22化学能与电能第2课时作业 选择题 1.下列装置中能组成原电池的是() 街甙邯曲。曲 (B) 图1-14-2 2.下列说法中正确的是() A.镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池 B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C.化学电池的反应基础是氧化还原反应 D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料PbO2 3.据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量大,而且没有铅污染 其电池反应为2Zn+O2==2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气,则下列叙述正确的是() A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2 C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸 4.氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,电极是多孔镍电极,电解质溶液为质量分数 30%的KoH溶液,有关叙述正确的是() ①负极反应为2H2-4e===4H ②负极反应为2H2+40H--4==4H2O ③工作时正极pH增大,而负极pH减小 ④工作时负极pH增大,而正极pH减小 ⑤工作时溶液中阴离子移向正极 ⑥使用一段时间,KOH溶液质量分数仍为30% A.①②③B.②③C.②③⑥D.④⑤ 5.2010年上海世博会,上海将有千辆氢燃料电池车上路,关于氢燃料电池下列说法不正确的 是() A.氢燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 B.氢燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 C.氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高 D.氢燃料电池工作时,发出淡蓝色火焰 6.将两个铂电极放置在KOH溶液中,然后分别向两极通入CH4和O2,即可产生电流,称为燃 料电池,下列叙述正确的是() ①通入CH4的电极为正极 ②正极的电极反应是O2+2H2O+4e=40H ③通入CH4的电极反应式是CHa+202+4e-=CO2+2H2O ④负极的电极反应式是CH4+10oH=Co+7H2O+8e; ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动 ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动 A.①③⑤B.②④⑥C.④⑤⑥D.①②③ 7.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为2Fe+2H2O+O2==2Fe2++40H。以下 说法正确的是()
1 2.2 化学能与电能 第 2 课时作业 一、选择题 1．下列装置中能组成原电池的是（ ） 2．下列说法中正确的是 （ ） A．镍氢电池、锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池 B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C．化学电池的反应基础是氧化还原反应 D．铅蓄电池放电的时候正极材料是 Pb，负极材料 PbO2 3．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。 其电池反应为 2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是（ ） A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为 Zn－2e－ ===Zn2＋ C．正极发生氧化反应 D．电解液肯定不是强酸 4．氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，电极是多孔镍电极，电解质溶液为质量分数 30%的 KOH 溶液，有关叙述正确的是 （ ） ①负极反应为 2H2－4e－ ===4H＋ ②负极反应为 2H2＋4OH－－4e－ ===4H2O ③工作时正极 pH 增大，而负极 pH 减小 ④工作时负极 pH 增大，而正极 pH 减小 ⑤工作时溶液中阴离子移向正极 ⑥使用一段时间，KOH 溶液质量分数仍为 30% A．①②③ B．②③ C．②③⑥ D．④⑤ 5．2010 年上海世博会，上海将有千辆氢燃料电池车上路，关于氢燃料电池下列说法不正确的 是（ ） A．氢燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 B．氢燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 C．氢燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高 D．氢燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰 6．将两个铂电极放置在 KOH 溶液中，然后分别向两极通入 CH4 和 O2，即可产生电流，称为燃 料电池，下列叙述正确的是（ ） ①通入 CH4 的电极为正极； ②正极的电极反应是 O2＋2H2O＋4e－＝4OH－； ③通入 CH4 的电极反应式是 CH4＋2O2＋4e－＝CO2＋2H2O； ④负极的电极反应式是 CH4＋10OH－＝CO＋7H2O＋8e－； ⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动； ⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动。 A．①③⑤ B．②④⑥ C．④⑤⑥ D．①②③ 7．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe2＋＋4OH－。以下 说法正确的是（ ）
A.负极发生的反应为Fe-2e==Fe2 B.正极发生的反应为2H2O+O2+2e==40H C.原电池是将电能转变为化学能的装置 D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 8.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8mole ②负极上CH4失去电子,电极反应式CH4+10oH-8e==CO+7H2O ③负极上是O2获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e==40H ④电池放电后,溶液pH不断升高 ①③C.①④D.③④ 9.在盛有稀H25SO4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So42ˉ离子浓度逐渐增大B.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 10.(体验高考)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(LioO2),充电时 LiCoo2中被氧化,l迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C) 中,以Lc表示。电池反应为LCoO2+G6一电CcoQ+uco,下列说法正确的是() (A)充电时,电池的负极反应为LC6-e-=it+c (B)放电时,电池的正极反应为CoO2+t+e=LCoO2 (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 二、非选择题 11.航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源,燃料电池一般指采用H2、CH4、CO、C2HOH 等可燃物质与O2一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能,甲烷电池以KOH溶液 为电解质,其总反应的化学方程式为CH4+202+2oH==CO+3H2O (1)负极上的电极反应为 (2)消耗标准状况下的5.6LO2时,有 mol电子发生转移。 (3)开始放电时,正极附近溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 12.(体验高考)依据氧化还原反应:2Ag(aq)+cu(s)=Cu2(aq)+2Ag(s)设计的 原电池如图所示 电解质溶液 请回答下列问题 (1)电极X的材料是 电解质溶液Y是 (2)银电极为电池的 极,发生的电极反应为 X电极上发生的电极反应为 (3)外电路中的电子是从 电极流向 电极
2 A．负极发生的反应为 Fe－2e－ ===Fe2＋ B．正极发生的反应为 2H2O＋O2＋2e－ ===4OH－ C．原电池是将电能转变为化学能的装置 D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 8．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 1mol CH4 可以向外电路提供 8mol e－ ②负极上 CH4 失去电子，电极反应式 CH4＋10OH－－8e－ ===CO＋7H2O 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 pH 不断升高 A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 9．在盛有稀 H2SO4 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 SO4 2 －离子浓度逐渐增大 B．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 10．（体验高考）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－e － = Li＋＋C6 （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 二、非选择题 11．航天飞机常采用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用 H2、CH4、CO、C2H5OH 等可燃物质与 O2 一起构成的电池装置。它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以 KOH 溶液 为电解质，其总反应的化学方程式为 CH4＋2O2＋2OH－ ===CO＋3H2O。 （1）负极上的电极反应为______________________________。 （2）消耗标准状况下的 5.6L O2 时，有________mol 电子发生转移。 （3）开始放电时，正极附近溶液的 pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 12．（体验高考） 依据氧化还原反应：2Ag＋（aq）＋Cu（s） = Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的 原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极 X 的材料是________；电解质溶液 Y 是___________； （2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为_______； X 电极上发生的电极反应为____________________________； （3）外电路中的电子是从_______电极流向________电极
1、考查目的:考查原电池的形成条件。 答案 解析:装置A中,锌和氯化锌溶液不发生反应,因此不能组成电源装置。另有误解锌能发生吸 氧腐蚀,但由于吸氧腐蚀进行缓慢,而且产生电流很小,所以不将其视为电源装置。在装置D 中,由于知识的欠缺,对原电池以及电解质溶液的导电原理认识不清,因此产生判断的错误。 2、考查目的:考查化学电池工作原理和分类,以及对环境的影响 答案:C 解析:A项中碱性锌锰干电池是一次电池;燃料电池是一种高效、不会污染环境的新型电池, 铅蓄电池放电的时候正极是PbO2,负极是P。因此选C项。 3、考査目的:考査锌电池的工作原理,考査学生对原电池原理的掌握情况 答案:BD 解析:根据原电池反应的原理,负极发生氧化反应,较活泼的金属作负极,因此Zn-2e-==Zn2 十是负极反应,正极发生还原反应。再根据电池总反应式,生成物是ZnO,Zno能与强酸溶液 反应,所以D项正确。 4、考查目的:考查燃烧电池的工作原理,考查学生不同条件下电极反应式的书写,PH大小变 化的判断 答案:B 解析:氢氧燃料电池在碱性条件下,负极:2H2-4e-==4H十和4H++40H-==4H2o(即2H2 +40H--4e-==4H20),pH减小;正极:02+4e-+2H20==4OH-,pH增大。工作时溶 液中OH一移向负极。使用一段时间,电解质的物质的量保持不变,由于生成了H2O,KoH浓度 5、考查目的:考查氢燃料电池的工作原理、应用和优点 答案:D 解析:氢资源丰富,热值髙,燃烧性能好,用于发电时,能量转换率高并实现零排放,若用可 再生能源制氢,并形成循环,很有发展远景。使用时,可将氢气储存在储氢罐中。选项D错在, 氢气没有燃烧,而是在负极上失电子,对于氢燃料电池电解质不同,负极发生的反应也不同 如强酸型介质时,负极发生H2-2e一==2H+;强碱性溶液中,负极发生:H2+20H--2e ==2H20。 6、考査目的:考査燃料电池的工作原理和应用,考查学生对原电池原理的掌握情况。 答案:B 解析:一般说来,能自发进行的氧化还原反应,在理论上都可设计成原电池。据题意知发生的 反应为cH4+202=C02+2H20,反应产生的CO2,处于KOH溶液中,又会转化为Co,故④是 正确的。③02得e被还原,作正极。④溶液中离子移动情况受溶液(原电池内电路)中电流方 向影响,内电路电流方向是由负极流向正极,阳离子的移动方向与电流方向相同,故在溶液(原 电池内电路)中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。 7、考查目的:考查钢铁在潮湿的空气中会形成原电池相关知识 答案:A 解析:钢铁中含有C等杂质,在潮湿的空气中会形成原电池,Fe作负极而被腐蚀,负极反应 Fe-2e-==Fe2+,A正确。B中电荷不守恒,正确写法为2H2O+02+4e一==40H一。C说法 适用电解过程,与原电池相反,原电池是将化学能转变为电能的装置。钢柱与水交界处更容易 腐蚀,因为此处与氧气接触并具有潮湿的环境。 8、考查目的:本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用 答案:A 解析:首先要判断出电池的正负极,其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子
3 1、考查目的：考查原电池的形成条件。 答案：BC 解析：装置 A 中，锌和氯化锌溶液不发生反应，因此不能组成电源装置。另有误解锌能发生吸 氧腐蚀，但由于吸氧腐蚀进行缓慢，而且产生电流很小，所以不将其视为电源装置。在装置 D 中，由于知识的欠缺，对原电池以及电解质溶液的导电原理认识不清，因此产生判断的错误。 2、考查目的：考查化学电池工作原理和分类，以及对环境的影响。 答案：C 解析：A 项中碱性锌锰干电池是一次电池；燃料电池是一种高效、不会污染环境的新型电池， 铅蓄电池放电的时候正极是 PbO2，负极是 Pb。因此选 C 项。 3、考查目的：考查锌电池的工作原理，考查学生对原电池原理的掌握情况。 答案：BD 解析：根据原电池反应的原理，负极发生氧化反应，较活泼的金属作负极，因此 Zn－2e－===Zn2 ＋是负极反应，正极发生还原反应。再根据电池总反应式，生成物是 ZnO，ZnO 能与强酸溶液 反应，所以 D 项正确。 4、考查目的：考查燃烧电池的工作原理，考查学生不同条件下电极反应式的书写，PH 大小变 化的判断。 答案：B 解析：氢氧燃料电池在碱性条件下，负极：2H2－4e－===4H＋和 4H＋＋4OH－===4H2O（即 2H2 ＋4OH－－4e－===4H2O），pH 减小；正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，pH 增大。工作时溶 液中 OH－移向负极。使用一段时间，电解质的物质的量保持不变，由于生成了 H2O，KOH 浓度 变小。 5、考查目的：考查氢燃料电池的工作原理、应用和优点。 答案：D 解析：氢资源丰富，热值高，燃烧性能好，用于发电时，能量转换率高并实现零排放，若用可 再生能源制氢，并形成循环，很有发展远景。使用时，可将氢气储存在储氢罐中。选项 D 错在， 氢气没有燃烧，而是在负极上失电子，对于氢燃料电池电解质不同，负极发生的反应也不同， 如强酸型介质时，负极发生 H2－2e－===2H＋；强碱性溶液中，负极发生：H2＋2OH－－2e－ ===2H2O。 6、考查目的：考查燃料电池的工作原理和应用，考查学生对原电池原理的掌握情况。 答案：B 解析：一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都可设计成原电池。据题意知发生的 反应为 CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，反应产生的 CO2，处于 KOH 溶液中，又会转化为 CO，故④是 正确的。③O2 得 e 被还原，作正极。④溶液中离子移动情况受溶液（原电池内电路）中电流方 向影响，内电路电流方向是由负极流向正极，阳离子的移动方向与电流方向相同，故在溶液（原 电池内电路）中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 7、考查目的：考查钢铁在潮湿的空气中会形成原电池相关知识。 答案：A 解析：钢铁中含有 C 等杂质，在潮湿的空气中会形成原电池，Fe 作负极而被腐蚀，负极反应： Fe－2e－===Fe2＋，A 正确。B 中电荷不守恒，正确写法为 2H2O＋O2＋4e－===4OH－。C 说法 适用电解过程，与原电池相反，原电池是将化学能转变为电能的装置。钢柱与水交界处更容易 腐蚀，因为此处与氧气接触并具有潮湿的环境。 8、考查目的：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用。 答案：A 解析：首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子反应还是得电子
反应,若发生的是失电子反应,该电极是原电池的负极,反之是正极。CH4在铂电极上发生类 似于CH4在O2中燃烧的反应,即cH4→CO2,严格地讲,生成的CO2还会与KoH反应生成K2Co3 化合价升高,失去电子,是电池的负极,电极反应式为CH4-8e-+100H-==CO+7H2O,1mol CH4参加反应有8moe-发生转移,O2在正极上发生反应,获得电子,电极反应式为o2+2H2o +4e-==4OH-。虽然正极产生OH-,负极消耗OH一,但从总反应cH4+202+2KOH==K2Co3 十3H2O可看出会消耗KoH,所以电池放电时溶液的pH值不断下降,故①②正确,③④错误。 9、考查目的:考查原电池正负极现象的判断。 答案:D 解析:在该原电池中,电子流出的一极规定为电池的负极,所以锌片为负极;电子流入的一极 为正极,所以铜片为正极。锌失去电子变成锌离子,在负极源源不断的产生阳离子(Zn2+),阳 离子吸引阴离子向电源的负极移动,负极附近的SO42一离子浓度逐渐增大。 10、考查目的:考查原电池原理在锂离子电池中的具体应用,意在考查考生依据题干信息分析 提取信息的能力。 答案:B 解析:分析原电池反应:CoO2+LiC6- LiCoO2+c6:电池负极反应:C6--e-=C6,推导 电池的正极反应式为:CoO2+Li++e-= LiCoo2;分析电解池反应: LiCoO2+C6 →CoO2 LiC6,充电时 LiCoO2中被氧化,L+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中,以 LiC6表示,说明整个反应中钻元素和氧元素的化合价都没有发生变化。 11、考查目的:考査燃烧电池在航天飞机中的应用,考查学生对原电池原理和电极反应式的掌 握情况 答案:(1)CH4+100H--8e-==CO+7H2O;(2)1;(3)增大 解析:由总反应式知cH4失电子被氧化生成CO,一定有OH一参与反应,负极反应为CH4+100H 8e-==Co+7H2o,正极反应为O2+2H2O+4e-==40H一。根据正极反应式知1moo2 消耗时,转移4mole-,n(o2)=0.25mol,故有1mol电子转移。放电时,正极产生OH 故溶液的pH增大。 12、考查目的:考査原电池的工作原理和电极反应式书写的掌握情况。 答案:(1)铜(或Cu):AgNo3溶液:(2)正,Ag++e-=Ag:Cu-2e-=Cu2+ (3)负(Cu);正(Ag) 解析:将氧化还原反应拆成两个半反应:一个是在负极发生的氧化反应,一个是在正极发生的 还原反应;铜片失去电子被氧化,而失去电子即流出电子的一极为负极,所以铜片为负极,发 生的反应为:cu(s)-2e-=Cu2+(aq):电极Ⅹ的材料是铜,电解质溶液是可溶性的银盐 可熔性的银盐只有硝酸银溶液;电子流入的一极为正极,银电极为电池的正极,发生的反应为 Ag++e-=Ag,外电路中的电子是从Ⅹ(铜片、负极)电极流向Ag(正极)电极
4 反应，若发生的是失电子反应，该电极是原电池的负极，反之是正极。CH4 在铂电极上发生类 似于 CH4在 O2 中燃烧的反应，即CH4→CO2，严格地讲，生成的 CO2 还会与 KOH 反应生成 K2CO3， 化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O,1mol CH4 参加反应有 8mol e－发生转移，O2 在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为 O2＋2H2O ＋4e－===4OH－。虽然正极产生 OH－，负极消耗 OH－，但从总反应 CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3 ＋3H2O 可看出会消耗 KOH，所以电池放电时溶液的 pH 值不断下降，故①②正确，③④错误。 9、考查目的：考查原电池正负极现象的判断。 答案：D 解析：在该原电池中，电子流出的一极规定为电池的负极，所以锌片为负极；电子流入的一极 为正极，所以铜片为正极。锌失去电子变成锌离子，在负极源源不断的产生阳离子（Zn2+），阳 离子吸引阴离子向电源的负极移动，负极附近的 SO42 －离子浓度逐渐增大。 10、考查目的：考查原电池原理在锂离子电池中的具体应用，意在考查考生依据题干信息分析、 提取信息的能力。 答案：B 解析：分析原电池反应：CoO2＋LiC6 LiCoO2＋C6 ；电池负极反应：C6- -e- = C6 ，推导 电池的正极反应式为：CoO2＋Li＋＋e－ = LiCoO2 ；分析电解池反应：LiCoO2＋C6 CoO2 ＋LiC6 ，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，说明整个反应中钴元素和氧元素的化合价都没有发生变化。 11、考查目的：考查燃烧电池在航天飞机中的应用，考查学生对原电池原理和电极反应式的掌 握情况。 答案：（1）CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；（2）1 ；（3）增大 解析：由总反应式知 CH4 失电子被氧化生成 CO，一定有 OH－参与反应，负极反应为 CH4＋10OH －－8e－===CO＋7H2O，正极反应为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根据正极反应式知 1mol O2 消耗时，转移 4mol e－，n（O2）＝0.25mol，故有 1mol 电子转移。放电时，正极产生 OH－， 故溶液的 pH 增大。 12、考查目的：考查原电池的工作原理和电极反应式书写的掌握情况。 答案：（1）铜（或 Cu）；AgNO3 溶液；（2）正， Ag＋＋e－ = Ag； Cu－2e－ = Cu2＋。 （3）负（Cu）；正（Ag）。 解析：将氧化还原反应拆成两个半反应：一个是在负极发生的氧化反应，一个是在正极发生的 还原反应；铜片失去电子被氧化，而失去电子即流出电子的一极为负极，所以铜片为负极，发 生的反应为：Cu（s） -2e- = Cu2＋（aq） ；电极 X 的材料是铜，电解质溶液是可溶性的银盐， 可熔性的银盐只有硝酸银溶液；电子流入的一极为正极，银电极为电池的正极，发生的反应为： Ag＋＋e－ = Ag，外电路中的电子是从 X（铜片、负极）电极流向 Ag（正极）电极