高中化学同步训练(人教版必修2)第2章第2节化学能与电能第2课时发展中的化学电源
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第二节化学能与电能
第2课时发展中的化学电源
1．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状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＋，2NH＋4＋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()
A．Zn为正极，碳为负极
B．Zn为负极，碳为正极
C．工作时，电子由碳极经过外电路流向Zn极
D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器
答案BD
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或根据原电池形成的条件，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极，故选项B正确；在外电路，电子从负极流向正极，故选项A、C不正确；长时间连续使用该原电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而生成H2O，糊状物也越来越稀，故其很可能流出腐蚀用电器，故选项D是正确的。
2．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＋2H2SO4===2PbSO4＋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
答案 B
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，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。
3．燃料电池是目前电池研究的热点之一。
现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。
下列叙述不正确的是()
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
答案 B
解析A项a极通H2为负极，电极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，发生氧化反应；B项，b极通O2为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项不正确；C项，正负极电极反应式相加得总反应为2H2＋O2===2H2O；D项，氢、氧燃料电池的能量高，且产物为
水，
对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。
1．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是( )
A ．2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑
B ．2H 2＋O 2=====点燃
2H 2O
C ．Mg 3N 2＋6H 2O===3Mg(OH)2↓＋2NH 3↑
D ．CH 4＋2O 2=====点燃CO 2＋2H 2O
答案 C
解析 能设计成原电池的反应是自发进行的氧化还原反应， C 项的反应为非氧化还原反应。
2．关于化学电源的叙述，错误的是( )
A ．最早使用的化学电池是锌锰电池
B ．在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应
C ．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵
D ．燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源
答案 C
解析 由于镍、镉元素会造成环境污染。
3．可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。
下列说法正确的是( )
A ．以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解质溶液时，正极反应都为：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH
－
B ．以NaOH 溶液为电解质溶液时，负极反应为：Al ＋3OH －－3e －===Al(OH)3↓
C ．以NaOH 溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH 保持不变
D ．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
答案 A
解析 电池工作时，正极上O 2得到电子被还原，电极反应为：O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH
－，A 正确；电解液为NaOH 溶液时，在负极上产生的是NaAlO 2而不是Al(OH)3，B 错误；电池的总反应为：4Al ＋3O 2＋4NaOH===4NaAlO 2＋2H 2O ，消耗NaOH ，pH 减小；电池工作时，电子通过外电路由负极流向正极。
4．将镁片、铝片平行插入到一定浓度的NaOH 溶液中，用导线连接成闭合回路，如图所示，该装置在工作时，下列叙述正确的是( )
A ．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg 2＋
B ．铝是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成
C ．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流
D ．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜不必处理
答案 D
解析 镁、铝在NaOH 溶液中构成原电池，铝为负极，反应生成AlO －2，而不会生成沉
淀；镁作正极，H 2在正极析出；外电路中电子由铅极导出流向镁极；内电路中阴离子移向铝极，阳离子移向镁电极；铝片上的氧化铝膜溶于NaOH 溶液，不影响反应，不必处理。
5．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl 2，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
负极：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4
正极：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋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 ]
答案 C
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＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
而在制取Cl2时，每生成1molCl2，电子转移2 mol，现需要转移电子0.050mol×2＝0.10mol。
由铅蓄电池总反应可知，每转移0.10mol电子，将消耗0.10 mol 硫酸。
6．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确
．．．的是() A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置答案 B
解析本题主要考查原电池的电极判断、电极反应式的书写及电极产物的确定。
a电极上发生反应：2H2－4e－===4H＋，是负极；b电极上发生反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，是正极。
氢氧燃料电池的能量效率较高，而且产物H2O是一种无污染物质，是一种具有应用前景的绿色电源。
氢氧燃料电池通入H2、O2就能工作，无需将H2、O2储藏在电池内部。
7．锂碳电池是心脏起搏器中安装寿命最长、可靠性最高的电池，这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7℃～71.1℃范围内正常工作，现已在火箭、移动电话、笔记本电脑中广泛使用。
它采用锂和石墨作电极，四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯中(SOCl2)组成电解质溶液。
电池总反应为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
此电池中________作负极，电极反应为________________________，________作正极。
答案Li Li－e－===Li＋石墨
8．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍镉(Ni—Cd)电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是_____(填字母序号)。
①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能
A．①③B．②④C．①④D．②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。
在酸性土壤中这种污染尤为严重，这是因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(3)另一种常用的电池锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极由金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2试回答：锂电池比容量特别大的原因是____________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？
请用化学方程式表示其原因：
________________________________________________________________________。
答案(1)B
(2)Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等
(3)锂的摩尔质量小2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析(1)镍镉电池放电时，应用原电池原理，将化学能转化为电能，而充电时利用电解原理，将电能转化为化学能，转化条件不同，不是可逆反应。
(2)因为Ni(OH)2和Cd(OH)2溶于酸，产生大量的重金属离子，对土壤污染严重。
(3)锂的摩尔质量为7 g/mol，较小、单位质量转移电子的物质的量多，放电量大。
