人教版高中化学选修4练习第四章第二节化学电源 Word版含答案.docx
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人教版高中化学选修4练习第四章第二节化学电源Word版含答案
第四章电化学基础
第二节化学电源
1．下列电池工作时，O2在正极放电的是（ ）
A.锌锰电池
B.氢燃料电池
C.铅蓄电池
D.镍镉电池
解析：
锌锰电池中，锌在负极放电，MnO2在正极放电，A项错误；氢燃料电池中，氢气在负极放电，氧气在正极放电，B项正确；铅蓄电池中，Pb在负极放电，PbO2在正极放电，C项错误；镍镉电池中，镉（Cd）在负极放电，NiOOH在正极放电，D项错误。
答案：
B
2．一种充电电池放电时的电极反应为：
H2＋2OH－－2e－===2H2O;NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－。
当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是（ ）
A．H2O的还原B．NiOOH的还原
C．H2的氧化D．Ni（OH）2的氧化
解析：
放电时为原电池反应，负极上失去电子，正极上得到电子；充电时为电解反应，与外电源正极连接的电极为阳极，由放电时的电极反应式知，阳极上发生的是Ni（OH）2的氧化反应，D正确。
答案：
D
3．废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。
其首要原因是（ ）
A．为了利用电池外壳的金属材料
B．防止汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中的石墨电极
解析：
废电池中汞、镉和铅等重金属离子能对土壤和水源造成污染，必须进行集中处理。
答案：
B
4．纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。
放电时两个电极反应分别为：
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法中，正确的是（ ）
A．锌是负极，氧化银是正极
B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应
C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动
D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变
解析：
由电极反应式可知Zn作负极，Ag2O作正极，A正确；锌发生氧化反应，Ag2O发生还原反应，B错误；溶液中的OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，C错误；电池的总反应为：
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，电解质溶液为KOH溶液，因电池放电过程中不断消耗水，使溶液中c（OH）－增大，D错误。
答案：
A
5．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是（ ）
A．Pb为正极被氧化
B．溶液的pH不断减小
C．SO
只向PbO2处移动
D．电解质溶液的pH不断增大
解析：
由题给电极反应式可以看出H2SO4不断被消耗，故pH不断增大，所以B不正确，D正确；由Pb元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向PbO2极；内电路中，负电荷（SO
和OH－）移向Pb极，所以C不正确。
答案：
D
6．
（1）根据氧化还原反应2H2＋O2===2H2O，设计成燃料电池，负极通的气体应是________，正极通的气体应是________。
（2）根据选择电解质溶液的不同，填写下表：
电解质溶液
H2SO4溶液
KOH溶液
负极反应式
正极反应式
溶液的pH变化
（3）若把H2改为CH4，KOH作电解质，则正极反应式为________________________________。
解析：
（1）氢、氧燃料电池中通可燃性气体（H2）的一极为负极，通O2的一极为正极。
（2）若以H2SO4溶液作电解质溶液，其电极反应式为：
负极：
2H2－4e－===4H＋；正极：
O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
反应过程中生成水，溶液中c（H＋）减小，pH增大。
若以KOH溶液作电解质溶液，其电极反应式为：
负极：
2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极：
2H2O＋O2＋4e－===4OH－。
反应过程中生成水，溶液中c（OH－）减小，pH减小。
（3）若把H2改为CH4，KOH溶液作电解质溶液时其正极反应式不变。
答案：
（1）H2 O2
（2）见下表 （3）2H2O＋O2＋4e－===4OH－
电解质溶液
H2SO4溶液
KOH溶液
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
溶液的pH变化
变大
变小
（时间：
40分钟 满分：
100分）
一、选择题（本题包括6个小题，每小题8分，共48分。
每小题只有一个选项符合题意）
1．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1mol电子，消耗金属的质量只有7g，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：
B
2．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：
Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是（ ）
A．锂是正极，电极反应为：
Li－e－===Li＋
B．锂是负极，电极反应为：
Li－e－===Li＋
C．锂是负极，电极反应为：
MnO2＋e－===MnO
D．锂是负极，电极反应为：
Li－2e－===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ⅠA族，只能生成Li＋。
答案：
B
3．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：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．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：
2H2＋O2===2H2O
D．消耗2.24LH2（标准状况）时，有0.1mol电子转移
解析：
在氢氧燃料电池中，H2在负极上反应：
2H2＋4OH－－4e－===4H2O；O2在正极上反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－，其总反应式为：
2H2＋O2===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0.1molH2时，转移电子的物质的量为0.2mol，D项错误。
答案：
D
4．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H2＋2NiOOH
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，H2在负极放电
解析：
根据电池反应可首先看出放电时，H2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，镍元素被氧化。
答案：
D
5．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，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
C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋
D．b极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===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：
B
6．一种新型熔融盐燃料电池具有很高的发电效率。
现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为2CO＋O2===2CO2。
则下列说法中正确的是（ ）
A．通CO的一极是电池的正极
B．负极发生的电极反应是O2＋2CO2＋4e－===2CO
C．负极发生的电极反应是CO＋CO
－2e－===2CO2
D．正极发生氧化反应
解析：
由电池反应2CO＋O2===2CO2可知，通CO的一极为电池负极，通O2的一极为电池正极，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，负极的电极反应为2CO＋2CO
－4e－===4CO2，正极的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO
。
答案：
C
二、非选择题（本题包括3个小题，共52分）
7．（16分）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：
Cd＋2NiOOH＋2H2O
Cd（OH）2＋2Ni（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：
Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2，正极（NiOOH）反应式：
2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－。
（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 NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－ （3）防止电池中的镉、镍等重金属对土壤和水源造成污染
8．（18分）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LiMnO2。
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）在电池正极b上发生的电极反应式为MnO2＋e－＋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）MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
（3）否 电极Li是活泼金属，能与水反应
9．（18分）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：
________________________________。
（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2CH3OH＋3O2===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）2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
（2）3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋
（3）正 负极 （4）对环境无污染
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教师授课注意事项：
1、立足课本。
2、明确目标。
3、明确重点。
4、把握重难点。
5、注重学习自学和互学。
6、教师少说学生多练习。
7、练习要梯度。
8、当堂训练批改作业。
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