1、 课时作业 23 化学能转化为电能电池时间：45 分钟 分值：100 分一、选择题1下列关于实验现象的描述不正确的是( )A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B用铜片做阳极，铁片做阴极，电解氯化铜溶液，铁片表面出现一层铜C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快解析A：形成 CuZn 原电池，Cu 为正极， H 在 Cu 片上得电子生成 H2，A 正确。B：为电镀，正确。C：Cu2Fe 3 Cu 2 2Fe 2 ，错误D：Zn 置换出铜附在 Zn 粒上，形成原电池加快了反应，正确。答案C2在盛有稀 H2S
2、O4 的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是( )A正极附近的 SO 离子浓度逐渐增大24B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有 O2 逸出D铜片上有 H2 逸出解析选项 A，正负极附近 SO 浓度基本保持不变。选项 B，Zn 为原电池负极， Cu 为24原电池正极，电子由 Zn 片 导线Cu 片。正极 Cu 片上放出 H2，故选项 C 错误， D 正确。答案D3铅蓄电池放电时的电极反应为正极：PbO 24H SO 2e PbSO 42H 2O24负极：PbSO 2e PbSO 424当溶解 20.7 g Pb 时，消耗 H2SO4 的物质的量为( )A0.1 mol B 0.2
3、molC0.05 mol D0.15 mol解析当溶解 20.7 g 铅时，两 电极均消耗 H2SO4 各 0.1 mol。答案B4下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )A纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀解析本题考查了金属的腐蚀与防护。 纯银器表面在空气中易形成氧化 银而使银器表面变黑，所以是化学腐蚀，A 正确； 铁与锡构成原电池， 铁作 负极，加快了铁的腐蚀，B 错；海轮外壳中的金属与连接的锌块构成原电池，
4、锌作负极，可以保护海轮，C 正确；外加直流电源保护器件时，必须连接电源负极，D 错。答案B5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氢气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本题考查了原电池和硅及其化合物知识。 A 项中原电池中碳棒作为惰性电极，不参与反应，故 A 错误；B 项中 氢氧燃料电池是将化学能转化 为电能，故 B 错误；D 项中太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅而不是二氧化硅，故 D 错误；即选 C。
5、答案C6一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气。有关此电池的推断正确的是( )A负极反应为 14H2O7O 228e =28OHB放电一段时间后，负极周围的 pH 升高C每消耗 1 mol C2H6，则电路上转移的电子为 14 molD放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变解析在原电池中负极发生氧化反应，所以 负极的电极反应 式：C2H6 14e 18OH =2CO 12H 2O，在放电过程中负极区消耗 OH ，所以 pH 减小，23故 A、B 项叙述错误；根据负极的 电极反应式，每消耗 1 mol C2H6，则电路中转移 14 mol e ，
6、所以 C 项正确；放电过程中消耗 KOH，所以 KOH 溶液的 浓度减小，故 D 项错误。答案C7一种新型的乙醇电池(DEFC) 是用磺酸类质子溶剂作电解质，在 200左右时供电(如图所示 )，比甲醇电池效率高出 32 倍，且更安全。电池总反应为：C2H5OH3O 2=2CO23H 2O。则有关这种乙醇电池的不正确说法是( )Aa 极为电池的负极B电池正极的电极反应：4H 4e O 2=2H2OC电池工作时电子由 b 极沿导线经灯泡再流到 a 极D设每个电子所带电量为 q 库仑，则 1 mol 乙醇被氧化产生 12q6.021023 库仑的电量解析乙醇在 a 极失去电子发 生氧化反应， 电子沿
7、着外电路流入 b 极，在 b 极 O2 得电子发生还原反应，即 a、b 电极分别作负极和正极；1 摩尔乙醇 发生氧化反应生成二氧化碳时，共转移电子 12 mol，折合电量 12q6.021023库仑。答案BD8我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al3O 26H 2O4Al(OH) 3，下列说法不正确的是( )A正极反应为：O 22H 2O4e =4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需更换铝板就可继续使用解析此电池在工作时，电子是由 铝电极沿导线流向铂电极
8、的，电流方向是电子流动的反方向，应是由铂电极沿导线 流向铝电极。答案B9某可充电的锂离子电池以 LiMn2O4 为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含 Li 导电固体为电解质。放电时的电池反应为：LiLiMn 2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是( )A放电时，LiMn 2O4 发生氧化反应B放电时，正极反应为：Li LiMn 2O4e =Li2Mn2O4C充电时，LiMn 2O4 发生氧化反应D充电时，阳极反应为：Li e =Li解析选项 A，由题意知放电时 LiMn2O4 中锰元素的化合价降低，故它发生还原反应，A 不正确；选项 B 正确；选项 C 中，充 电过程是补充电极的 过程，原来作
9、原电池正极的，现作为电解池的阳极，发生氧化反 应，并且 应是 Li2Mn2O4发生反 应，故选项 C 不正确；选项 D 中，阳极发生氧化反应，而此反应 是还原反应，故不正确。答案B10将甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池的能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有 40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是( )A上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C乙醇燃料电池的电解质常用 KOH，该电池
10、的负极反应为C2H5OH12e =2CO2 3H2OD甲烷燃料电池的正极反应为 O22H 2O4e =4OH解析甲烷、乙醇等在燃料 电 池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强碱 KOH，因此不可能生成二氧化碳， 应该生成 CO ，即 负极反应为：23C2H5OH12e 16OH =2CO 11H 2O，故 C 错误。23答案C11有一种新燃料的电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y 2O3)的氧化锆(ZrO 2)晶体，在熔融状态下能传导 O2 。下列对该燃料的说法不正确的是( )A在熔融电解质中，O 2 由负极移向正极B电池的总反应是 2C4H10 1
11、3O2 8CO 210H 2OC通入空气的一极是正极，电极反应为 O24e 2O 2D通入丁烷的一极是负极，电极反应为 C4H1013O 2 4CO 25H 2O26e 解析在该电池中， O2 需要在负极与丁烷发生氧化反应，生成二氧化碳，所以 O2 流动方向应该是由正极移向负极， A 错；这个原电池的原理就是丁烷与氧气之间的氧化还原反应，B 正确；通入空气，其中的氧气发生还原反应，生成 O2 ，该电极是正极，C 正确；丁烷是还原剂，失电子，D 正确。答案A12有一种锂电池，用金属锂和石墨作为电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯 ( )中形成的，电池反应方程式为8L
12、i 3SOCl2=6LiClLi 2SO32S，下列叙述中正确的是( )A若电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B金属锂为电池的正极，石墨为电池的负极C电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl 2)被氧化为 Li2SO3D电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为 4 1解析四氯化铝锂和亚硫酰氯都能水解，所以混入水，该电池将无法工作；该电池反应中，金属锂被氧化，为电池的负极； 亚硫酰氯(SOCl 2)被还原为 S，故选项 A、B、C 都是错误的。答案D二、非选择题13可以将氧化还原反应 2H2O 2=2H2O 设计成原电池。(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通
13、入的气体应是_，正极通入的气体就是_，电极反应式为：正极_，负极_。(2)如把 KOH 改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极，负极_。(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的 pH 各有何变化？。(4)如把 H2 改为甲烷， KOH 溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极_，负极_。解析(1)根据电池反应式可知在反应中 H2 被氧化，O 2 被还原。H 2应该在负极上反应，O2应该在正极上反应，又因为是碱性溶液，不可能有 H 参加或生成，故负极的电极反应为H22OH 2H 2O2e ，正极的电极反应为 O22H 2O4e 4OH 。(2)若将导电物质换为酸性溶液，此时应考虑
14、不可能有 OH 生成，故 负极的电极反应为H22H 2e ，正极的 电极反 应为 O24H 4e 2H 2O。(3)由于前者在碱性条件下反应，KOH 的量不变，但工作 时 H2O 增多，故溶液变稀， pH将变小；而后者为酸溶液，H 2SO4 的量不变，H 2O 增多，故溶液变稀，pH 将变大。(4)如把 H2 改为 甲烷， KOH 溶液做电解质，则正极为 2O24H 2O8e 8OH ，此时不会有 CO2 放出；负极为 CH410OH CO 7H 2O8e 。23答案(1)H 2 O 2 O 22H 2O4e 4OH H 22OH 2H 2O2e (2)O24H 4e 2H 2O H 22H
15、2e (3)前者变小，后者变大(4)2O24H 2O 8e 8OH CH 410OH CO 7H 2O8e 2314铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应_，负极反应_。解析(1)Fe 3 腐蚀铜制电路板利用的是 Fe3 的强氧化性，Fe 3 的这种强氧化性可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相 应的离子，所以反 应的离子方程式是2Fe3 Cu =2Fe2 Cu 2 。(2)在原电池中，负
16、极失去电子，正极得到电子，由反 应 2Fe3 Cu =2Fe2 Cu 2 可以判断出铜的化合价升高，发生氧化反 应， 铜作负极，铁元素的化合价降低，Fe 3 发生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化铁溶液。依照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原电池的装置图。答案(1)2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2(2)装置图如右图所示正极反应：2Fe 3 2e =2Fe2负极反应：Cu= =Cu2 2e (或 Cu2e =Cu2 )15(2009海南，15)LiSOCl 2 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 LiAlCl4SOCl 2。电池的总反应可表示
17、为：4Li 2SOCl2=4LiClS SO 2。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)，Lie Li (2)负极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl 24e 4Cl SSO 2(3)题中
18、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体生成。(4)因为构成电池的两个主要成份 Li 能和氧气、水反应，且 SOCl2 也可与水反应。答案(1)Li，Lie Li (2)2SOCl24e 4Cl SSO 2(3)出现白雾，有刺激性气体生成SOCl2 H2OSO 22HCl(4)构成电池的两个主要成份 Li 能和氧气、水反应，且 SOCl2 也与水反应16(2009天津，10)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：(1)氢氧燃料电池
19、的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动方向为_(用 a、 b 表示)。(2)负极反应式为_。(3)电极表面镀铂粉的原因为 。(4)该电池工作时，H 2 和 O2 连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：.2LiH 2 2LiH= = = = = .LiHH 2O=LiOHH 2反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。已知 LiH 固体密度为 0.82 g/cm3，用锂吸收 224 L(标准状况 )H2，生成的 LiH 体积与被吸收的 H2 体积比为_ 。由生成的 LiH 与 H2O 作用，放出的 H2 用作电池
20、燃料。若能量转化率为 80%，则导线中通过电子的物质的量为_ mol。解析本题是利用绿色化学思想设计电池，同 时考查原电池反 应式的书写和计算及其工作原理，虽然考查了一个知识 点，但 题目设计新颖，题目来源于教材又高于教材，是一道很好的题目。答案(1)由化学能转变为电能 由 a 到 b(2)2H24OH 4e =4H2O 或 H22OH 2e =2H2O(3)增大电极单位面积吸附 H2、O 2 分子数，加快电极反应速率 (4)Li H 2O 或 8.71104 321114817(2009四川，29)新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。磷酸亚铁锂(Li
21、FePO 4)是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁(CH 3COO)2Fe、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在 800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在 800左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子转移的介质，该有机聚合物的单体之一(用 M 表示)的结构简式如下：请回答下列问题：(1)上述两种方法制备磷酸亚铁锂
22、的过程都必须在惰性气体氛围中进行。其原因是_。(2)在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有_、_、_( 填化学式) 生成。(3)在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为 。(4)写出 M 与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式： 。(5)已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极的电极反应式为_。解析本题结合生活中常见的环保型电池作为切入点，充分体现了高考题贴近生活和社会的特点。题目中锂离子电池从生产过程， 还有中间有机聚合物传导锂 离子，都很新 颖，考查了利用质量守恒定律进行物质推断，以及 电解原理的应用， 电极反 应式的书写，结合有机物的结
23、构考查有机物的性质。由于二价铁易被氧化故在惰性气氛中进行，方法一中，Li 2CO3(CH 3COO)2Fe(NH 4)H2PO4_LiFePO4 其余物质在 800均以气体放出，故只可能是CO2、H2O、NH3，方法二中阳极用铁产物是 LiFePO4，所以反应式为FeLi H 2PO 2e =LiFePO42H ， 4分子中含有酯基在 NaOH 存在的条件下水解生成盐和醇，故充分反应的方程式为CH 3OH，电池放电的正极反应式为 FePO4Li e =LiFePO4，发生还原反应。答案(1)为了防止亚铁化合物被氧化(2)CO2 H2O NH3(3)FeH 2PO Li 2e =LiFePO42H 4(4) (5)FePO4Li e =LiFePO4
