课时梯级训练(4) 化学电源（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

课时梯级训练(4)　化学电源 一　常见的化学电源 1．铅蓄电池的工作原理为2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4，由图分析，下列判断正确的是(　　) A．K闭合时，c电极的电极反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO B．当电路中转移0.2 mol电子时， Ⅱ 中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时， Ⅱ 中SO向c电极迁移 D．K闭合一段时间，电流计的指针读数逐渐变小直至为零后不再偏转 D　解析：解答本题的关键是要结合图像分析出 Ⅰ 为原电池装置， Ⅱ 为电解池装置。K闭合时， Ⅰ 中发生放电过程消耗硫酸， Ⅱ 中发生充电过程有硫酸生成，a电极作原电池的正极发生还原反应，b电极作原电池的负极发生氧化反应，c电极作电解池的阴极发生还原反应，d电极作电解池的阳极发生氧化反应。K闭合时，c电极的电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，A错误；当电路中转移0.2 mol电子时， Ⅱ 中生成的H2SO4为0.2 mol，B错误；电解池中的阴离子向阳极移动，C错误；一段时间后， Ⅰ 、 Ⅱ 两池的电压相等时，放电过程和充电过程结束，电路中电流为零，D正确。 2．固体氧化物燃料电池以固体氧化锆­氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其中通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　) A.有O2参加反应的a极为电池的负极 B．b极的电极反应式为H2－2e－===2H＋ C．a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池的电池总反应式为2H2＋O2===2H2O D　解析：由题图可知电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H2在该极发生氧化反应；a电极为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为H2＋O2－－2e－===H2O，正极的电极反应式为O2＋2e－===O2－，则电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，综上分析，D正确。 二　新型电源 3．锂­空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．放电时Li＋由B极向A极移动 B．电池总反应式为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH C．B电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．电解液a可以为氯化锂溶液 B　解析：在锂­空气电池中，A(金属锂)为负极，其电极反应式是Li－e－===Li＋；B为正极，其电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；电池总反应式是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原电池工作过程中，溶液中的Li＋(阳离子)移向B极(正极)；金属锂能与水反应，电解质中不能含有水，故不能用氯化锂溶液作为电解液。 4．一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.向b极迁移的是H＋ B．大块沉积物中的铁均显＋2价 C．b极上FeS2转化为S的电极反应式为FeS2－2e－===Fe2＋＋2S D．微生物作用下S歧化生成SO、HS－，两者的物质的量之比为1∶2 C　解析：由图示可知a为正极，氧气得电子生成水，b为负极，FeS、FeS2、HS－被氧化生成S，生物膜中硫可转化为硫酸盐和硫氢化物，大块沉积物中FeOOH可转化为FeS、FeS2。a为正极，原电池中阳离子向正极移动，A错误；FeOOH中Fe为＋3价，B错误；FeS2中S为－1价，失电子被氧化，电极反应式为FeS2－2e－===Fe2＋＋2S，C正确；S生成SO，化合价由0升高到＋6，生成HS－，化合价由0降低到－2，根据化合价升降守恒，则n(SO)和n(HS－)之比为1∶3，D错误。 5．NiOOH­Zn电池(KOH为电解质溶液)的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．工作时，电流方向为NiOOH电极→导线→Zn电极→电解质溶液→NiOOH电极 B．工作一段时间后，电解液pH减小 C．负极电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===ZnO＋2H2O D．当电路中转移0.2 mol e－时，电解液质量增加6.5 g D　解析：电子移动的方向是从锌沿导线流向NiOOH电极，电子不经过溶液；电流方向为NiOOH电极→导线→Zn电极→电解质溶液→NiOOH电极，电流经过溶液，A正确；电池工作时电池反应是2NiOOH＋Zn＋2OH－ ===ZnO＋2Ni(OH)2，溶液的碱性减弱，B正确；从电池反应分析，溶液质量变化：锌进入溶液质量增加，同时溶液中的氢元素进入Ni(OH)2质量减小，当电路中转移0.2 mol e－时，增加6.5 g，减小0.2 g，电解液质量增加6.3 g，D错误。 6．新型微生物电池可应用于难降解酸性有机废水(含C6H6O)的处理，其放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．N极为电池正极 B．交换膜为质子交换膜 C．M极的电极反应式为C6H6O＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋ D．N极消耗22.4 L O2(标准状况)，M极产生CO2(标准状况)的体积为22.4 L D　解析：根据工作原理可知，N极得电子，化合价降低，为电池正极，A正确；电池负极C6H6O失电子生成二氧化碳和氢离子，则交换膜为质子交换膜，B正确；M极为负极，C6H6O失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为C6H6O＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，C正确；N极消耗22.4 L O2(标准状况)，即1 mol，转移4 mol电子，M极产生标准状况下CO2的体积为22.4 L×，D错误。 7．燃料电池具有能量利用率高、可连续使用和污染轻等特点。一种甲酸(化学式为HCOOH，其中碳元素为＋2价)燃料电池的基本结构如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。下列说法错误的是(　　) A．X可选用硫酸 B．放电时K＋从甲池向乙池移动 C．放电时的负极反应式为HCOO－＋H2O－2e－===HCO＋2H＋ D．甲池消耗23 g甲酸，则乙池至少通入标准状况下5.6 L O2 C　解析：由图示知，X是硫酸，A正确；原电池中阳离子向正极移动，B正确；由得失电子数守恒知，甲池消耗23 g甲酸，则乙池至少通入标准状况下5.6 L O2，D正确；甲池溶液呈碱性，放电时的负极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O，C错误。 8．科学家研发了适用于火星大气(主要成分是CO2)的“Li­CO2”可充电电池，电池总反应为3CO2(g)＋4Li(s) 2Li2CO3(s)＋C(s)，工作原理如图所示。 回答下列问题： (1)放电过程中Li＋由________电极向______(填“Li”或“MoS2”)电极迁移；正极反应式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)已知： 2CO2(g)＋2Li(s)===Li2CO3(s)＋CO(g) ΔH1＝－539 kJ·mol－1 CO2(g)＋C(s)===CO(g)　ΔH2＝86 kJ·mol－1 充电过程总反应的热化学方程式为____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)比能量是指消耗单位质量的电极反应物所释放的电量，是衡量电池优劣的重要指标，则Li、Mg、Al分别作为电极时比能量由大到小的顺序为__________________________。 (4)放电一段时间，吸收标准状况下33.6 L CO2，测得正、负极的质量变化分别为Δm1 g和Δm2 g。假设有机电解质溶液的体积不变，则Li＋的物质的量浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)；理论上，Δm1－Δm2的值是________g。 答案：(1)Li　MoS2　3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C (2)2Li2CO3(s)＋C(s)===3CO2(g)＋4Li(s)　ΔH＝1 250 kJ·mol－1 (3)Li>Al>Mg (4)不变　66 学科网（北京）股份有限公司 $$