：2H2OO24e,4OHD

7、含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)解析：钢铁腐蚀中铁作负极、碳作正极，B、C错误；n(Fe)0.02 mol，负极电极反应式Fe2e,Fe2，生成Fe2与正极生成的OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，所以0.02 mol Fe最终失去0.06 mol电子，消耗n(O2)0.015 mol，D选项正确。答案：D9(2013高考安徽理综)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：PbSO42LiC

8、lCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项，根据电池总反应可知该反应为负极反应，正极反应式为PbSO42e,PbSO；B项，放电过程中，Li向正极移动；C项，因为每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb，故质量为0.05 mol207 gmol110.35 g；D项，常温时，由于电解质LiClKCl无法电离，电解质中无自由移动的离子，不能形

9、成闭合回路，所以不导电，无电流。答案：D10(2013北京海淀期末练习)某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Li1xCoO2LixC6,6CLiCoO2，其电池如图所示。下列说法不正确的是()A放电时，LixC6发生氧化反应B充电时，Li通过交换膜从左向右移动C充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连D放电时，电池的正极反应为Li1xCoO2xLixe,LiCoO2解析：A项，放电时为原电池，由反应方程式中元素化合价的变化可知C元素化合价升高，发生失去电子的氧化反应；B项，充电时为电解池，阳离子移向阴极，左侧为电解池的阴极，发生反应为6CxexLi=LixC6，则Li由右向左移动；D项，放电时正

10、极发生获得电子的还原反应。答案：B11(2013长沙市一模)世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电，总功率达4 MW，是历届世博会之最。通过并网，上海市使用半导体照明(LED)。已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。下列有关叙述正确的是()A光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化B图中N型半导体为正极，P型半导体为负极C电流从a流向bDLED中的Ga和Y都显3价解析：本题考查光伏电池，考查考生对光伏电池工作原理的分析能力。难度中等。A项，光伏电池将光能(太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正

11、电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项；a为负极，b为正极，电流从b流向a；D项，GaN中N显3价，则Ga显3价，Y3Al5O12中Al、O分别显3、2价，则Y显3价。答案：D二、非选择题12氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：(1)通入氯气的电极是_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_。(2)加入铝的电极是_极(填“正”或“负”)，电极反应式为：_。(3)电子从_极流向_极(填“Al”或“Cl2”)。解析：根据Cl2和Al的反应方程式：3Cl22Al=2AlCl3可知，铝易失电子被氧化，为负极，但电解液为KOH溶液，

12、故负极反应为：2Al6e8OH=2AlO4H2O，Cl2易得电子被还原，为正极，电极反应为3Cl26e=6Cl。在外电路中电子从负极(铝极)流出沿导线流向正极(Cl2极)。答案：(1)正3Cl26e=6Cl(2)负2Al6e8OH=2AlO4H2O(3)AlCl213(2013武汉质检)铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池总反应为：PbO2Pb2H2SO4,2PbSO42H2O。试回答：(1)蓄电池负极的电极材料是_。(2)工作时该蓄电池正极的电极反应式是_。(3)铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度_，pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)如果用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2，当制

13、得0.05 mol Cl2时，在理论上电池内部消耗的H2SO4的物质的量是_。解析：(1)由电池总反应可知，Pb发生氧化反应，所以Pb是负极。(2)正极上的反应是PbO2PbSO4，则必然有H2SO4参加：PbO24HSO2e=PbSO42H2O(负极反应为Pb2eSO,PbSO4，将正、负极反应合并，与题给总反应相符)。(3)在蓄电池的工作过程中，Pb被氧化，H2SO4被消耗，所以溶液的密度减小，pH增大。(4)用铅蓄电池作电源，电解饱和食盐水制0.05 mol Cl2，需提供0.10 mol e(2Cl2e=Cl2)，每消耗2 mol H2SO4时转移2 mol e，故至少消耗0.10 m

14、ol H2SO4。答案：(1)Pb(2)PbO24HSO2e=PbSO42H2O(3)减小增大(4)0.10 mol点拨：将蓄电池与电解槽相连接时，前者将化学反应的能量转化为电能提供给后者，使其发生氧化还原反应，在电路中流过的电子的物质的量相等。14锌银电池比能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为ZnAg2O=ZnO2Ag。请回答下列问题：(1)该电池的正极材料是_；电池工作时，阳离子向_(填“正极”或“负极”)移动；负极的反应式为_。(2)电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，化学反应方程式为ZnOC

15、高温,ZnCO，此法为_。A电解法 B热还原法 C热分解法电极材料氧化银可回收利用得到银，其化学方程式为_。答案：(1)Ag2O正极Zn2e2OH=ZnOH2O(2)B2Ag2O4AgO215(2013石家庄质检)设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一极通入空气，另一极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2。回答如下问题：(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应方程式是_。(2)这个电池负极发生的反应是C4H1013O226e,4CO25H2O，正极发生的反应是_，固体电解质里O2的移

16、动方向是_，向外电路释放电子的电极是_。(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是_。(4)在ZrO2晶体里掺杂Y2O3，用Y3代替晶体里的部分Zr4对提高固体电解质的导电能力有帮助，你认为原因是_。(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生_堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年，这正是新一代化学家的历史使命。答案：(1)2C4H1013O2=8CO210H2O(2)O24e=2O2向负极移动负极(3)燃料电池具有较高的能量利用率(4)为维持电荷平衡，晶体中的O2将减少，从而使O2得以在电场作用下向负极移动(5)碳粒16氢氧燃料电

17、池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用a、b表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为：_。(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知LiH固体密度为0.82 gcm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被

18、吸收的H2体积比为_。由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为_mol。解析：(1)氢氧燃料电池中，负极通H2，正极通O2，所以导线中电子由a到b。(2)负极H2被氧化，写电极反应式时要注意电解质溶液的组成。(3)本题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明。(4)2LiH22LiH 22.4 L 16 g吸收224 L H2时，生成的LiH的质量为160 g，LiH体积与被吸收的H2体积比为：224 L11 148LiHH2O=LiOHH2 8 g 1 mol160 g LiH与H2O作用生成20 mol H2，H2完全被氧化失40

19、mol电子，若能量转化率为80%，则导线中通过的电子的物质的量为40 mol80%32 mol。答案：(1)由化学能转变为电能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O(或H22OH2e=2H2O)(3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率(4)LiH2O(或8.71104)32氢氧燃料电池中的电极反应氢氧燃料电池的负极上发生的是氢气被氧化为H的反应，如果该反应是在碱性条件下进行的，生成的H瞬即与溶液中大量存在的OH结合生成水。因此，实际发生的电极反应为：H22OH2H2O2e如果在酸性条件或中性条件下，电极反应为：H22H2e类似地，在氢氧燃料电池的正极，氧气中氧元素被还原为2价。通常情况下，2价的氧原子在水溶液中不能独立存在，它只能存在于含氧化合物中。在氢氧燃料电池中，2价的氧原子则只能存在于水分子和OH中。如果是酸性条件，还原产生的2价的氧原子与周围的H结合生成水，电极反应为：O24H4e2H2O如果反应条件为中性或碱性，2价的氧原子主要存在于OH中，因此电极反应为：O22H2O4e4OH由此可见，书写电极反应式时，除了应该考虑反应前后有电子转移的元素的原子得失电子的情况外，还必须考虑这些元素形成的物质在溶液中的主要存在形式。9