2024人教版高中化学必修第二册同步练习题--专题强化练3　利用原电池工作原理突破新型化学电源（含解析）

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2024人教版高中化学必修第二册同步
专题强化练3　利用原电池工作原理突破新型化学电源
1.(2023湖北沙市中学期中)锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能,放电时发生反应:2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-,下列说法不正确的是(　　)
A.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
B.放电时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-
C.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
D.整个反应过程中,总反应为4Li+O2+2H2O4LiOH
2.(2023山东青岛莱西期中)将CH4设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔性碳棒)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积V L。则下列说法正确的是(　　)
A.OH-由A端移向B端
B.0C.22.4D.V=33.6时,溶液中阴离子浓度大小关系为c(OH-)>c(C)>c(HC)
3.(1)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
请回答下列问题:
①高铁电池的负极材料是　　　。
②放电时,正极发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应。已知正极反应式为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,则负极反应式为　　　　　　　　　　　　。
③放电时,　　　(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
(2)锂锰电池的结构示意图如下,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质转移到MnO2晶格中生成LiMnO2。
①外电路的电流方向是由　　　极流向　　　极(填字母)。
②正极材料是　　　。
③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂 　　　(填“是”或“否”);原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
专题强化练3　利用原电池工作原理突破新型化学电源
1.B　根据放电过程中总反应2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-可知,Li元素化合价由0价变为+1价、Cu元素化合价由+1价变为0价,则Li为负极,电极反应式为Li-e-Li+,Cu为正极,电极反应式为Cu2O+H2O+2e-2Cu+2OH-,放电时电解质中阳离子向正极移动。通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,化学方程式为4Cu+O22Cu2O,A正确;根据放电时发生反应2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-可知,正极反应式为Cu2O+H2O+2e-2Cu+2OH-,B错误;Li+带正电荷,应向电源的正极移动,铜电极为电源正极,C正确;根据反应的方程式:4Cu+O22Cu2O,2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH-,可得总的方程式为4Li+O2+2H2O4LiOH,D正确。
方法点拨　新型电池的解题思路
2.C　根据题意可对该燃料电池进行如下分析:
n(KOH)=2 mol/L×1 L=2 mol,可能先后发生反应:
①CH4+2O2CO2+2H2O、②CO2+2KOHK2CO3+H2O、③K2CO3+CO2+H2O2KHCO3,KOH的量不变,负极生成物根据CH4的物质的量判断是K2CO3还是KHCO3。
燃料电池中,通入CH4的一端为原电池的负极,通入空气的一端为原电池的正极,在原电池中阴离子向负极移动,OH-由B端移向A端,故A错误;当0c(C)>c(OH-),故D错误。
方法点拨　解答燃料电池类题目的注意事项
(1)通入燃料的电极为负极,通入O2的电极为正极;(2)燃料电池的电极通常不参加反应,一般为惰性电极(如Pt、石墨等),且两个电极材料可能相同;(3)书写电极反应式需注意电解质溶液的影响,电解质不同,对应的正、负极反应式通常不同。
3.答案　(1)①Zn　②还原　Zn+2OH--2e- Zn(OH)2　③正
(2)①b　a　②MnO2　③否　电极Li是活泼金属,能与水反应
解析　(1)高铁电池放电时为原电池,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。总反应减去正极反应式得负极反应式,正极生成OH-,故正极附近溶液碱性增强。(2)①该电池中Li失去电子生成Li+,所以Li作电池的负极,则a是负极,b是正极,外电路中的电流方向由正极流向负极,即从b极流向a极。③不能用水代替电池中的混合有机溶剂,因为Li是活泼金属,与水反应,无法参与原电池反应,不能产生电流。
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