1、第第 2 2 课时课时 化学电源化学电源 题组一 一次电池 1电子表和电子计算器的电源通常用微型银锌电池，其电极分别是 Ag2O 和 Zn，电解质 溶液为 KOH 溶液， 总反应式为 Ag2OH2OZn=Zn(OH)22Ag。 下列说法正确的是( ) AAg2O 是正极，Zn 是负极 BZn 是正极，Ag2O 是负极 C工作时，电池负极区溶液 pH 增大 D工作时，电子由 Ag2O 极经外电路流向 Zn 极 答案 A 解析 根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电 子发生还原反应， 作该电池的正极， A 项正确， B 项错误； 负极区锌离子与氢氧根离子结合，
2、溶液中氢氧根离子浓度减小，则其 pH 减小，C 项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电 路流向氧化银极，D 项错误。 2日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状 NH4Cl 和 ZnCl2作电解质 (其中加入MnO2吸收H2)， 电极反应可简化为Zn2e =Zn2， 2NH 42e =2NH 3H2NH3 与 Zn2 络合生成Zn(NH 3)4 2。根据以上叙述判断下列结论不正确的是( ) AZn 为正极，碳为负极 BZn 为负极，碳为正极 C工作时电流由碳极经外电路流向 Zn 极 D长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器 答案 A 解析 由电极反应可知，Zn
3、发生氧化反应，为电池的负极，碳棒为电池的正极。电子由锌极 流出通过外电路流向碳棒，电流方向和电子移动方向相反。长时间连续使用时，MnO2吸收 较多 H2而体积膨胀，糊状物可能流出，因电解质呈酸性，故会腐蚀用电器。 3碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾 溶液为电解液，电池总反应式为 Zn(s)2MnO2(s)2H2O(l)=Zn(OH)2(s)2MnO(OH)(s)。 下列说法中错误的是( ) A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为 2MnO2(s)2H2O(l)2e =2MnO(OH)(s)2OH(aq) C电池工作时，电子由正极通过外电
4、路流向负极 D外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量减少 6.5 g 答案 C 解析 由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。外电路中每通 过 0.2 mol 电子，参加反应的锌理论上为 0.1 mol，即质量减少 6.5 g。 题组二 二次电池 4 铅酸蓄电池的两极分别为 Pb、 PbO2， 电解质溶液为 H2SO4， 工作时的电池反应为 PbPbO2 2H2SO4=2PbSO42H2O。下列结论正确的是( ) APb 为正极，被氧化 B溶液的 pH 不断减小 CSO2 4只向 PbO2处移动 D电解质溶液的密度不断减小 答案 D 解析 由电池总反应方程式可知，
5、铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电 子由负极流向正极；内电路中的阴离子(SO2 4和 OH )移向负极；硫酸不断被消耗， pH 不断 增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。 5我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所 示。 下列有关说法不正确的是( ) A电池工作时，电子的流向：锂电极导线石墨电极 B水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替 C电池总反应为 2Li2H2O=2LiOHH2 D该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气 答案 B 解析 A 项，锂电极为负极，石墨电极为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，正确； B 项，负极
6、材料锂能与水反应，不可用水溶液代替有机电解质，错误；C 项，电池总反应为 2Li2H2O=2LiOHH2，正确；D 项，由电池总反应知，该装置不仅可提供电能，还可 提供清洁燃料氢气，正确。 题组三 燃料电池 6 固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质， 这种固体电解质在高温下允许氧 离子(O2 )在其间通过。 该电池的工作原理如图所示， 其中多孔电极 a、 b 均不参与电极反应。 下列判断正确的是( ) A有 O2参加反应的电极 a 为电池的负极 B多孔电极 b 的电极反应式为 H22e O2=H 2O C多孔电极 a 的电极反应式为 O22H2O4e =4OH D该电池的总反应式为
7、2H2O2=2H2O 答案 D 解析 因为电子从多孔电极 b 流向多孔电极 a，所以多孔电极 b 为负极，H2在该极发生氧化 反应；多孔电极 a 为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为 H22e O2=H 2O，正极的电极反应式为1 2O22e =O2，则电池总反应式为 2H 2 O2=2H2O。 7乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，下列说法正确的是( ) A每有 0.1 mol O2反应，则迁移 H 0.4 mol B正极反应式为 CH2=CH22e 2OH=CH 3CHOH2O C电子移动方向：电极 a导线电极 b电解质溶液电极 a
8、D该电池为可充电电池 答案 A 解析 根据 O24H 4e=2H 2O 知， 每有 0.1 mol O2反应， 则迁移 H 0.4 mol， A 项正确； 正极上氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为 O24H 4e=2H 2O，B 项错误；放电 时电子从电极 a 沿导线流向电极 b，C 项错误；充电时，不能生成乙烯和氧气，故该电池不 是可充电电池，D 项错误。 8如图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子(H )和电子，电子经外 电路、 质子经内电路到达另一极与氧气反应， 电池总反应为 2CH3OH3O2=2CO24H2O。 下列说法不正确的是( ) A左电极为电池的负极，a
9、 处通入的物质是甲醇 B正极反应式为 O22H2O4e =4OH C负极反应式为 CH3OHH2O6e =CO 26H D该电池提供 1 mol e ，消耗氧气 0.25 mol 答案 B 解析 负极反应式为 2CH3OH12e 2H 2O=2CO212H ，正极反应式为 3O 212e 12H =6H 2O； 根据电子流向， 可以判断 a 处通甲醇， b 处通 O2； 当电池提供 1 mol 电子时， 消耗 O2为 1 3 12 mol0.25 mol。 9 美国海军海底战事中心与麻省理工学院共同研制成功了用于潜航器的镁过氧化氢燃料电 池系统。其工作原理如图所示。以下说法错误的是( ) A电
10、池的负极反应式为 Mg2e =Mg2 B电池工作时，H 向负极移动 C电池工作一段时间后，溶液的 pH 增大 D电池总反应式是 MgH2O22H =Mg22H 2O 答案 B 解析 MgH2O2燃料电池中 Mg 作负极，电极反应式为 Mg2e =Mg2，Pt 作正极，电 极反应式为 H2O22H 2e=2H 2O，总反应式为 MgH2O22H =Mg22H 2O，消耗 H ，使溶液中 c(H)减小，pH 增大，原电池中阳离子移向正极，即 H移向正极。 题组四 新型电池 10研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行 发电，在海水中电池总反应可表示为 5MnO2
11、2Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是( ) A正极反应式：AgCl e=AgCl B每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子 CNa 不断向“水”电池的负极移动 DAgCl 是还原产物 答案 B 解析 根据总反应中元素化合价的升降和正、负极的反应原理，正极反应为 5MnO22e =Mn5O2 10，负极反应为 2Ag2Cl 2e=2AgCl，A 项错误，B 项正确；C 项，阳离子向 正极移动，错误；D 项，AgCl 是氧化产物，错误。 11 环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放
12、标准， 其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A“对电极”是正极 B“工作电极”上发生的电极反应为 NO22H 2e=NOH 2O C传感器工作时，H 由“工作电极”移向“对电极” D“对电极”的材料可能为活泼金属锌 答案 D 解析 工作电极是 NO2变为 NO， 化合价降低， 是原电池的正极， 对电极为负极， 故 A 错误； “工作电极”上发生的电极反应为NO22H 2e=NOH 2O， 故B错误； 传感器工作时， H 由“对电极”移向“工作电极”，故 C 错误；对电极为负极，“对电极”的材料可能为活 泼金属锌，故 D 正确。 12以 N2和 H2为反应物、溶有 A 的稀盐酸为电解质溶
13、液，可制成能固氮的新型燃料电池， 原理如图所示。下列说法不正确的是( ) Ab 电极为负极，发生氧化反应 Ba 电极发生的反应为 N28H 6e=2NH 4 CA 溶液中所含溶质为 NH4Cl D当反应消耗 1 mol N2时，则消耗的 H2为 67.2 L 答案 D 解析 N23H22NH3，反应中氢元素的化合价升高，H2失去电子，因此 b 电极为负极， 发生氧化反应，故 A 项正确；a 电极作正极，电解质溶液含盐酸，因此电极反应式为 N2 8H 6e=2NH 4，故 B 项正确；根据 B 选项的分析，A 溶液中所含溶质为 NH4Cl，故 C 项正确；没有说明外界条件，故 D 项错误。 13
14、(1)二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含 SO2快速启动，其装置示意 图如图： 质子的流动方向为_(填“从 A 到 B”或“从 B 到 A”)。 负极的电极反应式为_。 (2)NH3O2燃料电池的结构如图所示： a 极为电池的_(填“正”或“负”)极。 当生成 1 mol N2时 ，电路中流过电子的物质的量为_。 答案 (1)从 A 到 B SO22e 2H 2O=SO 2 44H (2)负 6 mol 解析 (1)根据图示，A 为燃料电池的负极，B 为燃料电池的正极，在原电池电解液中，质 子由负极向正极移动，即从 A 到 B；负极发生氧化反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子， 电极
15、反应式为 SO22e 2H 2O=SO 2 44H 。 (2)a 极通入氨，是负极，b 极通入氧气，是正极；氨气中 N 的化合价由3 变成 0，当生 成 1 mol N2时，转移电子的物质的量为 6 mol。 14LiSOCl2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 LiAlCl4 SOCl2。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易挥发，实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3和 NaCl 生成。如果把少
16、 量水滴入 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_ _。 (5)熔融状态下，钠的单质和 FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图)，反应原理为 2Na FeCl2=Fe2NaCl。 放电时，电池的正极反应式为_；该电池的电解质 为_。 答案 (1)Li Lie =Li (2)2SOCl 24e =4ClSSO 2 (3)出现白雾，有刺激性气味气体生成 SOCl2H2O=SO22HCl (4)构成电池的主要成分 Li 能与氧气、水反应，SOCl2也与水反应 (5)Fe2 2e=Fe -Al2O3固体 解析 (1)分析反应中元素的化合价变化， 可得 Li 为还原剂(作负极)， 失电子： Lie =Li。 (2)SOCl2为氧化剂，得电子，从题给电池反应可推出产物为 Cl 、S、SO 2(或用总反应减去负 极反应)。 (3)题中已给出信息： 碱液吸收时的产物是 Na2SO3和 NaCl， 则没有碱液吸收时的产物应为 SO2 和 HCl，进而推出现象。