蘇教版高中化學(xué)必修二高一化學(xué)智能優(yōu)化訓(xùn)練：2.3.2化學(xué)電源

1．(2011年福州高一檢測)據(jù)報(bào)道，氫氧燃料電池公交汽車已經(jīng)駛上北京街頭。下列說法正確的是()A．電解水制取氫氣是理想而經(jīng)濟(jì)的制氫方法B．發(fā)展氫氧燃料電池汽車不需要安全高效的儲氫技術(shù)C．氫氧燃料電池汽車的使用可以有效減少城市空氣污染D．氫氧燃料電池把氫氣和氧氣燃燒放出的熱能轉(zhuǎn)化為電能解析：選C。電解水制備氫氣需要大量的電能，所以A不正確；氫氣屬于易燃?xì)怏w，容易發(fā)生危險(xiǎn)，所以需要考慮安全高效的儲氫技術(shù)；氫氧燃料電池為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)物為水，對環(huán)境沒有污染，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．鋰電池是新一代高能電池，目前已研究出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)式為Li＋MnO2=LiMnO2。下列說法中正確的是()A．Li是正極，MnO2是負(fù)極B．放電時(shí)負(fù)極的反應(yīng)：Li－e－=Li＋C．放電時(shí)正極的反應(yīng)：MnOeq\o\al(－,2)＋e－=MnO2D．電池放電時(shí)，產(chǎn)生高錳酸根離子解析：選B。Li為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)Li－e－=Li＋；MnO2為正極，發(fā)生反應(yīng)MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)。3．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A．該電池能夠在高溫下工作B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D．在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體eq\f(22.4,6)L解析：選B。微生物主要成分是蛋白質(zhì)，高溫條件下蛋白質(zhì)變性，失去活性，A不正確。通入燃料C6H12O6的極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋(能放出CO2應(yīng)該是酸性，所以右邊寫H＋。不能在左邊加OH－、右邊寫H2O)，B項(xiàng)正確。正極反應(yīng)為：6O2＋24H＋＋24e－=12H2O，從兩極反應(yīng)可知：負(fù)極生成H＋，正極消耗H＋，即通過質(zhì)子交換膜從負(fù)極到正極傳導(dǎo)H＋，選項(xiàng)C不正確。從總反應(yīng)C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O可知，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4L，D項(xiàng)錯(cuò)。4．(2011年廈門高一檢測)一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極上通入乙烷和氧氣，其電極反應(yīng)式為C2H6＋18OH－－14e－=2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O,7H2O＋7/2O2＋14e－=14OH－，有關(guān)此電池的推斷正確的是()A．通氧氣的電極為負(fù)極B．參加反應(yīng)的氧氣與C2H6的物質(zhì)的量之比為7∶2C．放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量濃度不變D．電解質(zhì)溶液中，COeq\o\al(2－,3)向正極移動(dòng)解析：選B。燃料電池中，燃料為負(fù)極，氧氣為正極，A不正確；電池的總反應(yīng)式為：C2H6＋eq\f(7,2)O2＋4KOH=2K2CO3＋5H2O，由于KOH參與電極反應(yīng)，且反應(yīng)有H2O生成，所以KOH的物質(zhì)的量濃度減小，C不正確；電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D不正確。5．氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1。請回答下列問題：(1)生成物能量總和________(填“大于”、“小于”或“等于”)反應(yīng)物能量總和。(2)若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量________(填“>”、“<”或“＝”)572kJ。(3)美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構(gòu)造如圖所示：a、b兩個(gè)電極均由多孔的碳塊組成。它的負(fù)極反應(yīng)物為________，當(dāng)正極消耗5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時(shí)，外電路轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。解析：(1)H2的燃燒反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。(2)根據(jù)熱化學(xué)方程式可知，2mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水，放出的熱量為572kJ，由于液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水需要吸收熱，故生成氣態(tài)水放出的熱量小于572kJ。(3)在氫氧燃料電池中，根據(jù)化合價(jià)可判斷，H2失去電子為負(fù)極，O2得電子為正極，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，消耗5.6L氧氣，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6.02×1023個(gè)。答案：(1)小于(2)<(3)H26.02×1023一、單項(xiàng)選擇題1．下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極解析：選B。鋰離子電池可以充電后再次使用，屬于二次電池，A項(xiàng)正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流為由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項(xiàng)錯(cuò)；電池的實(shí)質(zhì)即是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項(xiàng)正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負(fù)極，D項(xiàng)正確。2．鋅錳干電池在放電時(shí)，電池總反應(yīng)方程式可以表示為Zn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O。在此電池放電時(shí)，正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()A．MnO2和NHeq\o\al(＋,4) B．Zn2＋和NHeq\o\al(＋,4)C．Zn D．碳棒解析：選A。由鋅錳干電池的總反應(yīng)知，Zn為負(fù)極，MnO2為正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，NHeq\o\al(＋,4)為正極上的輔助反應(yīng)物。3．上海世博會有千輛氫氧燃料電池車上路，參看某種氫氧燃料電池原理圖，下列說法不正確的是()A．a(chǎn)為電池的負(fù)極B．b電極發(fā)生氧化反應(yīng)C．電池工作時(shí)電流由a極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到b極D．電池正極的電極反應(yīng)為：4H＋＋O2＋4e－=2H2O解析：選BC。a極為通入乙醇的電極，該電極發(fā)生的電極反應(yīng)為：C2H5OH＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋，a極為電池的負(fù)極故A正確；b電極為電池的正極，電極反應(yīng)為4H＋＋O2＋4e－=2H2O該電極發(fā)生還原反應(yīng)，故B不正確而D正確；電池工作時(shí)，外電路電流由正極到負(fù)極，故電流由b極沿導(dǎo)線經(jīng)燈泡再到a極，故C不正確。10．(2010年高考大綱全國卷Ⅰ)如圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個(gè)電極由有機(jī)光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：TiO2/Seq\o(→,\s\up7(hυ))TiO2/S*(激發(fā)態(tài))TiO2/S*→TiO2/S＋＋e－Ieq\o\al(－,3)＋2e－→3I－2TiO2/S＋＋3I－→2TiO2/S＋I(xiàn)eq\o\al(－,3)下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是()A．電池工作時(shí)，I－離子在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電B．電池工作時(shí)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能C．電池的電解質(zhì)溶液中I－和Ieq\o\al(－,3)的濃度不會減少D．電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極解析：選A。由題干所給電池中的反應(yīng)可知，二氧化鈦電極上的材料失去電子作太陽能電池的負(fù)極，則鍍鉑導(dǎo)電玻璃為電池的正極，電解質(zhì)中的Ieq\o\al(－,3)到鉑電極上得電子轉(zhuǎn)化為I－，然后I－到二氧化鈦電極上將部分電子失去，再次轉(zhuǎn)化為Ieq\o\al(－,3)，故整個(gè)過程中Ieq\o\al(－,3)、I－濃度不會減少，綜合題目中的四個(gè)方程式可知，該電池的能量轉(zhuǎn)化過程為有機(jī)光敏染料吸收光能變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)在電池內(nèi)部轉(zhuǎn)化為電能后又恢復(fù)原態(tài)，如此循環(huán)。三、非選擇題11．據(jù)報(bào)道，最近摩托羅拉公司研制出了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿作電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量可達(dá)現(xiàn)用鎳-氫電池或鋰電池的10倍，可連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。請回答以下問題：(1)甲醇是________極，電極反應(yīng)是_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)電池反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________。解析：CH3OH和O2在電池中，肯定是O2氧化CH3OH，CH3OH是負(fù)極反應(yīng)物，O2是正極反應(yīng)物。CH3OH被氧化生成CO2和H2O，電解質(zhì)溶液中有強(qiáng)堿(OH－)，則CO2要轉(zhuǎn)化為COeq\o\al(2－,3)。答案：(1)負(fù)CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)2CH3OH＋3O2＋4OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O12．將潔凈的金屬片A、B、C、D分別放置在浸有鹽溶液的濾紙上面并壓緊(如圖所示)。在每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，記錄電壓指針的移動(dòng)方向和電壓表的讀數(shù)如下表所示：金屬電子流動(dòng)方向電壓/VAA→Fe＋0.76BFe→B－0.18CC→Fe＋1.32DD→Fe＋0.28已知構(gòu)成原電池兩電極的金屬活潑性相差越大，電壓表讀數(shù)越大。請判斷：(1)A、B、C、D四種金屬中活潑性最強(qiáng)的是________(用字母表示)。(2)若濾紙改用NaOH溶液浸潤一段時(shí)間后，則在濾紙上能看到有白色物質(zhì)析出，后迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色。則濾紙上方的金屬片為________(用字母表示)，此時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為______________________________________________________________________。解析：(1)由電子流動(dòng)方向可判斷金屬的相對活潑性，可知A、C、D的活潑性比Fe強(qiáng)，由電壓大小判斷出C最強(qiáng)。(2)由題意可知有Fe(OH)2生成，說明Fe作負(fù)極生成Fe2＋，則可知金屬片為B，負(fù)極反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋。答案：(1)C(2)BFe－2e－=Fe2＋13．熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率，因而受到重視?？捎肔i2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體為正極助燃?xì)猓频迷?50℃下工作的燃料電池。請完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：負(fù)極：2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，正極：_____________________________________________________________________，總電池反應(yīng)式：_____________________________________________________________。解析：在原電池(包括燃料電池)中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。故O2氧化CO，CO在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)。從反應(yīng)機(jī)理上說，O2得電子形成O2－，O2－不穩(wěn)定，與CO2結(jié)合為COeq\o\al(2－,3)。一個(gè)原電池反應(yīng)包括兩個(gè)電極反應(yīng)，合并兩個(gè)電極反應(yīng)即得總電池反應(yīng)。解答本題時(shí)可以先判斷總電池反應(yīng)式為2CO＋O2=2CO2，與負(fù)極反應(yīng)式合并(去掉CO)即得到正極反應(yīng)式O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)2CO＋O2=2CO214．(1)設(shè)計(jì)出燃料電池使液化石油氣氧化直接產(chǎn)生電流是新世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入液化石油氣(以C4H10表示)，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2－離子。①已知該電池的負(fù)極反應(yīng)為C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O，則該電池的正極反應(yīng)式為______________________，電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)里的O2－向________極移動(dòng)。②液化石油氣燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全而產(chǎn)生的________(填寫物質(zhì)的名稱)堵塞電極的氣體通道。(2)能源的緊缺在很大程度上制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，請你提出解決能源緊缺問題的兩點(diǎn)建議_____________