人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池第2课时同步测试题

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池第2课时同步测试题，共9页。







1.下面是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是( )








图L4-1-11


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.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源


D.铅蓄电池工作过程中,每通过2 ml电子,负极质量减轻207 g


2.某兴趣小组设计的水果电池装置如图L4-1-12所示。该电池工作时,下列说法正确的是 ( )





图L4-1-12


A.铜片作负极


B.锌片发生还原反应


C.将电能转化为化学能


D.电子由锌片经导线流向铜片


3.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的放电过程可以表示为Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2,电池放电时,负极发生反应的物质是( )


A.AgB.Zn(OH)2


C.Ag2OD.Zn


4.锂空气电池放电时的工作原理如图L4-1-13所示。下列叙述正确的是( )





图L4-1-13





A.放电时Li+由B极向A极移动


B.电池放电反应为4Li+O2+2H2O4LiOH


C.B电极反应式为O2+4H++4e-2H2O


D.电解液a可以为氯化锂溶液


5.氢氧燃料电池的反应原理如图L4-1-14所示。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是( )





图L4-1-14


A.该电池中电极a是负极


B.该电池工作时化学能转化为电能


C.该电池的总反应为2H2+O22H2O


D.外电路中电流由电极a通过导线流向电极b


6.金属-硫电池价格低廉,使用寿命长,能量密度高,因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型Mg-S电池放电时的总反应为:Mg+nSMgSn。下列关于该电池的说法中正确的是( )


A.负极材料为金属镁,正极材料为固体硫


B.电解质溶液可选用硫酸铜溶液


C.放电时,溶液中的阳离子向负极移动


D.将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池


7.如图L4-1-15为氢氧燃料电池的结构示意图,电解质溶液为KOH溶液,电极材料为疏松多孔石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时,便可在闭合回路中不断地产生电流。





图L4-1-15


试回答下列问题:


(1)图中通过负载的电子流动方向 (填“向左”或“向右”)。


(2)写出氢氧燃料电池工作时电极反应方程式。


正极: ,负极: 。


(3)若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时,正极反应式为 ;负极反应式为 。








8.被称之为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是( )


A.该电池的正极为锌


B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用


C.当0.1 ml Zn完全溶解时,流经电解液的电子个数为1.204×1023


D.电池负极反应式为Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O


9.甲醇燃料电池有容易携带、容易存储等优点,目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源。如图L4-1-16是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型,下列有关说法正确的是( )





图L4-1-16


A.Y极为电池的负极


B.X极的电极反应式:CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+


C.该燃料电池工作时,反应中转移0.01 ml电子,电池质子交换膜迁移的A为0.02 ml


D.空气以20%为氧气计算,X极每消耗1 ml甲醇,Y极必消耗168 L空气中的氧气


10.锂-空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如图L4-1-17所示,下列说法正确的是( )





图L4-1-17


A.该电池放电时,正极的反应式为O2+4e-+4H+2H2O


B.该电池充电时,阴极发生了氧化反应:Li++e-Li


C.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替


D.充电时,空气极与直流电源正极相连





11.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图L4-1-18所示:





图L4-1-18


(1)判断电极名称


(Ⅰ)为 ,理由是 ;


电极(Ⅱ)为 ,理由是 。


(2)微生物燃料电池需要选择合适的温度,理由是 。


(3)写出该微生物燃料电池的电极(Ⅱ)反应式 。


(4)质子交换膜允许溶液中H+向 [填“电极(Ⅰ)”或“电极(Ⅱ)”]迁移,若该电池生成2.24 L CO2(标准状况),转移电子的物质的量为 。


(5)燃料电池中,助燃剂(氧化剂)不一定是氧气,若铂为电极,氢气-氯气在KOH溶液中构成燃料电池,该燃料电池中负极反应式为 ,燃料电池的总反应方程式为 。


12.原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中,请回答下列问题:


(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,产物无污染,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空气燃料电池放电时,正极的电极反应式是 ;负极的电极反应式是 。


(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl-NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。


试写出该电池的正极反应式: 。


(3)请运用原电池原理设计实验,验证Cu2+、Fe3+氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。








1.D [解析] 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,A正确;在干电池中,Zn作负极,被氧化,B正确;氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内,且工作的最终产物是水,故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源,C正确;铅蓄电池工作过程中,硫酸铅在负极上析出,该极质量应该增加而非减小,D错误。


2.D [解析] 锌作负极,铜为正极,A错误;锌作负极,负极上锌失电子发生氧化反应,B错误;该装置是原电池,将化学能转化为电能,C错误;电子从负极锌沿导线流向正极铜,D正确。


3.D [解析] 原电池中正极发生还原反应,负极发生氧化反应,Zn从0价升高到+2价,失去电子,发生氧化反应,因此负极为Zn。


4.B [解析] 在原电池中,A是负极,B是正极,阳离子由A极向B极移动,即放电时Li+由A极向B极移动,A错误;原电池放电反应为自发地氧化还原反应,即4Li+O2+2H2O4LiOH,B正确;正极上是氧气得电子的还原反应,在碱性电解质下发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C错误;金属锂可以和水之间反应,电解液中不能含有水,D错误。


5.D [解析] 通入还原剂H2的电极为负极,所以a为负极,A正确;燃料电池属于原电池,是将化学能转化为电能的装置,B正确;该电池中,负极上电极反应式为2H2-4e-4H+,正极电极反应式为O2+4H++4e-2H2O,正负极电极反应式相加得电池反应式2H2+O22H2O,C正确;通入氢气的电极为负极,通入氧气的电极为正极,电子从负极a沿导线流向正极b,D不正确。


6.D [解析] 根据总反应方程式可知,在反应中Mg失去电子,所以金属镁作原电池的负极,而固态S不能导电,因此不能作电极,A错误;若电解质溶液选用硫酸铜溶液,则在正极上就不能是S获得电子变为阴离子,B错误;在原电池放电时,溶液中的阳离子向正极移动,C错误;若将金属镁换成金属钠或锂,由于这两种金属的活动性也很强,因此也可以形成原电池,D正确。


7.(1)向右 (2)2H2O+O2+4e-4OH- 2H2+4OH--4e-H2O


(3)2O2+4H2O+8e-8OH- CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O


[解析] (1)电子的流向为由负极流向正极,为向右;(2)正极氧气得电子与水生成氢氧根离子,电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-;氢气的一极为负极,氢气失电子与氢氧根离子反应生成水,电极反应式为2H2+4OH--4e-H2O;(3)甲烷和氧气为原料,KOH为电解质溶液,正极电极反应式不变为2O2+4H2O+8e-8OH-;负极为甲烷失电子与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O。


8.D [解析] 该装置为原电池,电池反应式中Zn元素化合价由0价变为+2价,所以Zn失电子发生氧化反应作负极,A错误;该电池反应中,二氧化锰作正极,正极反应式为MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-,B错误;电子不通过电解质溶液,电解质溶液产生电流是由阴、阳离子定向移动形成的,C错误;负极反应式为Zn+2OH--2e-ZnO+H2O,D正确。


9.B [解析] 根据质子移动方向知,X为负极、Y为正极,负极上电极反应式为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+,正极电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,结合转移电子相等进行计算。放电时,电解质溶液中氢离子向正极移动,根据质子移动方向可知,Y为正极,A错误;X电极为负极,负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+,B正确;燃料电池工作时反应中转移0.01 ml电子,电池质子交换膜迁移的H+为0.01 ml,C错误;温度和压强未知,无法计算氧气或空气的准确体积,D错误。


10.D [解析] 正极上是氧气得电子生成氢氧根离子,则电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,A错误;阴极上阳离子得电子,则该电池充电时,阴极锂离子得电子发生还原反应:Li++e-Li,B错误;金属锂能与盐酸反应生成氢气,所以电池中的有机电解液不可以用稀盐酸代替,C错误;放电时,空气极为原电池正极;充电时,空气极发生氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-O2+4H+,与直流电源正极相连,D正确。


11.(1)正极 氧气发生还原反应 负极 葡萄糖发生氧化反应


(2)微生物燃料电池的放电效率是由微生物的活性决定的,而微生物一般在30~50 ℃活性最高,温度过高或过低均影响其活性,从而导致电池工作效率低


(3)C6H12O6-24e-+6H2O6CO2+24H+


(4)电极(Ⅰ) 0.4 ml


(5)H2-2e-+2OH-2H2O H2+Cl2+2KOH2KCl+2H2O


[解析] (1)根据图示可知,电极(Ⅰ)区域:通入氧气,排出水。O2→H2O:氧元素由0价降至-2价,氧元素的化合价降低,发生还原反应,电极(Ⅰ)为正极;电极(Ⅱ)区域:在微生物作用下,葡萄糖转化成二氧化碳。C6H12O6→CO2,碳元素的化合价升高,发生了氧化反应,电极(Ⅱ)为负极。(2)微生物燃料电池工作效率由微生物的活性决定,在高温下微生物(主要由蛋白质组成)会发生变性,失去活性;温度太低也影响微生物的活性,导致电池工作效率低。(3)C6H12O6→CO2,说明电解质溶液呈酸性,电极(Ⅱ)反应:C6H12O6-24e-+6H2O6CO2+24H+。(4)该电池总反应式为C6H12O6+6O26CO2+6H2O,生成1 ml CO2,转移4 ml电子,n(CO2)=0.1 ml 时,则n(e-)=0.4 ml。(5)氢气在负极发生氧化反应,KOH参与反应,H2-2e-+2OH-2H2O;氯气得电子,发生还原反应,在碱性溶液中生成KCl,Cl2+2e-2Cl-,电池的总反应式为H2+Cl2+2KOH2KCl+2H2O。


12.(1)O2+2H2O+4e-4OH- N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O


(2)N2+8H++6e-2NH4+


(3)


正极反应:2Fe3++2e-2Fe2+


负极反应:Cu-2e-Cu2+


[解析] (1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子,肼在负极上被氧化转化为无污染的氮气和H2O。


(2)相当于氮气和氢气先合成氨,然后结合盐酸生成氯化氨。


(3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子,从而设计成原电池证明该结论。