高三化学同步检测：第四章第二节（含解析）（苏教版选修4）
文档属性
| 名称 | 高三化学同步检测：第四章第二节（含解析）（苏教版选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 44.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-12-16 18:32:16 | ||
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文档简介
选修四化学反应原理同步检测
第四章 第二节 化学电源
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
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．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析： 因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，故A错；原电池是将化学能直接转变为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应为H2－2e－===2H＋，所以C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错误。
答案： C
2．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解液为AlI3溶液，已知电池总反应为：2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是( )
A．该电池负极的电极反应为：Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动
C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．该电池可能是一种可充电的二次电池
答案： D
3．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。电池负极反应为( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析： 该电池的特点：电解质溶液显酸性，故负极电极方程式中H2失去电子生成H＋，C项正确。
答案： C
4．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是(双选)( )
A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应 D．电解液肯定不是强酸
解析： Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
答案： BD
5．氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )
A．1.8 mol B．3.6 mol
C．100 mol D．200 mol
解析： n(H2O)＝＝100 mol，由 ===2H2O，可知n(e－)＝2×100 mol＝200 mol。
答案： D
6．氢氧燃料电池是将氢气和氧气分别充入电池，穿过浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳电极。其电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则下列叙述中正确的是(双选)( )
A．通入H2的一极是正极，通入O2的一极是负极
B．通入H2的一极是负极，通入O2的一极是正极
C．工作时负极区附近溶液的pH变大
D．工作一段时间后电解质溶液的pH变小
解析： 原电池中，在负极上发生失去电子的反应，正极上发生得电子的反应，由此可判断出B正确。原电池工作时不断生成水，故D项正确。
答案： BD
7．(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
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： 高温下，微生物发生蛋白质的变性，A错误；B正确；放电过程中，H＋移向正极区，C错误；葡萄糖燃料电池的总反应式为：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体为22.4 L，D错误。
答案： B
8．(2009·广东高考)可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析： 电池工作时，正极上O2得到电子被还原，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－，A正确。电解液为NaOH溶液时，在负极上产生的是NaAlO2而不是Al(OH)3，B错误。电池的总反应为：4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，消耗NaOH，pH减小。电池工作时，电子通过外电路由负极流向正极。
答案： A
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)下面是生活中常见的两种电池，根据提供的信息回答后面的问题。
(1)有一种常用的电池叫锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。
试回答： 锂电池比容量特别大的原因是______________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因________________________________。
(2)下表是两个电池外壳上的说明文字。
某型号进口电池 某型号国产电池
RECHARGEABLE1.2 V 500 mAh STANDARD CHARGE15 h at 50 mA GNY0.6 (KR AA)1.2 V 600 mAhRECHARGEABLESTANDARDCHARGE15 h at 60 mA
上述进口电池的电动势是________V。上述国产电池最多可放出________mAh的电量；若该电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用________h。
解析： (1)锂的相对原子质量是金属中最小的，只有7；根据比容量的定义，可得锂电池比容量大的原因。锂是活泼的碱金属，能和水发生化学反应，所以不能用电解质的水溶液。(3)根据提供的电池上面的信息以及理解“mAh”的意义是解答的关键。在计算过程中，还要注意单位的换算，将“安”换算成“毫安”：600 mAh÷(0.03 A×1 000 mA A－1)＝20 h。
答案： (1)锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ (2)1.2 600 20
10．(12分)(2011·青岛高三质检)铅蓄电池(原电池)工作时，总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，由此可以判断：
(1)铅蓄电池的电极材料：正极为__________，负极为________________。
(2)两极的电极反应式：正极为__________________________________________，
负极为________________________________________________________。
(3)工作一段时间后，蓄电池电解质溶液的pH____________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析： 反应中发生氧化反应的是Pb，所以Pb是负极，发生还原反应的是PbO2，所以正极是PbO2。负极Pb失去电子，发生氧化反应变为Pb2＋，但是在硫酸环境下，Pb2＋与SO42－不能共存，生成PbSO4；正极PbO2得到电子发生还原反应，也生成Pb2＋，在硫酸环境中也生成PbSO4，同时氧与酸中的H＋反应生成水。
答案： (1)PbO2 Pb (2)PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O
Pb＋SO42－－2e－===PbSO4 (3)变大
11．(14分)(1)今有2H2＋O22H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是__________，正极通的应是__________，电极反应式分别为________________________、____________________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式分别为______________________________、____________________________。
(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？____________ ___________ _________________________________________________。
(3)如把H2改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为__________________、____________________。
解析： 根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，故负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4不变、水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，根据反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。
答案： (1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O (1)中pH变小，(2)中pH变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
12．(14分)(知能提升)(2011·黄冈中学高二质检)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)因为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)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
第四章 第二节 化学电源
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分)
1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( )
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．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
解析： 因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，故A错；原电池是将化学能直接转变为电能，所以B错；氢氧燃料电池负极反应为H2－2e－===2H＋，所以C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错误。
答案： C
2．获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解液为AlI3溶液，已知电池总反应为：2Al＋3I2===2AlI3。下列说法不正确的是( )
A．该电池负极的电极反应为：Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动
C．消耗相同质量金属时，用锂作负极时，产生电子的物质的量比铝多
D．该电池可能是一种可充电的二次电池
答案： D
3．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。电池负极反应为( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析： 该电池的特点：电解质溶液显酸性，故负极电极方程式中H2失去电子生成H＋，C项正确。
答案： C
4．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是(双选)( )
A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应 D．电解液肯定不是强酸
解析： Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
答案： BD
5．氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为( )
A．1.8 mol B．3.6 mol
C．100 mol D．200 mol
解析： n(H2O)＝＝100 mol，由 ===2H2O，可知n(e－)＝2×100 mol＝200 mol。
答案： D
6．氢氧燃料电池是将氢气和氧气分别充入电池，穿过浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳电极。其电极反应式为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则下列叙述中正确的是(双选)( )
A．通入H2的一极是正极，通入O2的一极是负极
B．通入H2的一极是负极，通入O2的一极是正极
C．工作时负极区附近溶液的pH变大
D．工作一段时间后电解质溶液的pH变小
解析： 原电池中，在负极上发生失去电子的反应，正极上发生得电子的反应，由此可判断出B正确。原电池工作时不断生成水，故D项正确。
答案： BD
7．(2009·江苏高考)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下图所示。关于该电池的叙述正确的是( )
A．该电池能够在高温下工作
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： 高温下，微生物发生蛋白质的变性，A错误；B正确；放电过程中，H＋移向正极区，C错误；葡萄糖燃料电池的总反应式为：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体为22.4 L，D错误。
答案： B
8．(2009·广东高考)可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓
C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
解析： 电池工作时，正极上O2得到电子被还原，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－，A正确。电解液为NaOH溶液时，在负极上产生的是NaAlO2而不是Al(OH)3，B错误。电池的总反应为：4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，消耗NaOH，pH减小。电池工作时，电子通过外电路由负极流向正极。
答案： A
二、非选择题(本题包括4小题，共52分)
9．(12分)下面是生活中常见的两种电池，根据提供的信息回答后面的问题。
(1)有一种常用的电池叫锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。
试回答： 锂电池比容量特别大的原因是______________。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因________________________________。
(2)下表是两个电池外壳上的说明文字。
某型号进口电池 某型号国产电池
RECHARGEABLE1.2 V 500 mAh STANDARD CHARGE15 h at 50 mA GNY0.6 (KR AA)1.2 V 600 mAhRECHARGEABLESTANDARDCHARGE15 h at 60 mA
上述进口电池的电动势是________V。上述国产电池最多可放出________mAh的电量；若该电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用________h。
解析： (1)锂的相对原子质量是金属中最小的，只有7；根据比容量的定义，可得锂电池比容量大的原因。锂是活泼的碱金属，能和水发生化学反应，所以不能用电解质的水溶液。(3)根据提供的电池上面的信息以及理解“mAh”的意义是解答的关键。在计算过程中，还要注意单位的换算，将“安”换算成“毫安”：600 mAh÷(0.03 A×1 000 mA A－1)＝20 h。
答案： (1)锂的摩尔质量小 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ (2)1.2 600 20
10．(12分)(2011·青岛高三质检)铅蓄电池(原电池)工作时，总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，由此可以判断：
(1)铅蓄电池的电极材料：正极为__________，负极为________________。
(2)两极的电极反应式：正极为__________________________________________，
负极为________________________________________________________。
(3)工作一段时间后，蓄电池电解质溶液的pH____________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析： 反应中发生氧化反应的是Pb，所以Pb是负极，发生还原反应的是PbO2，所以正极是PbO2。负极Pb失去电子，发生氧化反应变为Pb2＋，但是在硫酸环境下，Pb2＋与SO42－不能共存，生成PbSO4；正极PbO2得到电子发生还原反应，也生成Pb2＋，在硫酸环境中也生成PbSO4，同时氧与酸中的H＋反应生成水。
答案： (1)PbO2 Pb (2)PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O
Pb＋SO42－－2e－===PbSO4 (3)变大
11．(14分)(1)今有2H2＋O22H2O反应，构成燃料电池，则负极通的应是__________，正极通的应是__________，电极反应式分别为________________________、____________________________。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式分别为______________________________、____________________________。
(1)和(2)的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？____________ ___________ _________________________________________________。
(3)如把H2改为甲烷，KOH作导电物质，则电极反应式为__________________、____________________。
解析： 根据电池反应式可知H2在反应中被氧化，O2被还原，因此H2应在负极上反应，O2应在正极上反应。又因为是碱性溶液，此时应考虑不可能有H＋参加或生成，故负极反应为：2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。若将导电物质换成酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－参加或生成，故负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。由于前者在碱性条件下反应KOH量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，碱性变小，pH将变小。而后者为酸溶液，H2SO4不变、水增多，溶液酸性变小，故pH将变大。如把H2改为甲烷，用KOH作导电物质，根据反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O，则负极为发生氧化反应的CH4，正极为发生还原反应的O2，由于有KOH存在，此时不会有CO2放出。
答案： (1)H2 O2 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2)负极：2H2－4e－===4H＋ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O (1)中pH变小，(2)中pH变大
(3)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
12．(14分)(知能提升)(2011·黄冈中学高二质检)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)因为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)因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应