2020-2021學(xué)年高中化學(xué)人教版選修4課后作業(yè)：4-2 化學(xué)電源 Word版含解析

1、一、選擇題(每小題4分，每小題有1個(gè)正確選項(xiàng)，共44分)1一種液氨液氧燃料電池示意圖如圖所示，有關(guān)說法正確的是(a)a電池總反應(yīng)為4nh33o2=2n26h2ob電池工作時(shí)，oh向正極移動(dòng)c電極2發(fā)生的電極反應(yīng)為o24h4e=2h2od電流由電極1經(jīng)外電路流向電極2解析：該電池反應(yīng)中，nh3和o2反應(yīng)生成了n2和h2o，a項(xiàng)正確；b項(xiàng)，原電池工作時(shí)，溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，b項(xiàng)錯(cuò)誤；電極1上，還原劑nh3被氧化，故電極1為負(fù)極，電極2上，氧化劑o2發(fā)生還原反應(yīng)，故電極2為正極，由于電解質(zhì)溶液呈堿性，故正極反應(yīng)為o22h2o4e=4oh，c項(xiàng)錯(cuò)誤；電流由電極2(正極)經(jīng)外電路流向電極1(負(fù)極)，

2、d項(xiàng)錯(cuò)誤。2. 固體氧化物燃料電池(sofc)以固體氧化物作為電解質(zhì)。其工作原理如圖所示。下列關(guān)于固體燃料電池的有關(guān)說法正確的是(d)a電極b為電池負(fù)極，電極反應(yīng)式為2o24e=4o2b固體氧化物的作用是讓電子在電池內(nèi)通過c若h2作為燃料氣，則接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為h22oh4e=2hh2od若c2h4作為燃料氣，則接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為c2h46o212e=2co22h2o解析：a項(xiàng)中電極b為正極；b項(xiàng)中固體氧化物的作用是通過陰陽離子，電子不能通過；c項(xiàng)中反應(yīng)應(yīng)為h2o22e=h2o。3. 二甲醚是一種綠色、可再生的新能源。如圖是綠色電源“燃料電池”的工作原理示意圖(a、b均為多孔性pt電極)。

3、該電池工作時(shí)，下列說法不正確的是(b)aa電極為該電池負(fù)極bo2在b電極上得電子，被氧化c電池工作時(shí)，a電極反應(yīng)式：ch3och312e3h2o=2co212hd電池工作時(shí)，燃料電池內(nèi)部h從a電極移向b電極解析：a項(xiàng)，充入燃料二甲醚的a電極為負(fù)極，a項(xiàng)正確；b項(xiàng)，o2在b電極上得電子，被還原，b項(xiàng)錯(cuò)誤；c項(xiàng)，電池工作時(shí)，負(fù)極(a電極)反應(yīng)為ch3och312e3h2o=2co212h，c項(xiàng)正確；d項(xiàng)，電池工作時(shí)，燃料電池內(nèi)部h移向正極，即從a電極移向b電極，d項(xiàng)正確。4堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：zn(s)2mno

4、2(s)2h2o(l)=zn(oh)2(s)2mnooh(s)下列說法錯(cuò)誤的是(c)a電池工作時(shí)，鋅失去電子b電池正極的電極反應(yīng)式：2mno2(s)2h2o(l)2e=2mnooh(s)2oh(aq)c電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極d外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g解析：由所給的電池總反應(yīng)可知，電池工作時(shí)，每有1 mol zn參加反應(yīng)，失去2 mol電子，則會(huì)有2 mol電子從負(fù)極zn開始流經(jīng)外電路而流向正極，并在正極發(fā)生反應(yīng)，2mno2(s)2h2o(l)2e=2mnooh(s)2oh(aq)，外電路每通過0.2 mol電子，zn的質(zhì)量就減輕6.5 g

5、。5.我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的na­co2二次電池。將naclo4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3co24na2na2co3c。下列說法錯(cuò)誤的是(d)a放電時(shí)，clo向負(fù)極移動(dòng)b充電時(shí)釋放co2，放電時(shí)吸收co2c放電時(shí)，正極反應(yīng)為3co24e=2cocd充電時(shí)，正極反應(yīng)為nae=na解析：根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：4na4e=4na，正極反應(yīng)：3co24e=2coc，充電時(shí)，陰(負(fù))極：4na4e=4na，陽(正)極：2coc4e=3co2，放電時(shí)，clo向負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)充電和放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，充電時(shí)釋放c

6、o2，放電時(shí)吸收co2。6鎳鎘(nicd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為koh溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：cd2niooh2h2ocd(oh)22ni(oh)2有關(guān)該電池的說法正確的是(a)a充電時(shí)陽極反應(yīng)：ni(oh)2eoh=nioohh2ob充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程c放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變d放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的oh向正極移動(dòng)解析：由總反應(yīng)可知，放電時(shí)，負(fù)極cd發(fā)生氧化反應(yīng)：cd2e2oh=cd(oh)2，負(fù)極堿性變?nèi)?，c項(xiàng)錯(cuò)誤；正極反應(yīng)為2niooh2e2h2o=2ni(oh)22oh，放電時(shí)，oh由正極向負(fù)極移動(dòng)(內(nèi)電路)，d項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)

7、，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，b項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，即為ni(oh)2ohe=nioohh2o，a項(xiàng)正確。7熱激活電池常用作火箭的工作電源，某種熱激活電池以ca和pbso4為電極材料，以無水liclkcl為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)為pbso42liclca=cacl2li2so4pb。當(dāng)電解質(zhì)受熱熔融后，電池即可瞬間放電。下列有關(guān)說法不正確的是(c)apbso4電極發(fā)生還原反應(yīng)b負(fù)極的電極反應(yīng)為ca2e=ca2c放電時(shí)k向負(fù)極移動(dòng) d每轉(zhuǎn)移1 mol電子正極質(zhì)量減少48 g解析：a項(xiàng)，ca為原電池的負(fù)極，pbso4為正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，a項(xiàng)正確；b項(xiàng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為ca2e=ca

8、2，b項(xiàng)正確；c項(xiàng)，放電時(shí)陽離子k移向正極，c項(xiàng)錯(cuò)誤；d項(xiàng)，正極反應(yīng)式為pbso42e=pbso，每轉(zhuǎn)移1 mol電子，正極消耗0.5 mol pbso4，產(chǎn)生0.5 mol pb，故正極減少的質(zhì)量為0.5 mol×(303207) g·mol148 g，d項(xiàng)正確。8下圖是某種酶生物燃料電池的工作原理示意圖。下列說法中不正確的是(c)a葡萄糖是還原劑b外電路中電子由a極移向b極c溶液中h由b極區(qū)移向a極區(qū)db極電極反應(yīng)式為：h2o22h2e=2h2o解析：根據(jù)圖中信息可知，h2o2轉(zhuǎn)化為h2o，氧元素化合價(jià)由1降為2價(jià)，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，b極為燃料電池的正極，a極為燃料

9、電池的負(fù)極。a.葡萄糖發(fā)生氧化反應(yīng)作為還原劑，選項(xiàng)a正確；b.外電路中電子由負(fù)極a極移向正極b極，選項(xiàng)b正確；c.電池中陽離子向正極移動(dòng)，故溶液中h由a極區(qū)移向b極區(qū)，選項(xiàng)c不正確；d.b極為正極，h2o2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：h2o22h2e=2h2o，選項(xiàng)d正確。答案選c。9有四種燃料電池：a.固體氧化物燃料電池、b.堿性氫氧化物燃料電池、c.質(zhì)子交換膜燃料電池、d.熔融鹽燃料電池，下面是工作原理示意圖，其中正極反應(yīng)生成水的是(c)解析：a項(xiàng)，正極反應(yīng)生成o2；b項(xiàng)，正極反應(yīng)生成oh；c項(xiàng)，正極反應(yīng)生成h2o；d項(xiàng)，正極反應(yīng)生成co。10.科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如圖所示人

10、工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以co2和h2o合成ch4。下列說法不正確的是(c)a該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程bgan表面發(fā)生氧化反應(yīng)：2h2o4e=o24hccu表面的反應(yīng)是：co28e6h2o=ch48ohdh透過質(zhì)子交換膜從左向右遷移解析：由電池裝置圖可知原電池的工作原理：失去電子電極為負(fù)極，得到電子的電極為正極，電子由負(fù)極流向正極，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子往負(fù)極移動(dòng)。電極反應(yīng)式：cu作正極，二氧化碳得到電子生成甲烷，則cu電極上的電極反應(yīng)為：co28e8h=ch42h2o，氮化鎵作負(fù)極，h2o失去電子變成o2 ，則氮化鎵電極反應(yīng)式為：2h2o 4e=4ho2，整個(gè)過程太陽能

11、轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。a.該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，選項(xiàng)a正確；b.gan作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：h2o失去電子變成o2 ，電極反應(yīng)式為：2h2o4e=4ho2，選項(xiàng)b正確；c.銅電極得電子為正極，電極反應(yīng)式為：co28e8h=ch42h2o，選項(xiàng)c不正確；d.電池內(nèi)部h透過質(zhì)子交換膜從左向右遷移，選項(xiàng)d正確。答案選c。11高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3zn2k2feo48h2o3zn(oh)22fe(oh)34koh。下列敘述不正確的是(c)a放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：zn2e2oh=zn(oh)2b充電時(shí)陽極反應(yīng)

12、為：fe(oh)33e5oh=feo4h2oc放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol k2feo4被氧化d放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)解析：依據(jù)放電的電池反應(yīng)式，鐵的化合價(jià)從6價(jià)降低到3價(jià)，即1 mol k2feo4被還原得到3 mol電子。(1)易錯(cuò)選項(xiàng)分析：本題往往會(huì)因?yàn)楦悴磺蹇沙潆婋姵氐姆磻?yīng)方向，混淆電極反應(yīng)，而錯(cuò)選a或b。放電時(shí)zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，充電時(shí)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)其他錯(cuò)誤選項(xiàng)分析錯(cuò)誤選項(xiàng)錯(cuò)因剖析d項(xiàng)原因在于搞不清可充電電池的反應(yīng)方向，混淆充、放電時(shí)的電極周圍的各種粒子變化，放電時(shí)的正極反應(yīng)為：feo3e4h2o=fe(oh)35oh。二、非選擇題(共56分)1

13、2(16分)鉛蓄電池是典型的可充電電池，電池總反應(yīng)式為：pbpbo24h2so2pbso42h2o。請回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原)：(1)放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是pbo22e4hso=pbso42h2o；電解液中h2so4的濃度將變小；當(dāng)外電路通過1 mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加48 g。(2)在完全放電耗盡pbo2和pb時(shí)，若按圖連接，電解一段時(shí)間后，則在a電極上生成pb，電極反應(yīng)：pbso42e=pbso，b電極上生成pbo2，電極反應(yīng)：pbso42h2o2e=pbo24hso，此時(shí)鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將對換。解析：(1)放電時(shí)正極上發(fā)生還原反應(yīng)，由總電池反應(yīng)知，發(fā)生

14、還原反應(yīng)的物質(zhì)為pbo2，產(chǎn)物為pbso4，同時(shí)消耗h2so4，故正極反應(yīng)為pbo22e4hso=pbso42h2o。(2)當(dāng)完全耗盡pbo2和pb時(shí)，按圖連接時(shí)，a極為電解池的陰極，電解質(zhì)溶液中pbso4產(chǎn)生的pb2，在此極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)pbso42e=pbso；而b為電解池的陽極，電極反應(yīng)可由總電池反應(yīng)2pbso42h2opbpbo24h2so減去陰極反應(yīng)得到：pbso42h2o2e=pbo24hso。13(10分)(1)我國首創(chuàng)以鋁、空氣、海水電池作為能源的新型的海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水?dāng)?shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光。則電

15、源的負(fù)極材料是鋁，負(fù)極反應(yīng)為4al12e=4al3；正極材料是石墨等惰性電極，正極反應(yīng)為3o26h2o12e=12oh。(2)熔鹽電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視， 可用li2co3和na2co3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，co為陽極燃?xì)?，空氣與co2的混合氣為陰極助燃?xì)猓频迷?50 下工作的燃料電池，完成有關(guān)電池反應(yīng)式。陽極反應(yīng)式：2co2co4e=4co2，陰極反應(yīng)式：o22co24e=2co，電池總反應(yīng)式：2coo2=2co2。(3)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系，由有機(jī)陽離子、al2cl和alcl組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品應(yīng)接電源的負(fù)極，已知電鍍過程中不

16、產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為4al2cl3e=al7alcl。若改用alcl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為h2。(4) “鎂次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖所示，該電池的正極反應(yīng)式為clo2eh2o=cl2oh。解析：(1)該電池為原電池，負(fù)極材料為鋁，鋁失去電子，電極反應(yīng)式為4al12e=4al3；正極材料為石墨等惰性電極，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3o26h2o12e=12oh。(2)空氣中的o2在陰極得到電子并與co2反應(yīng)生成co，陰極反應(yīng)式為：o22co24e=2co；將兩個(gè)電極方程式相加得到電池總反應(yīng)式：2coo2=2co2。(3) 鋼制品

17、上電鍍鋁，所以鋼制品作陰極，連接電源的負(fù)極；al2cl在陰極上得到電子生成al，從而鋁鍍在鋼制品上，陰極電極反應(yīng)式為4al2cl3e=al7alcl；若改用alcl3水溶液作電解液，陰極上將是水溶液中的h得到電子生成h2，故陰極產(chǎn)物為h2。(4) “鎂次氯酸鹽”燃料電池，鎂作負(fù)極，clo在正極上得到電子生成cl，同時(shí)溶液中產(chǎn)生oh，所以正極反應(yīng)式為clo2eh2o=cl2oh。14(14分)zn­mno2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是zncl2­nh4cl混合溶液。(1)該電池的負(fù)極材料是zn(或鋅)。電池工作時(shí)，電子流向正極(填“正極”或“負(fù)極”)。(2)若zncl2&#

18、173;nh4cl混合溶液中含有雜質(zhì)cu2，會(huì)加速某電極的腐蝕，其主要原因是鋅與被還原出來的cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。欲除去cu2，最好選用下列試劑中的b(填代號)。anaoh bzncfe dnh3·h2o(3)干電池都標(biāo)有保質(zhì)期，長時(shí)間放置會(huì)自行放電的原因是鋅與其中的雜質(zhì)構(gòu)成原電池而加快鋅的腐蝕。(提示 ：干電池的鋅片不純，常?；煊刑嫉入s質(zhì))解析：(1)負(fù)極是失電子的一極，zn失電子，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極。(2)鋅與還原出來的cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕。除雜的基本要求是不能引入新雜質(zhì)，所以應(yīng)選zn將cu2置換為單質(zhì)而除去。(3)鋅與其中的雜質(zhì)構(gòu)成原電池而加快鋅的腐蝕。15(16分)co2是一種廉價(jià)的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：o