课时作业4 化学电源(Word练习)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

课时作业(四)　化学电源 一、选择题 1．下列关于化学电源的说法正确的是(　　) A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增重4.8 g 答案：D 2．电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 解析：选A　根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，做该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，做该电池的正极，A项正确、B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。 3．Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2+＋2Ag＋2Cl－，有关该电池的说法正确的是(　　) A．Mg为电池的正极 B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．不能被KCl溶液激活 D．可用于海上应急照明供电 解析：选D　由电池反应方程式看出，Mg是还原剂，AgCl是氧化剂，故金属Mg做负极，故A项错误；金属Mg做负极，其电极反应式为：Mg－2e－===Mg2+，故B项错误；因为该电池能被海水激活，故KCl溶液也可以激活该电池，故C项错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，故D项正确。 4．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是(　　) A.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 B．放电时负极上电极反应式为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2 C．放电时负极附近溶液的碱性增强 D．放电时正极上电极反应式：NiOOH＋H2O＋2e－===Ni(OH)2＋OH－ 解析：选B　放电时，电解质溶液中的氢氧根离子向负极移动，故A项错误；放电时，负极上电极反应式为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，故B项正确；由B可知，负极附近碱性减弱，故C项错误；放电时正极上电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，D项电荷不守恒。 5．固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，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O2参加反应的电极a为电池的负极 B．电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2-===H2O C．电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O 解析：选D　因为电子从电极b流向电极a，所以电极b为负极，H2在该极发生氧化反应；电极a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H2－2e－＋O2-===H2O，正极的电极反应式为O2＋2e－===O2-，则电池总反应式为2H2＋O2===2H2O。 6．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是(　　) A．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极 B．O2所在的铂电极处发生还原反应 C．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 解析：选C　乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，电流由正极流向负极，即从O2所在的铂电极经外电路流向另一电极，故A项正确；乙醇燃料电池中，负极上乙醇失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应，故B项正确；该电池的负极上乙醇失电子发生氧化反应，由装置图可知酒精在负极被氧气氧化生成醋酸：CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH，故C项错误；微处理器通过检测电流大小可以得出电子转移的物质的量，根据电极反应式可以计算出被测气体中酒精的含量，故D项正确。 7．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以C4H10为燃料，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．a为C4H10，b为O2 B．在熔融电解质中，CO向正极移动 C．此电池在常温时也能工作 D．通入丁烷的一极是负极，电极反应式为C4H10－26e－＋13CO===17CO2＋5H2O 解析：选D　燃料电池中通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，左边电极是负极、右边电极是正极，所以a为C4H10，b为O2，故A项正确；原电池放电时，阴离子移向负极，故CO向负极移动，故B项错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，常温下不能工作，故C项错误；通入丁烷的一极是负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为C4H10－26e－＋13CO===17CO2＋5H2O，故D项正确。 8．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点，一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　) A．b极发生氧化反应 B．a极为该电池的正极 C．放电时，电流从a极经过负载流向b极 D．a极的反应式：N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2O 解析：选D　该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应为：N2H4＋O2===N2＋2H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。该燃料电池中，通入氧化剂空气的电极b为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故A项错误；该燃料电池中，通入燃料的电极为负极，即a极为负极，故B项错误；放电时，电流从正极b经过负载流向a极，故C项错误；通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，在碱性条件下，电极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，故D项正确。 9．一种新型燃料电池，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，其总反应为电极反应式为2C2H6＋7O2＋8KOH===4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是(　　) A．放电一段时间后，负极周围溶液的pH增大 B．正极反应式为14H2O＋7O2＋28e－===28OH－ C．每消耗1 mol C2H6，则电路中转移12 mol电子 D．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度不变 解析：选B　燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，A不正确；每消耗1 mol C2H6，则电路中转移14 mol电子，C错误；由于KOH参与电极反应，所以KOH的物质的量浓度减小，D不正确。 10．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　) A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 解析：选B　根据总反应中元素化合价的升降和正、负极的反应原理可知，正极反应式为5MnO2＋2e－===Mn5O，负极反应式为2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A项错误、B项正确；阳离子向正极移动，C项错误；AgCl是氧化产物，D项错误。 二、非选择题 11．CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。 回答下列问题： O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 (1)电池的负极反应式：______________。 电池的正极反应式： 6O2＋6e－===6O； 6CO2＋6O===3C2O＋6O2。 反应过程中O2的作用是________________________________________________________________________。 (2)该电池的总反应式：________________________________________________________________________。 解析：Al－CO2电池中，Al为负极，反应式为Al－3e－===Al3+(或2Al－6e－===2Al3+)。根据电池的正极反应式可知O2的作用是作催化剂。将正、负极两个电极反应式相加，可得电池的总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。 答案：(1)Al－3e－===Al3+(或2Al－6e－===2Al3+)　催化剂 (2)2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 12．Ⅰ.直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为__________。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为________，通过质子交换膜的离子是________。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为________。 Ⅱ.肼(N2H4)双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，其工作原理如图所示。则电池正极反应式为____________，电池工作过程中，A极区溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析：Ⅰ.(1)燃料电池中通入燃料的为负极，通入氧气或空气的为正极，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为氧气。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，电极反应式为C2H5OH＋16OH－12e－===2CO＋11H2O，使用空气代替氧气，空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；通过质子交换膜能够使质子通过。 (4)根据图示，a为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，CO向电极a移动，电极b为正极，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 Ⅱ.肼—双氧水燃料电池中正极发生还原反应，正极反应式为2H2O2＋4e－===4OH－，电池工作过程中，A极为负极，总反应为N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O，用总反应方程式减正极反应式得到负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，负极区溶液的pH逐渐减小。 答案：Ⅰ.(1)氧气 (2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O 　空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH (3)O3＋4H＋＋4e－===2H2O　H＋ (4)a　O2＋2CO2＋4e－===2CO Ⅱ.H2O2＋2e－===2OH－　减小 13．燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等)与O2反应从而将化学能转化为电能的装置。 (1)甲烷燃料电池(NaOH作电解质溶液)的负极反应为________________________________________________________________________， 正极反应为________________________________________________________________________， 放电过程中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。 ①A为微生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。 ②正极反应为____________________。 负极反应为________________________________________________________________________。 ③放电过程中，H＋由______极区向______极区迁移(填“正”或“负”)。 ④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体______L。 ⑤该电池________(填“能”或“不能”)在高温下工作。 (3)CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高，请回答： ①a极电极反应为________________________________________________________________________。 ②工作时，O2-由电极________向电极________移动(填“a”或“b”，下同)，电子由电极________通过传感器流向电极________。 解析：(1)负极为CH4失电子被氧化，在碱性条件下转化为CO，故负极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；正极O2得电子在碱性条件下生成OH－，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池总反应为CH4＋2O2 ＋2OH－===CO＋3H2O。随着放电反应的进行，OH－不断消耗，pH减小。(2)①O2→H2O发生还原反应，故A为燃料电池的正极，B为燃料电池的负极。②由于电解质中含有H＋，故正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。③放电过程中，H＋由负极区向正极区移动。④葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体为22.4 L。⑤高温下由于微生物蛋白质发生变性，故该电池不能在高温下工作。(3)①根据元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应为CO＋O2-－2e－===CO2，b电极为正极，电极反应为O2＋4e－===2O2-，总反应为2CO＋O2===2CO2。②工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2-由电极b向电极a移动。 答案：(1)CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　减小 (2)①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O　C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋　③员　正　④22.4　⑤不能 (3)①CO＋O2-－2e－===CO2　②b　a　a　b 学科网（北京）股份有限公司 $$