高中化學化學電源課時訓練題及答案
《化學電源》課時練
雙基練習
1．(2011福建高考)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是( )
A．水既是氧化劑又是溶劑
B．放電時正極上有氫氣生成
C．放電時OH－向正極移動
D．總反應為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析：根據題給信息鋰水電池的反應方程式為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正確；在反應中氫元素化合價降低，因此H2O做氧化劑，同時又起到溶劑的作用，A正確；放電時正極反應為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正確；正極周圍聚集大量OH－，因此溶液中的陽離子Li＋向正極移動，負極周圍聚集大量Li＋，因此溶液中的陰離子OH－向負極移動，C錯誤。
答案：C
2．(2011安徽高考)研究人員最近發現了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發電，在海水中電池總反應可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是( )
A．正極反應式：Ag＋Cl－－e－＝AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10轉移2 mol電子
C．Na＋不斷向“水”電池的負極移動
D．AgCl是還原產物
解析：由電池總反應可知銀失去電子被氧化得氧化產物，即銀做負極，產物AgCl是氧化產物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發生還原反應，所以陽離子向電池的正極移動，C錯誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價是＋18/5價，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉移電子的物質的量為(4－18/5)×5＝2 mol，因此選項B正確。
答案：B
3．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U形管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是( )
①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極
②正極反應為Ag＋＋e－===Ag
③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續工作
④將銅片浸入AgNO3溶液中發生的化學反應與該原電池反應相同
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
解析：該原電池中Cu作負極，Ag作正極，負極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，正極反應式為Ag＋＋e－===Ag，因此②對；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯；沒有鹽橋，原電池不能繼續工作，所以③錯；無論是否為原電池，反應實質相同，均為氧化還原反應，所以④對。
答案：C
4．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發電。電池負極反應為( )
A．H2＋2OH－===2H2O＋2e－
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：由題意可知在以磷酸為電解質的燃料電池中，負極電極反應式為H2－2e－===2H＋，正極反應式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
答案：C
5．下列說法正確的是( )
A．堿性鋅錳電池是二次電池
B．鉛蓄電池是一次電池
C．二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電，能重復使用
D．燃料電池沒有將氧化劑、還原劑全部儲存在電池內部
解析：A中堿性鋅錳電池為一次電池；B中鉛蓄電池為二次電池。
答案：CD
6．銀－鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為2Ag＋Zn(OH)2鳩艤艤癯淶綬諾鏏g2O＋Zn＋H2O，在此電池放電時，負極上發生反應的物質是( )
A．Ag B．Zn(OH)2
C．Ag2O D．Zn
解析：判斷電池的正、負極，一定要從電極反應中得失電子情況判斷。放電時反應為Ag＋12O＋Zn0＋H2O===2Ag0＋Zn＋2 (OH)2，原電池中失去電子的物質作負極。
答案：D
7．日常所用干電池的電極分別為碳棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2做電解質(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應式可簡化為Zn―→Zn2＋＋2e－，2NH＋4＋2e－―→2NH3＋H2(NH3與Zn2＋能生成一種穩定的物質)。根據上述判斷，下列結論正確的是( )
A．鋅為正極，碳為負極
B．鋅為負極，碳為正極
C．工作時，電子由碳極經外電路流向鋅極
D．長時間連續使用時，內裝糊狀物可能流出腐蝕用電器
解析：由兩極反應式可知Zn作負極，碳棒作正極，A項不正確，B正確；原電池工作時，電子由負極經導線流向正極；由于Zn又被溶解，所以易造成內部糊狀物流出，D項正確。
答案：BD
8．隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( )
A．利用電池外殼的金屬材料
B．防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染
C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品
D．回收其中的石墨電極
解析：廢舊電池中含有的Cd、Hg、Pb等重金屬離子會對土壤及水源造成嚴重污染，為防止其污染的.發生，必須對其回收，集中處理，這是回收的最主要原因。
答案：B
9．下列說法錯誤的是( )
A．依據原電池的原理設計出了化學電源
B．原電池是化學電源的雛形
C．原電池輸出電能的能力，取決于組成原電池的負極材料的活潑性
D．氧化還原反應所釋放的化學能，是化學電源的能量來源
解析：原電池輸出電能的能力取決于單位質量或單位體積所能輸出電量的多少，不取于負極材料的活潑性。
答案：C
10．如圖所示為氫氧燃料電池的原理示意圖，按照圖示，下列敘述錯誤的是( )
A．a電極是負極
B．b電極的電極反應：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源
D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發電裝置
解析：燃料電池中H2為負極，O2為正極，反應分別為H2－2e－===2H＋，O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：B
能力提升
11．(2011山東高考題)科研、生產中常涉及鈉、硫及其化合物。
(1)實驗室可用無水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學反應方程式為__________________________________________。要清洗附著在試管壁上的硫，可用的試劑是__________。
(2)下圖為鈉硫高能電池的結構示意圖，該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應為2Na＋xS===Na2Sx，正極的電極反應為__________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是____________________________。與鉛蓄電池相比，消耗相同質量的負極活性物質時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的______倍。
(3)Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序為__________，向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH______(填“增大”“減小”或“不變”)，Na2S溶液長期放置有硫析出，原因為_____________(用離子方程式表示)。
解析：(1)乙醇中還有羥基可以與金屬鈉反應放出氫氣，化學方程式為2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑；單質硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，在加熱時可與熱的氫氧化鈉溶液反應，因此要清洗附著在試管壁上的硫，可選用CS2或熱的氫氧化鈉溶液。
(2)由電池反應可以看出金屬鈉失去電子作為負極，單質硫得電子被還原成S2－x，所以正極的電極反應式為xS＋2e－===S2－x；由于原電池內部要靠離子的定向運動而導電，同時鈉和硫極易化合，所以也必須把二者隔離開，因此其作用是離子導電(導電或電解質)和隔離鈉與硫；在鉛蓄電池中鉛作負極，反應式為Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)，因此當消耗1 mol即207 g鉛時轉移2 mol電子，而207 g鈉可以失去的電子數為20723＝9(mol)，所以鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的9/2＝4.5倍。
(3)Na2S屬于強堿弱酸鹽，S2－水解顯堿性，所以c(H＋)最小。但由于水解程度很小，大部分S2－還在溶液中。因為氫硫酸屬于二元弱酸，所以S2－水解時分兩步進行且以第一步水解為主，方程式為S2－＋H2O===HS－＋OH－、HS－＋H2O===H2S＋OH－，因此Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序為c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)；由于S2－極易與Cu2＋結合形成CuS沉淀而抑制S2－水解，因此溶液的堿性會降低，酸性會增強，方程式為S2－＋Cu2＋===CuS↓。S2－處于最低化合價－2價，極易失去電子而被氧化，空氣中含有氧氣可氧化S2－而生成單質硫，方程式為2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
答案：(1)2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ CS2或熱的氫氧化鈉溶液
(2)xS＋2e－===S2－x 離子導電(導電或電解質)和隔離鈉與硫 4.5
(3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋) 減小 2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
12．熔融鹽燃料電池具有較高的發電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式：
負極反應式：2CO＋2CO2－3===4CO2＋4e－
正極反應式： _______________________________________。
總電池反應式： _____________________________________。
解析：原電池的反應原理，就是利用氧化還原反應中有電子的轉移。在負極CO失電子，且消耗了CO2－3，在正極得電子的就是O2，再與CO2結合生成CO2－3，正極方程式為O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，正極與負極生成和消耗的CO2－3的量相等，所以總反應方程式為2CO＋O2===2CO2。
答案：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 2CO＋O2===2CO2
13．航天飛機常采用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質與O2一起構成的電池裝置。它可直接將化學能轉化為電能，甲烷電池以KOH溶液為電解質，其總反應的化學方程式為CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O。
(1)負極上的電極反應為________________________。
(2)消耗標準狀況下的5.6 L O2時，有__________mol電子發生轉移。
(3)開始放電時，正極附近溶液的pH__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
解析：由總反應式知CH4失電子被氧化生成CO2－3，一定有OH－參與反應，負極反應為CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根據正極反應式知1 mol O2消耗時，轉移4 mol e－，n(O2)＝0.25 mol，故有1 mol電子轉移。放電時，正極產生OH－，故溶液的pH增大。
答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
(2)1 (3)增大
14．微型紐扣電池在現代生活中有廣泛應用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質溶液為KOH溶液，電極反應為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
根據上述反應式，做下列題目。
(1)判斷下列敘述中正確的是__________。
A．在使用過程中，電解質KOH被不斷消耗
B．使用過程中，電子由Ag2O極經外電路流向Zn極
C．Zn是負極，Ag2O是正極
D．Zn電極發生還原反應，Ag2O電極發生氧化反應
(2)寫出電池的總反應式： _____________________________。
(3)使用時，負極區的pH__________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區的pH__________，電解質溶液的pH__________。
解析：(1)選C。判斷原電池的正負極，可以從兩個方面：①微觀：電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極。②宏觀：活潑的一極是負極，不活潑的一極是正極，電子是從負極沿導線流入正極，據此判斷Zn為負極發生氧化反應，Ag2O為正極，發生還原反應，將兩極反應式相加得總反應式，由總反應式知，使用過程中KOH的量不變。
(2)將正、負極的電極反應式合并就可得到總反應式：
Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
(3)負極反應時，消耗OH－，則負極區pH減小，正極反應時，生成了OH－，故正極區pH增大，負極消耗的OH－的量與正極反應生成的OH－的量相等，所以電解質溶液的pH不變。
答案：(1)C (2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(3)減小 增大 不變
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