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《2.3.1 化学能转化为电能 化学电源》同步训练(含答案)

1、第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能化学电源基础巩固1.在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()A.Al(OH)3(s)NaOH(aq)=NaAlO2(aq)2H2O(l) H0B.CH3CH2OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H0C.4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H0D.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H0解析原电池反应为自发的氧化还原反应,A为非氧化还原反应,不能设计为原电池。答案A2.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,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(

2、)A.H22OH2e=2H2OB.O24H4e=2H2OC.H22e=2HD.O22H2O4e=4OH解析电池的负极发生氧化反应,元素的化合价升高,所以氢气作负极,又因为电解质溶液为磷酸,负极反应为H22e=2H。正极发生还原反应,元素的化合价降低,所以正极通入氧气,正极反应为O22H2O4e=4OH,又因为电解液为酸性,生成的OH还会发生如下反应:4H4OH=4H2O,所以正极上实际发生的反应为这两步反应的和:O24H4e=2H2O。答案C3.下图为铜锌原电池示意图,下列说法正确的是()A.锌片逐渐溶解B.烧杯中溶液逐渐呈蓝色C.电子由铜片通过导线流向锌片D.Zn为正极,Cu为负极解析在该原

3、电池中,Zn作负极,Zn溶解并失e,在外电路中e由ZnCu,在Cu电极表面,H得e生成H2,故Cu并没有参加任何反应,故A选项正确,B、C两项错误;锌的活动性大于铜,Zn为负极,Cu为正极,D选项错误。答案A4.李明在学完了原电池的知识之后,设计了如图所示的柠檬水果电池,观察到外电路上的电流从电极X流向电极Y。已知他选择了铁为X极,则Y极应该是()A.锌 B.石墨C.银 D.铜解析电流的方向与电子的流动方向相反,则电子由电极Y经导线流向电极X,因此Y电极的活泼性强于铁,故Y电极只能为锌。答案A5.某原电池装置如图所示,电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为Ag

4、Cle=AgClB.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01 mol e时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析根据电池总反应为2AgCl2=2AgCl可知,Ag失电子作负极,氯气在正极上得电子生成氯离子。正极上氯气得电子生成氯离子,其电极反应为:Cl22e=2Cl,故A错误;放电时,交换膜左侧银为负极失电子形成银离子与溶液中的氯离子结合成AgCl沉淀,所以左侧溶液中有大量白色沉淀氯化银生成,故B错误;根据电池总反应为2AgCl2=2AgCl可知,用NaCl溶液代替盐酸,电池的总反应不变,故C错误;放电时,当

5、电路中转移0.01 mol e时,交换膜在左侧会有0.01 mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动,同时会有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子,银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀,所以氯离子会减少0.01 mol,则交换膜左侧溶液中共约减少0.02 mol离子,故D正确;故选D。答案D6.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:实验装置 部分实验现象a极质量减小,b极质量增大b极有气体产生,c极无变化d极溶解,c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.abcd B.bcdaC.dabc D.abdc解析装置一是原电池

6、,a极质量减小,说明a极金属失电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序表中氢的后面;装置三形成原电池,易知d比c活泼;装置四中,电流从a极流向d极,则电子是从d极流向a极,知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。答案C7.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,其负极反应式为:Al3e=Al3B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2OC.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu2e=

7、Cu2D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu2e=Cu2解析A项,铝比铜活泼,且可与稀硫酸反应,所以铝作负极,正确;B项,Mg和Al在NaOH中,只有Al与其反应,故Al为负极,正确;C项,Fe比Cu活泼,故Fe先于Cu与Fe3反应,而作负极,故错。D项,Al虽比Cu活泼,但由于其与浓硝酸钝化,故Cu作负极,正确。答案C8.下图是生活中常用的锌锰干电池的示意图,下列有关说法不正确的是()A.电池内部含有电解质B.锌是负极,碳棒是正极C.电池用完后可埋入土壤D.锌锰干电池属一次电池解析锌锰干电池是一种一次电池,负极材料是Zn,正极材料是碳棒,电解质溶液是NH4Cl溶液。因为废电池

8、中含有多种重金属和酸、碱等有害物质,随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大,所以应该对废电池进行集中处理,不能埋入土壤。答案C9.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述正确的是()A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极B.负极发生的电极反应式为N2H44e=N24HC.该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触D.该燃料电池持续放电时,K从负极向正极迁移,因而离子交换膜需选用阳离子交换

9、膜解析A.通N2H4的一极为负极,通空气的一极为正极,根据原电池的工作原理,电子从负极经过电路流向正极,即从左侧流向右侧,故错误;B.因为环境是碱性,因此负极电极反应式为N2H44OH4e=N24H2O,故错误;C.该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料,以提高电极反应物质在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触,故正确;D.根据原电池的工作原理,阳离子应移向正极,正极上产生OH,应用阴离子交换膜,故错误。答案C10.高铁电池是一种新型可充电电池,电解质溶液为KOH溶液,放电时的总反应式:3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列叙述正确的是()A.放电

10、时,负极反应式:3Zn6e6OH=3Zn(OH)2B.放电时,正极区溶液的pH减小C.充电时,每转移3 mol电子,阳极有1 mol Fe(OH)3被还原D.充电时,电池的锌电极接电源的正极解析放电时正极反应FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH,正极区溶液碱性增强,选项B错误;充电时每转移3 mol电子,阳极有1 mol Fe(OH)3被氧化,选项C错误;充电时,电池的锌电极接电源的负极,发生还原反应,选项D错误。答案A能力提升11.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。(1)锌片上发生的电极反应式为_;银片上发生的电极反应式为_。(2)若起始时该电池中两电极的总质量

11、为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47g,则生成H2体积(标准状况)为_,电子转移数目是_。解析(1)因金属的活动性顺序为ZnAg,所以将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池时,锌片作负极,发生氧化反应Zn2e=Zn2;银片作正极,发生还原反应2H2e=H2。(2)锌片与银片总质量减轻,是因为负极锌失去电子溶解,根据电子得失守恒,负极每有1 mol锌溶解,正极必产生1 mol H2,并转移2 mol电子。根据电子得失守恒有:Zn2H=Zn2H2转移电子6522.4 L2 mol60 g47 gV L x得V4.48 L,x0.4 mol,故N(e)0.4NA。答案(

12、1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)4.48 L0.4NA12.燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能,目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是x极:O2(气)2H2O(液)4e=4OHy极:H2(气)2OH2e=2H2O(液)回答下列问题:(1)x是_极,发生_反应。(填“氧化”或“还原”,下同)(2)y是_极,发生_反应。总反应方程式为_。(3)若反应后得到5.4 g液态水,此时氢氧燃料电池转移的电子数为_。解析(1)x极:O2得电子发生还原反应,所以为正极。(2)y极:H2失电子发生氧化反应,所以为负极。x极、y极得失电子应相同,故x极

13、电极方程式与y极电极方程式乘以2相加得总反应方程式为2H2O2=2H2O。(3)4 mol e2H2O 4 mol 218 g n(e) 5.4 gn(e)0.6 mol。答案(1)正还原(2)负氧化2H2O2=2H2O(3)0.6NA13.市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷袋启用之前用塑料袋密封与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完毕后,会发现有大量铁锈存在。据此回答:(1)热敷袋使用时,放出热量的原因是_。(2)碳粉的主要作用是_。(3)氯化钠的作用是_。(4)有关的电极反应为_。(5)总的化学方程式_。答案(1)铁屑发生电化腐蚀

14、而被氧化,而铁屑被氧化时放热(2)和铁粉、氯化钠溶液一起组成原电池,加速铁屑的氧化(3)氯化钠溶于水形成了电解质溶液(4)负极:2Fe4e=2Fe2、正极:O24e2H2O=4OH(5)2FeO22H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(3x)H2O14.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。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

15、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),发生反应:Lie=Li。(2)正极反应式可由总反应减去负极反应式得到:2SOCl24e=4ClSSO2。(3)题中给出有碱液吸收时的产物,则没有碱液而用水吸收时的产物应为SO2和HCl,所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味的气体生成。(4)因为构成电池的两个主要成分Li能和氧气、水反应,且SOCl2也与水反应。答案(1)LiLie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾,有刺激性气味的气体生成SOCl2H2O=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