课件23张PPT。课件25张PPT。课时训练19 一次电池 二次电池
1.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( )
A.利用电池外壳的金属材料
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中石墨电极
答案:B
2.锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为:Zn(s)+2MnO2+2NZn2++Mn2O3(s)+2NH3↑+H2O,在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A.Zn B.碳
C.MnO2和N D.Zn2+和NH3
解析:根据方程式可知:Zn为原电池的负极,碳棒为原电池的正极,负极失电子变成Zn2+,失去的电子被MnO2和N得到,生成了低价态的Mn2O3和不带电的NH3。所以在正极上N和MnO2为反应物。
答案:C
3.纽扣电池可用于计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池,其电极分别为Zn和Ag2O,以KOH溶液为电解质溶液,电池的总反应为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2。关于该电池的叙述不正确的是( )
A.使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,Zn是负极
B.使用时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极,Ag2O是负极[来源:Zxxk.Com]
C.正极的电极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-
D.Zn极发生氧化反应,Ag2O极发生还原反应
解析:由总方程式可以看出,负极为Zn,正极为Ag2O,使用时电子由负极流向正极,A项正确,B项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,C项正确,D项也正确。
答案:B
已知蓄电池在放电时起原电池的作用,在充电时起电解池的作用。汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成。两个电极用稀硫酸作电解质溶液。在放电时,两极发生的反应可分别表示为:
Pb+S-2e-PbSO4
PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O
充电时,两极发生的反应分别表示为:
PbSO4+2e-Pb+S
PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S
根据上述材料,完成4~6题。
4.在放电时,下列说法中正确的是( )
A.充满海绵状灰铅的铅板为电源正极
B.充满二氧化铅的铅板为电源负极
C.铅板在放电时发生氧化反应
D.铅板在放电时发生还原反应
解析:由电极反应可知:铅板作负极,二氧化铅为正极,故A、B均错;负极上金属失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应,故C对,D错。
答案:C
5.在蓄电池放电时,溶液的pH将( )
A.不变 B.升高
C.降低 D.无法确定
解析:将放电时的两个电极反应相加可得:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,可见,放电时不断消耗H2SO4,c(H+)减小,pH升高。
答案:B
6.在蓄电池生产和使用时,下列说法中正确的是( )
A.生产和使用铅蓄电池,不会造成环境污染
B.生产和使用铅蓄电池时,可能引起铅中毒和环境污染
C.使用铅蓄电池时,若铅板上有1 mol铅反应就消耗1 mol H2SO4
D.在使用时,电池内溶液的密度会增大
解析:铅的化合物会造成环境污染,故A错误,B正确;由电池反应可知,1 mol铅反应消耗2 mol H2SO4,故C错误;在电池的使用过程中,硫酸溶液的浓度会逐渐降低,密度逐渐减小,故D错误。
答案:B
7.新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应为:正极:FePO4+Li++e-LiFePO4,负极:Li-e-Li+。下列说法中正确的是( )
A.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连
B.放电时电池反应为FePO4+Li++e-LiFePO4
C.放电时电池内部Li+向负极移动
D.放电时,在正极上Li+得电子被还原
解析:A项,充电时电池上标注“+”的电极应与电源的正极相连;C项,放电时电池内部Li+向正极移动;D项,在正极上FePO4得电子被还原。[来源:学科网ZXXK]
答案:A
8.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()中而形成的,电池总反应方程式为:8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是( )
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.电池工作过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3
D.电池工作过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1
解析: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,故B选项不正确;Li为碱金属,易与水发生反应:2Li+2H2O2LiOH+H2↑,故A选项不正确;电池工作过程中,SOCl2被还原为S,故C选项不正确;由电池总反应式知,8 mol Li参与反应,可提供8 mol e-,同时在正极析出2 mol S,故本题正确选项为D。
答案:D
9.利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验,甚至制作出一些有实际应用价值的装置来,下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时,有关说法正确的是( )
A.铝罐将逐渐被腐蚀[来源:学科网ZXXK]
B.石墨颗粒和炭棒上发生的反应为:O2+4e-2O2-
C.炭棒应与玩具电机的负极相连
D.该电池工作一段时间后炭棒和石墨颗粒的质量会减轻
答案:A
10.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)目前常用的镍镉(NiCd)电池,其电池总反应可以表示为:
Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,以下说法中正确的是( )
①以上反应是可逆反应
②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能
④放电时化学能转变为电能
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为 。?
解析:(1)NiCd电池的充、放电条件不相同,因此电池的充、放电反应不属于可逆反应。
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解,生成重金属离子Ni2+和Cd2+,污染土壤。
答案:(1)B[来源:Zxxk.Com]
(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液
11.ZnMnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。[来源:Zxxk.Com]
(1)该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。?
(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是 。欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的 (填代号)。?
a.NaOH
b.Zn
c.Fe
d.NH3·H2O
答案:(1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
12.铅蓄电池是典型的可充型电池,电池总反应为:Pb+PbO2+4H++2S2PbSO4+2H2O。
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
放电时,正极的电极反应是 ;电解液中H2SO4的浓度将变 ;当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加 g。?
解析:放电时正极上发生还原反应,由总电池反应知,发生还原反应的物质为PbO2,产物为PbSO4,同时消耗H2SO4,故正极反应为:PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O。
答案:PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O 小 48
课时训练20 燃料电池
1.氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能,而不经过热能这一中间形式,已用于宇宙飞船及潜艇中,其电极反应为:
负极:2H2+4OH--4e-4H2O
正极:O2+2H2O+4e-4OH-
所产生的水还可作为饮用水,今欲得常温下1 L水,则电池内电子转移的物质的量约为( )
A.8.9×10-3 mol
B.4.5×10-2 mol
C.1.1×102 mol
D.5.6×10 mol
解析:正负极反应合并得:2H2+O22H2O,若转移4 mol电子,则生成2 mol H2O,欲生成1 L水即 mol,转移电子为×2 mol≈1.1×102 mol。
答案:C
2.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料,空气为氧化剂,铂作催化剂,导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是( )
①正极反应为:O2+4H++4e-2H2O[来源:Zxxk.Com]
②负极反应为:2H2-4e-4H+
③总的化学反应为:2H2+O22H2O
④氢离子通过电解质向正极移动
A.①②③ B.②③④[来源:Zxxk.Com]
C.①②④ D.①②③④
解析:燃料电池中的反应不是在点燃的条件下进行的,故③错。因为导电离子是H+,且向正极移动,所以正极反应为O2+4H++4e-2H2O,电子由负极通过外电路流向正极。
答案:C
3.美国加州Miramar海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池,该电池可同时供应电和水蒸气,其工作温度为600~700 ℃,所用燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为:2H2+O22H2O,负极反应为:H2+C-2e-H2O+CO2。则下列推断中正确的是( )
A.正极反应:4OH--4e-2H2O+O2↑
B.当电池生成1 mol H2O时,转移4 mol电子
C.放电时C向负极移动
D.放电时C向正极移动
解析:总反应减去负极反应求得正极反应为:O2+4e-+2CO22C,故A项错误;由总反应知每生成1 mol水,转移2 mol电子,故B项错误;放电时,C向负极移动,C项正确;D项错误。
答案:C
4.有四种燃料电池:A.固体氧化物燃料电池 B.碱性氢氧化物燃料电池 C.质子交换膜燃料电池 D.熔融盐燃料电池,下面是工作原理示意图,其中正极反应生成水的是( )
解析:A项,正极反应生成O2-;B项,正极反应生成OH-;C项,正极反应生成H2O;D项,正极反应生成C。
答案:C
5.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( )
A.有O2放电的a极为电池的负极
B.有H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
D.该电池的总反应方程式为2H2+O22H2O
解析:固体介质允许O2-通过,说明为非水体系,因此a极反应不正确,这种表达是水溶液中进行的反应,a极反应应该是:O2+2e-O2-,b极反应:H2-2e-2H+,总反应方程式是H2+O2H2O。
答案:D
6.(2012·四川理综,11)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH-4e-+H2OCH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C.电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为:O2+4e-+2H2O4OH-
解析:结合题意,该电池总反应即是乙醇的氧化反应,不消耗H+,故负极产生的H+应向正极移动,A项错误;酸性溶液中,正极电极反应为O2+4e-+4H+2H2O,D项错误;转移0.4 mol电子时,消耗O2 0.1 mol,即标准状况下为2.24 L,B项错误;正极反应与负极反应相加可得电池反应为CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O,C正确。
答案:C
7.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A.该电池能够在高温下工作[来源:学科网]
B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+
C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体L
解析:微生物主要成分是蛋白质,高温条件下蛋白质失去活性,A不正确。通入燃料C6H12O6的极为负极,负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-6CO2↑+24H+(能放出CO2应该是酸性,所以右边写H+。不能在左边加OH-、右边写H2O),B项正确。正极反应为:6O2+24H++24e-12H2O,从两极反应可知:负极生成H+,正极消耗H+,即通过质子交换膜从负极到正极传导H+,选项C不正确。从总反应C6H12O6+6O26CO2+6H2O可知,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 L,D项错。
答案:B
8.据报道,摩托罗拉公司研制了一种有甲醇和氧气,以及强碱作电解质的手机电池,电量可达到镍氢电池的10倍,有关此电池的叙述错误的是( )
A.溶液中的阳离子移向正极
B.负极反应式:CH3OH+8OH--6e-C+6H2O
C.电池在使用过程中,电解质溶液的c(OH-)不变
D.当外电路通过6 mol电子时,理论上消耗1.5 mol O2
解析:A项,溶液中的阳离子移向发生还原反应的一极即正极;B项,负极CH3OH发生氧化反应;C项,电池在使用过程中,电解质溶液的c(OH-)减少;D项,1 mol O2消耗可转移4 mol电子,外电路通过6 mol e-时,消耗1.5 mol O2。
答案:C
9.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池的说法中正确的是( )
A.在熔融电解质中O2-由负极移向正极
B.电池的总反应是2C4H10+13O28CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-+2H2O4OH-
D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10-26e-+13O2-4CO2+5H2O
解析:本题以丁烷燃料电池为载体,综合考查了原电池原理涉及的有关“电子流向、电极反应、电池总反应”等内容,因正极上富集电子,根据电性关系,O2-不可能移向正极,A错。由丁烷的燃烧反应及电解质的特性知该电池的总反应为2C4H10+13O28CO2+10H2O,B正确。在熔融状态下允许O2-在其间通过,故其正极反应式为O2+4e-2O2-,C不正确。通入丁烷的一极应为负极,D错。
答案:B[来源:学科网ZXXK]
10.(1)据报道,科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型电池,可供手机连续使用一个月。据此请回答以下问题:
①甲醇是 极,电极反应是 。?
②电池反应的离子方程式是 。?
(2)一般说来,根据一个氧化还原反应便可设计一个原电池。例如,某种燃料电池的总反应是CH4+2O2+2OH-C+3H2O。在此燃料电池中,通CH4极是 极,通O2极是 极,每消耗1 mol CH4,转移电子 mol,此电池的电解质溶液为 ,负极发生的电极反应是 ,正极发生的电极反应是 。?
答案:(1)①负 CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O
②2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O
(2)负 正 8 碱性介质如KOH溶液 CH4-8e-+10OH-C+7H2O 2O2+4H2O+8e-8OH-[来源:Z*xx*k.Com]
11.可以将氧化还原反应2H2+O22H2O设计成原电池。
(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池,则负极通的气体应是 ,正极通的气体就是 ,电极反应为:正极 ,负极 。?
(2)如果把KOH改为稀硫酸作电解质,则电极反应为:正极: ,负极: 。?
(3)(1)和(2)的电解质溶液不同,反应进行后,其溶液的pH各有何变化? 。?
(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液作电解质溶液,则电极反应为:正极: ,负极: 。?
解析:(1)根据电池反应可知在反应中H2被氧化,O2被还原。H2应该在负极上反应,O2应该在正极上反应,又因为是碱性溶液不可能有H+参加或生成,故负极的电极反应为2H2+4OH--4e-4H2O,正极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-。
(2)若将电解质溶液换为酸性溶液,此时应考虑不可能有OH-参加或生成,故负极的电极反应为2H2-4e-4H+,正极的电极反应为O2+4H++4e-2H2O。
(3)由于前者在碱性条件下反应,KOH的量不变,但工作时H2O增多,故溶液变稀,pH将变小;而后者为酸溶液,H2SO4的量不变,H2O增多,故溶液变稀,pH将变大。
(4)如把H2改为甲烷,KOH溶液作电解质,则正极反应为2O2+4H2O+8e-8OH-;负极反应为CH4+10OH--8e-C+7H2O,此时不会有CO2放出。
答案:(1)H2 O2 O2+2H2O+4e-4OH- H2+2OH--2e-2H2O
(2)O2+4H++4e-2H2O 2H2-4e-4H+
(3)前者变小,后者变大
(4)2O2+4H2O+8e-8OH- CH4+10OH--8e-C+7H2O
