化学反应与能量变化

第3讲 化学能转化为电能——电池

一、选择题(本题包括12个小题，每小题5分，共60分)

1.一种新型燃料电池，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，则有关此电池推断正确的是 ()

A.通入乙烷的电极为正极

B.参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7∶2

C.放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减少

D.负极反应式为C2H6+6H2O―→2CO2-3+18H++14e-

2.生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4+2H2O 2PbO2+Pb+2H2SO4

下列对铅蓄电池的说法错误的是 ()

A.需要定期补充硫酸

B.工作时铅是负极，PbO2是正极

C.工作时负极上发生的反应是Pb+SO2-4―→PbSO4+2e-

D.工作时电解质的密度减小

3.(2009广东理基，34)下列有关电池的说法不正确的是 ()

A.手机上用的锂离子电池属于二次电池

B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D.锌锰干电池中，锌电极是负极

4.铅蓄电池的充、放电反应方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。关于铅蓄电池的说法正确的是 ()

A.在放电时，正极发生的反应是：Pb+SO2-4―→PbSO4+2e-

B.在放电时，该电池的负极材料是铅板

C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D.在充电时，阳极发生的反应是：PbSO4+2e-―→Pb+SO2-4

5.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：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是()

A.正极反应为：O2+2H2O+4e-―→4OH-

B.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.该电池通常只需要更换铝板就可继续使用

6.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是 ()

①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e- ②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4+10OH-―→CO2-3+7H2O+8e- ③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-―→4OH- ④电池放电后，溶液的pH不断升高

A.①② B.①③ C.①④ D.③④

7.(2008广东理基，20)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.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B.氢氧燃烧电池可将热能直接转变为电能

C.氢氧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

8.天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2)，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6 CoO2+LiC6，下列说法正确的是 ()

A.充电时，电池的负极反应为LiC6―→Li++C6+e-

B.放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e-―→LiCoO2

C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质

D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

9.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是 ()

A.放电时负极反应为：Zn+2OH-―→Zn(OH)2+2e-

B.充电时阳极反应为：Fe(OH)3+5OH-―→FeO2-4+4H2O+3e-

C.放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化

D.放电时正极附近溶液的碱性增强

10.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4+10OH-―→CO2-3+7H2O+8e-;通入O2的另一极，其电极反应式是：2O2+4H2O+8e-―→8OH-。下列叙述不正确的是 ()

A.通入CH4的电极为负极

B.正极发生氧化反应

C.燃料电池工作时，溶液中的OH-向负极移动

D.该电池使用一段时间后应补充KOH

11.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溶液，该电池的负极反应为C2H5OH―→2CO2↑+3H2O+12e-

D.碱性甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-―→4OH-

12.将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是 ()

二、非选择题(本题包括4个小题，共40分)

13.(8分)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极材料分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，总反应为Ag2O+Zn===2Ag+ZnO，试写出该电池的电极反应。

14.(8分)炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl)，第二天便出现了红棕色的锈斑[该锈斑为Fe(OH)3失水的产物]。请用有关的电极反应式、离子方程式和化学方程式表示Fe(OH)3的生成。

(1)负极：_________________________________________________________________，

正极：___________________________________________________________________;

(2)离子方程式：__________________________________________________________;

(3)总的化学方程式：_______________________________________________________。

15.(12分)(2009山东理综，29)Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

(1)该电池的负极材料是____________。电池工作时，电子流向______________(填“正极”或“负极”)。

(2)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________________________________________________________________________。

欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的____________(填代号)。

a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3H2O

(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是________________________________________________________________________。

若电解电路中通过2 mol电子，MnO2的理论产量为______________g。

16.(12分)如图所示是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计，其指针总是偏向电源正极。

(1)As(砷)位于元素周期表中第4周期ⅤA族，则Na3AsO4溶液的pH____________(填“7”、“7”或“=7”)。

(2)向B杯中加入适量较浓的硫酸，发现G的指针向右偏移。此时A杯中的主要实验现象是______________________，D电极上的电极反应式为______________________________

________________________________________________________________________。

(3)一段时间后，再向B杯中加入适量的质量分数为40%的氢氧化钠溶液，发现G的指针向左偏移。此时整套实验装置的总的离子方程式为_______________________________

________________________________________________________________________。

(4)再过一段时间后，G的指针逐渐归零，此时实验装置中的化学反应已经达到化学平衡状态，该反应的化学平衡常数的表达式为K=__________________________________。

答案 1.C 2.A 3.B 4.B 5.B 6.A 7.C 8.B 9.C 10.B

11.C 12.A

13.正极反应：Ag2O+H2O+2e-―→2Ag+2OH-

负极反应：Zn+2OH-―→ZnO+H2O+2e-

14.(1)2Fe―→2Fe2++4e- 2H2O+O2+4e-―→4OH-

(2)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

(3)4Fe+3O2+6H2O―→4Fe(OH)3

15.(1)Zn(或锌) 正极

(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b

(3)2H++2e-―→H2↑ 87

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