【鲁科版】2018-19学年-高中化学选修4-分层训练-6化学电源

课时分层作业(六) 化学电源

(建议用时：45分钟)

[基础达标练]

1．碱性电池具有容量大、放电电流大等特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2。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为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－

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0.2 mol电子，理论上锌的质量减小6.5 g

C [根据电池总反应可知负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，正极反应式为MnO2＋2e－＋2H2O===Mn(OH)2＋2OH－，A、B项正确；电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C项错误；外电路中每通过0.2 mol电子，有0.1 mol锌参加反应，其质量为6.5 g，D项正确。]

2．常用的碱式纽扣式银锌电池放电时的电极反应分别为Zn极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，Ag2O极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法不正确的是( )

A．放电一段时间后溶液的pH不变

B．Zn作负极，Ag2O作正极

C．放电过程中，Ag2O极附近溶液的pH增大

D．放电过程中，Zn极附近溶液的pH减小

A [根据题述电极反应式可知，原电池工作时Zn失去电子，Ag2O得到电子，所以Zn作负极，Ag2O作正极。该电池放电时，在负极(Zn)上发生的电极反应消耗了OH－，因此Zn极附近溶液的pH减小，在正极(Ag2O)上发生的电极反应产生了OH－，因此Ag2O极附近溶液的pH增大，由总反应方程式Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag可知，放电过程中消耗水，所以电解质溶液的碱性增强，pH增大。综上分析，A项不正确。]

3．锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)2－4。下列说法正确的是( )

A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动

B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小

C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4

D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)

C [A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)2－4===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大。C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4。D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。]

4．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中该电池的总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列有关“水”电池在海水中放电的说法正确的是( )

A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl

B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子

C．Na＋不断向“水”电池的负极移动

D．AgCl是还原产物

B [原电池的正极得电子发生还原反应，A项错误；每生成1 mol Na2Mn5O10有2

mol Ag被氧化，转移2 mol电子，B项正确；原电池中的阳离子移向正极，所以Na＋不断向“水”电池的正极移动，C项错误；银的化合价升高被氧化，AgCl是氧化产物，D项错误。] 5．有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯( )中形成的，电池总反应方程式为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述正确的是( )

A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响

B．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极

C．在电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3

D．在电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极析出硫的物质的量之比为4∶1

D [Li的化学性质活泼，易与水发生反应：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故电解质溶液应为非水溶液，A项错误；由电池总反应可知，Li失电子，作电池的负极，石墨作电池的正极，B项错误；电池工作过程中，SOCl2被还原为S，C项错误；由电池总反应式知，8 mol Li参与反应，提供8 mol电子，同时在正极析出2 mol S，D项正确。]

6．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(

)

A．O2在电极b上发生还原反应

B．溶液中OH－向电极a移动

C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶5

D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O

C [构成的原电池中，通入氧气的电极是正极，发生还原反应，A项正确；电池放电过程中，溶液中的阴离子移向负极(a极)，B项正确；1 mol NH3反应生成N2转移3 mol电子，1 mol O2反应转移4 mol电子，根据电子守恒可知，消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，C项错误；负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，D项正确。]

7．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是( )

A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促进了反应中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O

A [图示所给出的是原电池装置。A．有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极上电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，负极上有CO2产生，故A错误；B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C．质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确；D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋===12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。]

8．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极，两电极插入KOH溶液中，向两极分别通入乙烷和氧气，其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO2－3＋12H2O,2H2O＋O2＋4e－===4OH－。有关此电池的推断正确的是( )

A．电池工作过程中，溶液的pH逐渐减小 B．正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2∶7

C．通入乙烷的电极为正极

D．电解质溶液中的OH－向正极移动

A [电池总反应为2C2H6＋7O2＋8OH－===4CO2－3＋10H2O，故电池工作过程中，溶液的pH逐渐减小，A项正确；正、负极上参加反应的气体的物质的量之比为7∶2，B项错误；通入乙烷的电极为负极，C项错误；电解质溶液中的OH－向负极移动，D项错误。]

9．镍镉可充电电池，其电极材料是Cd和NiO(OH)，电解质溶液是KOH溶液。放电时的电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2,2H2O＋2NiO(OH)＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。

请回答下列问题：

(1)电池放电时，电池的总反应方程式为________________________；放电过程中，电池负极周围溶液的pH会不断________(填“增大”或“减小”)。

(2)电池充电时，________元素被还原，________元素被氧化，阳极的电极反应式可表示为________。

(3)电池放电时，若有3.6 g水参加反应，则电池中转移的电子数目为________，同时有________g Cd参加反应。

[解析] (1)将正极和负极的电极反应式合并即得放电时的电池总反应：Cd＋2H2O＋2NiO(OH)===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2；负极消耗OH－使负极附近溶液的pH减小。(2)电池充电时的电极反应恰好与电池放电时相反，即镉元素被还原，镍元素被氧化，其阳极的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===H2O＋NiO(OH)。(3)根据关系式Cd～2H2O～2e－，可确定3.6 g水参加反应时转移0.2 mol e－，此时消耗的Cd为0.1 mol，即11.2 g。

[答案] (1)Cd＋2H2O＋2NiO(OH)===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 减小 (2)镉 镍 Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O (3)0.2NA 11.2

10．一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：

已知：电池放电时发生的化学反应方程式为

2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。

(1)该电池的正极上发生的电极反应是________________________；负极上发生的反应电极是________________________。

(2)电解液中的H＋向________极移动；向外电路释放电子的电极是________极。

(3)与直接燃烧燃料产生电力相比，使用燃料电池产生电力有更多的优点，其中主要有两点：一是燃料电池的能量转化效率高，二是

___________________________________________________________

___________________________________________________________。

[解析] (1)书写电极反应式时要注意电解质溶液的酸碱性。(3)燃料电池除了能量转化效率高外，还能减少空气污染。

[答案] (1)O2＋4H＋＋4e－===2H2O

CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋ (2)正 负 (3)减少空气污染

11．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。

请回答下列问题：

(1)高铁电池的负极材料是________，放电时负极反应式为_____________。

(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应式为___________________________________________________________。