高二化学上册课时同步随堂练习题24
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【红对勾】2018高中化学 4-2化学电源45分钟作业 新人教版选修4
一、选择题(每小题4分，每小题有1－2个正确选项)
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)
下列说法错误的是( )
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式：2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
解析：由所给的电池总反应可知，电池工作时，每有1mol Zn参加反应，失去2mol电子，则会有2mol电子从负极Zn开始流经外电路而流向正极，并在正极发生反应，2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq)，外电路每通过0.2mol电子，Zn的质量就减轻6.5g。
答案：C
2．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取Cl2(提示：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑)，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
今若制得0.050mol Cl2，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是( )
A．0.025mol B．0.050mol
C．0.10mol D．0.20mol
解析：欲求H2SO4的量，需写出铅蓄电池的总反应式，将电极反应式合并得Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，而制Cl2时，每生成1mol Cl2，电子转移2mol，现需电子0.05mol×2＝0.10mol，由铅蓄电池反应可知每转移0.10mol电子，将消耗H2SO4 0.10mol。
答案：C
3．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．有H2放电的b极为电池的正极
C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．该电池的总反应方程式为2H2＋O2=====高温2H2O
解析：据该电池的工作原理图可知，被氧化的是H2：H2－2e－＋O2－===H2O，b极为原电池的负极；被还原的是O2：O2＋4e－===2O2－，a极为原电池的正极。总反应的方程式为：2H2＋O2===2H2O，反应条件应是高温。
答案：D
4．Ni-Cd可充电电池，可以发生如下反应：
Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充电放电Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是( )
A．Cd B．NiO(OH)
C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2
解析：发生原电池反应即放电反应时，一定是较活泼的金属作负极，发生氧化反应。故Cd是负极材料。
答案：A
5．据报道，最近摩托罗拉公司研制了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电荷量可达现用镍氢电池或锂电池的10倍。有关此电池的叙述错误的是( )
A．正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极电极反应式：CH3OH＋6OH－－6e－===CO2＋5H2O
C．电池在使用过程中，电解质溶液的pH降低
D．当外电路通过1.2mol电子时，理论上消耗甲醇6.4g
解析：该电池的电极反应分别为
负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO2－3＋12H2O
正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
总反应：3O2＋2CH3OH＋4OH－===2CO2－3＋6H2O
由于是强碱性电解质溶液，不可能有CO2放出，故B项叙述错误。当外电路通过1.2mol电子时，消耗CH3OH 0.2mol，共6.4g
答案：B
6．氢氧燃料电池，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的KOH溶液，电池总反应为2H2＋O2===2H2O，该电池工作时，下列说法正确的是( )
①负极质量减轻 ②负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O ④正极区pH升高，而负极区pH降低 ⑤溶液中阴离子移向负极
A．①③④ B．②③⑤
C．③④⑤ D．④⑤
解析：氢氧燃料电池中H2在负极上发生氧化反应，由于是碱性条件，所以电极反应为：2H2－4e－＋4OH－===4H2O，负极区OH－浓度降低。正极上O2发生还原反应，得电子转化为OH－，电极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，正极区OH－浓度增大，而且溶液中阴离子向负极移动，故③④⑤说法正确。
答案：C
7．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池。因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是( )
A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液可能为强酸
答案：B
8．(2018·海南高考卷)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A. 电解时以精铜作阳极
B．电解时阴极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是
Cu＝Cu2＋＋2e－
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
答案：B、D
9．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是( )
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需要换铝板就可以继续使用
解析：该原电池负极反应为Al－3e－===Al3＋，正极反应为
O2＋2H2O＋4e－===4OH－，工作时电子由负极(铝电极)流向正极(铂电极)，故B项不正确。
答案：B
10．燃料电池是一种利用能源物质的新的形式，比如我们可用熔融的K2CO3作电解质，惰性材料作电极，一极通CH2＝CH2，另一极通O2、CO2下列说法中不正确的是( )
A．通入乙烯的一极为正极
B．正极发生的电极反应为：3O2＋6CO2＋12e－===6CO2－3
C．负极发生的电极反应为：
CH2＝CH2＋6CO2－3===8CO2＋2H2O＋12e－
D．电池的总反应式为：CH2＝CH2＋3O2―→2CO2＋2H2O
解析：原电池是将化学能转变为电能的装置。其总反应式是：CH2===CH2＋3O2―→2CO2＋2H2O，CH2===CH2应在负极上反应，O2应在正极上反应，反应过程中CH2===CH2失去电子，O2接受电子，K2CO3为电解质，负极反应为：CH2===CH2＋6CO2－3===8CO2＋2H2O＋12e－；正极反应为：3O2＋6CO2＋12e－===6CO2－3。
答案：A
11．高铁电池是一新型可充电电池，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＋8H2O放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋
4KOH
下列叙述不正确的是( )
A．放电时负极反应为：
Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．放电时正极反应为：FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－
C．放电时每转移3mol电子，正极有1molk2FeO4被氧化
D．放电时，正极附近溶液的碱性增强
解析：本题主要考查电化学知识和氧化还原反应的有关知识，重点考查对原电池的理解及分析能力。由电池反应式看出放电时Zn为负极，K2FeO4为正极。放电时，每转移3mol电子，正极应有1molk2FeO4被还原。放电时正极附近有KOH生成。
答案：C
二、非选择题(共52分)
12．(1)今有2H2＋O2=====KOH2H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是________，正极通的应是________，电极反应式为_______ _________，______________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质，则电极反应式为______________________________，________________________。
(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？
(3)如把H2改为甲烷，KOH做导电物质，则电极反应式为____________________________。
解析：解决此题的关键是弄清原电池的有关概念，根据总反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，H2应在负极上反应，O2应在正极上反应，又因为是碱性溶液不可能有H＋参加或生成，故负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加反应也不可能有OH－生成，负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应，KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而后者为酸溶液，H2SO4不变，水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷，用KOH做导电物质，则负极：CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，此时不会有CO2放出。
答案：(1)H2 O2
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋
正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(1)中pH变小，(2)中pH变大。
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
13．镍、镉可充电电池，电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质是氢氧化钾，放电时电极反应式为：
Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2；2H2O＋2NiO(OH)＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。
请按要求完成下列问题。
(1)当电池放电时，该电池的总反应式为__________________。此时，电池的负极周围溶液的pH会不断__________(填“增大”或“减小”)。
(2)电池充电时，__________元素被还原；__________被氧化，此电极反应式可表示为_______________________________________
_________________________________________________________。
