化学选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池同步测试题

第二节化学能转化为电能--电池（三）

一、单选题，共15小题

1．如图所示原电池工作时，右池中Y2O72-转化为Y3+。下列叙述正确的是（    ）

A．左池电极反应式：X4+ + 2e- = X2+

B．每消耗1mol Y2O72-，转移3mol电子

C．左池中阴离子数目增加

D．盐桥中阴离子移向右池

2．某同学设计如下图所示原电池(盐桥中装有含琼胶的KNO3饱和溶液)，该电池工作时，下列说法正确的是

A．盐桥中的K+移向AgNO3溶液

B．负极反应式为: Ag-e-=Ag+

C．铜电极上发生还原反应

D．在外电路中，电子由银电极流向铜电极

3．用下图所示实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是

A．若采用装置①铝件镀银，则c 极为铝件，d 极为纯银，电解质溶液为AgNO3溶液

B．装置②是原电池，能将化学能转化为电能，SO42-移向锌电极

C．装置③可证明非金属性Cl>C>Si

D．装置④可用于收集氨气，并吸收多余的氨气

4．下列有关说法错误的是（    ）

A．常用丁达尔效区分溶液与胶体

B．在铜锌原电池中，负极上发生

C．常温下，稀释 的氨水，溶液中、、均减少

D．向AgCl沉淀中滴加KI溶液，沉淀变为黄色，说明

5．我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置（如图所示）。闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。下列说法错误的是（    ）

A．制氢时，溶液中K+向Pt电极移动

B．供电时，Zn电极附近溶液的pH不变

C．供电时，X电极发生还原反应

D．制氢时，X电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O

6．以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法不正确的是

A．b电极为负极，发生氧化反应

B．当反应消耗1molN2时，则消耗的H2为67.2L

C．A溶液中所含溶质为NH4Cl

D．电池总反应式是：N2+3H2+2HCl=2NH4Cl

7．我国某科研机构研究表明，利用K2Cr2O7可实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．该电池不可以在高温下使用

B．Na+通过阳离子交换膜移向M电极，Cl-通过阴离子交换膜移向N电极

C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小

D．M的电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+

8．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述不正确的是

A．该电池能够在高温下工作

B．电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e﹣＝6CO2＋24H+

C．放电过程中，质子（H+）从负极区向正极区迁移

D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4 L

9．下列生活中的常见电池，属于一次电池的是

A．普通锌锰干电池 B．镍氢电池 C．手机锂电池 D．铅蓄电池

10．化学与人类社会的生产、生活有着密切联系。下列叙述中不正确的是（    ）

A．A B．B C．C D．D

11．熔融钠−硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx(x=5~3，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是

A．Na2S4中S的价态不是负二价

B．放电时正极反应为

C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极

D．电池是以为隔膜的二次电池

12．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是

A．O2在电极b上发生还原反应

B．溶液中OH-向电极a移动

C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：5

D．负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

13．把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连。a、d相连, a为正极；a、c相连，c为正极；b、c相连，b为正极。则这四种金属的金属性最强的是

A．a    B．b    C．c    D．d

14．如图所示的装置中，下列说法中正确的是

A．铜片上有气泡产生

B．铜片溶解

C．锌极为正极

D．该装置实现了电能转变为化学能

15．甲、乙、丙三种物质由如下图所示的转化关系，下表中的各组物质不能实现如图转化的是

A．A B．B C．C D．D

二、非选择题，共5小题

16．要求完成下列问题。

（1）请根据图示回答：

①在Ⅰ中，Zn为_____________极（填“正”或“负”）。

②在Ⅱ中，负极反应式为_____________；电子由________极移向_____________极（填“Fe”或“Cu”），溶液中Na+移向_____________极（填“Fe”或“Cu”）。

③在Ⅱ中，酸是足量的。若产生了标准状况下5.6 L的气体，则转移_________mol e-。

（2）铅蓄电池的总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。该电池的负极材料是_________。（填化学式）

（3）用32 g Cu与300 mL 12 mol/L的浓硝酸反应，当铜全部溶解后，共收集到标准状况下的气体11.2 L（不考虑NO2转化为N2O4），反应消耗的硝酸的物质的量是_____mol。

17．某反应的反应物和生成物有、、、，小林将上述反应设计成原电池。

(1)该电池的负极材料为_________________，负极反应式为_______________________。

(2)正极材料为__________________，该电池总的化学反应方程式为___________________。

(3)一段时间后负极质量减轻，下列说法正确的是____________(填字母)。

A．电路中通过的电子为      B．正极质量增加

C．原电池工作过程中将电能转化为化学能      D．原电池工作过程中向负极移动

18．请根据反应Fe+CuSO4==Cu+FeSO4设计一个原电池，画出装置图 _____________________

19．将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：

①下列说法正确的是_______(填字母代号)。

A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置

B．乙中铜片上没有明显变化

C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少

D．两烧杯中溶液的pH均增大

②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲_______乙(填“>”、“＜“或“=”)。

③请写出图中构成原电池的装置正极的电极反应式_______。

20．(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用，请说明原因：__________。

(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选氯化铁溶液，外加导线，构成原电池。请写出正极电极方程式：______________。

参考答案

1．C

【分析】

由右池中Y2O72-转化为Y3+，发生还原反应，所以右边是正极，左边是负极，发生氧化反应：X2+-2e-=X4+，根据此分析解题。

【详解】

A.左池电极反应式：X2+-2e-=X4+，故A错误；
B.每消耗1mol Y2O72-，转移6mol电子，故B错误；
C.因为左池电极反应式：X2+-2e-=X4+，正电荷数在增加，要保持电中性，盐桥中阴离子向左池中转移，所以阴离子数目要增加，故C正确；
D.阴离子移向负极（左池），故D错误；
答案：C

【点睛】

本题考查原电池知识，侧重于学生的分析能力和基本理论知识的综合理解和运用的考查，注意把握原电池的工作原理。

2．A

【解析】A. Cu比Ag活泼，Cu为负极，Ag为正极，在原电池中，阳离子向正极移动，即盐桥中的K+移向AgNO3溶液，故A正确；B. Cu为负极，电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，故B错误；C. Cu为负极，铜失电子发生氧化反应，故C错误；D. 在原电池中，电子由负极经导线流向正极，即由铜电极流向银电极，故D错误；答案选A。

点睛：本题主要考查原电池的相关知识，熟练掌握原电池的工作原理是解答本题的关键，解题时根据Cu比Ag活泼，Cu为负极，Ag为正极，再利用原电池的基本原理解答即可，试题难度不大。

3．B

【解析】A．根据电流方向，a为电源的正极，b为负极，若采用装置①铝件镀银，则铝应该为阴极，银为阳极，即d极为铝件，c极为纯银，电解质溶液为AgNO3溶液，故A错误；B．装置②是原电池，Zn为负极，发生氧化反应，将化学能转化为电能，故B正确；C．稀盐酸不是含氧酸，且挥发出的盐酸能够使硅酸钠变浑浊，图示装置无法达到实验目的，故C错误；D．碱石灰可干燥氨气，氨气的密度比空气小，应该利用向下空气法收集，则应该短进长出，故D错误；故选B。

点睛：本题考查化学实验方案的设计与评价，涉及电化学及应用、防止倒吸装置、气体的收集等。本题的易错点为C，要注意盐酸易挥发，挥发出来的氯化氢也能够使硅酸钠变浑浊。

4．C

【详解】

胶体有丁达尔效应，溶液无丁达尔效应，选项A正确；

B. 在铜锌原电池中，锌为负极，电极上发生的反应为，选项B正确；

C. 用水稀释氨水时，溶液中随着水量的增加，由可知，增大，但溶液的体积增大的多，则减小，增大，选项C错误；

D. 沉淀向更难溶的方向转化，沉淀变为黄色，说明，选项D正确。

答案选C。

5．B

【分析】

闭合K2、断开K1时，制氢并储能，构成电解池，Pt电极发生还原反应，为阴极，X电极发生氧化反应，为阳极；断开K2、闭合K1时，构成原电池，X电极发生还原反应，为正极，Zn电极发生氧化反应，为负极。

【详解】

A．制氢时，Pt电极为阴极，电子从X电极向Pt电极移动，溶液中K+向Pt电极移动，A正确，不选；

B．供电时，Zn电极发生氧化反应，发生反应Zn-2e-+4OH-=ZnO22-+2H2O，消耗OH-，pH减小，B错误，符合题意；

C．供电时，X电极发生还原反应，NiOOH转化为Ni(OH)2，C正确，不选；

D．制氢时，X电极为阳极，反应式为Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，D正确，不选；

答案为B。

6．B

【详解】

A．氢气中氢元素化合价升高，失去电子，根据原电池工作原理，负极失去电子，因此b电极为负极，发生氧化反应，故A正确；

B．当反应消耗1molN2时，则消耗的H2为3mol，但不知是否是标准状况，不能确定体积是否为67.2L，故B错误；

C．发生电池反应生成的NH3与电解质溶液稀盐酸反应生成NH4Cl，则分离出的A为NH4Cl，故C正确；

D．反应过程为N2+3H22NH3，NH3+HCl= NH4Cl，将两反应加合得电池总反应式为：N2+3H2+2HCl=2NH4Cl，故D正确；

答案选B。

7．B

【分析】

M极苯酚发生氧化反应转化为CO2，电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，M极为负极，负极附近阳离子增多；N极Cr2O转化为Cr(OH)3，发生还原反应，电极反应式为Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，N极为正极，正极附近阴离子增多。

【详解】

A．该电池用微生物进行发酵反应，微生物的主要成分是蛋白质，高温会失去活性，因此该电池不可以在高温下使用，故A正确；

B．根据图示可知M电极的苯酚转化为CO2为氧化反应，M极为负极，附近溶液中阳离子浓度增大，N极为正极，附近溶液中阴离子浓度增大，由于NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，Na+不能移向N极，Cl-不能移向M极，电池工作时，负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液，故B错误；

C．负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液，与H+反应生产水，使NaCl溶液浓度减小，故C正确；

D．在M极上苯酚发生氧化反应，做原电池的负极，电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，故D正确。

故答案为B。

8．A

【详解】

A．微生物主要成分是蛋白质，高温条件下蛋白质失去活性，电池不能工作，错误；

B．根据题给装置知C6H12O6在酸性条件下发生氧化反应生成CO2，在电池的负极上发生反应，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e﹣＝6CO2＋24H+，正确；

C．原电池中阳离子移向正极，即放电过程中，质子（H+）从负极区向正极区迁移，正确；

D．根据电池反应C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O可知，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22．4 L，正确；

故选A。

9．A

【详解】

A．普通锌锰干电池为一次电池，不能充电而重复使用，选项A符合；

B．镍氢电池为可充电电池，为二次电池，选项B不符合；

C．手机用锂电池为可充电电池，为二次电池，选项C不符合；

D．铅蓄电池为可充电电池，为二次电池，选项D不符合；

答案选A。

10．C

【详解】

A．普通锌锰干电池在使用过程中，会腐蚀电池的锌筒且反应有氢气生成，容易造成电池膨胀及漏液现象，故A正确；

B．铅蓄电池是可充电的二次电池，故B正确；

C．太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，故C错误；

D．石墨烯发热服是将电能转化为热能，故D正确；

故答案为C。

11．C

【分析】

由电池的总反应方程式可知，放电时，熔融钠失电子发生氧化反应作负极，熔融硫得电子发生还原反应作正极，负极反应式为Na-e- =Na+，正极反应为xS+2Na++2e- =Na2Sx，阴离子向负极移动，Na-β-Al2O3为隔膜，阳离子向正极移动，以此答题。

【详解】

A．Na2S4的结构类似过氧化钠，所以Na2S4电子式为：，由此可知，每个硫的平均化合价为-价，Na2S4中S的价态不是负二价，故A正确；

B．由电池的总反应方程式可知，x个S原子得到2个电子，所以放电时正极反应为xS + 2Na++2e- =Na2Sx(因Na2Sx难溶于熔融硫，故不拆)，故B正确；

C．根据分析，放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；

D．为防止熔融的钠与熔融的硫接触，以Na-β-Al2O3为隔膜，可以传递离子，构成闭合回路，由提供的反应可知，该电池为可充放电电池，为二次电池，故D正确；

答案选C。

12．C

【详解】

A．b电极为正极，氧气在电极b上得电子，发生还原反应，A正确；
B．原电池中阴离子在电解质溶液中向负极移动，则溶液中OH-向电极a移动，B正确；
C．NH3在负极失电子得N2，O2在正极得电子氧元素变为-2价，根据得失电子守恒有4NH3~12e-~3O2，则消耗NH3与O2的物质的量之比=4：3，C错误；
D．氨气在负极失电子得氮气，结合电解质溶液为KOH溶液写出负极的电极反应式为2NH3-6e- +6OH-=N2+6H2O，D正确；
故选C。

13．D

【解析】把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连。a、d相连，a为正极，则金属性d＞a；a、c相连，c为正极，金属性是a＞c；b、c相连，b为正极，金属性是c＞b，则这四种金属的金属性最强的是d，答案选D。

点睛：明确原电池的工作原理是解答的关键，原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。需要注意的是利用原电池判断金属性强弱时要注意电解质溶液的影响。

14．A

【详解】

A．锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，则有气泡产生，故A正确；

B．锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，Cu不参与反应，故B错误；

C．Zn、Cu、硫酸构成原电池中，Zn比Cu活泼，Zn作负极，故C错误；

D．Zn、Cu、硫酸构成原电池，实现了化学能转化为电能，故D错误；

故选A。

【点睛】

能结合原电池原理，准确分析正负极是解题关键，由图可知该装置为锌、铜和稀硫酸组成的原电池，锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应；铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应；原电池中化学能转化为电能。

15．A

【详解】

A．金属铝可以和盐酸反应生成氯化铝，可以和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，故A错误；

B．氢氧化铝可以和盐酸反应生成氯化铝，可以和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故B正确；

C．碳酸氢钠可以和盐酸反应生成氯化钠、水以及二氧化碳，可以和氢氧化钠反应生成碳酸钠，故C正确；

D．碳酸铵可以和盐酸反应生成氯化铵和二氧化碳，可以和氢氧化钠反应生成氨气、碳酸钠，故D正确。

故答案为A。

【点睛】

考查学生化合物的化学性质方面的知识，注意知识的迁移和应用是解题的关键，既能与稀HCl反应，又能与NaOH溶液反应的物质有铝、氧化铝、氢氧化铝、多元弱酸的酸式盐，根据物质的化学性质来判断。

16．负    Fe -2e-=Fe2+    Fe    Cu    Cu    0.5    Pb    1.5mol   

【解析】

【分析】

(1)I为原电池，发生吸氧腐蚀；Ⅱ为原电池，发生析氢发生，结合原电池原理分析解答；

(2)根据元素的化合价变化分析判断；

(3)反应生成的气体为NO2，或者NO2与NO混合气体，反应消耗的硝酸生成Cu(NO3)2、氮的氧化物，根据氮原子守恒计算消耗硝酸的物质的量。

【详解】

(1)①I为原电池，发生吸氧腐蚀，锌比铁活泼，锌为负极，故答案为：负；

②Ⅱ为原电池，发生析氢发生，铁比铜活泼，铁为负极，负极的反应式为Fe -2e-=Fe2+，原电池中电子由负极移向正极，溶液中阳离子移向正极，因此电子有铁电极移向铜电极，溶液中钠离子移向铜极，故答案为：Fe -2e-=Fe2+；Fe； Cu；Cu；

③Ⅱ中发生析氢发生，生成的氢气的物质的量==0.25mol，生成氢气的反应式为2H++2e-=H2↑，因此转移的电子为0.5mol，故答案为：0.5；

(2)电池反应中Pb的化合价由0价变为+2价，PbO2中Pb的化合价由+4价变为+2价，因此氧化剂是PbO2发生还原反应，Pb为还原剂，发生氧化反应，发生氧化反应的电极作负极，故答案为：Pb；

(3)反应生成的气体为NO2，或者NO2与NO混合气体，反应消耗的硝酸生成Cu(NO3)2、氮的氧化物，则n(NO2)+n(NO)==0.5mol，根据N原子守恒，被还原的硝酸的物质的量为0.5mol，n(Cu)==0.5mol，则生成n[Cu(NO3)2]=0.5mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.5mol×2=1mol，则反应消耗的硝酸的物质的量为：1mol+0.5mol=1.5mol，故答案为：1.5mol。

【点睛】

本题的易错点和难点为(3)，要转移铜与浓硝酸反应，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐降低，当变成稀硝酸时，反应会放出NO，因此不能直接根据铜与浓硝酸的反应方程式计算解答。

17．        或活泼性比铜弱的金属或石墨等导电的非金属材料        AD   

【分析】

根据氧化还原反应的原理和规律，、、、发生的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，正极应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为FeCl3，据此分析解答。

【详解】

根据氧化还原反应的原理和规律，、、、发生的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。

(1) 反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，则该电池负极材料为：Cu，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故答案为：Cu；Cu-2e-=Cu2+；

(2)正极材料为：Pt或活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，该电池总的化学反应式为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，故答案为：Pt或活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料；2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2；

(3)一段时间后负极质量减轻mg，反应的Cu的物质的量为mol。

A．1molCu失去2mol电子，所以mg铜反应电路中通过的电子为×2mol=mol，故A正确；

B．Fe3+在正极得到电子而被还原生成Fe2+，2Fe3++2e-=2Fe2+，所以正极质量不变，故B错误；

C．原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；

D．原电池工作过程中阴离子向负极移动，则Cl-向负极移动，故D正确；

故答案为：AD。

【点睛】

从氧化还原反应的角度判断电池反应和电极反应是解题的关键。本题的易错点为(3)，要注意正极的反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，正极质量不变。

18．

【分析】

根据原电池工作原理结合总反应方程式，还原剂作负极，不如负极活泼的金属或非金属导体作正极，氧化剂的溶液作电解质溶液，由此分析解答。

【详解】

不如负极活泼的金属或导电的分金属作正极，根据反应方程式，可选铜作正极，正极上铜离子得电子生成铜单质，电极反应式为：Cu2++2e-═Cu，而CuSO4+Fe═FeSO4+Cu，该反应中，铁失电子生成二价铁离子进入溶液，所以铁作还原剂，电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+；原电池装置图为：。

19．BD    >    2H++2e-=H2↑   

【详解】

①A.乙装置没有形成闭合回路，乙没有构成原电池，故A错误；

B. 乙没有构成原电池，铜和硫酸不反应，乙中铜片上没有明显变化，故B正确；

C.甲构成原电池，铜是正极，正极反应式是2H++2e-=H2↑，甲中铜片质量不变，故C错误；

D.两烧杯中都有氢气放出，氢离子浓度减小，两烧杯中溶液的pH均增大，故D正确；

选BD。

②甲构成原电池，乙没有构成原电池，在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲>乙。

③甲图构成原电池，铜是正极，氢离子在铜表面得电子生成氢气，正极的电极反应式2H++2e-=H2↑。

20．二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀    Fe3＋＋e－=Fe2＋   

【解析】

【详解】

（1）铜、铝、潮湿空气会形成原电池，金属铝做负极，加速了金属铝的腐蚀速度，所以不能把铜导线和铝导线连接在一起使用，故答案为二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀。

（2）该原电池的正极发生三价铁离子得电子的还原反应，电极方程式为：Fe3++e-=Fe2+，故答案为Fe3++e-=Fe2+。