1、第 2 节 化学电源一、选择题1、电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样电池的发展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.原电池反应均是自发的氧化还原反应B.氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化C.氢氧燃料电池是将热能转变为电能的装置D.铅蓄电池在放电过程中,负极质量减小,正极质量增加解析:原电池反应中的能量变化是将化学能转化为电能,必须是自发的氧化还原反应,A 项正确,C 项错误;氢氧燃料电池中,H 2发生氧化反应,在负极被氧化,B 项错误;铅蓄电池放电过程中总反应为 Pb(s)+PbO2 (s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l),生成物
2、 PbSO4附着在两电极上使正、负极质量增加,D 项错误。答案:A2、电池在生产、生活中应用越来越广泛。下列说法错误的是( )A化学电源有一次电池、可充电电池和燃料电池等，一次电池只能放电，不能充电B铅蓄电池应用广泛，主要优点是单位重量的电极材料释放的电能大C燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等优点D锂电池是一种高能电池，体积小、重量轻，比能量高解析：A 项，化学电源有一次电池、可充电电池和燃料电池等，一次电池只能放电，不能充电反复使用，正确；B 项，铅蓄电池应用广泛，主要优点是制作方便，但质量重，单位质量的电极材料释放的电能小，错误；C 项，任何可燃性燃料，只要把燃料失去电子的氧化
3、反应和助燃剂的还原反应分开进行，都可以设计成燃料电池，燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染小等优点，正日益成为备受人们喜爱的电池，正确；D 项，锂的原子量为 7，每产生 1 mol 电子，消耗金属的质量只有 7 g，所以相同质量时提供的能量要比其他电池高得多。因此锂电池是一种高能电池，具有体积小、重量轻，比能量高的优点，正确。答案：B3锂电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应为：LiMnO 2=LiMnO2，下列说法正确的是( )A锂是正极，电极反应为：Lie =LiB锂是负极，电极反应为：Lie =LiC锂是负极，电极反应为
4、：MnO 2e =MnO 2D锂是负极，电极反应为：Li2e =Li2解析：在原电池中负极失去电子，被氧化，因此锂作为负极；锂位于A 族，只能生成 Li 。答案：B4、某种氢氧燃料电池的电解液为 KOH 溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是( )A正极反应式为：O 22H 2O4e =4OHB工作一段时间后，电解液中 KOH 的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H 2O 2=2H2OD消耗 2.24 L H2(标准状况)时，有 0.1 mol 电子转移解析：在氢氧燃料电池中，H 2在负极上反应：2H24OH 4e =4H2O；O 2在正极上反应：O22H 2O4e =4OH ，其总反
5、应式为：2H 2O 2=2H2O。工作一段时间后，电解液中 KOH 的物质的量不变，但其浓度减小。消耗 0.1 mol H2时，转移电子的物质的量为 0.2 mol，D 项错误。答案：D5、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是 H22NiOOH 2Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是( )A电池放电时，电池负极周围溶液的 pH 不断增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被氧化D电池放电时，H 2在负极放电解析：根据电池反应可首先看出放电时，H 2在负极被氧化，NiOOH 在正极被还原，而充电时则是氢元素被还原，镍
6、元素被氧化。答案：D6、在碱性锌锰干电池中,已知氢氧化钾为电解质,发生的电池总反应为 Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn(OH)2。下列该电池的电极反应,正确的是( )A.负极反应为 Zn-2e- Zn2+B.负极反应为 Zn+2H2O-2e- Zn(OH)2+2H+C.正极反应为 2MnO2+2H+2e- 2MnOOHD.正极反应为 2MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH-解析:在书写碱性电池的电极反应式时,电极反应式中不能出现 H+。在碱性电池中,负极 Zn 失去电子形成的 Zn2+应该与 OH-结合生成Zn(OH)2。答案:D7、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，
7、在 200 左右时供电，电池总反应式为 C2H5OH3O 2=2CO23H 2O，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是( )A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电流由 b 极沿导线流向 a 极Ca 极上发生的电极反应是 C2H5OH3H 2O12e =2CO212H Db 极上发生的电极反应是 2H2OO 24e =4OH解析：通入乙醇的一极(a 极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b 极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，A 项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b 极沿导线流向 a 极，B 项正确；a 极上乙醇应该失电子被氧化，所以 C
8、 项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现 OH ，D 项不正确。答案：B8、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2O CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是( )A.检测时,电解质溶液中的 H+向负极移动B.若有 0.4 mol 电子转移,则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气C.电池反应的化学方程式为 CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应为 O2+4e-+2H2O 4OH-解析:A 项,检测时,电解质溶液中的 H+移向正极;B 项,若反应中有0.4 mol 电子转移,则在标准状况
9、下消耗的 O2体积为 2.24 L;D 项,电解质溶液呈酸性,正极上发生的反应为 O2+4H+4e- 2H2O。答案:C9、Mg-AgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式为 2AgCl+Mg Mg2+2Ag+2Cl-。有关该电池的说法正确的是( )A.Mg 为电池的正极B.负极反应为 AgCl+e- Ag+Cl-C.不能被 KCl 溶液激活D.可用于海上应急照明供电解析:由电池总反应知 Mg 为负极,电极反应为 Mg-2e- Mg2+,正极反应为 AgCl+e- Ag+Cl-。海水中含大量电解质,所以可以被 KCl 溶液激活。可用于海上应急照明供电。答案:D10、可用于
10、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：O22H 2O4e =4OHB以 NaOH 溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH 3e =Al(OH)3C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：B 项，以 NaOH 为电解液时，不应生成 Al(OH)3沉淀，而应生成 AlO 。C 项，电解液的 pH 应减小。D 项，电子通过外电路 2从负极流向正极。答案：A11、TiO 2在
11、光照射下可使水分解：2H2O 2H2O 2，该过程类似植物的光合作用。下= = = = =TiO2 光图是光照射下 TiO2分解水的装置示意图。下列叙述正确的是( )A该装置可以将光能转化为电能，同时也能将其转化为化学能BTiO 2电极上发生的反应为 2H 2e =H2C该装置工作时，电流由 TiO2电极经 R 流向铂电极D该装置工作时，TiO 2电极附近溶液的 pH 变大解析：该装置光分解水是将光能转化为化学能，发生氧化还原反应生成氢气和氧气，电子的转移经过 R，又将化学能转化为电能；铂电极上生成氢气的反应为 2H 2e =H2；TiO 2电极上生成氧气的反应为 4OH 4e =2H2OO
12、2，所以 TiO2电极附近溶液的 pH减小；电子由 TiO2电极经 R 流向铂电极，电流流动方向相反。答案：A12、燃料电池是燃料(例如 CO、H 2、CH 4等)跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质溶液通常是 KOH 溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是( )A负极反应式为 CH410OH 8e =CO 7H 2O23B正极反应式为 2O24H 2O8e =8OHC随着不断放电，电解质溶液碱性不变D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大解析：A、B 两项是正确的；综合 A、B 两项知 C 项不正确；根据能量转化的规律，燃烧时产生的热能是不可能全部转化为
13、功的，能量利用率不高，而电能转化为功的效率要大得多，D 项正确。答案：C13、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5MnO22Ag2NaCl= =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 =AgClB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 是还原产物解析：本题考查电化学，意在考查电极反应式的书写、电子转移情况和溶液中离子的移动情况。电池的正极得电子，A 项错误；阳离子向正极移动，C 项错误；
14、Ag 化合价升高形成 AgCl，AgCl 是氧化产物，D 项错误。答案：B14、将两个铂电极插入 KOH 溶液中，向两极分别通入 CH4和O2，即可构成 CH4燃料电池。已知通入 CH4一极的电极反应式是CH410OH =CO 7H2O8e ；通入 O2一极的电极反应式是23O22H 2O4e =4OH 。下列有关叙述中，不正确的是( )A通入 CH4的电极为负极B正极发生氧化反应C溶液中的 OH 向负极移动D工作一段时间后应补充 KOH解析：该燃料电池正极发生还原反应，B 不正确。根据题中电极反应式知 CH4发生氧化反应，通入 CH4的电极为负极，A 正确；原电池工作时，电解质溶液中阴离子移
15、向负极，C 正确；该电池总反应为 CH42O 22OH =CO 3H 2O，工作时消耗 KOH，D 正确。23答案：B二、非选择题 15、(1)Zn-MnO 2干电池应用广泛,其电解质溶液是 ZnCl2-NH4Cl 混合溶液。该电池的负极材料是 。电池工作时,电子流向 (填“正极”或“负极”)。若 ZnCl2-NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是 。 (2)如图为钠硫高能电池的结构示意图,该电池的工作温度为 320 左右,电池反应为 2Na+xS Na2Sx,正极的电极反应式为 。M(由 Na2O 和 Al2O3制得)的两个作用是 。与铅蓄电池相比,当消耗
16、相同质量的负极活性物质时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的 倍。 解析:(1)负极是失电子的一极,Zn 所失电子由负极经外电路流向正极。锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。(2)正极上是 S 得到电子发生还原反应: xS+2e- ;要形成闭合回路,M 必须是能使离子在其中定向移动的,故 M 的两个作用是导电和隔膜;假设消耗的质量都是 207 g,则铅蓄电池能提供的电子为 2 mol,而钠硫电池提供的电子为 mol,故钠硫电池的放电量是铅蓄电池的 4.5倍。答案:(1)Zn(或锌) 正极 锌与还原出来的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀(2)xS+2e- 离子导电(导电或电解质)和隔离钠与
17、硫 4.516、镉镍可充电电池在现代生活中有着广泛的应用，它的充、放电反应如下：Cd2NiOOH2H 2O Cd(OH)22Ni(OH) 2请回答下列问题：(1)上述反应式中左边物质的总能量_ (填“大于” “小于”或“等于”)右边物质的总能量。(2)放电时负极发生反应的物质是_，放电时正极的反应式为_。(3)镉镍废旧电池必须进行回收并集中处理，最主要的原因是_。解析：(1)原电池放电过程中将化学能转化为电能，即反应物总能量大于生成物总能量。(2)根据总反应式可知放电时：负极(Cd)反应式：Cd2OH 2e =Cd(OH)2，正极(NiOOH)反应式：2NiOOH2H 2O2e =2Ni(OH
18、)22OH 。(3)废旧电池中的镍、镉等重金属离子对环境造成污染。答案：(1)大于(2)Cd NiOOHH 2Oe =Ni(OH)2OH (3)防止电池中的镉、镍等重金属对土壤和水源造成污染17、锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移入 MnO2晶格中，生成 LiMnO 2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极(填字母)。(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。解析：(1)外电路的电流方向是由正极 b 流向负极 a。(2)
19、在电池正极 b 上发生的电极反应式为MnO2e Li =LiMnO2。(3)由于负极材料 Li 是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。答案：(1)b a(2)MnO2e Li =LiMnO2(3)否 电极 Li 是活泼金属，能与水反应18、科学家预言，燃料电池将是 21 世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：_。(2)此电池的正极发生的电极反应式：_，负极发生的电极反应式：_。(
20、3)电解液中 H 向_极移动，向外电路释放电子的电极是_。(4)使用该燃料电池的另一个好处是_。解析：(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的 CO2不与 H2SO4反应，故电池反应为2CH3OH3O 2=2CO2 4H2O。(2)电池的正极 O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成 H2O，用电池反应减去正极反应即可得出负极的电极反应式。(3)H 移向正极，在正极生成水。(4)产物是 CO2和 H2O，不会对环境造成污染。答案：(1)2CH 3OH3O 2=2CO24H 2O (2)3O212H 12e =6H2O 2CH3OH2H 2O12e =2CO212H (3)正 负极(4)对环境无污染
