人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池第2课时当堂达标检测题

第2课时　化学电源

课后·训练提升

基础巩固

1.下列关于化学电源的叙述错误的是(　　)。

A.普通锌锰电池中石墨棒为正极

B.铅酸蓄电池中覆盖着PbO2的电极板是负极板

C.氢氧燃料电池的正极是通入氧气的电极

D.碱性锌锰电池的比能量和储存时间比普通锌锰电池高

答案:B

解析:铅酸蓄电池中覆盖着PbO2的电极板为正极板,Pb板为负极板,B项错误。

2.茫茫黑夜中,航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中(　　)。

①铝合金是阴极　②铝合金是负极　③海水是电解液　④铝合金电极发生还原反应

A.②③ B.②④

C.①② D.①④

答案:A

解析:海水电池,电极名称为正极和负极,相对活泼的铝合金作负极,发生氧化反应,海水是电解液。

3.环境友好型铝碘电池已研制成功,电解质溶液为AlI3溶液,已知电池总反应为2Al+3I22AlI3。下列说法不正确的是(　　)。

A.该电池负极的电极反应为Al-3e-Al3+

B.该电池的正极材料不能是镁

C.消耗相同质量金属,用锂作负极时,产生电子的物质的量比铝多

D.该电池的正极材料是碘

答案:D

解析:由总反应式知A项正确;由镁比铝活泼及镁也能与I2反应知B项正确;转移1mol电子消耗锂、铝的质量分别为7g、9g,C项正确;碘不是导体,故不能作电极材料,D项错误。

4.锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2LiMnO2。下列说法中正确的是(　　)。

A.Li是正极,MnO2是负极

B.放电时负极的反应:Li-e-Li+

C.电池放电时,正极发生氧化反应

D.电池放电时,产生高锰酸根离子

答案:B

解析:根据锂电池的总反应式可知,Li作负极,发生氧化反应生成Li+;MnO2作正极,发生还原反应,生成Mn而不是高锰酸根离子Mn,A项、C项、D项错误,B项正确。

5.一种新型燃料电池,以镍板为电极插入KOH溶液中,分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气,其中某一电极反应式为C2H6+18OH--14e-2C+12H2O。有关此电池的推断不正确的是(　　)。

A.通入乙烷的电极为负极

B.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度将下降

C.参加反应的O2与C2H6的质量比为32∶105

D.溶液中的OH-向负极移动

答案:C

解析:在燃料电池中,通入氧气的一极为原电池的正极,发生还原反应,通入乙烷的电极为负极,发生氧化反应,A项正确;电池工作过程中,电池总反应为C2H6+4OH-+O22C+5H2O,反应消耗KOH,因此放电一段时间后,KOH的物质的量浓度将下降,B项正确;原电池中两极上转移的电子数相等,当有28mol电子转移时,正极上消耗7molO2,负极上消耗2molC2H6,二者的物质的量之比为7∶2,质量比为56∶15,C项错误;原电池中阴离子向负极移动,则溶液中的OH-向负极移动,D项正确。

6.(2023福建宁德高二期中)银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,其工作示意图如下。下列说法不正确的是(　　)。

A.Zn电极是电源的负极

B.电池工作一段时间后,Ag2O电极质量减小

C.电解质溶液中的K+移向Ag2O电极

D.Zn电极上发生的反应:Zn-2e-Zn2+

答案:D

解析:由总反应可知,锌发生氧化反应,锌为负极,氧化银发生还原反应,氧化银为正极,A项正确;Ag2O电极上的电极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,故电池工作一段时间后,Ag2O电极质量减小,B项正确;原电池中阳离子向正极运动,电解质溶液中的K+移向Ag2O电极,C项正确;锌电极上发生的反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,D项错误。

7.铁铬氧化还原液流电池是一种低成本的储能电池,电池结构如图所示,工作原理为Fe3++Cr2+Fe2++Cr3+。下列说法一定正确的是(　　)。

A.电池充电时,b极的电极反应式为Cr3++e-Cr2+

B.电池放电时,b极的电极反应式为Fe2+-e-Fe3+

C.电池放电时,Cl-从b极穿过选择性透过膜移向a极

D.电池放电时,电路中每通过0.1 mol电子,Fe3+浓度降低0.1 mol·L-1

答案:A

解析:放电时负极b发生氧化反应Cr2+-e-Cr3+,充电时该电极发生还原反应Cr3++e-Cr2+,A项正确,B项错误;放电时阴离子向负极b移动,C项错误;电池放电时,电路中每通过0.1mol电子,Fe3+的物质的量减少0.1mol,不知道溶液体积,无法得出浓度的变化,D项错误。

8.空间实验室“天宫一号”的供电系统中使用了再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是(　　)。

A.当有0.1 mol电子转移时,a极产生标准状况下1.12 L O2

B.b极上发生的电极反应是4H2O+4e-2H2↑+4OH-

C.c极上发生还原反应,B中的H+可以通过隔膜进入A

D.d极上发生的电极反应是O2+4H++4e-2H2O

答案:C

解析:由图可知a为阴极、b为阳极、气体X为H2、气体Y为O2、c为正极、d为负极。正极、阴极发生还原反应,负极、阳极发生氧化反应,A、B、D项错误;在原电池中阳离子移向正极,C项正确。

9.铅酸蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸,该电池工作时发生的总反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。试回答下列问题。

(1)铅酸蓄电池的负极材料是　　　　,正极反应为　                。 

(2)电池工作时, 溶液中S移向　　　　　极。 

(3)电池工作时,电解质溶液的pH　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(4)若有1 mol电子从某电极流出,则参加反应的H2SO4是　　　 mol,负极的质量变化是　　　(填“增大”或“减小”)　　 g。 

答案:(1)Pb　PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O

(2)负

(3)增大

(4)1　增大　48

解析:(1)蓄电池放电时是原电池。根据电池总反应及原电池原理,负极发生氧化反应,Pb为负极;正极PbO2发生还原反应,正极反应式为PbO2+S+4H++2e-PbSO4+2H2O。(2)原电池工作时,溶液中阴离子移向负极。(3)从电池总反应可知H2SO4参加反应,且生成H2O,所以溶液pH增大。(4)根据总反应式,若从负极流出1mol电子,参加反应的H2SO4是1mol,负极有0.5molPb转化为PbSO4,负极增大质量即为0.5molS的质量,即48g。

能力提升

1.镍氢电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断,下列叙述正确的是(　　)。

A.电池放电时,电池负极周围溶液的碱性增强

B.电池放电时,镍元素被氧化

C.电池放电时,氢元素被还原

D.电池放电时,氢气是负极反应物

答案:D

解析:充电电池在放电时是一个电源(原电池),发生原电池反应,在这个反应方程式中从左到右是放电,根据发生氧化反应的是负极,发生还原反应的是正极,所以D正确,B、C错误;而H2作为电池的负极发生的反应是H2+2OH--2e-2H2O,溶液中应该是OH-浓度减小,所以A错误。

2.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化剂,导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是(　　)。

①正极反应为O2+4H++4e-2H2O

②负极反应为2H2-4e-4H+

③总的化学反应为2H2+O22H2O

④氢离子通过电解质溶液向正极移动

A.①②③ B.②④

C.①②④ D.①③

答案:C

解析:燃料电池中的反应不是在点燃的条件下进行的,故③错误。因为导电离子是H+,且向正极移动,所以正极反应为O2+4H++4e-2H2O。

3.下面是四种燃料电池工作原理示意图,其中正极反应生成水的是(　　)。

答案:C

解析:A项,正极反应生成O2-;B项,正极反应生成OH-;C项,正极反应生成H2O;D项,正极反应生成C。

4.一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CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+。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CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O

D.正极上发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-

答案:C

解析:H+应向正极移动,A项错误;酸性溶液中,正极电极反应为O2+4H++4e-2H2O,D项错误;转移0.4mol电子时,消耗O20.1mol,即标准状况下为2.24L,B项错误;正极反应式与负极反应式相加可得电池总反应为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O,C项正确。

5.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列叙述不正确的是(　　)。

A.放电时负极反应为3Zn+6OH--6e-3Zn(OH)2

B.放电时正极反应为2Fe+8H2O+6e-2Fe(OH)3+10OH-

C.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化

D.放电时正极附近溶液的碱性增强

答案:C

解析:放电时,该电池为原电池,根据总反应式可知,锌失去电子作负极,发生氧化反应,生成氢氧化锌,高铁酸根离子得到电子作正极,发生还原反应,生成氢氧化铁,A、B两项正确;放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被还原,C项错误;根据正极的电极反应式可知,放电过程中正极附近溶液中氢氧根离子的浓度增大,则其碱性增强,D项正确。

6.(1)锂水电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,加入水即可放电,总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2↑。

①锂水电池放电时,OH-向　　　　极移动。 

②写出该电池放电时正极的电极反应:　                      。 

(2)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料,其负极反应为　                            。 

(3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和石墨,电解质溶液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl24LiCl+S+SO2。

①电池的负极材料为　　　　,发生的电极反应为　　　　　　　　。 

②电池正极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　。 

③组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是 　。

答案:(1)①负　②2H2O+2e-2OH-+H2↑

(2)SO2+2H2O-2e-S+4H+

(3)①Li　Li-e-Li+

②2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2

③构成电池的电极材料Li能与氧气、水反应,且SOCl2也与水反应

解析:(1)OH-是阴离子,一定向负极移动。正极是H2O中的H+得电子放出H2,

所以正极电极反应是2H2O+2e-2OH-+H2↑。

(2)负极失电子,化合价升高,SO2S,

故负极电极反应为SO2+2H2O-2e-S+4H+。

(3)分析反应的化合价变化,可得Li为还原剂,SOCl2为氧化剂。①负极材料为Li(还原剂),Li-e-Li+。②正极反应式可由总反应减去负极反应式得到:2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2。③因为构成电池的电极材料Li能与氧气、水反应,且SOCl2也与水反应,故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。