【优质文档】高二化学选修四第四章-第二节-化学电源习题.pdf
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1、名师精编欢迎下载 第二节化学电源 目标要求 1.了解依据原电池原理开发的技术产品 化学电池。 2.了解一次电池、二 次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应 式和电池反应方程式。 一、化学电池 化学电池 是利用原电池原理,将化学能转化为电能的装置。 二、常用电池 1一次电池 碱性锌锰电池锌银电池 电池结构 负极: Zn 正极: MnO 2 电解质溶液: KOH 溶液 负极: Zn 正极: Ag2O 电解质溶液:KOH 溶液 电极 反应 正极 2MnO22e 2H 2O=2MnOOH 2OH Ag2O2e H 2O=2Ag 2OH 负极Zn2e 2OH=
2、Zn(OH) 2Zn2OH 2e=Zn(OH) 2 总反应式 Zn2MnO22H2O=2MnOOH Zn(OH) 2 ZnAg2OH2O=Zn(OH)2 2Ag 2.二次电池 铅蓄电池氢氧燃料电池 电池结构 负极: Pb 正极: PbO2 电解质溶液: H2SO4溶液 负极: H2 正极: O2 电解质:酸性电解质 电极 反应 正极 PbO2(s) SO 2 4(aq)4H (aq)2e =PbSO 4(s)2H2O(l) O24H 4e=2H 2O 负极 Pb(s)SO 2 4(aq) 2e =PbSO4(s) 2H24e =4H 总反应式 Pb(s)PbO2(s) 2H2SO4(aq)=2
3、PbSO4(s) 2H2O(l) 2H2O2=2H2O 知识点一化学电池 1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧 化钾溶液为电解液,电池总反应式为ZnMnO2H2O=ZnOMn(OH) 2 下列说法中,错误的是() A电池工作时,锌失去电子 B电池正极的电极反应式为 MnO22H2O2e =Mn(OH)22OH C电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过0.2 mol 电子,锌的质量理论上减少6.5 g 答案C 解析本题要求利用原电池的原理,分析碱性锌锰电池:锌为负极, 在反应中失去电子, 故 A 正确;电池工作时,电流由正极通过外电路流
4、向负极,而电子定向移动方向与电流方向 名师精编欢迎下载 相反, 故 C 错误; 由电子守恒知D 项正确; 由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正 极反应式知B 正确。 2某新型可充电电池,能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn 2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH ,以下说法不正确的是 () A放电时负极反应式为Zn2e 2OH =Zn(OH)2 B放电时正极反应式为FeO 2 4 4H2O3e =Fe(OH) 35OH C放电时每转移3 mol 电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化 D充电时阳极附近的溶液的碱性减弱 答案C 解析选项 A,放电
5、时,在碱性条件下,Zn 失去电子为电池的负极:Zn2e2OH =Zn(OH)2;选项B,根据放电时总电池反应式减去负极反应式(电子数需相等)可得放电时 正极反应式为FeO 2 44H2O3e=Fe(OH)35OH;选项C,放电时, K2FeO4被还原; 选项 D,充电是放电的逆向反应,所以充电时,阳极消耗OH ,导致阳极附近的溶液的碱性 减弱。 3生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再 安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO42H2O PbO2Pb 2H2SO4 下列对铅蓄电池的说法错误的是() A需要定期补充硫酸 B工作时铅是负极,PbO2是正极
6、 C工作时负极上发生的反应是Pb 2e SO2 4=PbSO4 D工作时电解质的密度减小 答案A 解析铅蓄电池放电时相当于原电池,Pb 是负极, PbO2是正极,负极发生的反应是Pb 失去电子生成Pb2,Pb2与溶液中的SO2 4 生成 PbSO4沉淀,放电时消耗的硫酸与充电时生 成的硫酸相等, 在电池制备时, PbSO4的量是一定的, 制成膏状, 干燥后再安装, 说明 H2SO4 不用补充;放电时,H2SO4被消耗,溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度 也随之减小。 知识点二燃料电池 4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 (O
7、 2)在其间通过。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 Bb 极的电极反应式为H22e O2=H 2O Ca 极对应的电极反应式为O22H2O4e =4OH D该电池的总反应式为2H2O2= 高温 2H2O 放电 充电 放电 充电 名师精编欢迎下载 答案D 解析因为电子从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。由此推断该原电池的负极反应式为H2 2e=2H , 正极电极反应式为 1 2O22e =O2,则电池总反应式为 2H2O
8、2= 高温 2H2O。 5有位科学家说:“甲烷是21 世纪的新燃料。”甲烷作为燃料的用途之一就是用于制 作燃料电池。有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入 甲烷, 电解质是掺杂了Y2O3的 ZrO2晶体, 它在高温下能传导O2 。以下判断错误的是 () A电池正极发生的反应:O24e =2O 2 B电池负极发生的反应:CH44O 28e=CO 22H2O C固体电解质里的O 2的移动方向:由正极流向负极 D向外电路释放电子的电极:正极(即电子由正极流向负极) 答案D 解析因为放电时,电池正极发生还原反应(元素化合价降低),负极发生氧化反应(元素 化合价升高 )。所
9、以正极反应式是O24e =2O 2,负极反应式是 CH4 4O 2 8e=CO2 2H2O。由上述电池的正、负极反应式可以看出:正极反应“源源不断 ”地产生 O 2,负极 反应要持续进行,则需要“持续不断 ” 的 O 2供应,故电池内 O 2的移动方向是由正极流向 负极。电池的负极发生氧化反应,失去电子,故外电路电子从负极流出,所以D 错误。 练基础落实 1铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为 H2SO4,工作时的电池反应式为Pb PbO22H2SO4=2PbSO42H2O,下列结论正确的是 () APb 为正极被氧化B溶液的pH 不断减小 CSO 2 4 只向 PbO2处移动D电
10、解质溶液的pH 不断增大 答案D 解析由题给电极反应式可以看出H2SO4不断被消耗, 故 pH 不断增大, 所以 B 不正确, D 正确;由 Pb 元素化合价的变化,可以看出Pb是负极,所以A 不正确;原电池工作时,整 个电路中负电荷的流向是一致的,外电路中,电子由Pb极流向 PbO2极;内电路中,负电荷 (SO 2 4 和 OH )移向 Pb极,所以 C 不正确。 2微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用,有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O 和 Zn,电解质溶液为KOH 溶液,电极反应式为 Zn2OH 2e=ZnOH 2O Ag2OH2O2e =2Ag2OH 总反应式为Ag2OZn=ZnO2A
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