化学选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池巩固练习

这是一份化学选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池巩固练习，共12页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法不正确的是
A．电极2发生还原反应
B．电池工作时，Na+向负极移动
C．电子由电极1经外电路流向电极2
D．电极1的电极反应为
2．有一种纸电池只需滴上两滴水即可激活，为一个带有 LED 的闹钟供电 1 小时。如图所示，该电池的纸片上分布着氯化钠晶体，正面印有含有石墨薄片的油墨，反面印有含锌粉的油墨。以下说法错误的是
A．石墨上发生还原反应
B．电流从石墨经闹钟流向锌
C．NaCl不损耗
D．该电池有质量小、柔韧性好、可重复利用的优点
3．某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是
A．a电极为电池负极
B．电池工作时透过质子交换膜从右向左移动
C．b电极的电极反应：
D．当外电路中通过电子时，a电极处消耗
4．下列原电池装置图示中电子或离子流向、正极或负极等标注不正确的是
A．AB．BC．CD．D
5．下列电池不属于二次电池的是
A．AB．BC．CD．D
6．铜—锌原电池装置如图所示，电解质溶液为硫酸铜溶液，电池工作一段时间后，下列说法错误的是
A．锌电极上的反应为Zn-2e-=Zn2＋
B．溶液中的SO向锌电极移动
C．电子从锌电极经过硫酸铜溶液流向铜电极
D．铜电极质量增加
7．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是
A．H+在电池工作时向O2所在的铂电极移动
B．电子由呼气的铂电极经外电路流向O2所在的铂电极
C．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
D．该电池的负极反应式为：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
8．某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是
A．工作时电极b作正极，O2-由电极b流向电极a
B．负极的电极反应式为：
C．当传感器中通过2×10-3ml电子时，通过的尾气中含有2.24mLCO
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
9．某原电池的总反应离子方程式为：，不能实现该反应的原电池为
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
10．下列装置可以形成原电池的是
A．B．C．D．
11．新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFePO4电池是能源汽车关键部件之一，电池工作时的总反应为LiFePO4+6CLi1-xFePO4+LixC6。充放电时，Li+在正极材料上脱嵌或嵌入，随之在石墨中发生了LixC6的生成与解离。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．电池工作时，负极材料质量减少0.7 g，转移0.1 ml电子
B．放电时负极反应为LixC6-xe-=6C+xLi+
C．放电时，Li+通过隔膜移向负极，电子由电极a沿导线流向电极b
D．充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接
12．abcd四个金属电极，反应装置及反应现象见表，由此可判断四种金属的活动性顺序
A．a>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>cD．a>b>d>c
13．某燃料电池以乙醇为燃料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解质组成，有关该电池的说法正确的是
A．放电时正极发生氧化反应
B．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小
C．放电时负极电极反应为：
D．消耗0.2ml乙醇，有1.2ml转移
14．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法中正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中在负极发生反应的物质是O2
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
15．关于如图所示的原电池甲和乙，下列说法正确的是
A．甲、乙中铜片上均发生还原反应B．两池中铁片均发生反应：Fe-2e-=Fe2+
C．装置甲中电子由Cu→灯泡→FeD．两池所得Fe、Cu金属活泼性相反
二、填空题
16．一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。
请回答下列有关该电池的问题：
(1)反应，每消耗1ml 理论上转移的电子数目为_______。
(2)电池工作时，向电极_______(填“A”或“B”)移动。
(3)电极A上参与的电极反应为_______。
(4)电极B上发生的电极反应为_______。
17．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。
(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为，负极电极反应式为_______。工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路板，发生反应，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______。当转移0.2ml电子时，被腐蚀的铜的质量为_______g。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_______。
A铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。
①如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图：
氢氧燃料电池的总反应方程式是_______。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的一极是原电池的_______极，该极的电极反应式是_______。
三、实验题
18．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如图所示：
回答下列问题：
(1)根据原电池原理填写下表：
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外，还与___有关。
(3)根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应?___(填“是”、“否”或“不一定”)，用上述电池说明：___。
(4)上述电池放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲___，丙___，戊___。(均填“酸性减弱”或“碱性减弱”)
19．高铁酸钾不仅是一种理想的水处理剂，还用于研制高铁电池。如图所示是高铁电池的模拟实验装置，该电池的总反应为。
回答下列问题：
(1)该电池放电时正极的电极反应式为___________________。放电过程中负极附近溶液的______(填“增大”“减小”或“不变”)。盐桥中盛有饱和溶液，此盐桥中的向_____(填“左”或“右”)移动；电子移动方向由______(填“C到“”或“到“C”)。当消耗质量为______g的时，放电过程中转移电子数为。
(2)图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有__________________。
(3)高铁酸钾是一种理想的水处理剂的原因是___________________________。
A
B
C
D
铅蓄电池
锌银纽扣电池
燃料电池
锌铜原电池
A
B
C
D
手机用锂电池
电动汽车用电池
铅酸蓄电池
锌锰干电池
实验装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增加
b有气体产生，c无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流计指示，导线中电流从a极流向d极
装置序号
正极
负极反应式
阳离子移动方向
甲
_____
_______
______
乙
______
_______
______
丙
______
_______
______
丁
______
________
______
戊
______
________
_______
参考答案：
1．B
【分析】根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极；
【详解】A．在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极2氧气为正极发生还原反应，故A正确；
B．原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即Na+向正极移动，故B错误；
C．原电池中，电流是从正极电极2流向负极电极1，则电子由电极1经外电路流向电极2，故C正确；
D．在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故D正确；
故选B。
2．D
【分析】由题干信息可知，正面石墨薄片为正极，发生的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，反面上的锌粉为负极，电极反应为：Zn-2e-+4OH-=，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，石墨为正极，电极反应为：O2+2e-+2H2O=4OH-，即石墨上发生还原反应，A正确；
B．由分析可知，石墨为正极，锌粉电极为负极，故电流从石墨经闹钟流向锌，B正确；
C．由分析可知，反应过程中NaCl仅为电解质，参与导电，并未参与反应，故NaCl不损耗，C正确；
D．该电池有质量小、柔韧性好的优点，但由于上述反应不可逆，故不可重复利用，D错误；
故答案为：D。
3．C
【分析】NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，氧气发生还原反应，故a为正极、b为负极；
【详解】A．由分析可知，a电极为电池正极，A错误；
B．原电池中氢离子向正极移动，故电池工作时透过质子交换膜从左向右移动，B错误；
C．b电极上NO失去电子发生氧化反应生成硝酸，电极反应：，C正确；
D．没有标况，不能计算氧气的体积，D错误；
故选C。
4．C
【详解】A．铅蓄电池中二氧化铅作正极，铅作负极，标注正确，故A不符合题意;
B．锌银纽扣电池中锌作负极，氧化银作正极，标注正确，故B不符合题意；
C．氢氧燃料电池中氢气作负极，是电子流出极，溶液中氢离子通过质子交换膜从左向右移动，标注错误，故C符合题意；
D．锌铜原电池中锌作负极，铜作正极，钾离子向正极即向左移动，标注正确，故D不符合题意；
故答案选C。
5．D
【详解】A．手机用锂电池，可充电，属于二次电池，故A不选；
B．电动汽车用电池，可充电，属于二次电池，故B不选；
C．铅酸蓄电池，可充电，属于二次电池，故C不选；
D．锌锰干电池不可充电，属于一次电池，故D选；
故选D。
6．C
【详解】A．锌的活动性强于铜，锌作负极，则锌电极上的反应为Zn-2e-=Zn2＋，A正确；
B．原电池工作时，电解质溶液中的阴离子向负极移动，故SO向锌电极移动，B正确；
C．电子从锌电极经过导线流向铜电极，溶液不能传导电子，C错误；
D．铜电极是正极，溶液中的铜离子在正极放电析出铜，因此铜电极质量增加，D正确；
故选C。
7．D
【分析】酸性燃料电池中呼出的乙醇失去电子发生氧化反应生成乙酸，呼气所在的铂电极是负极，O2所在的铂电极是正极。
【详解】A．在原电池中H+移向正极，即O2所在的铂电极，A正确；
B．在原电池中，电子由负极经外电路移向正极，即由呼气的铂电极经外电路流向O2所在的铂电极，B正确；
C．呼气中乙醇含量越高，单位时间内转移电子越多，电流越大，从而根据电流大小计算出被测气体中酒精的含量，C正确；
D．由图可知，电子负极上乙醇失去电子生成乙酸，电极反应式为CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H＋，D错误；
故答案为：D。
8．C
【分析】该电池为燃料电池，燃料为负极，空气为正极。
【详解】A．b为正极，阴离子向负极移动，正确；
B．负极发生氧化反应，正确；
C．通过2×10-3ml电子时，反应的CO为0.001ml，在标准状况下，体积为2.24mL，错误；
D．CO含量高，转移电子多，电流大，正确。
故选C。
9．B
【详解】自发的氧化还原反应可以设计成原电池；根据2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋可以判断，铁作负极发生氧化反应生成亚铁离子，比Fe活泼性弱的Cu、Ag或C棒作正极，电解质溶液中含有Fe3＋在正极放电发生还原反应生成亚铁离子；锌做负极，锌会发生氧化反应生成锌离子，故B不符合题意；
故选B。
10．A
【详解】A．该装置中，两个电极材料Zn、Cu的金属活动性不同，用导线相连接，与电解质溶液稀硫酸相接触，能形成原电池，A符合题意；
B．两个电极材料都为Ag，活动性相同，不能产生电势差，不能形成电流，B不符合题意；
C．虽然具有两个活动性不同的电极，但植物油为非电解质，不能传导电流，C不符合题意；
D．具有两个活动性不同的电极，且稀硫酸为电解质溶液，但不能形成闭合回路，D不符合题意；
故选A。
11．C
【分析】二次电池放电时是原电池，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，由图知，Li+向右侧区域移动，则电极b为原电池的正极、电极a为负极，据此回答。
【详解】A．由题干中电池反应式、结合图示可知：放电时负极反应为：LixC6-xe-=6C+xLi+，则电池工作时，负极材料质量减少0.7 g，即产生0.1mlLi+、转移0.1 ml电子，A正确；
B．由题干中电池反应式、结合图示可知：放电时负极反应为：LixC6-xe-=6C+xLi+，B正确；
C．在原电池中阳离子向正极移动，C错误；
D．据分析，放电时电极b为原电池的正极、电极a为负极，则充电时，电极a为阴极、与电源负极连接，电极b为阳极与电源正极连接，D正确；
故选C。
12．C
【分析】由两种金属构成的原电池中，较活泼的金属作负极、较不活泼金属作正极，负极上发生失电子的氧化反应、电极溶解而使质量减小，正极上发生得电子的还原反应、电极质量增加或有气体生成，放电时电解质溶液中阴离子向负极移动，电流从正极流向负极，据此分析解答。
【详解】a、b电极和硫酸铜溶液构成的原电池中，a极质量减小、b极质量增加，则a被氧化，金属活动性：a＞b；
b、c没有闭合回路，不能构成原电池，b极有气体产生，c极无变化，说明b较活泼，则金属活动性：b＞c；
c、d和稀硫酸构成的原电池中，d极溶解、c极有气体产生，则d发生氧化反应，金属活动性：d＞c；
a、d和稀硫酸构成的原电池中，电流从a极流向d极，则a作正极、d作负极，金属活动性d＞a；
综上，金属活动性强弱顺序是d＞a＞b＞c；
故答案选C。
【点睛】本题考查原电池工作原理，把握原电池的工作原理及金属性强弱的比较方法为解答的关键，侧重分析与运用能力的考查，注意原电池电极的判定方法。
13．C
【分析】由题意可知，乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－。
【详解】
A．由分析可知，放电时，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，A错误；
B．由分析可知，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大，溶液碱性增强，B错误；
C．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，C正确；
D．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，由电极反应式可知，消耗0.2 ml乙醇，转移电子的物质的量为2.4ml，D错误；
故选C。
14．C
【详解】A．该图中有太阳能向电能的转化，化学能向电能的转化，电能向化学能、机械能的转化，不止3种形式的能量转化，错误；
B．装置Y是原电池装置，负极发生反应的物质为氢气，失去电子，发生氧化反应，错误；
C．装置X应是电解池，电解水生成氢气和氧气，实现燃料电池的燃料和氧化剂再生，正确；
D．无论原电池海水电解池能量的转化率都不是100%，所以不可能实现零排放，错误；
答案选C。
15．C
【详解】A．甲池中在室温下Fe在浓硝酸中会钝化，Cu与硝酸会发生剧烈反应，所以Cu作负极，失去电子发生氧化反应；在乙池中由于Fe比Cu活泼，Fe与稀硫酸发生反应，所以铁作负极，失去电子发生氧化反应，Cu做正极，正极上发生H+得到电子的还原反应，A错误；
B．甲池中铜作负极，电极反应为Cu-2e-=Cu2+，乙池中Fe为负极，发生电极反应：Fe-2e-=Fe2+，B错误；
C．甲池中铜作负极、铁作正极，电子由负极(Cu)经过用电器(灯泡)到达正极(Fe)，C正确；
D．在原电池中一般活泼金属作负极，不活泼的作正极，但根据电极反应判断金属活泼性时，还要结合电解质溶液的酸碱性及电解质浓度对电极判断的影响，D错误；
故合理选项是C。
16．(1)6NA
(2)A
(3)
(4)
【详解】（1）CH4中的C由－4价升高到+2价，失去6个电子，则1mlCH4参与反应转移6ml电子，电子数目为6NA；
（2）由题目图像可分析出A电极上CO与H2的混合气体反应后生成CO2和H2O，C、H的化合价上升，发生氧化反应，可得A电极为负极，原电池的电解池中阴离子向负极移动，故向A电极移动；
（3）根据图中信息和电解质的成分，可得A电极上CO与H2失4个电子，发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为；
（4）B电极上O2得4个电子，发生还原反应，与CO2结合生成，电极反应式为。
17．(1) 变大
(2) Cu 6.4
(3)B
(4) 负
【解析】（1）
原电池负极发生氧化反应，根据铅蓄电池在放电时发生的总反应，Pb发生氧化反应生成PbSO4，负极电极反应式为。反应消耗硫酸，工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH变大。
（2）
原电池负极发生氧化反应，反应中Cu发生氧化反应，所以负极所用电极材料为Cu。当转移0.2ml电子时，消耗0.1mlCu，被腐蚀的铜的质量为6.4g。
（3）
铝在浓硝酸中钝化，将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，铜是负极；铝能与氢氧化钠生成偏铝酸钠和氢气，将铝片和铜片用导线相连，插入烧碱溶液中，铝是负极，选B。
（4）
①氢气和氧气反应生成水，氢氧燃料电池的总反应方程式是。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，甲烷失电子生成碳酸钾，则通入甲烷气体的一极是原电池的负极，负极的电极反应式是。
18． Al Mg−2e-=Mg2+ 移向铝极 Pt Fe−2e-=Fe2+ 移向铂极 Mg Al−3e-+4OH-=AlO+2H2O 移向镁极 Al Cu−2e-=Cu2+ 移向铝极 石墨 CH4−8e-+10OH-=CO+7H2O 移向石墨电极 电解质溶液的性质 不一定 在题述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极材料发生了氧化反应 酸性减弱 碱性减弱 碱性减弱
【分析】
【详解】
(1) 甲电池：在稀硫酸中，镁比铝活泼，镁为负极，发生氧化反应，电极反应式为Mg−2e-=Mg2+，铝为正极，H+在铝极上发生还原反应，原电池中阳离子由负极移向正极，所以溶液中的H+移向Al电极。
乙电池：铁比铂活泼，铁为负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe−2e-=Fe2+，铂为正极，Cu2+在铂极上被还原，溶液中的Cu2+移向Pt电极；
丙电池：在氢氧化钠溶液中，铝与NaOH溶液反应，铝为负极，铝失去电子，发生氧化反应，与OH-反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al−3e-+4OH-=AlO2- +2H2O，镁为正极，正极上产生H2，溶液中的Na+移向镁电极；
丁电池：常温下，铝遇浓硝酸钝化，铜溶解，故铜为负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu−2e-=Cu2+，Al为正极，溶液中的H+移向Al电极；
戊电池：该电池是燃料电池，氧气发生还原反应，需在正极区通入空气，所以石墨是正极，甲烷发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐和水，应在负极区通入甲烷，Pt是负极，电极反应式为CH4−8e-+10OH-= CO32-+7H2O，溶液中K+移向石墨电极；
(2)通过比较甲、丙电池可知，电极材料都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极反应不同，即电极类型与电解质溶液也有关；
(3)大多数电池的负极材料发生氧化反应，但燃料电池(戊)的负极材料不参与反应，氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等可燃物在负极区发生氧化反应；
(4)甲装置：H+在正极反应生成氢气，浓度降低，酸性减弱；丙装置：OH-在正极反应生成H2，浓度降低，碱性减弱；戊装置：甲烷发生氧化反应时消耗OH-，OH-浓度降低，碱性减弱。
【点睛】
19． 减小 右 到C 99 使用时间长、工作电压稳定 具有强氧化性，可以杀菌消毒，且生成的胶体具有吸附性，可以吸附水中的杂质
【详解】(1)由电池总反应可知，发生还原反应，是电池正极反应物，故正极反应是；为负极，负极反应是，反应消耗，故放电时负极附近溶液的减小；原电池中，阴离子移向负极，则盐桥中的向右移动；电子经外电路由负极流向正极，即由到C。放电时，铁元素化合价由降为，故消耗的质量；故答案为：；减小；右；到C；99；
(2)比较题图中的两条曲线可知，高铁电池的放电时间长，且放电时的电压稳定；故答案为：使用时间长、工作电压稳定
(3)中的化合价为，价态高，氧化性强，有杀菌消毒效果，且生成的胶体比表面积大，具有较强的吸附能力，能吸附水中的杂质，故答案为：具有强氧化性，可以杀菌消毒，且生成的胶体具有吸附性，可以吸附水中的杂质。