鲁科版高中化学选择性必修1第1章分层作业4化学电源习题含答案

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分层作业4　化学电源A级    必备知识基础练1.下列说法正确的是(　　)A.碱性锌锰电池是二次电池B.铅蓄电池是一次电池C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生D.燃料电池的活性物质大量储存在电池内部2.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3.在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是(　　)A.该电池是一次电池B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD.该电池工作时,外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减少3.25 g4.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,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是(　　)A.理论上需要定期补充硫酸B.电池工作时铅是负极,PbO2是正极C.电池工作时负极上发生的反应是Pb-2e-+SPbSO4D.电池工作时电解质的密度减小5.下面是四种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是(　　)6.如图所示是两种常见的化学电源示意图,下列说法不正确的是(　　)甲乙A.甲电池属于一次电池B.甲电池放电时,电子从锌筒经外电路到石墨电极C.乙电池的负极反应为Pb-2e-═Pb2+D.乙电池充电时将电能转化为化学能7.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,以稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是(　　)A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应:H2-2e-═2H+C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多8.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O2═2H2O。下列有关说法正确的是(　　)A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体电解质传递到b极9.经过长时间的研发和多次展示后,科技工作者开发出了甲醇燃料电池,该电池反应为2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O。请回答下列问题:(1)该燃料电池的电解质是________________。 (2)由电池反应可知,放电时该电池的负极反应物为________________,该物质发生________________反应,负极的电极反应式为________________________________。  (3)电池使用过程中,当有0.5 mol电子转移时,消耗甲醇的质量是________________ (结果保留两位小数)g。 (4)放电一段时间后,通入O2的电极附近溶液的pH________________ (填“升高”“不变”或“降低”)。 B级    关键能力提升练10.如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量监测与控制的功能,下列有关说法正确的是(　　)A.电流由呼气所在的铂电极流出B.H+通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极C.电路中流过2 mol电子时,消耗标准状况下O2 22.4 LD.该电池的负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-═2CO2↑+12H+11.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.a电极的电极反应为N2+8H++6e-═2NC.A溶液中所含溶质为NH4ClD.当反应消耗1 mol N2时,则消耗的H2为67.2 L12.热激活电池可应用于特殊环境。一种热激活电池的工作原理如图所示,该电池的总反应为2Li+FeS2Fe+Li2S2。下列说法正确的是(　　)A.放电时Li+向a极移动B.正极的电极反应为FeS2+2e-═Fe+C.电子由a电极经熔融介质流向b电极D.放电时,若有0.2 mol e-转移,则正极质量增加6.4 g13.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(　　)A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1 mol CH4转移4 mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为H2+2OH--2e-2H2OC.电池工作时,C向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e-2C14.(2022湖南化学,8)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(　　)A.海水起电解质溶液作用B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e-═2OH-+H2↑C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D.该锂?海水电池属于一次电池15.某蓄电池放电、充电时的反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2下列推断中正确的是(　　)①放电时,Fe为正极,Ni2O3为负极　②放电时,负极电极反应为Fe+2OH--2e-═Fe(OH)2　③放电时,Ni2O3在正极反应　④该蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中A.①②③ B.①②④C.①③④ D.②③④16.科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下。下列说法错误的是(　　)A.电极a为电池的负极B.电极b上发生的电极反应:O2+4H++4e-═2H2OC.电路中每通过4 mol电子,在正极消耗44.8 L H2SD.每17 g H2S参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区17.某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压,该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,电解质溶液为强碱溶液。(1)放电时负极反应为________________。 (2)放电时K2FeO4发生________________ (填“氧化”或“还原”)反应。 (3)放电时电子由________________ (填“正”或“负”,下同)极流向________________极。 (4)放电时1 mol K2FeO4发生反应,转移电子的物质的量为________________。 C级    学科素养拔高练18.(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含的SO2快速启动,其装置示意图如图:①质子的流动方向为________________ (填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为________________________________。 (2)NH3—O2燃料电池的结构如图所示:②     a极为电池的________________ (填“正”或“负”)极。 ②当生成1 mol N2时 ,电路中流过电子的物质的量为________________。 
分层作业4　化学电源1.C　解析 碱性锌锰电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池,A、B错误;燃料电池的活性物质不需要储存在电池内部,D错误。2.B　解析 铜锌原电池中,电子从负极锌沿外电路流向正极铜。3.D　解析 锌锰干电池工作时,锌失去电子,电极反应为Zn-2e-Zn2+,所以外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上应减少6.5 g,所以D项错误。4.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S生成PbSO4沉淀;放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等,在制备电池时,PbSO4的量是一定的,制成膏状,干燥后再安装,则理论上H2SO4不用补充;放电时,H2SO4被消耗,溶液中H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度也随之减小。5.C　解析 A中通空气的一极为正极,电极反应为O2+4e-2O2-。B中通O2的一极为正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-。C中通空气的一极为正极,电极反应为4H++O2+4e-2H2O。D中通CO2和O2的一极为正极,电极反应为2CO2+O2+4e-2C。6.C　解析 甲电池是锌锰干电池,属于一次电池,A正确;甲电池中,锌作负极,放电时失去电子,电子从锌筒经外电路到石墨电极,B正确;乙电池的负极反应为Pb-2e-+SPbSO4,C错误;乙电池充电时是电解池装置,将电能转化为化学能,D正确。7.C　解析 a极通入的H2发生氧化反应,则a极为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极上H2被氧化为H+,A、B正确;电池总反应为2H2+O22H2O,则电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O和CH4+2O2CO2+2H2O可知,消耗等物质的量的H2和CH4时,CH4消耗O2较多,D正确。8.D　解析 由电池总反应及原电池原理可知,充入H2的一极即a极是负极,充入O2的一极即b极是正极;电子由负极经外电路流向正极;电池内部H+移向正极,正极的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,故A项、B项错误,D项正确。C项没有指明标准状况,错误。9.答案 (1)KOH(2)CH3OH(或甲醇)　氧化　CH3OH+8OH--6e-C+6H2O(3)2.67(4)升高解析 (1)由电池反应可知,该电池的电解质是KOH。(2)放电时负极上CH3OH发生氧化反应,正极上O2发生还原反应。正极的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,负极的电极反应为CH3OH+8OH--6e-C+6H2O。(3)根据负极的电极反应可得CH3OH~6e-,因此转移0.5 mol 电子时,消耗甲醇的质量约2.67 g。(4)根据放电时正极的电极反应可知,放电一段时间后,通入氧气的电极附近溶液的碱性增强,pH升高。10.B　解析 呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应,故此电极为负极,而电流由正极流出,A项错误;H+通过质子交换膜流向正极(通入氧气的铂电极),B项正确;正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,电路中流过2 mol电子时,消耗0.5 mol O2,在标准状况下体积为11.2 L,C项错误;该电池的负极反应为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,D项错误。11.D　解析 N2+3H22NH3,反应中氢元素的化合价升高,H2失去电子,因此b电极为负极,发生氧化反应,故A项正确;a电极为正极,电解质溶液含盐酸,因此电极反应为N2+8H++6e-2N,故B项正确;A溶液中所含溶质为NH4Cl,故C项正确;未告知温度和压强,不能确定H2的体积,故D项错误。12.B　解析 电池的总反应为2Li+FeS2Fe+Li2S2,Li发生失电子的反应生成Li+,FeS2发生得电子的反应生成Fe和,则Li作负极,即a极为负极,FeS2为正极,即b极为正极。放电时阳离子移向正极,即Li+向b极移动,故A错误;负极反应为Li-e-Li+,正极反应为FeS2+2e-Fe+,故B正确;放电时电子从负极经过导线流向正极,不能进入熔融介质中,故C错误;正极反应为FeS2+2e-Fe+,正极上FeS2→Fe+Li2S2,若有0.2 mol e-转移,增加0.2 mol Li+的质量,则正极质量增加0.2 mol×7 g·mol-1=1.4 g,故D错误。13.D　解析 A项,H4→O,则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子,错误;B项,该电池的传导介质为熔融的碳酸盐,所以电极A即负极上H2参与的电极反应为H2-2e-+CCO2+H2O,错误;C项,原电池工作时,阴离子移向负极,而电极B是正极,错误;D项,电极B即正极上O2参与的电极反应为O2+4e-+2CO22C,正确。14.B　解析 锂—海水电池的总反应为2Li+2H2O2LiOH+H2↑,M极上Li失去电子发生氧化反应,则M电极为负极,电极反应为Li-e-Li+,N极为正极,电极反应为2H2O+2e-2OH-+H2↑,同时氧气也可以在N极得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,故B错误;海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、氯化镁等,可作为电解质溶液,故A正确;Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应,并能传导离子,故C正确;该电池不可充电,属于一次电池,故D正确。15.D　解析 放电时Fe被氧化,Ni2O3被还原,Fe作为负极,Ni2O3作为正极。放电时负极反应为Fe+2OH--2e-Fe(OH)2,Ni2O3在正极上发生反应。由于放电时的产物均为碱性物质,故应用碱性电解质溶液。16.C　解析 根据燃料电池的特点分析,通氧气的一极为正极,故电极b为正极,电极a为负极,A正确;电极b为正极,氧气得电子结合H+生成水,B正确;从装置图可以看出,电池总反应为2H2S+O2S2+2H2O,电路中每通过4 mol电子,正极应该消耗1 mol O2,负极应该有2 mol H2S反应,但是题目中没有说明是标准状况下,所以H2S的体积不一定是44.8 L,C错误;17 g H2S即0.5 mol H2S,每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2,根据正极反应O2+4H++4e-2H2O可知,有1 mol H+经质子膜进入正极区,D正确。17.答案 (1)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2　(2)还原　(3)负　正　(4)3 mol解析 放电时锌在负极发生氧化反应,因为电解质是强碱,故负极反应是Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。电子由负极流出,通过外电路流向正极,1 mol K2FeO4发生反应转移电子3 mol,放电时K2FeO4得电子发生还原反应。18.答案 (1)①从A到B　②SO2-2e-+2H2OS+4H+　(2)①负　②6 mol解析 (1)①根据题给图示,A为燃料电池的负极,B为燃料电池的正极,在原电池电解质溶液中,质子(H+)由负极向正极移动,即从A到B。②负极发生氧化反应,SO2被氧化为S,电极反应为SO2-2e-+2H2OS+4H+。(2)①a极通入氨气,是负极,b极通入氧气,是正极。②氨气中N元素的化合价由-3价变成0价,当生成1 mol N2时,转移电子的物质的量为6 mol。