人教版高中化学必修 2 《2.2.2 发展中的化学电源》巩固练习及答案 1.Mg-AgCl 电 池 是 一 种 能 被 海 水 激 活 的 一 次 性 贮 备 电 池 , 电 池 反 应 方 程 式 为2AgCl+Mg Mg2+ +2Ag+2Cl - 。下列有关该电池的说法正确的是(
)。
A.Mg 为电池的正极 B.负极反应为 AgCl+e-Ag+Cl-
C.不能被 KCl 溶液激活 D.可用于海上应急照明供电 【解析】根据氧化还原规律可判断:Mg 为还原剂被氧化、失电子,是负极,所以 A、B 两项错误;该电池能被海水激活,则也能被 KCl 溶液激活,C 项错误。
【答案】D 2.汽车的启动电源常用铅蓄电池,放电时的电池反应如下:PbO 2 +Pb+2H 2 SO 4 2PbSO 4 +2H 2 O,根据此反应判断下列叙述中正确的是(
)。
A.PbO 2 是电池的负极 B.负极的电极反应式为 Pb+S-2e-PbSO 4
C.PbO 2 得电子,被氧化 D.电池放电时,溶液酸性增强 【解析】铅蓄电池放电时,Pb 为负极,电极反应式为 Pb-2e- +SPbSO 4 ,PbO 2 为正极,得电子发生还原反应;因反应消耗 H+ ,故溶液酸性减弱。
【答案】B 3.下列说法中正确的是(
)。
①燃料电池的反应物不是储存在电池的内部 ②锌锰干电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池 ③锂电池是新一代可充电电池 ④燃料电池能量转化率可达 100% A.②③④
B.①②③④
C.①②③
D.①③④ 【答案】C 4.下列对化学电源的叙述中正确的是(
)。
A.干电池属于二次电池 B.二次电池在充电时是电能转化为化学能的过程 C.化学电源均是安全、无污染的 D.燃料电池是通过燃料燃烧所释放的热能转化为电能的电源 【答案】B 5.有一种银锌微型纽扣电池,其电极分别是 Ag 2 O 和 Zn,电解质溶液为 KOH,电极反应为Zn+2OH- -2e -ZnO+H 2 O,Ag 2 O+2H 2 O+2e-2Ag+2OH- ,电池总反应为 Ag2 O+Zn 2Ag+ZnO。下列有关叙述中不正确．．．的是(
)。
A.Zn 为负极、Ag 2 O 为正极 B.电池工作时,正极质量逐渐减小 C.电池工作时,电子由 Zn 极经外电路流向 Ag 2 O 极 D.电路中每通过 0.2 mol 电子,负极的质量理论上减少 6.5 g
【解析】根据两个电极发生的反应可判断 Zn 为负极、Ag 2 O 为正极,A 项正确;电池工作时,正极 Ag 2 O 转变为 Ag,质量逐渐减小,B 项正确;电池工作时,电子由负极经外电路流向正极,C 项正确;负极反应为 Zn+2OH- -2e -ZnO+H 2 O,故负极的质量逐渐增大,D 项错误。
【答案】D 6.被称之为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片(在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn+2MnO 2 +H 2 O ZnO+2MnO(OH),下列说法正确的是(
)。
A.该电池的正极为锌 B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 C.当 0.1 mol Zn 完全溶解时,转移电子个数为 1.204×1024
D.电池正极反应式为 2MnO 2 +2e- +2H2 O 2MnO(OH)+2OH-
【解析】反应中Zn由0价变成+2价,Mn由+4价变成+3价,故该电池的负极为锌,正极为MnO 2 ;当 0.1 mol Zn 溶解时,转移电子数为 0.1 mol×2×6.02×1023
mol -1 =1.204×10 23 ;根据反应中反 应 物 、 产 物 , 结 合 MnO 2 中 Mn 元 素 得 电 子 情 况 判 断 , 电 池 正 极 反 应 式 为2MnO 2 +2e- +2H2 O 2MnO(OH)+2OH- 。
【答案】D 7.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机酸转化成氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应式为(
)。
A.H 2 +2OH- -2e -2H 2 O B.O 2 +4H+ +4e -2H 2 O C.H 2 -2e-2H+
D.O 2 +2H 2 O+4e-4OH-
【答案】C 8.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以 LiOH 为电解质,使用时加入水即可放电。下列关于该电池的说法不正确．．．的是(
)。
A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成 C.放电时 OH- 向正极移动 D.电池的总反应为 2Li+2H 2 O 2LiOH+H 2 ↑ 【答案】C 9.A、B、C 三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸,如图所示:
(1)A 中反应的离子方程式为 。
(2)B 中 Sn 极的电极反应式为
,Sn 极附近溶液的 pH 将
(填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)C 中被腐蚀的金属是
,总反应的化学方程式为
。
(4)比较 A、B、C 中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是
。
【答案】(1)Fe+2H+Fe2+ +H2 ↑ (2)2H+ +2e -H 2 ↑;升高
(3)Zn(或锌);Zn+H 2 SO 4 ZnSO 4 +H 2 ↑ (4)B>A>C 10.航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式都是 2H 2 +O 2 2H 2 O。
(1)酸式氢氧燃料电池的电解质是酸,其负极反应为 2H 2 -4e-4H+ ,则其正极反应为
。
(2)碱式氢氧燃料电池的电解质是碱,其正极反应为 O 2 +2H 2 O+4e-4OH- ,则其负极反应为
。
【解析】电池中两电极的反应式相加即得电池总反应式,因此,用电池总反应式减去某一电极的反应式,即得另一电极的反应式。(1)酸式氢氧燃料电池中负极反应式为 2H 2 -4e-4H+ ,电池总反应式为 2H 2 +O 2 2H 2 O,则正极反应式为 O 2 +4H+ +4e -2H 2 O。(2)碱式氢氧燃料电池中正极 反 应 式 为 O 2 +2H 2 O+4e-4OH- , 电 池 总 反 应 式 为 2H2 +O 2 2H 2 O, 则 负 极 反 应 式 为2H 2 +4OH- -4e -4H 2 O。
【答案】(1)O 2 +4H+ +4e -2H 2 O (2)2H 2 +4OH- -4e -4H 2 O 11.甲醇燃料电池曾用于国际救援部队中。它采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其工作原理如图所示。回答下列问题:
(1)Pt(a) 电 极 是 电 池 的
( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 极 , 电 极 反 应 式为
;Pt(b)电极发生
(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为
。
(2) 该 甲 醇 燃 料 电 池 的 总 反 应 方 程 式为
。
(3)如果该电池工作时电路中通过 2 mol 电子,则理论上消耗 CH 3 OH 的物质的量为
。
【解析】(1)Pt(a)通入的反应物为 CH 3 OH,是负极,发生氧化反应,其电极反应为CH 3 OH+H 2 O-6e-CO 2 +6H+ ;Pt(b)通入的反应物为 O2 ,发生还原反应,由于电解质溶液为稀硫酸,故其电极反应为 O 2 +4H+ +4e -2H 2 O。(2)该甲醇燃料电池发生的总反应相当于甲醇的燃烧,也就是正、负极反应相加所得的总反应:2CH 3 OH+3O 2 2CO 2 +4H 2 O。(3)根据电池总反应可知,反应中每转移 12 mol 电子消耗 2 mol CH 3 OH,因此当电路中通过 2 mol 电子,理论上消耗 CH 3 OH 的物质的量为 mol。
【答案】(1)负;CH 3 OH+H 2 O-6e-CO 2 +6H+ ;还原;O2 +4H+ +4e -2H 2 O (2)2CH 3 OH+3O 2 2CO 2 +4H 2 O (3) mol
12.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述中正确的是(
)。
A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C.甲烷燃料电池工作时甲烷在负极被氧化 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【解析】锌锰干电池中,惰性材料碳棒作正极,电池工作时不会损耗,A 项错误;B 项中能量的转化形式错误,电池工作时是将化学能转化为电能;太阳能电池的主要材料是硅而不是二氧化硅,D 项错误。
【答案】C 13.LiFePO 4 电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。电池反应为FePO 4 +Li LiFePO 4 。下列有关该电池的说法中正确的是(
)。
A.放电时负极发生还原反应 B.放电时电池内部 Li+ 向负极移动 C.放电过程中,电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为 FePO 4 +Li+ +e -LiFePO 4
【答案】D 14.Li-SOCl 2 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl 4 -SOCl 2 。电池的总反应可表示为 4Li+2SOCl 2 4LiCl+S+SO 2 。
请回答下列问题: (1)电池的负极材料为
,发生的电极反应为
。
(2)电池正极发生的电极反应式为
。
(3) 组 装 该 电 池 必 须 在 无 水 、 无 氧 的 条 件 下 进 行 , 原 因是
。
【解析】(1)分析元素的化合价变化,可得 Li 为还原剂(作负极),失电子:Li-e-Li+ 。
(2)SOCl 2 为氧化剂,得电子,从题给电池反应可推出产物为 Cl- +S+SO2 (或用总反应减去负极反应)。
【答案】(1)Li;Li-e-Li+
(2)2SOCl 2 +4e-4Cl- +S+SO2
(3)该电池的电极材料 Li 能和氧气、水反应
15.一种锌锰干电池外壳的纸层包装印有下图的文字,其电极分别为碳棒和锌皮。以糊状 NH 4 Cl和 ZnCl 2 作 电 解 质 ( 其 中 加 入 MnO 2 氧 化 吸 收 H 2 ), 电 极 反 应 可 简 化 为Zn-2e-Zn2+ ;2N+e -2NH 3 +H 2 。请回答下列问题:
(1)该电池的种类是
(填字母)。
a.一次电池
b.二次电池
c.燃料电池 (2)该电池含有的金属元素中毒性最大的是
(写元素符号)。
(3)①锌锰干电池制作简单、价格便宜,但存在
(填字母)缺点。
a.放电时间短,电压下降快 b.易发生自放电 c.内部化学物质易泄漏 ②根据锌锰干电池的结构特点和化学反应原理,使用锌锰干电池时应该注意的问题是
(任写一条)。
(4)人们将 NH 4 Cl 换成湿的 KOH,将锌片换成锌粉,并在构造上进行改进,制成了碱性锌锰干电池。电池总反应为 Zn+2MnO 2 +2H 2 O Zn(OH) 2 +Mn 2 O 3 ,当电池提供 6.02×1022 个电子时,消耗负极材料的质量为
g。
(5)从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有
(写两种)。
【解析】(1)锌锰干电池使用后不可充电再生,是一次电池。(2)该电池含有的金属元素有锌、锰、汞,其中汞的毒性最大。(3)锌锰干电池具有放电时间短,电压下降快、负极与电解质直接接触,易发生自放电、负极锌腐蚀后内部化学物质易泄漏等缺点。(4)碱性锌锰干池总反应为 Zn+2MnO 2 +2H 2 O Zn(OH) 2 +Mn 2 O 3 ,转移电子数为 2e- ,故当电池提供 6.02×10 22 个即 0.1 mol电子时,消耗负极锌的物质的量为 0.05 mol,质量为 3.25 g。(5)从废旧碱性锌锰电池中可以回收利用的物质有锌、二氧化锰等。
【答案】(1)a (2)Hg (3)①abc ②不能通过加热或充电等方式使一次电池再生,否则有可能发生爆炸;用电器长时间不用时应及时取出电池,使用后应关闭电源,以免电池继续放电,使其内部发生不利化学反应而导致泄漏;废电池不要随意丢弃,尽可能与其他垃圾分开投放;不宜长时间存放,及时使用(其他合理答案均可) (4)3.25 g (5)锌、二氧化锰
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