1-2电池的类型 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

第二节 电池的类型同步作业 一、基础题（共 70 分） （一）选择题（每题 3 分，共 30 分） 1. 下列电池中，属于一次电池的是（ ） A. 铅蓄电池 B. 锌锰干电池 C. 锂离子电池 D. 氢氧燃料电池 2. 二次电池的主要特点是（ ） A. 只能放电，不能充电 B. 既能放电又能充电 C. 放电时是电解池 D. 充电时是原电池 3. 锌锰干电池工作时，正极的电极反应式是（ ） A. Zn - 2e⁻ = Zn²⁺ B. 2MnO₂ + 2NH₄⁺ + 2e⁻ = Mn₂O₃ + 2NH₃↑ + H₂O C. Cu - 2e⁻ = Cu²⁺ D. O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻ 4. 铅蓄电池充电时，阴极发生的反应是（ ） A. PbSO₄ + 2e⁻ = Pb + SO₄²⁻ B. PbSO₄ + 2H₂O - 2e⁻ = PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ C. Pb - 2e⁻ = Pb²⁺ D. PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ + 2e⁻ = PbSO₄ + 2H₂O 5. 下列关于燃料电池的说法，正确的是（ ） A. 燃料电池的电极本身参与反应 B. 氢氧燃料电池工作时，产物是水 C. 燃料电池不能连续放电 D. 燃料电池是将电能转化为化学能的装置 6. 锂离子电池广泛用于电子设备，其突出优点是（ ） A. 体积大，容量小 B. 重量轻，容量大 C. 充电速度慢 D. 价格低廉，安全性差 7. 下列电池中，工作时不产生污染性物质的是（ ） A. 锌锰干电池 B. 铅蓄电池 C. 氢氧燃料电池 D. 镍镉电池 8. 铅蓄电池放电时，总反应式为 Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ = 2PbSO₄ + 2H₂O，该反应中被氧化的物质是（ ） A. Pb B. PbO₂ C. H₂SO₄ D. PbSO₄ 9. 下列关于一次电池和二次电池的区别，说法错误的是（ ） A. 一次电池放电后不能再充电使用 B. 二次电池的活性物质可通过充电再生 C. 一次电池的比能量通常高于二次电池 D. 二次电池的使用寿命更长 10. 在加工制造车间，应急照明常用的电池类型是（ ） A. 锌锰干电池 B. 铅蓄电池 C. 氢氧燃料电池 D. 锂离子电池 （二）填空题（每空 2 分，共 30 分） 11. 根据工作原理和使用特点，电池可分为______、______和______三大类；其中______又称“干电池”，只能一次性使用。 12. 锌锰干电池的负极材料是______，电解质是______糊；放电时，负极发生______反应，正极发生______反应。 13. 铅蓄电池的电极材料是______和______，电解质是______溶液；放电时是______装置，充电时是______装置。 14. 燃料电池的核心特点是______，常见的燃料电池有______和______；其能量转化率______（填“高”或“低”），对环境友好。 15. 在加工制造领域，______可用于大型设备的应急电源，______可用于便携式仪器仪表供电，______可用于新能源设备的动力来源。 （三）判断题（每题 2 分，共 10 分，对的打“√”，错的打“×”） 16. 锌锰干电池放电后，内部结构发生不可逆变化，无法充电再生。（ ） 17. 铅蓄电池充电时，外接电源的正极接蓄电池的负极。（ ） 18. 燃料电池工作时，燃料在负极发生氧化反应，氧化剂在正极发生还原反应。（ ） 19. 锂离子电池充电时，Li⁺从正极嵌入负极，放电时则从负极脱嵌回到正极。（ ） 20. 所有二次电池的充放电循环次数都是无限的。（ ） 二、提升题（共 30 分） （一）简答题（每题 9 分，共 18 分） 21. 结合加工制造场景，分析：① 铅蓄电池为什么适合作为车间应急电源？请从其性能特点和工作原理角度说明；② 简述氢氧燃料电池的工作原理（写出酸性条件下正、负极反应式及总反应式）；③ 一次电池和二次电池在加工制造中的应用场景有何差异？请举例说明。 22. 某加工车间计划采购一批电池用于便携式检测仪，现有锌锰干电池、锂离子电池两种选择。请分析：① 两种电池的核心优缺点分别是什么？② 从使用成本、使用寿命、环保性角度，应优先选择哪种电池？为什么？③ 电池在车间储存时，应注意哪些事项以避免性能衰减或安全隐患？ （二）计算题（12 分） 23. 铅蓄电池放电时，总反应式为 Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ = 2PbSO₄ + 2H₂O（Pb的摩尔质量为207g/mol，H₂SO₄的摩尔质量为98g/mol）。请计算：① 若放电时消耗1.035g Pb，转移电子的物质的量是多少？② 理论上消耗H₂SO₄的质量是多少？③ 若该电池的放电电流为0.5A（1A=1C/s，电子电荷量为1.6×10⁻¹⁹C），完成上述反应需要多少时间（忽略能量损耗）？ 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B（解析：锌锰干电池属于一次电池，放电后不能充电；铅蓄电池、锂离子电池是二次电池，氢氧燃料电池是新型燃料电池，A、C、D错误，B正确） 2. B（解析：二次电池既能放电（原电池，化学能→电能），又能充电（电解池，电能→化学能）；A是一次电池的特点，C、D说法错误，B正确） 3. B（解析：锌锰干电池中，Zn为负极（反应式A），正极石墨棒上MnO₂得电子，反应式为2MnO₂ + 2NH₄⁺ + 2e⁻ = Mn₂O₃ + 2NH₃↑ + H₂O；C、D均非该电池的电极反应，B正确） 4. A（解析：铅蓄电池充电时为电解池，阴极发生还原反应，反应式为PbSO₄ + 2e⁻ = Pb + SO₄²⁻；B是阳极反应，C、D非充电时的阴极反应，A正确） 5. B（解析：燃料电池的电极仅起传导电子作用，不参与反应；可连续放电，是将化学能转化为电能的装置；氢氧燃料电池产物为水，对环境友好，A、C、D错误，B正确） 6. B（解析：锂离子电池的突出优点是重量轻、容量大、充电速度快、安全性较高；A、C、D均为其缺点，B正确） 7. C（解析：氢氧燃料电池产物为水，无污染物；锌锰干电池含锰、锌等污染物，铅蓄电池含铅污染，镍镉电池含镉污染，A、B、D错误，C正确） 8. A（解析：放电反应中，Pb的化合价从0价升高到+2价，被氧化；PbO₂中Pb从+4价降低到+2价，被还原，A正确） 9. C（解析：一次电池的比能量通常低于二次电池，且使用寿命短；A、B、D说法正确，C错误） 10. B（解析：铅蓄电池容量大、放电稳定，适合作为车间应急照明电源；锌锰干电池容量小，燃料电池成本高，锂离子电池适合小型设备，A、C、D错误，B正确） （二）填空题 11. 一次电池；二次电池；燃料电池；一次电池 12. 锌筒（Zn）；NH₄Cl；氧化；还原 13. 铅（Pb）；二氧化铅（PbO₂）；稀硫酸（H₂SO₄）；原电池；电解池 14. 能连续输入燃料和氧化剂，持续放电；氢氧燃料电池；甲烷燃料电池（合理即可）；高 15. 铅蓄电池；锂离子电池；燃料电池（合理即可） （三）判断题 16. √（解析：锌锰干电池是一次电池，放电后内部活性物质耗尽，结构发生不可逆变化，无法充电再生，正确） 17. ×（解析：铅蓄电池充电时，外接电源正极应接蓄电池正极（阳极），外接电源负极接蓄电池负极（阴极），错误） 18. √（解析：燃料电池工作时，燃料在负极发生氧化反应，氧化剂（如O₂）在正极发生还原反应，电极不参与反应，正确） 19. √（解析：锂离子电池充电时，Li⁺从正极嵌入负极；放电时，Li⁺从负极脱嵌，经电解质回到正极，正确） 20. ×（解析：二次电池的充放电循环次数是有限的，使用多次后活性物质会损耗，性能下降，错误） 二、提升题 （一）简答题 21. ① 原因：铅蓄电池容量大、放电电压稳定，能为应急照明提供持续且稳定的电能；放电时无需外接燃料，储存和使用方便，适合车间突发停电场景；且可反复充电，使用寿命较长，长期使用成本较低。② 氢氧燃料电池（酸性条件）工作原理：负极（氢气）：H₂ - 2e⁻ = 2H⁺（氧化反应）；正极（氧气）：O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ = 2H₂O（还原反应）；总反应式：2H₂ + O₂ = 2H₂O。③ 应用差异：一次电池（如锌锰干电池）适合短期、低功耗场景，如车间临时使用的手电筒、小型计数器，无需反复充电，使用便捷；二次电池（如铅蓄电池、锂离子电池）适合长期、高功耗场景，如车间应急电源、便携式检测仪，可反复充电，降低使用成本（合理即可）。 22. ① 优缺点：锌锰干电池：优点是价格低廉、购买方便；缺点是容量小、使用寿命短，放电后期电压不稳定，废弃后易造成污染。锂离子电池：优点是重量轻、容量大、使用寿命长，放电稳定，环保性较好；缺点是初始采购价格较高。② 优先选择锂离子电池；原因：便携式检测仪需长期使用，锂离子电池使用寿命长，可反复充电，长期使用成本更低；放电稳定能保证检测精度；环保性好，符合车间绿色生产需求。③ 储存注意事项：1. 避免高温、潮湿环境，防止电池受潮或热失控；2. 避免挤压、碰撞，防止电池外壳破损导致漏液或短路；3. 按电池正负极正确摆放，避免短路；4. 长期储存时，保持电池半充电状态，定期补充电，避免过度放电或过度充电（合理即可）。 （二）计算题 23. 解：① n(Pb)=1.035g÷207g/mol=0.005mol 由总反应式可知，1mol Pb参与反应转移2mol电子，故转移电子的物质的量=0.005mol×2=0.01mol ② 由化学计量比，n(H₂SO₄)=2n(Pb)=2×0.005mol=0.01mol 消耗H₂SO₄的质量=0.01mol×98g/mol=0.98g ③ 转移电子的总电荷量Q=0.01mol×6.02×10²³mol⁻¹×1.6×10⁻¹⁹C≈963.2C 反应时间t=Q÷I=963.2C÷0.5A≈1926.4s（约32.1min） 答：① 转移电子的物质的量为0.01mol；② 消耗H₂SO₄的质量为0.98g；③ 完成上述反应需要约1926.4s（或32.1min）。 学科网（北京）股份有限公司 $