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《電源》課時(shí)練
雙基練習(xí)
1．(2011•福建)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是(　　)
A．水既是氧化劑又是溶劑
B．放電時(shí)正極上有氫氣生成
C．放電時(shí)OH－向正極移動(dòng)
D．總反應(yīng)為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
解析：根據(jù)題給信息鋰水電池的反應(yīng)方程式為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正確；在反應(yīng)中氫元素化合價(jià)降低，因此H2O做氧化劑，同時(shí)又起到溶劑的作用，A正確；放電時(shí)正極反應(yīng)為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正確；正極周圍聚集大量OH－，因此溶液中的陽離子Li＋向正極移動(dòng)，負(fù)極周圍聚集大量Li＋，因此溶液中的陰離子OH－向負(fù)極移動(dòng)，C錯(cuò)誤。
答案：C
2．(2011•安徽高考)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是(　　)
A．正極反應(yīng)式：Ag＋Cl－－e－＝AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子
C．Na＋不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng)
D．AgCl是還原產(chǎn)物
解析：由電池總反應(yīng)可知銀失去電子被氧化得氧化產(chǎn)物，即銀做負(fù)極，產(chǎn)物AgCl是氧化產(chǎn)物，A、D都不正確；在原電池中陽離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽離子向電池的正極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合價(jià)是＋18/5價(jià)，所以每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(4－18/5)×5＝2 mol，因此選項(xiàng)B正確。
答案：B
3．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂－KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(　　)
①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極
②正極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag
③實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)
④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同
A．①②　　B．②③　　C．②④　　D．③④
解析：該原電池中Cu作負(fù)極，Ag作正極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，因此②對(duì)；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯(cuò)；沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以③錯(cuò)；無論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，所以④對(duì)。
答案：C
4．科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為(　　)
A．H2＋2OH－===2H2O＋2e－
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析：由題意可知在以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池中，負(fù)極電極反應(yīng)式為H2－2e－===2H＋，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
答案：C
5．下列說法正確的是(　　)
A．堿性鋅錳電池是二次電池
B．鉛蓄電池是一次電池
C．二次電池又叫蓄電池，它放電后可以再充電，能重復(fù)使用
D．燃料電池沒有將氧化劑、還原劑全部?jī)?chǔ)存在電池內(nèi)部
解析：A中堿性鋅錳電池為一次電池；B中鉛蓄電池為二次電池。
答案：CD
6．銀－鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為2Ag＋Zn(OH)2????充電放電Ag2O＋Zn＋H2O，在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(　　)
A．Ag　　　　　　　　　 B．Zn(OH)2
C．Ag2O D．Zn
解析：判斷電池的正、負(fù)極，一定要從電極反應(yīng)中得失電子情況判斷。放電時(shí)反應(yīng)為Ag＋12O＋Zn0＋H2O===2Ag0＋Zn＋2 (OH)2，原電池中失去電子的物質(zhì)作負(fù)極。
答案：D
7．日常所用干電池的電極分別為碳棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2做電解質(zhì)(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應(yīng)式可簡(jiǎn)化為Zn?→Zn2＋＋2e－，2NH＋4＋2e－?→2NH3＋H2(NH3與Zn2＋能生成一種穩(wěn)定的物質(zhì))。根據(jù)上述判斷，下列結(jié)論正確的是(　　)
A．鋅為正極，碳為負(fù)極
B．鋅為負(fù)極，碳為正極
C．工作時(shí)，電子由碳極經(jīng)外電路流向鋅極
D．長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用時(shí)，內(nèi)裝糊狀物可能流出腐蝕用電器
解析：由兩極反應(yīng)式可知Zn作負(fù)極，碳棒作正極，A項(xiàng)不正確，B正確；原電池工作時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極；由于Zn又被溶解，所以易造成內(nèi)部糊狀物流出，D項(xiàng)正確。
答案：BD
8．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是(　　)
A．利用電池外殼的金屬材料
B．防止電池中的汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染
C．不使電池中滲漏的電解液腐蝕其他物品
D．回收其中的石墨電極
解析：廢舊電池中含有的Cd、Hg、Pb等重金屬離子會(huì)對(duì)土壤及水源造成嚴(yán)重污染，為防止其污染的發(fā)生，必須對(duì)其回收，集中處理，這是回收的最主要原因。
答案：B
9．下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．依據(jù)原電池的原理設(shè)計(jì)出了化學(xué)電源
B．原電池是化學(xué)電源的雛形
C．原電池輸出電能的，取決于組成原電池的負(fù)極材料的活潑性
D．氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能，是化學(xué)電源的能量來源
解析：原電池輸出電能的能力取決于單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電量的多少，不取于負(fù)極材料的活潑性。
答案：C
10．如圖所示為氫氧燃料電池的原理示意圖，按照?qǐng)D示，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)

A．a(chǎn)電極是負(fù)極
B．b電極的電極反應(yīng)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源
D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置
解析：燃料電池中H2為負(fù)極，O2為正極，反應(yīng)分別為H2－2e－===2H＋，O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
答案：B
能力提升
11．(2011•山東高考題)科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。
(1)實(shí)驗(yàn)室可用無水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為__________________________________________。要清洗附著在試管壁上的硫，可用的試劑是__________。
(2)下圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應(yīng)為2Na＋xS===Na2Sx，正極的電極反應(yīng)為__________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個(gè)作用是____________________________。與鉛蓄電池相比，消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的______倍。
(3)Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)開_________，向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH______(填“增大”“減小”或“不變”)，Na2S溶液長(zhǎng)期放置有硫析出，原因?yàn)開____________(用離子方程式表示)。
解析：(1)乙醇中還有羥基可以與金屬鈉反應(yīng)放出氫氣，化學(xué)方程式為2CH3CH2OH＋2Na?→2CH3CH2ONa＋H2↑；單質(zhì)硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，在加熱時(shí)可與熱的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因此要清洗附著在試管壁上的硫，可選用CS2或熱的氫氧化鈉溶液。
(2)由電池反應(yīng)可以看出金屬鈉失去電子作為負(fù)極，單質(zhì)硫得電子被還原成S2－x，所以正極的電極反應(yīng)式為xS＋2e－===S2－x；由于原電池內(nèi)部要靠離子的定向運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電，同時(shí)鈉和硫極易化合，所以也必須把二者隔離開，因此其作用是離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫；在鉛蓄電池中鉛作負(fù)極，反應(yīng)式為Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)，因此當(dāng)消耗1 mol即207 g鉛時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子，而207 g鈉可以失去的電子數(shù)為20723＝9(mol)，所以鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的9/2＝4.5倍。
(3)Na2S屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，S2－水解顯堿性，所以c(H＋)最小。但由于水解程度很小，大部分S2－還在溶液中。因?yàn)闅淞蛩釋儆诙�元弱酸，所以S2－水解時(shí)分兩步進(jìn)行且以第一步水解為主，方程式為S2－＋H2O===HS－＋OH－、HS－＋H2O===H2S＋OH－，因此Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)閏(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)；由于S2－極易與Cu2＋結(jié)合形成CuS沉淀而抑制S2－水解，因此溶液的堿性會(huì)降低，酸性會(huì)增強(qiáng)，方程式為S2－＋Cu2＋===CuS↓。S2－處于最低化合價(jià)－2價(jià)，極易失去電子而被氧化，空氣中含有氧氣可氧化S2－而生成單質(zhì)硫，方程式為2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
答案：(1)2CH3CH2OH＋2Na?→2CH3CH2ONa＋H2↑　CS2或熱的氫氧化鈉溶液
(2)xS＋2e－===S2－x　離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫　4.5
(3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)　減小　2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－
12．熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)�，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)猓�制得�?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：
負(fù)極反應(yīng)式：2CO＋2CO2－3===4CO2＋4e－
正極反應(yīng)式： _______________________________________。
總電池反應(yīng)式： _____________________________________。
解析：原電池的反應(yīng)原理，就是利用氧化還原反應(yīng)中有電子的轉(zhuǎn)移。在負(fù)極CO失電子，且消耗了CO2－3，在正極得電子的就是O2，再與CO2結(jié)合生成CO2－3，正極方程式為O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，正極與負(fù)極生成和消耗的CO2－3的量相等，所以總反應(yīng)方程式為2CO＋O2===2CO2。
答案：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3　2CO＋O2===2CO2
13．航天飛機(jī)常采用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質(zhì)與O2一起構(gòu)成的電池裝置。它可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，甲烷電池以KOH溶液為電解質(zhì)，其總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O。
(1)負(fù)極上的電極反應(yīng)為________________________。
(2)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的5.6 L O2時(shí)，有__________mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。
(3)開始放電時(shí)，正極附近溶液的pH__________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
解析：由總反應(yīng)式知CH4失電子被氧化生成CO2－3，一定有OH－參與反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根據(jù)正極反應(yīng)式知1 mol O2消耗時(shí)，轉(zhuǎn)移4 mol e－，n(O2)＝0.25 mol，故有1 mol電子轉(zhuǎn)移。放電時(shí)，正極產(chǎn)生OH－，故溶液的pH增大。
答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O
(2)1　(3)增大

14．微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
根據(jù)上述反應(yīng)式，做下列題目。
(1)判斷下列敘述中正確的是__________。
A．在使用過程中，電解質(zhì)KOH被不斷消耗
B．使用過程中，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極
C．Zn是負(fù)極，Ag2O是正極
D．Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng)
(2)寫出電池的總反應(yīng)式： _____________________________。
(3)使用時(shí)，負(fù)極區(qū)的pH__________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的pH__________，電解質(zhì)溶液的pH__________。
解析：(1)選C。判斷原電池的正負(fù)極，可以從兩個(gè)方面：①微觀：電子流出的一極是負(fù)極，電子流入的一極是正極。②宏觀：活潑的一極是負(fù)極 高中歷史，不活潑的一極是正極，電子是從負(fù)極沿導(dǎo)線流入正極，據(jù)此判斷Zn為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，將兩極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)式，由總反應(yīng)式知，使用過程中KOH的量不變。
(2)將正、負(fù)極的電極反應(yīng)式合并就可得到總反應(yīng)式：
Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。
(3)負(fù)極反應(yīng)時(shí)，消耗OH－，則負(fù)極區(qū)pH減小，正極反應(yīng)時(shí)，生成了OH－，故正極區(qū)pH增大，負(fù)極消耗的OH－的量與正極反應(yīng)生成的OH－的量相等，所以電解質(zhì)溶液的pH不變。
答案：(1)C　(2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(3)減小　增大　不變

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