2024-2025學年高中化學第二章化學反應與能量2.2發(fā)展中的化學電源課時評價含解析新人教版必修2

PAGE9-發(fā)展中的化學電源(40分鐘70分)一、選擇題(本題8小題,每小題5分,共40分)1.(2024·瀏陽高一檢測)廢電池處理不當不僅造成奢侈,還會對環(huán)境造成嚴峻污染,對人體健康也存在極大的危害。有同學想變廢為寶,他的以下想法你認為不正確的是 ()A.把鋅皮取下洗凈用于試驗室制取氫氣B.碳棒取下洗凈用作電極C.把銅帽取下洗凈回收利用D.電池內部填有氯化銨等化學物質,將廢電池中的黑色糊狀物干脆作化肥用【解析】選D。電池中含有重金屬,不能作化肥用。2.下面是幾種常見的化學電源示意圖,有關說法不正確的是 ()A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B.干電池在長時間運用后,會出現(xiàn)氣鼓現(xiàn)象C.鉛蓄電池工作時,電能轉化成化學能D.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源【解析】選C。上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池,A正確;干電池在長時間運用后,會出現(xiàn)氣鼓現(xiàn)象,B正確;鉛蓄電池工作時化學能轉化成電能,充電時電能轉化成化學能,C錯誤;氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源,D正確?！炯庸逃柧殹磕芰哭D化率大;氧化劑和還原劑可以不斷從外部輸入;電極產(chǎn)物可以不斷輸出;且能代替汽油作為汽車的動力;能持續(xù)運用的新型電池為 ()A.鋰電池 B.燃料電池C.干電池 D.鉛蓄電池【解析】選B。只有燃料電池符合上述要求,選B。3.(2024·泰安高一檢測)探討人員研制出一種鋰水電池,可作為潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料,以LiOH為電解質,運用時加入水即可放電。下列關于該電池的說法不正確的是 ()A.水既是氧化劑又是溶劑B.放電時正極上有氫氣生成C.放電時OH-向正極移動D.總反應為2Li+2H2O2LiOH+H2↑【解析】選C。該電池的負極是鋰,氧化劑水在正極上得到電子生成氫氣,電解質是LiOH,A、B、D正確;原電池中OH-向負極移動,C錯誤。4.(2024·成都高一檢測)新型乙醇燃料電池用能傳遞質子(H+)的介質作溶劑,反應式為C2H5OH+3O22CO2+3H2O,如圖是該電池的示意圖,下列說法正確的是 ()A.a極為電池的正極B.電池正極的電極反應為4H++O2+4e-2H2OC.電池工作時電流由a極沿導線經(jīng)燈泡再到b極D.電池工作時,1mol乙醇被氧化成CO2時就有6mol電子轉移【解析】選B。a極通乙醇為電池的負極,A錯誤,B正確;電池工作時電流由正極b極沿導線經(jīng)燈泡再到a極,C錯誤;1mol乙醇被氧化成CO2時就有12mol電子轉移,D錯誤?！炯庸逃柧殹?2024·長沙高一檢測)伏打電堆由幾組鋅和銀的圓板積累而成,全部的圓板之間夾放著幾張鹽水泡過的布。如圖所示為最初的伏打電堆模型,由八組鋅和銀串聯(lián)組成的圓板積累而成,總反應式為2Zn+O2+2H2O2Zn(OH)2。下列說法正確的是 ()A.該電池發(fā)生反應時鋅是正極B.電池長時間工作后,中間的布上會有白色固體顆粒生成,該固體顆粒為Ag2OC.當電路中轉移0.1mol電子時,消耗鋅板的總質量為26D.該伏打電堆工作時,在銀板旁邊會有Cl2放出【解析】選C。鋅和銀組成原電池,鋅是負極,A錯誤;依據(jù)電池總反應式2Zn+O2+2H2O2Zn(OH)2可知電池長時間工作后,中間的布上出現(xiàn)白色固體顆粒應是Zn(OH)2,B錯誤;負極反應式為Zn-2e-Zn2+,轉移電子0.1mol時,一組鋅消耗的質量為0.05mol×65g·mol-1=3.25g,八組鋅消耗的總質量為3.25g×8=26g,C正確;銀作正極5.最近,科學家研發(fā)了“全氫電池”,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 ()A.右邊吸附層中發(fā)生了還原反應B.負極的電極反應是H2-2e-+2OH-2H2OC.電池的總反應是2H2+O22H2OD.電解質溶液中Na+向右移動,Cl向左移動【解析】選C。右邊吸附層中H+生成H2是正極,發(fā)生了還原反應,A正確;左邊吸附層是負極,發(fā)生H2-2e-+2OH-2H2O,B正確;電池放電的過程中,沒有氧氣參加反應,C錯誤;電解質溶液中Na+向右(正極)移動,Cl向左(負極)移動,D正確?！炯庸逃柧殹?2024·武漢高一檢測)LED產(chǎn)品的運用為城市增加色調。如圖是氫氧燃料電池驅動LED發(fā)光的一種裝置示意圖。下列有關敘述正確的是()A.電路中的電子從負極經(jīng)外電路到正極,再經(jīng)過KOH溶液回到負極,形成閉合回路B.a處通入氫氣,b處通入氧氣,該裝置將化學能最終轉化為電能C.電池放電后,OH-的物質的量濃度減小D.通入O2的電極發(fā)生反應:O2+4e-2O2-【解析】選C。電子不經(jīng)過KOH溶液,A錯誤;由外電路中電子的運動方向可知,a是負極、b是正極,a處通入氫氣、b處通入氧氣,該裝置將化學能最終轉化為光能,B錯誤;電池放電后,電池反應產(chǎn)物是水,故OH-的物質的量濃度減小,C正確;通入O2的電極發(fā)生反應為O2+2H2O+4e-4OH-,D錯誤。6.汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。放電時的電池反應如下:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,依據(jù)此反應推斷下列敘述中正確的是 ()A.PbO2是電池的負極B.放電時,溶液中的H+向正極區(qū)移動,正極區(qū)域的溶液的酸性增加C.放電時,電子由Pb電極通過導線流向PbO2D.正極的電極反應式為Pb-2e-Pb2+【解析】選C。由PbO2→PbSO4發(fā)生的是還原反應,PbO2應是電池的正極,A錯誤;放電時,溶液中的H+向正極區(qū)移動,發(fā)生反應PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O,溶液的酸性不會增加,B、D錯誤。7.酸性干電池裝置示意圖如圖所示,電池總反應式為Zn+2NZn2++2NH3↑+H2↑,下列說法正確的是 ()A.碳為電池的負極B.氨氣在碳棒上生成C.電流由鋅極流向碳極D.H2在Zn片上生成【解析】選B。放電時,Zn是負極、碳是正極,A錯誤;碳是正極,正極上得電子發(fā)生還原反應,電極反應式為2N+2e-2NH3↑+H2↑,所以氨氣、氫氣在碳棒上生成,B正確,D錯誤;電流從正極流向負極,即由碳棒流向鋅極,C錯誤。8.(2024·三明高一檢測)鎳氫電池是新型的可充電電池,它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池,鎳氫電池的總反應式:H2+NiO(OH)Ni(OH)2。依據(jù)此反應式推斷,下列敘述不正確的是 ()A.電池放電時,電池負極四周溶液的堿性增加B.電池放電時,鎳元素被還原C.電池充電時,是電能轉化為化學能D.電池放電時,H2是負極【解析】選A。電池放電時,負極反應式為H2-2e-+2OH-2H2O,電極四周OH-離子削減,堿性減弱,A錯誤;電池放電時,鎳元素由+3價降到+2價,被還原,B正確;電池充電時,電能轉化成化學能,C正確;電池放電時,負極反應為H2-2e-+2OH-2H2O,H2是負極,D正確。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)9.(14分)氯鋁電池是一種新型的燃料電池。試回答下列問題:(1)通入Cl2(g)的電極是(填“正”或“負”)極。

(2)投入Al(s)的電極是(填“正”或“負”)極。

(3)電子從(填“Al”或“Cl”)極流向極(填“正”或“負”)。

(4)每消耗8.1gAl(s),電路中通過的電子數(shù)目為NA(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)【解析】推斷原電池的正負極首先要分析題中所給信息,此題所給信息是詳細反應物,依據(jù)詳細反應物間的相互反應式為2Al+3Cl22AlCl3,可知Cl2得電子在正極反應,Al失電子在負極反應,所以通入Cl2(g)的電極是正極,投入Al(s)的電極是負極,電子由負極(Al)經(jīng)外電路流向正極。8.1gAl(s)的物質的量為=0.3mol,每摩爾Al反應轉移3mol電子,0.3molAl反應,電路中通過的電子數(shù)為3NA×0.3=0.9NA。答案:(1)正(2)負(3)Al正(4)0.910.(16分)我國首創(chuàng)的以鋁、空氣、海水為能源的新型海水標記燈已研制勝利。這種燈以取之不盡的海水為電解質溶液,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷地產(chǎn)生電流。運用時只要把燈放入海水中,數(shù)分鐘后就會發(fā)出刺眼的閃光,其能量比干電池高20～50倍。試推想此種新型電池可能的基本結構:負極材料為電極反應:

正極材料為電極反應:

總反應為

【解析】因海水標記燈是以鋁、空氣、海水為能源,以海水為電解質溶液,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷地產(chǎn)生電流,所以鋁、空氣形成了原電池,其中鋁為負極材料,空氣中的氧氣在正極材料上得電子,可以用石墨作正極材料。答案:鋁4Al-12e-+12OH-4Al(OH)3石墨3O2+12e-+6H2O12OH-4Al+3O2+6H2O4Al(OH)3(20分鐘30分)一、選擇題(本題1小題,共10分)11.(2024·上饒高一檢測)探討人員最近發(fā)覺了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電,在海水中電池總反應式可表示為5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,下列關于“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是 ()A.正極反應式:Ag+Cl--e-AgClB.每生成1molNa2Mn5O10轉移2mol電子C.Na+不斷向“水”電池的負極移動D.AgCl是還原產(chǎn)物【解析】選B。Ag為負極,電極反應式為Ag+Cl--e-AgCl,A錯誤;AgCl為氧化產(chǎn)物,D錯誤;依據(jù)方程式中5MnO2生成1Na2Mn5O10,化合價共降低了2價,所以每生成1molNa2Mn5O10轉移2mol電子,B正確;在原電池中陰離子向負極移動,陽離子向正極移動,C錯誤。【加固訓練】(2024·貴陽高一檢測)如圖是半導體光電化學電池光解水制氫的反應原理示意圖。在光照下,電子由價帶躍遷到導帶后,然后流向對電極。下列說法不正確的是 ()A.對電極的電極反應式為2H++2e-H2↑B.半導體電極發(fā)生還原反應C.電解質溶液中陽離子向對電極移動D.整個過程中實現(xiàn)了太陽能→電能→化學能的轉化【解析】選B。由圖示分析知在對電極上發(fā)生的反應式為2H++2e-H2↑,A正確;半導體電極是負極,發(fā)生氧化反應,B錯誤;電解質溶液中陽離子向正極即對電極移動,C正確;依據(jù)過程分析,整個過程實現(xiàn)了太陽能向電能、化學能的轉化,D正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共20分)12.化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。(1)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池,其電池總反應可以表示為Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,以下說法中正確的是。

①以上反應是可逆反應②以上反應不是可逆反應③充電時化學能轉變?yōu)殡娔堍芊烹姇r化學能轉變?yōu)殡娔?2)廢棄的鎳鎘電池已成為嚴峻的環(huán)境污染物,有資料表明一節(jié)廢鎳錫電池可以使一平方米面積的耕地失去運用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴峻。這是因為。

(3)鋰是一種堿金屬元素,其相對原子質量為7,而鋰電池是新一代高能電池,它以質量輕、能量高而受到普遍重視。一種常用鋰電池的總反應式可表示為Li+MnO2LiMnO2,由于它的比容量(單位質量電板材料所能轉換的電量)特殊大而廣泛應用于心臟起搏器,一般運用時間可長達十年。它的負極用金屬鋰制成;①鋰電池比容量特殊大的緣由是

。

②鋰電池中的電解質溶液需用非水溶劑配制,為什么這種電池不能運用電解質的水溶液?請用化學方程式表示其緣由

。

③若鋰電池供應了5.3×10-5mol的電子(其他損耗忽視不計),則消耗正極的材料的質量約為g。

(4)鉛蓄電池是典型的可充電型電池,它的正、負極都是惰性材料,電池總反應式為Pb+PbO2+4H++2S2PbSO4+2H2O放電時正極的電極反應式是

,

電解液中H2SO4的濃度將變,當外電路通過1mol電子時,理論上負極板的質量增加g。

【解析】(1)鎳(Ni)鎘(Cd)充電電池,放電、充電的條件不同,不是可逆反應,放電時化學能轉化為電能,充電時電能轉化為化學能。(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸,所以在酸性土壤中這種污染尤為嚴峻。(3)①鋰電池比容量特殊大的緣由是鋰的摩爾質量小。②鋰電池不能運用電解質的水溶液,因為鋰與水反應。③依據(jù)MnO2+e-Mn