化学第二节 化学能与电能第2课时随堂练习题

第2课时　发展中的化学电源

课后篇巩固提升

基础巩固

1.日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮,用糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2),电极反应式可简化为Zn-2e-Zn2+,2N+2e-2NH3↑+H2↑(NH3与Zn2+能生成一种稳定的物质)。根据上述判断,下列结论正确的是              (　　)

①锌为正极,石墨为负极　②锌为负极,石墨为正极

③电池工作时,电子由石墨极经过外电路流向锌极

④长时间连续使用时,内装糊状物可能流出,从而腐蚀用电器

A.①③ B.②③ C.③④ D.②④

解析由负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应,可判断出①不正确,②正确;在外电路中,电子从负极流向正极,③不正确;长时间连续使用该电池,由于锌皮慢慢溶解而破损,且MnO2不断吸收H2发生反应生成MnO(OH),使糊状物越来越稀,故其容易流出而腐蚀用电器,④正确。

答案D

2.镍氢电池的总反应式是H2+2NiO(OH)2Ni(OH)2,根据此反应式判断,此电池放电时,负极发生反应的物质是(　　)

A.NiO(OH) B.Ni(OH)2

C.H2 D.H2和NiO(OH)

解析电池放电时,负极发生氧化反应,即失去电子,化合价升高的物质作负极或在负极上反应。

答案C

3.实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:

负极:Pb+S-2e-PbSO4

正极:PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O

今欲制得Cl2 0.050 mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是(　　)

A.0.025 mol B.0.050 mol

C.0.10 mol D.0.20 mol

解析要求得硫酸的量,需首先找出铅蓄电池的总反应。将上述两个电极反应合并可得:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。而在制取Cl2时,每生成1 mol Cl2,电子转移2 mol,现需要转移电子0.050 mol×2=0.100 mol。由铅蓄电池总反应可知,每转移0.100 mol电子,将消耗0.100 mol硫酸。

答案C

4.汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如下图所示,放电时的电池反应如下:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列叙述中正确的是(　　)

A.PbO2是电池的负极

B.Pb是负极

C.PbO2得电子,被氧化

D.电池放电时,溶液酸性增强

解析根据电池反应知放电过程中铅失去电子,因此它是原电池的负极,其电极反应式为Pb+S-2e-PbSO4,故B项正确;PbO2在放电过程中得到电子被还原,所以它是原电池的正极,因此A、C两项错误;由于原电池放电的过程中消耗硫酸,所以溶液的酸性减弱,故D项错误。

答案B

5.目前,科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系,下列说法中错误的是              (　　)

A.燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能

B.燃料电池中通入H2的一极作负极,发生氧化反应

C.在此循环中发生了反应:2H2O2H2↑+O2↑

D.目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂

解析氢氧燃料电池的负极通入H2,发生氧化反应;正极通入O2,发生还原反应,故B项正确;原电池都是将化学能转化为电能的装置,故A项正确;推广氢能的关键是寻找合适的催化剂,利用太阳能分解水,D项正确;水的分解不是可逆反应,C项错误。

答案C

6.如下图所示,可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题:

氢氧燃料电池示意图

(1)酸式电池的电极反应:负极　, 

正极　　　　　　　;电池总反应:　。 

(2)碱式电池的电极反应:负极　, 

正极　　　　　　　;电池总反应:　。 

解析(1)正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在;酸性条件下与H+结合生成H2O。负极上,H2失电子变为H+,H+进入电解质溶液。电池总反应为H2和O2生成水的反应。

(2)正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在,碱性条件下与H2O分子结合生成OH-;负极上,H2失去电子变为H+,碱性条件下H+不能大量存在,与OH-结合生成水。电池总反应也是H2和O2生成水的反应。

答案(1)2H2-4e-4H+　O2+4e-+4H+2H2O　2H2+O22H2O

(2)2H2-4e-+4OH-4H2O　O2+4e-+2H2O4OH-　2H2+O22H2O

7.镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。

请回答下列问题:

(1)放电时,还原反应在　　　(填“a”或“b”)极进行,负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　,在放电过程中,正极附近的电解质溶液碱性会　　　(填“增强”或“减弱”)。 

(2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是 　。 

解析(1)由题给示意图知,镍镉电池中,电流方向是由b极流向a极,故a极为负极,b极为正极;放电时,正极发生反应NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,是还原反应;镉在负极发生氧化反应,分两步:Cd-2e-Cd2+,Cd2++2OH-Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2;正极附近电解质溶液的碱性增强,负极附近电解质溶液的碱性减弱。(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。

答案(1)b　Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2　增强

(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染

能力提升

1.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　)

A.有O2放电的a极为电池的负极

B.O2-移向电池的正极

C.b极对应的电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O

D.a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-

解析在燃料电池中,有O2放电的a极为原电池的正极,A错误;在燃料电池中,O2-移向电池的负极,B错误;在燃料电池中,有H2放电的b极为电池的负极,电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O,C正确;a极是正极,氧气在正极得电子,则对应的电极反应为O2+4e-2O2-,D错误。

答案C

2.近年来,科学家研制了一种新型的乙醇燃料电池,它用酸性电解质(H+)作溶剂。电池总反应为C2H5OH+3O22CO2+3H2O,下列说法错误的是(　　)

A.乙醇在电池的负极上参加反应

B.1 mol CH3CH2OH被氧化转移6 mol e-

C.随着反应的进行,正极附近的酸性减弱

D.电池放电过程中化学能转化成电能

解析乙醇燃料电池中,乙醇在负极失电子参加反应,A项正确;根据电池总反应C2H5OH+3O22CO2+3H2O可知1 mol CH3CH2OH被氧化转移12 mol e-,B项错误;该乙醇燃料电池用酸性电解质(H+)作溶剂,所以正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,随着反应的进行,H+不断被消耗,溶液酸性减弱,C项正确;电池放电是原电池原理,化学能转化成电能,D项正确。

答案B

3.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这个特点,科学家发明了测水泥初凝时间的某种方法。此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2OCu2O+2Ag,下列有关说法正确的是(　　)

A.工业上以黏土、石灰石和石英为主要原料制造普通水泥

B.测定原理示意图中,Ag2O为负极

C.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-Cu2O+H2O

D.电池工作时,OH-向正极移动

解析一般以黏土和石灰石为主要原料来制造普通水泥,A项错误;正极反应式为Ag2O+2e-+H2O2OH-+2Ag,Ag2O为正极,B项错误;电池工作时OH-向负极移动,D项错误。

答案C

4.导学号66474056某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见下图,电池总反应可表示为2H2+O22H2O,下列有关说法正确的是(　　)

A.电子通过外电路从b极流向a极

B.b极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-

C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2

D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极

解析由电极反应式可知,通入氢气的一极为负极,通入氧气的一极为正极,故a为负极、b为正极,电子应该是通过外电路由a极流向b极,A项错误;b极上的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,B项错误;没有注明此时是否处于标准状况下,故无法计算气体的体积,C项错误。

答案D

5.导学号66474058LED产品具有耗电量低、寿命长的特点。如图是氢氧燃料电池驱动LED屏发光的装置,下列有关叙述不正确的是(　　)

A.a处通入的气体是氢气,电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O

B.装置中电子的流向为a极→N型半导体→P型半导体→b极

C.装置中的能量转化至少涉及三种形式的能量

D.图中表示来自氢氧燃料电池中的K+的移动方向

解析由N型半导体中电子的流向可知,a极是电子流出的一极(负极),a处应通入氢气,碱性条件下氢气失电子结合OH-生成水,A项正确;b极是电子流入的一极(正极),电子只能从a极经半导体流入,B项正确;该装置的能量转化中至少涉及化学能、电能、光能,C项正确;氢氧燃料电池中K+移向b极,但其不能在导线上移动,不能表示K+的移动方向,D项错误。

答案D