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1、化学能转化为电能-电池习题目标要求1.了解常见化学电源的种类。2.掌握常见化学电源的工作原理。基础落实一、化学电源 1根据原电池的反应原理，人们设计和生产了多种化学电源，包括一次电池、可充电电池和燃料电池等。可充电电池也称为二次电池。可充电电池放电时是一个原电池，充电时是一个电解池。锂电池是一种高能电池。 2目前常见的一次锌锰干电池分为酸性和碱性两种。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它单位质量所输出的电能多，能提供较大电流并连续放电。碱性锌锰电池的负极是锌粉，正极是二氧化锰和石墨，电解质溶液是KOH溶液。其电极反应为：负极：Zn2OHZnOH2O2e，正极：MnO22H2O2eMn(OH
2、)22OH，总反应为：ZnMnO2H2O=ZnOMn(OH)2。 3铅蓄电池是常见的二次电池。它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是30%H2SO4溶液。放电时电极反应：负极：PbSOPbSO42e，正极：PbO24HSO2ePbSO42H2O，放电时总反应式：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。铅蓄电池充电时电极反应：阴极：PbSO42ePbSO，阳极：PbSO42H2OPbO24HSO2e，充电时总反应式：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。可见充电过程和放电过程是可逆的，可用一个反应表示为：PbPbO22H2SO4放
3、电充电2PbSO42H2O。 4氢氧燃料电池正极通入O2，负极通入H2。其电极反应为负极：2H24OH4H2O4e，正极：O24e2H2O4OH，总反应：2H2O2=2H2O。燃料电池的能量转换效率远高于普通燃料的燃烧的能量转换效率。二、废旧电池的危害及处理1危害 废弃电池中的重金属和酸碱等有害物质会造成土壤和水污染，会对生态环境和人体健康造成很大危害。2回收利用 (1)回收重金属； (2)回收填充材料； (3)对无用物质集中进行无害处理。对点训练知识点一化学电池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=Zn
4、OMn(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MnO22H2O2eMn(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向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，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
5、使用，发生的反应是2PbSO42H2O放电充电PbO2Pb2H2SO4 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 C工作时负极上发生的反应是PbSOPbSO42e 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SO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。3某
6、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3Zn2K2FeO48H2O放电充电3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，以下说法不正确的是() A放电时负极反应式为Zn2OHZn(OH)22e B放电时正极反应式为FeO4H2O3eFe(OH)35OH C放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D充电时阳极附近溶液的碱性减弱答案C解析选项A，放电时，在碱性条件下，Zn失去电子为电池的负极：Zn2OHZn(OH)22e；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FeO4H2O3eFe(OH)35OH；选项C，放
7、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，导致阳极附近溶液的碱性减弱。知识点二燃料电池4.氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下： 负极：2H24OH4H2O4e 正极：O22H2O4e4OH当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为() A1.8 mol B3.6 mol C100 mol D200 mol答案D解析n(H2O)100 mol 2H2O4e2=2H2O 即每生成1 mol H2O则转移2 mol e，当生成100 mol H2O时，转移200 mol e。5将两个铂电极插入KOH溶
8、液中，向两极分别通入CH4和O2，即可构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH410OHCO7H2O8e；通入O2的另一极，其电极反应式是：O22H2O4e4OH，该电池放电时，下列有关叙述中，不正确的是() A通入CH4的电极为负极 B正极发生氧化反应 C燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动 D该电池使用一段时间后应补充KOH答案B解析根据原电池的工作原理和题给电极反应式可知：CH4在负极上被氧化，O2在正极上被还原，在内电路阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。由于反应过程中消耗KOH生成K2CO3，故该燃料电池工作一段时间应补充KOH。6固体氧化物燃料电池是以固体氧
9、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H2O2H2O2e Ca极对应的电极反应式为O22H2O4e4OH D该电池的总反应式为2H2O22H2O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H22H2e，正极电极反应式为O22eO2，则电池总反应式为2H2O22H2O。课时作业练基础落实1下列对碱性锌锰电池的叙述不正确
10、的是() AZn是正极，MnO2是负极 B电解质是KOH溶液 CZn发生氧化反应，MnO2发生还原反应 D它的能量和储存时间比普通锌锰电池高答案A解析Zn化合价升高，发生氧化反应，是负极，MnO2发生还原反应，是正极。2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PbPbO22H2SO4=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只向PbO2处移动 D电解质溶液的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
11、，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和OH)移向Pb极，所以C不正确。3据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为2ZnO2=2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是() A锌为正极，空气进入负极反应 B负极反应为Zn2OHZnOH2O2e C正极发生氧化反应 D电解液可以是强酸也可以是强碱答案B解析2ZnO2=2ZnO，Zn失电子，O2得电子，即Zn为原电池负极，O2在正极上反应，故B正确；若电解液为强酸，ZnO则不能存在，故D不正确。4一种
12、燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是() ACH3OH(g)O2(g)H2O(l)CO2(g)2H(aq)2e BO2(g)4H(aq)4e2H2O(l) CCH3OH(g)H2O(l)CO2(g)6H(aq)6e DO2(g)2H2O(l)4e4OH(aq)答案C解析电能来源于化学能，CH3OH与O2的反应即为该电池的总反应：2CH3OH(g)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)。酸性溶液中，正极上O2发生还原反应，即O2(g)4H(aq)4e2H2O(l)，电池总反应式减去正极反应式即得负极反应式为CH3OH(g)H2O(l)
13、CO2(g)6H(aq)6e。5下列有关电池的说法不正确的是() A手机上用的锂离子电池属于二次电池 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D锌锰干电池中，锌电极是负极答案B解析锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故外电路中电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错误；电池的实质是把化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2，故作为负极，D项正确。练方法技巧6燃料电池是燃料(例如CO、H2、CH4等)跟氧气或空气反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。则下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是() A负极反应式为：CH410OHCO7H2O8e B负极反应式为：O22H2O4e4OH C随着反应进行，电解质溶液碱性不变 D该电池的总反应与甲烷燃烧的反应方程式相同，反应式为：CH42O2=CO22H2O答案A解析本题考查燃料电池的反应原理、电极反应式的书写等知识。对于该燃料电池，负极CH4失电子被氧化，其中产物之一应是CO2，但在KOH溶液中，一定会变为CO。故电极反应为：CH410OHCO7
