高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化课时训练

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化课时训练，共10页。试卷主要包含了下列有关电池的说法正确的是，如图是氢氧燃料电池构造示意图等内容，欢迎下载使用。
第3课时发展中的化学电源
(时间：40分钟)
1．下列电池工作时，O2在正极得电子的是( )
【答案】C
【解析】A．锌锰电池中，O2不参与反应，A项错误；B．铅蓄电池中，O2不参与反应，B项错误；C．氢氧燃料电池的总反应是2H2＋O2=2H2O，因而正极是O2得电子发生还原反应，C项正确；D．镍镉电池中，O2不参与反应，D项错误。答案选C。
2．（2020·湖北省崇阳县第一中学高一月考）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．铅蓄电池是可充电电池，电池的负极材料为PbO2
C．燃料电池是一种高效且对环境友好的新型电池
D．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
【答案】C
【解析】A．手机上用的锂离子电池为可充电电池，为二次电池，A错误；B．铅蓄电池可反复进行充电、放电，属于二次电池，由Pb、PbO2和H2SO4组成，负极为Pb，正极为PbO2，B错误；C．一般而言，燃料电池的产物多为CO2、H2O等，属于对环境友好的新型电池，C正确；D．铜锌原电池中Zn比Cu活泼，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；故选C。
3．（2020·西藏拉萨市·拉萨那曲第二高级中学高一期末）现有几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，铅被还原D．氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应
【答案】C
【解析】A．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，则使用过程中锌筒被破坏，故B正确；C．铅蓄电池工作过程中，负极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，铅被氧化，故C错误；D．氢氧燃料电池中负极上通入氢气，失电子，发生氧化反应，故D正确；故选C。
4．如图是氢氧燃料电池构造示意图。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．a极是负极
B．正极的电极反应式是
C．电子由a通过灯泡流向b
D．氢氧燃料电池是环保电池
【答案】B
【分析】由题给示意图可知，氢离子向b极移动，则通入氢气的a电极为燃料电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，通入空气的b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水。
【解析】A.由分析可知，a极是负极，故A正确；B.由分析可知，b极是正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，故B错误；C.电池工作时，电子由负极通过灯泡流向正极，则电子由a极通过灯泡流向b极，故C正确；D.氢氧燃料电池的总反应为，生成物为H2O，则氢氧燃料电池是绿色高效的环保电池，故D正确；故选B。
5．汽车广泛使用的铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时，电极反应分别是：
Pb＋SO－2e－=PbSO4，PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是( )
A．Pb为正极，被氧化
B．Pb为负极，电极质量逐渐减轻
C．SO只向PbO2处移动
D．电解液密度不断减小
【答案】D
【解析】A．Pb被氧化，应为原电池负极，A项错误；B．Pb被氧化，应为原电池负极，负极生成硫酸铅，质量增大，B项错误；C．阴离子向负极移动，即向Pb移动，C项错误；D．在放电过程中硫酸的浓度逐渐减小，因而密度减小，D项正确；答案选D。
6．甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的手机电池中存在反应，有关说法正确的是( )
A．放电时，负极电极反应式：
B．放电时，参与反应的电极为正极
C．标准状况下，通入11.2L完全反应有1电子转移
D．充电时，电解质溶液的酸性逐渐增强
【答案】A
【分析】燃料电池放电时，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，正极上氧化剂得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，充电时，阳极、阴极反应式与正极、负极反应式正好相反，据此分析解答。
【解析】A．放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为，A正确；B．正极上得电子发生还原反应，根据知，放电时，氧气参与反应的电极为正极，B错误；C．放电时，正极上的电极反应式为，通入0.25即标准状况下5.6L氧气并完全反应后，有1电子转移，C错误；D．充电时，生成氢氧根离子，电解质溶液的碱性增强，D错误。
答案选A。
7．（2020·北京市第十二中学高一期末）锌锰碱性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．两者负极反应式均为Zn失电子
D．原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象
【答案】B
【解析】A．左图为干电池，干电池的正极材料是碳棒，右图为原电池，正极材料是铜单质，两者正极材料不同，故A说法正确；B．干电池中MnO2应作氧化剂，Mn的化合价降低，故B说法错误；C．所给装置中Zn为负极，Zn失去电子，故C说法正确；D．根据自放电现象的定义，Zn与稀硫酸能够发生反应，即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象，故D说法正确；故选B。
8．Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A．Mg电极是该电池的正极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C．石墨电极附近溶液的碱性增强D．溶液中Cl－向正极移动
【答案】C
【分析】镁、过氧化氢和海水形成原电池，镁做负极发生氧化反应，过氧化氢在正极上发生还原反应，过氧化氢做氧化剂被还原为OH-，溶液pH增大，原电池中阴离子移向负极。
【解析】A．组成的原电池的负极被氧化，镁为负极，不是正极，故A错误；B．双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为氢氧根离子，发生还原反应，故B错误；C．双氧水作为氧化剂，在石墨上被还原变为氢氧根离子，电极反应为，H2O2+2e-=2OH-，故溶液pH值增大，故C正确；D．溶液中Cl－移动方向与同外电路电子移动方向一致，应向负极方向移动，故D错误；答案选C。
9．(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从________口通入(填“a”或“b”)，X极为电池的______(填“正”或“负”)极。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为
A极：2H2＋2O2－－4e－=2H2O
B极：O2＋4e－=2O2－
则A极是电池的______极；电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
(3)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，电极反应为：
Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O
Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－
总反应为Ag2O＋Zn=ZnO＋2Ag
①Zn是_______极，Ag2O发生________反应。
②电子由_____极流向_____极(填“Zn”或“Ag2O”)，当电路通过1ml电子时，负极消耗物质的质量是________g。
③在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】b负负流出负还原ZnAg2O32.5不变
【解析】(1)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是负极；Y是正极，氧气得电子，氧气应通入正极。
(2)根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。
(3)①根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解，Ag2O得电子被还原发生还原反应。
②发生原电池反应时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O极，当通过电路1ml时，负极消耗Zn的质量是32.5g。
③根据电极反应式，电池中KOH只起到增强导电的作用，不参与反应，故电池使用过程中KOH的量不变。
10．（2020·山东泰安市·泰安一中高一期中）2018年5月美国研究人员成功实现在常温常压下用氮气和水生产氨，原理如下图所示：
下列说法正确的是
A．图中能量转化方式只有2种
B．b极发生的电极反应为：N2+6H＋+6e－=2NH3
C．H＋向a极区移动
D．a极上每产生22.4LO2流过电极的电子数为2NA
【答案】B
【解析】A.图中能量转化方式有风能转化为电能、太阳能转化为电能、化学能转化为电能等，所以能量转化方式不只是2种，故A错误；B.b极氮气转化为氨气，氮元素化合价降低被还原为原电池的正极，b极发生的电极反应为：N2+6H＋+6e－=2NH3，故B正确；C.b极氮气转化为氨气，氮元素化合价降低被还原为原电池的正极，故H＋向b极区移动，故C错误；D.a极为负极，电极反应为，每产生标准状况下22.4LO2流过电极的电子数为4NA，但题干没说明标准状况，故D错误；答案选B。
11．（2020·陕西西安市·西安中学高一期中）微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。根据上述反应式，下列说法正确的是（ ）
A．在使用过程中，电池负极区溶液的碱性增强
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
【答案】C
【分析】该装置构成原电池，根据电极反应式知，锌作负极，氧化银作正极，负极上氢氧根离子参与反应，电子从负极沿导线流向正极，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。
【解析】A．根据电极反应式知，锌作负极，氧化银作正极，负极上氢氧根离子参与反应导致氢氧根离子浓度减小，则溶液的pH减小，故A错误；B．锌是负极，氧化银是正极，电子从锌沿导线流向氧化银，故B错误；C．原电池中，失电子的电极是负极，得电子的电极是正极，所以锌是负极，氧化银是正极，故C正确；D．负极锌失电子发生氧化反应，正极氧化银得电子发生还原反应，故D错误；故选C。
12．（2020·北京市朝阳区人大附中朝阳分校高一其他模拟）汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是
A．PbO2是电池的负极B．电子从Pb极流出
C．PbO2得电子，被氧化D．电池放电时，溶液酸性增强
【答案】B
【解析】A．PbO2中Pb化合价降低，得到电子，是原电池的正极，故A错误；B．Pb化合价升高，失去电子，是原电池负极，PbO2中Pb化合价降低，得到电子，是原电池正极，电子从负极即Pb极流出，流入到正极即PbO2极，故B正确；C．PbO2中Pb化合价降低，得到电子，被还原，故C错误；D．根据总反应PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，电池放电时，硫酸不断消耗，因此溶液酸性减弱，故D错误。
综上所述，答案为B。
13．（2020·新疆生产建设兵团第四师第一中学高一期中）铅蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸。放电时,该电池总反应式为:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。请根据上述情况判断:
(1)该蓄电池的负极材料是__________,放电时发生__________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)该蓄电池放电时,电解质溶液的酸性______(填“增大”、“减小”或“不变”),电解质溶液中阴离子移向_____(填“正”或“负”)极。
(3)已知硫酸铅为不溶于水的白色固体,生成时附着在电极上。试写出该电池放电时,正极的电极反应__________(用离子方程式表示)。
(4)铜锌稀硫酸原电池的负极反应式为__________。正极反应式为__________。
【答案】Pb氧化减小负PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2OZn-2e-=Zn2+2H++e-=H2
【解析】(1)铅蓄电池中,根据原电池反应式中元素化合价变化知，Pb中Pb元素化合价由0价变为+2价，被氧化发生氧化反应，所以Pb作负极。
(2)铅蓄电池工作时，总反应方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，硫酸参加反应生成硫酸铅同时生成水，导致硫酸浓度降低、酸性减小，原电池放电时阴离子向负极移动。
(3)工作时，该铅蓄电池正极上PbO2得电子发生还原反应，电极反应为PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O。
(4)铜锌稀硫酸原电池中，锌作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；氢离子在正极得电子生成氢气，正极反应式为2H++e-=H2。
14．下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。
请回答下列问题：
(1)该装置将________能转化为________能，电流方向为________(填“b→a”或“a→b”)。
(2)催化剂b表面O2发生___________反应，其附近酸性________(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式：_________________________________________。
(4)若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为________。
【答案】化学电b→a还原减弱SO2+2H2O−2e−==SO42-+4H+8∶15
【分析】（1）根据该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反分析；（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应由此解答；（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸；（4）根据催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－=H2O，总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4分析。
【解析】（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反，所以电流方向为b→a。故答案为化学；电；b→a；（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应，由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应，因此催化剂a表面SO2发生氧化反应，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H＋，其附近酸性减弱。故答案为还原；减弱；（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋。故答案为SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋；（4）催化剂a处的反应为SO2＋2H2O－2e－=SO42－＋4H＋，催化剂b处的反应为O2＋2H＋＋2e－=H2O，总方程式为SO2+H2O+O2H2SO4，设加入的SO2为xg，H2O为yg，则生成硫酸的质量为，反应后水的质量为，根据硫酸的浓度仍为49%，可以求得x:y=8：15。故答案为8：15
15．（2020·苏州湾（吴江）外国语学校高一期末）某研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的简易工作原理如图所示。
(1)b电极为__极，该电极的电极反应式为_____________；(2)工作一段时间后，当64g甲醇完全反应时，转移电子数为___________；(3)若用此电池来电解NaCl溶液（惰性电极），电解反应的离子方程式为____；(4)电解一段时间后，将电解产生的黄绿色气体平均分成两份，其中一份通入50mL含有淀粉-KI溶液中，一段时间之后溶液变蓝，用0.5ml/L的Na2S2O3滴定I2（2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI），共消耗15mLNa2S2O3溶液。如果将SO2和另一份气体同时通入水中来消耗另一份气体，需要标况下SO2的体积是多少___（写出计算过程）？
【答案】正O2+2H2O+4e-=4OH-12ml2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH﹣84mL
【解析】(1)电子由a向b移动，则b为正极；碱性条件下氧气得电子生成氢氧根离子，故电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-；(2)64g甲醇为2ml，根据反应2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则消耗氧气3ml，每个氧气转移4个电子，所以转移电子数12ml；(3)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，故离子方程式为2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH﹣；(4)根据关系式：
可得n(Cl2)=3.75×10-3ml
由Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4
得n(SO2)=n(Cl2)=3.75×10-3ml
V(SO2)=n(SO2)Vm=3.75×10-3ml×22.4L/ml=0.084L=84mL
26．（2020·鹤壁市外国语中学高一月考）燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)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为生物燃料电池的________（填“正”或“负”）极。
②正极反应式为_____________。
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1ml氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。
(2)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳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，尾气中一氧化碳的含量越高。
请回答：
①a极电极反应式为______________；②工作时，O2－由电极________向电极________移动（填“a”或“b”）；③电子由电极________通过传感器流向电极________（填“a”或“b”）。
【答案】正O2＋4H＋＋4e－=2H2O负正22.4LCO＋O2－－2e－=CO2
baab
【解析】(1)由图可知A为燃料电池的正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O；B为燃料电池的负极，电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋；放电过程中，H＋由负极区向正极区移动；葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，即1mlO2～1mlCO2，每消耗1mlO2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4L；故答案为：正；O2＋4H＋＋4e－=2H2O；负；正；22.4L；(2)①由元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－=CO2；②b电极为正极，电极反应式为O2＋4e－=2O2－，总反应为2CO＋O2=2CO2，O2－由电极b向电极a移动；③工作时电子由负极向正极移动，电子由电极a通过传感器流向电极b；故答案为：CO＋O2－－2e－=CO2；b；a；a；b。
17．（2020·四川广元市·高一期末）科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(就是H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下图，请回答下列问题：
(1)该装置的能量转化形式为__________。
(2)Pt(a)电极是电池的_____(填“正”或“负”)极。
(3)电解液中的H+向_________(填“a”或“b")极移动。
(4)如果该电池工作时消耗1mlCH3OH，则电路中通过______ml电子，其通入空气(O2)一极的电极反应式为_______。
(5)比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化率高，其次是__________。
【答案】化学能转化为电能负b6O2+4H++4e-=2H2O对环境无污染
【分析】该原电池中质子交换膜只允许质子和水分子通过，说明电解质溶液为酸性溶液，燃料电池中，通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为：CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，通入氧气的电极为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，酸性条件下生成水，电极反应O2+4H++4e-═2H2O，据此解答。
【解析】(1)该装置的能量转化形式为原电池反应是化学能转化为电能；(2)Pt(a)电极甲醇通入失电子发生氧化反应，是电池负极；(3)燃料电池中，通入燃料的电极Pt(a)为负极，负极上失电子发生氧化反应，通入氧气的电极Pt(b)为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，电解液中的H+向正极移动，即向b电极移动；(4)通入燃料的电极为负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为：CH3OH+H2O-6e-═CO2+6H+，根据电子守恒，该电池工作时消耗1mlCH3OH，则电路中通过6ml电子，通入氧气的电极为正极，氧气得到电子生成氢氧根离子，酸性条件下生成水，电极反应O2+4H++4e-═2H2O；(5)燃料电池的能量转化率高，甲醇反应产物为CO2和H2O，对环境无污染 。A
B
C
D
锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
镍镉电池