2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 第2课时 化学电源 试卷

这是一份2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 第2课时 化学电源，共13页。
▶第2课时　化学电源基础过关练题组一　一次电池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为电解质,电池总反应式为Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnO(OH),下列说法错误的是(　　)A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极反应式为2MnO2+2H2O+2e- 2MnO(OH)+2OH-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 g2.银锌电池(如图所示)具有比能量大、电压稳定、可储存时间长等特点,总反应式为Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。回答下列问题:(1)负极反应物:　　　　　,正极反应物:　　　　,电解质溶液:　　　　。 (2)负极反应式:　　　　　　　　　　;正极反应式:　　　　　　　　　　。  题组二　二次电池3.铅酸蓄电池是常见的二次电池,电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,下列说法正确的是(　　)A.放电时的负极反应式为Pb+S-2e- PbSO4B.充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连C.放电时PbO2发生氧化反应D.充电时的阴极反应式为PbSO4+2H2O-2e- PbO2+S+4H+4.(2021山东新高考联盟联考)爱迪生电池是一种铁镍蓄电池,其总反应的化学方程式为Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列推断中错误的是(　　)A.该蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中B.放电时,正极附近溶液的pH减小C.充电时,Fe电极与直流电源的负极相连D.充电时,与负极相连的电极,电极反应式为Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-5.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn—NiO(OH)二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiO(OH)(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是(　　)A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiO(OH)(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区6.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池放电时的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题:(1)高铁电池的负极材料是　　　　,放电时负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)放电时,正极发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应;正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。放电时,　　　　(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。 题组三　燃料电池7.(2022江西吉安期中)LED产品具有低耗电量、寿命长的特点,因而越来越受人们欢迎。氢氧燃料电池驱动LED发光的装置如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)A.a处通入氧气,b处通入氢气B.该装置中只涉及两种形式的能量转化C.电池正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-D.P-型半导体连接的是电池负极8.(2022北京四中期中)以铂为电极,甲烷燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是(　　)A.a极为正极B.K+移向b极C.工作一段时间后,b极附近溶液的pH会减小D.a极的电极反应式为CH4+6OH--8e- C+5H2O9.(2022江西奉新一中期中)某燃料电池以熔融的金属氧化物为电解质、CH4为燃料,装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A.a为CH4,b为空气B.O2-向负极移动C.正极反应式为O2+4H++4e- 2H2OD.每消耗11.2 L(标准状况下)甲烷,导线中转移的电子数为4NA(NA为阿伏加德罗常数的值)10.一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列问题:(1)这种电池放电时总反应式为　　　　　　　　　　　　　　。 (2)此电池的正极反应式:　　　　　　　　　　　　　;负极反应式:　　　　　　　　　　　　　。 (3)电解液中H+向　　　　(填“正”或“负”,下同)极移动,向外电路释放电子的电极是　　　　极。 (4)使用该燃料电池的好处是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(任写一个即可)。    能力提升练题组一　常见化学电池1.普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的多孔纸包裹作隔膜,隔膜外用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质。该电池工作时的总反应为Zn+2N+2MnO2 [Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是(　　)A.当该电池电压逐渐下降后,可以充电使其复原B.电池负极反应式为2MnO2+2N+2e- Mn2O3+2NH3+H2OC.原电池工作时,电子从负极通过外电路移向正极D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g2.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,镁电池放电时电压高且平稳,因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMg+Mo3S4 MgxMo3S4。下列说法错误的是(　　)A.放电时Mg2+向正极移动B.放电时正极反应式为Mo3S4+2xe- Mo3C.放电时Mo3S4发生氧化反应D.充电时阴极的电极反应式为xMg2++2xe- xMg3.(2022福建厦门双十中学期中)高能LiFePO4电池多应用于公共交通。电池中间是聚合物的隔膜,主要作用是在反应过程中只让Li+通过。结构如图所示:原理如下:(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCn LiFePO4+nC。下列说法不正确的是(　　)A.放电时,电子由负极经导线、用电器、导线到正极B.充电时,Li+向左移动C.充电时,阴极反应式:xLi++xe-+nC LixCnD.放电时,正极反应式:xFePO4+xLi++xe- xLiFePO4题组二　新型化学电池4.(2022河北任丘一中期中)液态太阳燃料是利用太阳能将温室气体二氧化碳作为碳资源,是践行生态文明建设的一个重要举措,其技术路线如图所示。下列有关说法错误的是(　　)A.太阳能最终转化为电能和热能B.燃料电池正极反应式为H2-2e- 2H+C.H2O和CO2可循环利用D.该技术的关键是氢气如何安全、高效储存及转移5.(2020湖北孝感期中)浓差电池是电化学电池的一种。一般所说的原电池在电池工作时都有某种化学变化发生,因而被称为化学电池;浓差电池虽然也经历了氧化还原过程,但电池的总反应中并没有反映出这种变化,它是通过一种物质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电动势。如图是利用硫酸铜溶液构成的浓差电池的示意图,下列说法错误的是　(　　)A.电池需采用阳离子交换膜B.左室发生反应:Cu2++2e- CuC.左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2 mol/LD.工作一段时间后右室电极质量减轻6.(2020哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模)新型锂空气电池具有使用寿命长、可在自然空气环境下工作的优点。其原理如图所示(电解质为离子液体和二甲基亚砜),电池总反应为2Li+O2 Li2O2,下列说法不正确的是(　　)A.放电时电子由Li2O2电极经外电路流入Li电极B.放电时正极反应式为2Li++O2+2e- Li2O2C.充电时Li电极与电源的负极相连D.碳酸锂涂层既能阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质7.(2021北京理工大学附中月考)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是(　　)图1图2A.M为电源负极,有机物被氧化B.处理2 mol Cr2时,从交换膜左侧向右侧迁移的H+的物质的量大于12 molC.电池工作时,N极附近溶液pH不变D.Cr2浓度较大时,可能会造成还原菌失活
答案全解全析基础过关练1.C　由所给的电池总反应式可知,电池工作时,Zn失去电子,MnO2得到电子,每有1 mol Zn参加反应,则会有2 mol电子从负极经外电路流向正极;正极反应为2MnO2+2H2O+2e- 2MnO(OH)+2OH-;外电路每通过0.2 mol电子,Zn的质量理论上减少6.5 g。2.答案　(1)锌粉　Ag2O　KOH溶液(2)Zn+2OH--2e- Zn(OH)2　Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-解析　根据电池总反应式可知,Zn为负极,失电子,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2(电解质溶液为KOH溶液);Ag2O在正极得电子,发生还原反应,电极反应为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-。3.A　放电时Pb在负极失电子,电极反应式为Pb-2e-+S PbSO4,A正确;充电时铅酸蓄电池的正极作电解池的阳极,与电源正极相连,B错误;放电时PbO2得电子,发生还原反应,生成PbSO4,C错误;充电时的阴极反应式为PbSO4+2e- Pb+S,D错误。4.B　由总反应的化学方程式可知此电池为碱性电池,所以该蓄电池的电极应浸在碱性电解质溶液中,A正确;放电时负极反应式为Fe-2e-+2OH- Fe(OH)2,正极反应式为NiO2+2e-+2H2O Ni(OH)2+2OH-,由于正极不断产生OH-,使c(OH-)增大,溶液pH增大,B错误;充电时Fe(OH)2得到电子被还原产生Fe,则Fe电极应该与直流电源的负极相连,C正确;充电时与电源负极连接的电极发生还原反应,电极反应式为Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,D正确。5.D　A项,依题干信息可知正确;B项,充电时阳极发生氧化反应,正确;C项,放电时Zn作负极失去电子,发生氧化反应,正确;D项,放电时,OH-由正极区向负极区迁移,错误。6.答案　(1)Zn　Zn+2OH--2e- Zn(OH)2(2)还原　Fe+3e-+4H2O Fe(OH)3+5OH-　正解析　放电时,电池的负极上发生氧化反应,负极反应式为Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,正极上发生还原反应,正极反应式为Fe+3e-+4H2O Fe(OH)3+5OH-,正极附近生成了OH-,溶液的碱性增强。7.C　根据题图中电子移动方向可判断燃料电池的负极为a,正极为b,所以a处通入氢气,b处通入氧气,A错误;题述装置的能量转化形式有化学能转化为电能、电能转化为光能、电能转化为热能,所以能量转化形式不止2种,B错误;正极发生氧化反应,所以电池正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,C正确;P-型半导体连接的是电池正极,D错误。8.B　燃料电池中,通入燃料的电极为负极,通入空气或O2等氧化剂的电极为正极,a极通入CH4,则a极为负极,A错误;原电池中,阳离子向正极移动,B正确;b极发生的反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,则一段时间后,b极附近溶液的pH会增大,C错误;a极CH4失电子,电极反应式为CH4+10OH--8e- C+7H2O,D错误。9.C　由题图可知,左侧电极上失去电子,为负极,则该极通入燃料,故a为CH4,b为空气,A正确;原电池中,阴离子移向负极,则O2-向负极移动,B正确;该燃料电池以熔融的金属氧化物为电解质,正极反应式为O2+4e- 2O2-,C错误;负极反应式为CH4-8e-+4O2- CO2+2H2O,每消耗11.2 L(标准状况下)甲烷,即0.5 mol甲烷,导线中转移的电子数为0.5×8NA=4NA,D正确。10.答案　(1)2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O(2)3O2+12H++12e- 6H2O　2CH3OH+2H2O-12e- 2CO2↑+12H+　(3)正　负　(4)对环境无污染解析　(1)燃料电池的反应原理为燃料的氧化反应,电解质溶液为稀硫酸,电池放电时的总反应为2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O。(2)电池正极上O2得电子,由于是酸性环境,所以会生成H2O;用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极反应式。(4)该燃料电池的产物是CO2和H2O,不会对环境造成污染。反思升华(1)H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3等均可作为燃料电池的燃料。(2)电解质可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH),也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。(3)燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系,一般酸性溶液中电极反应式中不能出现OH-,碱性溶液中电极反应式中不能出现H+。能力提升练1.C　普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;负极锌失电子,每通过0.1 mol电子,消耗锌的质量是65 g·mol-1×=3.25 g,D项错误。2.C　根据总反应式分析,如图所示:3.B　放电时为原电池,原电池中电子流向是负极→导线→用电器→导线→正极,A正确;充电时,左边正极作阳极,右边负极作阴极,阳离子移向阴极,所以Li+向右移动,B错误;充电时,阴极反应式为xLi++xe-+nC LixCn,C正确;放电时正极上FePO4得到电子发生还原反应生成LiFePO4,正极反应式为xFePO4+xLi++xe- xLiFePO4,D正确。4.B　由题图可知,通过光伏发电,太阳能转化为电能,水在电能作用下分解为氧气和氢气,燃料电池中氢气和氧气又生成水,化学能转化为电能并有能量放出,所以太阳能最终转化为电能和热能,A正确;正极发生还原反应,得电子,B错误;由题图可知,水和二氧化碳可以循环利用,C正确;氢气易燃易爆,使用氢气时如何安全、高效储存及转移是关键,D正确。反思升华　　新型电池的解题思路(1)阅读材料,判断电池类型。(2)分析装置,根据氧化反应、还原反应发生区域确定电极类型。(3)联系原电池工作原理,结合选项,分析作答。5.A　左室Cu2+得电子生成Cu,硫酸根离子浓度相对较大,右室Cu电极失去电子生成Cu2+,Cu2+浓度相对较大,所以硫酸根离子通过离子交换膜由左室移向右室,即离子交换膜为阴离子交换膜,A错误;该浓差电池中,左室CuSO4溶液浓度高,发生反应Cu2++2e- Cu,因而左室为正极区,右室为负极区,B正确;左室溶液中Cu2+得电子生成Cu,所以左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2 mol/L,C正确;该浓差电池中,右室为负极区,电极反应式为Cu-2e- Cu2+,所以原电池工作一段时间后右室电极质量减轻,D正确。6.A　放电时为原电池,电子由负极经外电路流入正极,则由Li电极经外电路流入Li2O2电极,A错误;放电时,空气中的氧气在正极上得电子,反应式为2Li++O2+2e- Li2O2,B正确;充电时,Li电极与电源的负极相连,C正确;碳酸锂涂层既能阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质,D正确。7.C　由题图可知,有机物在微生物作用下发生氧化反应生成CO2,M为原电池的负极,O2和Cr2在正极N上被还原,A项正确;结合反应中Cr元素化合价变化,可知处理2 mol Cr2时得到12 mol电子,但同时也有一定量O2得到电子,故从交换膜左侧向右侧迁移的H+的物质的量大于12 mol,B项正确;电池工作时,N极上O2得电子消耗H+转化为水,Cr2得电子消耗H+,即N极附近溶液pH增大,C项错误;结合图示可知,Cr2浓度较大时,其去除率几乎为0,是因为Cr2有强氧化性,可能会使还原菌的蛋白质变性而使其失活,D项正确。