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课时作业23化学能转化为电能——电池时间：45分钟分值：100分一、选择题1．下列关于实验现象的描述不正确．．．的是()A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．用铜片做阳极，铁片做阴极，电解氯化铜溶液，铁片表面出现一层铜C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，放出气泡速率加快[解析]A：形成Cu—Zn原电池，Cu为正极，H＋在Cu片上得电子生成H2，A正确。B：为电镀，正确。C：Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋，错误D：Zn置换出铜附在Zn粒上，形成原电池加快了反应，正确。[答案]C2．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SO2－4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[解析]选项A，正负极附近SO2－4浓度基本保持不变。选项B，Zn为原电池负极，Cu为原电池正极，电子由Zn片→导线→Cu片。正极Cu片上放出H2，故选项C错误，D正确。[答案]D3．铅蓄电池放电时的电极反应为正极：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－＝PbSO4＋2H2O负极：Pb＋SO2－4－2e－＝PbSO4当溶解20.7gPb时，消耗H2SO4的物质的量为()A．0.1molB．0.2molC．0.05molD．0.15mol[解析]当溶解20.7g铅时，两电极均消耗H2SO4各0.1mol。[答案]B4．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是()A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀[解析]本题考查了金属的腐蚀与防护。纯银器表面在空气中易形成氧化银而使银器表面变黑，所以是化学腐蚀，A正确；铁与锡构成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错；海轮外壳中的金属与连接的锌块构成原电池，锌作负极，可以保护海轮，C正确；外加直流电源保护器件时，必须连接电源负极，D错。[答案]B5．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明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．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢气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[解析]本题考查了原电池和硅及其化合物知识。A项中原电池中碳棒作为惰性电极，不参与反应，故A错误；B项中氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，故B错误；D项中太阳能电池的主要材料是高纯度的晶体硅而不是二氧化硅，故D错误；即选C。[答案]C6．一种新型的燃料电池，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。有关此电池的推断正确的是()A．负极反应为14H2O＋7O2＋28e－===28OH－B．放电一段时间后，负极周围的pH升高C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14molD．放电过程中KOH的物质的量浓度不变[解析]在原电池中负极发生氧化反应，所以负极的电极反应式：C2H6－14e－＋18OH－===2CO2－3＋12H2O，在放电过程中负极区消耗OH－，所以pH减小，故A、B项叙述错误；根据负极的电极反应式，每消耗1molC2H6，则电路中转移14mole－，所以C项正确；放电过程中消耗KOH，所以KOH溶液的浓度减小，故D项错误。[答案]C7．一种新型的乙醇电池(DEFC)是用磺酸类质子溶剂作电解质，在200℃左右时供电(如图所示)，比甲醇电池效率高出32倍，且更安全。电池总反应为：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O。则有关这种乙醇电池的不正确说法是()A．a极为电池的负极B．电池正极的电极反应：4H＋＋4e－＋O2===2H2OC．电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再流到a极D．设每个电子所带电量为q库仑，则1mol乙醇被氧化产生12q×6.02×1023库仑的电量[解析]乙醇在a极失去电子发生氧化反应，电子沿着外电路流入b极，在b极O2得电子发生还原反应，即a、b电极分别作负极和正极；1摩尔乙醇发生氧化反应生成二氧化碳时，共转移电子12mol，折合电量12q×6.02×1023库仑。[答案]BD8．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．该电池通常只需更换铝板就可继续使用[解析]此电池在工作时，电子是由铝电极沿导线流向铂电极的，电流方向是电子流动的反方向，应是由铂电极沿导线流向铝电极。[答案]B9．某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li＋导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。下列说法正确的是()A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应B．放电时，正极反应为：Li＋＋LiMn2O4＋e－===Li2Mn2O4C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应D．充电时，阳极反应为：Li＋＋e－===Li[解析]选项A，由题意知放电时LiMn2O4中锰元素的化合价降低，故它发生还原反应，A不正确；选项B正确；选项C中，充电过程是补充电极的过程，原来作原电池正极的，现作为电解池的阳极，发生氧化反应，并且应是Li2Mn2O4发生反应，故选项C不正确；选项D中，阳极发生氧化反应，而此反应是还原反应，故不正确。[答案]B10．将甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。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，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－===2CO2↑＋3H2OD．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－[解析]甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强碱KOH，因此不可能生成二氧化碳，应该生成CO2－3，即负极反应为：C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO2－3＋11H2O，故C错误。[答案]C11．有一种新燃料的电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料的说法不正确的是()A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B．电池的总反应是2C4H10＋13O2―→8CO2＋10H2OC．通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e－―→2O2－D．通入丁烷的一极是负极，电极反应为C4H10＋13O2－―→4CO2＋5H2O＋26e－[解析]在该电池中，O2－需要在负极与丁烷发生氧化反应，生成二氧化碳，所以O2－流动方向应该是由正极移向负极，A错；这个原电池的原理就是丁烷与氧气之间的氧化还原反应，B正确；通入空气，其中的氧气发生还原反应，生成O2－，该电极是正极，C正确；丁烷是还原剂，失电子，D正确。[答案]A12．有一种锂电池，用金属锂和石墨作为电极材料，电解质溶液是由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中形成的，电池反应方程式为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列叙述中正确的是()A．若电解质溶液中混入水，对电池反应无影响B．金属锂为电池的正极，石墨为电池的负极C．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被氧化为Li2SO3D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为[解析]四氯化铝锂和亚硫酰氯都能水解，所以混入水，该电池将无法工作；该电池反应中，金属锂被氧化，为电池的负极；亚硫酰氯(SOCl2)被还原为S，故选项A、B、C都是错误的。[答案]D二、非选择题13．可以将氧化还原反应2H2＋O2===2H2O设计成原电池。(1)利用氢气和氧气、氢氧化钾溶液构成燃料电池，则负极通入的气体应是________，正极通入的气体就是________，电极反应式为：正极________________，负极________________。(2)如把KOH改为稀硫酸做电解质，则电极反应式为：正极，负极__________________________。(3)(1)和(2)的电解溶液不同，反应进行后，其溶液的pH各有何变化？。(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液做电解质溶液，则电极反应式为：正极____________________________，负极________________________________。[解析](1)根据电池反应式可知在反应中H2被氧化，O2被还原。H2应该在负极上反应，O2应该在正极上反应，又因为是碱性溶液，不可能有H＋参加或生成，故负极的电极反应为H2＋2OH－→2H2O＋2e－，正极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－→4OH－。(2)若将导电物质换为酸性溶液，此时应考虑不可能有OH－生成，故负极的电极反应为H2→2H＋＋2e－，正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e－→2H2O。(3)由于前者在碱性条件下反应，KOH的量不变，但工作时H2O增多，故溶液变稀，pH将变小；而后者为酸溶液，H2SO4的量不变，H2O增多，故溶液变稀，pH将变大。(4)如把H2改为甲烷，KOH溶液做电解质，则正极为2O2＋4H2O＋8e－→8OH－，此时不会有CO2放出；负极为CH4＋10OH－→CO2－3＋7H2O＋8e－。[答案](1)H2O2O2＋2H2O＋4e－→4OH－H2＋2OH－→2H2O＋2e－(2)O2＋4H＋＋4e－→2H2OH2→2H＋＋2e－(3)前者变小，后者变大(4)2O2＋4H2O＋8e－→8OH－CH4＋10OH－→CO2－3＋7H2O＋8e－14．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应______________，负极反应______________。[解析](1)Fe3＋腐蚀铜制电路板利用的是Fe3＋的强氧化性，Fe3＋的这种强氧化性可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相应的离子，所以反应的离子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)在原电池中，负极失去电子，正极得到电子，由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋可以判断出铜的化合价升高，发生氧化反应，铜作负极，铁元素的化合价降低，Fe3＋发生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化铁溶液。依照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原电池的装置图。[答案](1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)装置图如右图所示正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极反应：Cu===Cu2＋＋2e－(或Cu－2e－===Cu2＋)15．(2009·海南，15)Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为________，发生的电极反应为________；(2)电池正极发生的电极反应为________；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，