【金版学案】2014-2015学年高中化学 人教版选修4 同步课时检测：第四章 第二节　化学电源（含详细解析）

化学·选修4(人教版)
第二节　化学电源
金焰四射的太阳，其表面是一片烈焰翻腾的火海，温度为6000°C左右。在太阳内部，温度高达两千万度以上。所以，太阳能一刻不停地发出大量的光和热，为人类送来光明和温暖，它也成了取之不尽、用之不竭的能源聚宝盆。
将太阳光变成电能，是利用太阳能的一条重要途径。人们早在20世纪50年代就制成了第一个光电池。将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断地变成电能，使汽车开动起来。这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。
?水平测试
1．(2013·北京卷)下列设备工作时，将化学能转化为热能的是(　　)
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
解析：硅太阳能电池是将太阳能直接转化为电能，故A错误；锂离子电池将化学能直接转化为电能，故B错误；太阳能集热器是将太阳能转变为热能，故C错误；燃料燃烧将化学能直接转化为热能，故D正确。
答案：D
2.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(　　)
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极　②正极反应为：Ag＋＋e－===Ag　③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作　④将铜片侵入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①②　　　　B．②③
C．②④ D．③④
解析：该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，因此②对；在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以①错；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以③错；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以④对；故答案为C。
答案：C
3．茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt－Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中(　　)
①铝合金是阳极　②铝合金是负极　③海水是电解液　④铝合金电极发生还原反应
A．②③　　　B．②④　　　C．①②　　　D．①④
解析：较活泼的铝合金为负极(②对)，Pt－Fe合金网为正极，海水是电解液(③对)，负极上发生氧化反应(④错)。
答案：A
4．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是(　　)
A．充电时作阳极，放电时作正极
B．充电时作阳极，放电时作负极
C．充电时作阴极，放电时作负极
D．充电时作阴极，放电时作正极
解析：铅蓄电池是最常见的二次电池，充电时电极反应是放电时电极反应的逆反应。放电时正极得到电子发生还原反应，充电时则失去电子发生氧化反应作阳极。
答案：A
5．下列有关电池的说法不正确的是(　　)
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．锌锰干电池中，锌电极是负极
解析：二次电池，即可充电电池，所以A项对。B中，在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。
答案：B
6．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液，试回答下列问题：
(1)通入氯气的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：
________________________________________________________________________。
(2)加入铝的电极是________极(填“正”或“负”)，电极反应式为：
________________________________________________________________________。
(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。
答案：(1)正　3Cl2＋6e－===6Cl－
(2)负　2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O
(3)Al　Cl2
?能力提升
7．(2013·上海卷)糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。下列分析正确的是(　　)
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长糕点保质期
B．脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为：Fe－3e－===Fe3＋
C．脱氧过程中碳做原电池负极，电极反应为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
D．含有1.12 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气336 mL(标准状况)
解析：根据题意铁作为电池负极(Fe－2e－===Fe2＋)，碳作原电池正极(2H2O＋O2＋4e－===4OH－)，因此BC错误，脱氧过程是放热反应，A项错误，D项生成的Fe2＋继续被O2氧化为Fe3＋根据电子守恒，4Fe－3O2，D项正确。答案选D。
答案：D
8．(2013·江苏卷)Mg—H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)
A．Mg电极是该电池的正极
B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的pH增大
D．溶液中Cl－向正极移动
解析：本题是电化学基础的一条简单综合题，着力考查学生对原电池基础知识的理解能力组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，A错；双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为水，溶液pH值增大，故B错、C正确；溶液中Cl－移动方向同外电路电子移动方向一致，应向负极方向移动，D错；故答案为C。
答案：C
9．
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉。铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是__________________，在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。
(2)负极反应式为
________________________________________________________________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为
________________________________________________________________________。
(4)该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可持续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一，金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li＋H22LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。
②已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。
③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。
解析：本题考查电化学知识。
(1)原电池的实质为化学能转化成电能，总反应为2H2＋O2===2H2O，其中H2在负极失电子，即电子从a流向b。
(2)负极为H2失电子生成H＋，但溶液为KOH溶液，故负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。
(3)铂粉的接触面积大，这样增大电极单位面积吸附的H2、O2分子数，可以加快反应速率。
(4)反应Ⅰ中Li从0价升至＋1价，作还原剂，反应Ⅱ中H2O中的H从＋1价降至0价，作氧化剂。在反应Ⅰ中当吸收10 mol H2时，生成20 mol LiH，V＝＝×10－3L＝195.12×10－3L，则＝＝8.71×10－4。反应Ⅱ中20 mol LiH可生成20 mol H2，实际参加反应的H2为20×80%＝16 mol，每1 mol H2生成H2O时，转移2 mol电子，故导线中通过电子的物质的量为16 mol×2＝32 mol。
答案：(1)化学能转化成电能　a流向b
(2)H2－2e－＋2OH－===2H2O
(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快反应速率
(4)①Li　H2O　②8.71×10－4　③32
10．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。
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为
________________________________________________________________________；
(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是
________________________________________________________________________，
反应的化学方程式为
________________________________________________________________________；
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
________________________________________________________________________。
解析：分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。
(1)负极材料为Li(还原剂)，电极反应式为Li－e－===Li＋。
(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
(3)题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。
(4)构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。
答案：(1)Li　Li－e－===Li＋
(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑
(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成
SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑
(4)构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应