高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第3课时课后测评

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第3课时课后测评，共9页。试卷主要包含了汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，如图是氢氧燃料电池构造示意图等内容，欢迎下载使用。

题组一 常见化学电池
1.最早使用的化学电源是锌锰电池,即大家所熟悉的干电池,其结构如下图所示:
尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解。一般认为,放电时,电池中的反应如下:
E极:2MnO2+2H2O+2e- 2MnO(OH)+2OH-
F极:Zn+2NH4Cl-2e- Zn(NH3)2Cl2+2H+
总反应式:2MnO2+Zn+2NH4Cl 2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2
下列说法正确的是 ( )
A.E极是电池的正极,发生的是氧化反应
B.F极是电池的负极,发生的是氧化反应
C.从结构上分析,锌锰电池应属于可充电电池
D.锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的
2.(2020吉林长白山高一月考)汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示,放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列说法正确的是( )
A.PbO2是电池的负极
B.Pb是电池的负极
C.PbO2得电子,被氧化
D.电池放电时,溶液的酸性增强
3.(2021北京清华育才实验学校高一期中)纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应式分别为Zn+2OH--2e- Zn(OH)2,Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-。下列说法正确的是( )
A.电子从Ag2O流向Zn
B.溶液中OH-向负极移动,K+向正极移动
C.Zn发生还原反应,Ag2O发生氧化反应
D.Zn是正极,氧化银是负极
题组二 燃料电池
4.(2020山东泰安高一期中)据报道,氢燃料电池公交汽车已经驶上北京街头,下列说法中正确的是( )
A.电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法
B.发展氢燃料电池汽车不需要安全高效的储氢技术
C.氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染
D.氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能
5.(2020山西太原高一期中)如图是氢氧燃料电池构造示意图。下列关于该电池的说法不正确的是(深度解析)
A.a极是负极
B.正极的电极反应式是O2+2H2O+4e- 4OH-
C.电子由a通过灯泡流向b
D.氢氧燃料电池是环保电池
6.(2021山东济南二中高一期中)一种新型绿色燃料电池是把H2、CO、CH4的混合气体和空气不断输入,将化学能转化为电能,被称为“21世纪的绿色发电站”。关于这种燃料电池的说法不正确的是( )
A.通入空气的一极为正极
B.H2、CO、CH4的混合气体在电池内部燃烧,放出大量的热,然后电池将热能转化为电能
C.电池实际工作时的电解液应选择碱性溶液
D.电池的正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-
7.(2021山东济宁高一期中)氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图所示,下列说法正确的是( )
A.电池每消耗11.2 L氢气,电路中通过的电子数目为NA
B.a处通入的是氧气
C.右侧电极发生的反应为O2+4e-+4H+ 2H2O
D.右侧电极为电池的负极
能力提升练
题组一 新型一次电池、二次电池
1.(2021河南开封高一期中,)“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池总反应为2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是( )
A.电池工作时,负极发生还原反应
B.食盐水作为电解质溶液
C.电池工作时镁片逐渐被消耗
D.电池工作时实现了化学能向电能的转化
2.(2021山东省实验中学高一期中,)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是( )
A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.电子由Mg电极经用电器流向石墨电极
D.电解质溶液中Cl-向石墨电极移动
3.(2020辽宁六校高一期末联考,)锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.金属锂作负极,发生氧化反应
B.Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C.正极的电极反应式为O2+4e- 2O2-
D.电池总反应:4Li+O2+2H2O 4LiOH
题组二 新型燃料电池
4.(2020辽宁省实验中学高一期中,)如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( 易错 )
A.电极甲发生还原反应
B.电池内的O2-由电极乙移向电极甲
C.电池总反应为N2H4+2O2 2NO+2H2O
D.当电极甲上有1 ml N2H4消耗时,电极乙上有22.4 L O2参与反应
5.()H2S是一种剧毒气体,如图为质子膜H2S燃料电池的示意图,可对H2S废气资源化利用。下列叙述错误的是( )
A.电极a是负极,电池工作时,电子的流动方向:电极a→负载→电极b→质子膜→电极a
B.电池工作时,化学能转化为电能和热能
C.电极b上发生的电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O
D.当电路中通过4 ml电子时,有4 ml H+经质子膜进入正极区
6.()一种微生物燃料电池的结构示意图如下,关于该电池的叙述正确的是( )
A.电池工作时,电子由a流向b
B.微生物所在电极区放电时发生还原反应
C.放电过程中,H+从正极区移向负极区
D.正极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O
答案全解全析
基础过关练
1.B E极是电池的正极,发生的是还原反应,A错误;F极是电池的负极,发生的是氧化反应,B正确;从结构上分析,锌锰电池属于一次电池,电池内部发生的氧化还原反应是不可逆的,C、D错误。
2.B 由放电时电池反应PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O可知,PbO2在放电时得到电子被还原,为电池的正极,A、C错误;根据放电反应可知,Pb失去电子被氧化,为电池的负极,B正确;由于电池放电过程中消耗了硫酸,溶液中氢离子浓度逐渐减小,溶液的酸性减弱,D错误。
3.B 原电池中,电子从负极经外电路流向正极,A错误;原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,B正确;锌失电子被氧化,发生氧化反应,氧化银得电子被还原,发生还原反应,C错误;锌失电子作负极,氧化银得电子作正极,D错误。
4.C 电解水会消耗大量的电能,故不经济,A错误。氢气是易燃气体,发展氢氧燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术,B错误。氢气的燃烧产物是水,氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染,C正确。氢氧燃料电池是直接把化学能转化为电能,未涉及氢气的燃烧,D错误。
5.B 根据示意图,a极处H2失电子,发生氧化反应生成H2O,a极是负极,A正确;b极是正极,电极反应式为O2+4H++4e- 2H2O,B错误;a极为负极,b极为正极,电子由a极(负极)通过灯泡流向b极(正极),C正确;氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2 2H2O,生成物为H2O,氢氧燃料电池是环保电池,D正确。
规律方法
对于化学电池而言,电流方向是正电荷的移动方向,由此可知,当电极上发生还原反应时,将得到电子,即有电子流入,相当于有正电荷流出,这样的电极为正极;相反,当电极上发生氧化反应时,将失去电子,即有电子流出,这样的电极为负极。上述规律若与氧化还原反应结合分析,不难得出,以自发进行的氧化还原反应作为化学电池的反应原理,反应中的还原剂将作为电池负极的活性物质,氧化剂则作为电池正极的活性物质。
6.B 正极上得电子发生还原反应,所以通入空气的电极为正极,A正确;燃料电池中不存在燃料的燃烧反应,燃料在负极失电子发生氧化反应,氧气在正极得电子发生还原反应,将化学能直接转化为电能,B错误;该反应中有二氧化碳生成,用碱性物质作电解质溶液可以吸收二氧化碳,避免电池内部压强过大而产生安全隐患,C正确;用碱液作电解液,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,D正确。
7.C 没有说明是否为标准状况,无法计算氢气的物质的量,A错误;由H+移动方向可知,电池左端是负极,通入的是氢气,B错误;电池的右端是正极,通入的是氧气,电极反应式为O2+4e-+4H+ 2H2O,C正确、D错误。
能力提升练
1.A 由电池反应2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2可知,Mg作负极,发生氧化反应,逐渐被消耗,活性炭作正极,发生还原反应,电解质溶液是食盐水,故A错误,B、C正确;电池工作时将化学能转化为电能,D正确。
2.C 原电池的负极被氧化,镁为负极,A错误;H2O2作氧化剂,在石墨电极上被还原,发生还原反应,B错误;电子由负极通过外电路流向正极,C正确;电解质溶液中的阴离子向原电池的负极(Mg电极)移动,D错误。
3.C 在锂—空气电池中,金属锂失去电子,发生氧化反应,为负极,故A项正确;Li在负极失去电子变成了Li+,Li+通过有机电解质向水溶液处(正极)移动,B项正确;正极氧气得到电子后与氢结合形成氢氧根离子,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C项错误;负极的电极反应式为Li-e- Li+,正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,电池的总反应为4Li+O2+2H2O 4LiOH,D项正确。
4.B 通氧气的一极为正极,通N2H4的一极为负极,即电极甲为负极,依据原电池的工作原理,电极甲上发生氧化反应,A错误;根据原电池的工作原理,O2-从正极移向负极,B正确;因为反应生成无毒无害的物质,所以N2H4转化成N2和H2O,C错误;题目中没有说明是否为标准状况下,因此参与反应的O2的体积不一定是22.4 L,D错误。
易错警示
本题的易错选项是D,学生容易根据得失电子守恒计算出参与反应的氧气的物质的量为1 ml,然后判断其体积为22.4 L,却忽略了题目中并没有说明条件是否是标准状况,因此遇到这样的问题,需要先判断条件。
5.A 根据H2S燃料电池的示意图可知,在a极,H2S→S2,硫元素化合价升高,发生氧化反应,电极a是负极,电池工作时,电子从负极(电极a)经负载流向正极(电极b),A错误。
6.D 因为右侧产生CO2,说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2,电池工作时电子由b极经外电路流向a极,A错误;微生物所在电极区放电时发生氧化反应,B错误;放电时阳离子向正极移动,C错误;放电时正极发生还原反应,电极反应式为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O,D正确。