化学必修2第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能第2课时同步测试题

第二章　化学反应与能量

第二节　化学能与电能

第2课时　发展中的化学电源

基础过关练

题组一　常见化学电源

1.(2021湖北咸宁高一联考)下列有关电池的说法正确的是 (　　)

A.手机上用的锂离子电池属于一次电池

B.铅蓄电池是充电电池,电池的负极材料为PbO2

C.氢氧燃料电池是一种高效且对环境友好的电池

D.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极

2.下列化学电池不易造成环境污染的是 (　　)

A.锌锰电池    B.氢氧燃料电池

C.镍镉电池   D.铅蓄电池

3.(2020安徽合肥一中高一期末)铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O,下列说法正确的是 (　　)

A.铅蓄电池是新型的绿色环保电池

B.当电路中转移0.2 mol电子时,消耗的H2SO4为0.2 mol

C.铅蓄电池放电时负极质量减小,正极质量增加

D.铅蓄电池放电时电子由负极经过溶液定向移动到正极

4.(2021河北保定高二期末)氢氧燃料电池是一种化学电源,如图所示,以石墨为电极,两极分别通入氢气和氧气,KOH溶液为电解质溶液,下列说法错误的是              (　　)

A.a电极是该电池的正极

B.电池工作时,电子从a电极流出经导线流向b电极

C.工作一段时间后,电解质溶液碱性减弱

D.该电池的总反应为2H2+O22H2O

5.(1)普通锌锰干电池的结构如图所示。回答下列问题:

①电池中电解质为　　　　。 

②负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

③放电时N向　　　　(填“正极”或“负极”)移动。 

(2)废电池中的锌皮常用于实验室制氢气,废锌皮和纯锌粒分别与同浓度的稀硫酸反应,产生氢气速率较快的是　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若用过量的纯锌粒与一定量的稀硫酸反应,为了加快反应速率又不影响产生氢气的量,下列措施可行的是　　　　(填字母)。 

A.微热

B.加入适量氧化铜

C.加入少量硫酸铜溶液

D.加水

E.加入少量氢氧化钡溶液

题组二　新型化学电源

6.(2021山西长治高二开学考试)锂电池是新一代高能电池,目前已研发出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li+MnO2LiMnO2,下列说法中正确的是              (　　)

A.Li是正极,MnO2是负极

B.放电时负极反应式:Li-e-Li+

C.放电时正极发生氧化反应

D.电池放电时,产生高锰酸根离子

7.(2020黑龙江哈尔滨三中高一期末)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。下列说法不正确的是              (　　)

A.Ag2O是正极,Zn是负极

B.Zn是正极,Ag2O是负极

C.工作时,阳离子向正极移动

D.工作时,负极发生氧化反应

8.(2020江西南康中学、于都中学联考)一种“水”电池在海水中的总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl Na2Mn5O10+2AgCl,下列有关“水”电池在海水中放电时的说法正确的是              (　　)

A.正极反应式:Ag+Cl--e- AgCl

B.Na+不断向“水”电池的负极移动

C.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子

D.AgCl是还原产物

能力提升练

1.(疑难1,)下列有关化学电源的叙述错误的是 (　　)

A.燃料电池就是将燃料和氧气反应所放出来的化学能直接转化成电能

B.电器中放入的干电池即使不使用,时间长了也会放电完毕

C.铅蓄电池是充电电池,充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行

D.铅蓄电池中的负极是PbO2

2.(2020北京第十二中学高一期末,疑难1,)锌锰干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触,直接反应会降低电池的能量转化效率,称为自放电现象。

下列关于题给原电池和干电池的说法不正确的是 (　　)

A.两者正极材料不同

B.MnO2的放电产物可能是KMnO4

C.两者负极均发生Zn失电子的反应

D.原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象

3.(2020江苏扬州学考模拟,疑难1,)锂—海水电池常用在海上浮标等助航设备中,其示意图如图所示。电池反应为2Li+2H2O 2LiOH+H2↑。电池工作时,下列说法不正确的是              (　　)

A.金属锂作负极

B.电子从锂电极经导线流向镍电极

C.电能转化为化学能

D.海水为电解质溶液

4.(2021宁夏青铜峡高级中学高一期中,疑难1,)“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向电极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池总反应式为2Mg+ O2+2H2O2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是              (　　)

A.活性炭作为正极

B.食盐水作为电解质溶液

C.电池工作时镁片逐渐被消耗

D.实现了电能向化学能的转化

5.(2020广东广州高三期末,疑难2,)如将两个铂电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,即构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极电极反应式为CH4+ 10OH--8e- C+7H2O,下列叙述正确的是(　　)

A.通入甲烷的一极为正极

B.通入氧气的一极发生氧化反应

C.该电池工作时,溶液中的阴离子向正极移动

D.该电池总反应为CH4+2O2+2OH- C+3H2O

6.(2021山东滕州一中高二月考,疑难2,)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-28e-+11H2O6CO2↑+28H+

D.标准状况下,N极消耗22.4 L O2,M极产生CO2的体积为22.4 L

7.(疑难2,)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2中,生成LiMnO2。

回答下列问题:

(1)外电路中的电流方向是由　　　极流向　　　极(填字母)。 

(2)电池正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?　　　(填“是”或“否”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为　　　　。 

答案全解全析

第二章　化学反应与能量

第二节　化学能与电能

第2课时　发展中的化学电源

基础过关练

1.C　手机上用的锂离子电池为充电电池,属于二次电池,A错误;铅蓄电池可反复充电和放电,其中负极为Pb,正极为PbO2,电解质为H2SO4,B错误;氢氧燃料电池的产物为H2O,属于对环境友好的电池,C正确;铜锌原电池中,Zn为负极,Cu为正极,放电时电子沿外电路从负极Zn流向正极Cu,D错误。

2.B　锌锰电池中含重金属元素,对环境有污染,A项错误;氢氧燃料电池的生成物为水,无污染,B项正确;镍镉电池中含重金属元素镍和镉,对环境有污染,C项错误;铅蓄电池中含重金属元素铅,对环境有污染,D项错误。

3.B　铅蓄电池使用了有毒的重金属铅,不是新型的绿色环保电池,A错误;由总反应式可知,电路中转移0.2 mol电子时,消耗0.2 mol H2SO4,B正确;放电时负极反应式为Pb+S-2e-PbSO4,可知放电时负极质量增加,正极反应式为PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O,正极质量也增加,C错误;放电时电子由负极经导线定向移动到正极,电子不能经过电解质溶液,D错误。

4.A　据图可知,a电极通入氢气,发生氧化反应,a电极为负极,A错误;电池工作时电子由负极a经导线流向正极b,B正确;该电池的总反应为2H2+O22H2O,反应生成水,使KOH浓度减小,即电解质溶液碱性减弱,C、D正确。

5.答案　(1)①NH4Cl(或氯化铵)　②Zn-2e- Zn2+　③正极

(2)废锌皮　废锌皮在稀硫酸中可构成原电池,加快负极失电子速率,相应产生氢气速率较快　AC

解析　(1)负极失去电子被氧化,正极上MnO2得电子,阳离子向正极移动。(2)微热、构成原电池能加快反应速率,且不影响产生H2的量。

6.B　由总反应可知,Li失电子作负极,MnO2作正极,A错误;放电时负极Li发生氧化反应生成Li+,电极反应式为Li-e-Li+,B正确;放电时负极发生氧化反应,正极发生还原反应,C错误;反应中没有高锰酸根离子生成,D错误。

7.B　由总反应可知,Ag2O得电子,即Ag2O是正极,Zn失电子作负极,A正确、B错误;电池工作时,内电路中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C正确;电池工作时,负极失电子被氧化,发生氧化反应,D正确。

8.C　结合反应中锰、银元素化合价变化可知,Ag作负极,发生氧化反应,电极反应式为Ag+Cl--e- AgCl,A项错误;电池工作时Na+应向“水”电池的正极移动,B项错误;每消耗2 mol Ag可生成1 mol Na2Mn5O10,转移2 mol电子,C项正确;结合化合价变化可知,AgCl是氧化产物,D项错误。

能力提升练

1.D　燃料电池放电时,负极上燃料失电子发生氧化反应,正极上氧气得电子发生还原反应,化学能直接转化成电能,A正确;电器中放入的干电池即使不使用电量也会出现损耗,时间长了会放电完毕,B正确;充电过程的反应物是放电过程的生成物,所以充电是使放电的氧化还原反应逆向进行,C正确;铅蓄电池中Pb为负极,D错误。

2.B　干电池正极材料是碳棒,题给原电池正极材料是铜单质,两者正极材料不同,A正确;干电池中MnO2作氧化剂,Mn元素化合价降低,即放电产物不可能是KMnO4,B错误;两装置中Zn均为负极,反应中Zn失电子被氧化,C正确;Zn与稀硫酸能发生反应,根据自放电现象定义,题给原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象,D正确。

3.C　结合电池反应和题图装置可知,金属锂作负极,金属镍作正极,A项正确;电池工作时,电子从负极经导线流向正极,即从锂电极经导线流向镍电极,B项正确;该装置能将化学能转化为电能,C项错误;该电池中海水作电解质溶液,构成闭合回路,D项正确。

4.D　根据电池总反应可知,Mg元素化合价升高,即Mg失电子作负极,活性炭作正极,A正确;电解质溶液是食盐水,B正确;Mg作负极,电极反应式为Mg-2e-+2OH- Mg(OH)2,即电池工作时镁片逐渐被消耗,C正确;该装置是将化学能转化为电能的装置,D错误。

5.D　CH4在反应中失去电子发生氧化反应,故通入CH4的电极为负极,A项错误;通入O2的电极为正极,O2发生还原反应,其电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,B项错误;电池工作时,溶液中的阴离子向负极移动,C项错误;根据负极和正极反应可写出总反应为CH4+2O2+2OH-C+3H2O,D项正确。

6.D　据图可知,N极上O2得电子,即N极为电池正极,A正确;C6H6O在电池负极失电子生成CO2和H+,H+由Ⅰ室通过交换膜向Ⅱ室移动,即该交换膜为质子交换膜,B正确;根据上述分析可写出负极(M极)反应式为C6H6O-28e-+11H2O6CO2↑+28H+,C正确;N极消耗1 mol O2时转移4 mol电子,M极产生标准状况下CO2的体积为22.4 L÷7× 6=19.2 L,D错误。

7.答案　(1)b　a　(2)MnO2+e-+Li+LiMnO2　(3)否　电极Li是活泼金属,能与水反应　(4)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O　2∶1

解析　(1)Li是活泼金属,为该电池的负极,MnO2为正极,故外电路中的电流由正极b流向负极a。(2)根据题干信息生成LiMnO2可知,正极反应式为MnO2+e-+Li+ LiMnO2。(3)由于负极Li是活泼金属,能与水发生反应,故不可用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)结合题意和原子守恒、得失电子守恒可写出MnO2与KOH和KClO3反应的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O;K2MnO4在酸性溶液中歧化,根据化合价升降总数相等可知,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1。