2021-2022学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1第一章 第2节 化学能转化为电能——电池 同步练习（含答案)

第1章第2节 化学能转化为电能——电池 同步练习
一、单项选择题(共15小题)
1．有A、B、D、E四种金属，当A、B、稀硫酸组成原电池时，电子流动方向为A→B；当A、D、稀硫酸组成原电池时，A为正极；当B、E组成原电池时，电极反应式为，则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为
A． B．
C． D．
2．铝—空气海水电池常用在海上浮标等辅助设备中，其示意图如图所示。电池反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，电池工作时，下列说法正确的是
A．金属铝发生还原反应 B．电子从石墨电极经导线流向铝电极
C．海水作为电解质溶液 D．O2在金属铝电极处得到电子
3．下列不属于化学电源的是
A．干电池 B．锂电池 C．太阳能电池 D．铅蓄电池
4．我国某科研机构研究表明，利用K2Cr2O7可实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．该电池不可以在高温下使用
B．Na+通过阳离子交换膜移向M电极，Cl-通过阴离子交换膜移向N电极
C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小
D．M的电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+
5．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是
A．O2在电极b上发生还原反应
B．溶液中OH-向电极a移动
C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4：5
D．负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
6．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)发生反应将化学能直接转化为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是
A．负极反应式：
B．正极反应式：
C．随着放电的进行，溶液的pH减小
D．放电时溶液中的阴离子向正极移动
7．下列变化不可能通过一步反应直接完成的是
A． B．
C． D．
8．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是（ ）
A．正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B．Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应
C．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
D．使用时溶液中电流的方向是由Ag2O极流向Zn极
9．银器的保护主要是维持它的原貌，对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片接触一起浸泡在稀NaOH溶液中，经一定时间污迹消失，取出后用水洗干净，再用软布或棉团擦光。有关叙述不正确的是
A．溶液中的OH-向负极移动
B．在银表面上的反应为:Ag2S+2e-=2Ag+S2-
C．在铝表面的反应为:Al-3e-=Al3+
D．在铝表面的反应为:Al+4OH--3e-=AlO2－＋2H2O
10．下列关于原电池的叙述中，正确的是
A．原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极
B．形成原电池时，在负极上发生氧化反应
C．原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动
D．电流从负极流向正极
11．电池对环境的污染目前还没有被人们充分的认识到，下列有关电池污染及回收的有关叙述正确的是（ ）
A．电池一般比较小，即使埋到土壤中也不会造成太大危害
B．电池回收的主要目的是为了提取里面的银、汞等金属
C．废旧电池可以直接通过燃烧的方式销毁
D．电池不仅污染土壤，也污染地下水
12．通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．a为电池的正极，发生还原反应
B．b极的电极反应为
C．传感器工作过程中，电解质溶液中的浓度不变
D．当电路中转移电子时，传感器内参加反应的HCHO为1.5mg
13．某同学利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理，盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液。下列叙述正确的是
A．导线中电子流向为b→a
B．电池工作时，电流方向a→b
C．锌电极是负极，发生还原反应
D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动
14．锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn-2e-=Zn2+ B．电池反应为Zn2++Cu=Zn+Cu2+
C．盐桥中的K+移向CuSO4溶液 D．在外电路中，电流从负极流向正极
15．下列关于锌铜原电池的说法中正确的是( )
A．电流由锌片流到铜片 B．铜片上产生大量气泡并且铜片不断减少
C．锌片上发生失电子的还原反应 D．这是一个将化学能转变为电能的装置
二、非选择题（共5小题）
16．已知，图1是根据该反应设计的原电池。甲烷、空气(或氧气)与溶液可构成燃料电池，如图2所示。回答下列问题：
(1)的成分是_____(填化学式)，该原电池始工作时移向正极的离子是______(填离子符号)，负极的电极反应式为_________，不可能是____(填字母)。
A．B．C．石墨D．铂
(2)图2中能量转化形式为______，负极上通入的气体是_______。
17．某反应的反应物和生成物有、、、，小林将上述反应设计成原电池。
(1)该电池的负极材料为_________________，负极反应式为_______________________。
(2)正极材料为__________________，该电池总的化学反应方程式为___________________。
(3)一段时间后负极质量减轻，下列说法正确的是____________(填字母)。
A．电路中通过的电子为 B．正极质量增加
C．原电池工作过程中将电能转化为化学能 D．原电池工作过程中向负极移动
18．利用反应Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋设计了如图所示的原电池。回答下列问题：
(1)该原电池的负极材料是__________，发生________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)X是__________，Y是__________。
(3)正极上出现的现象是____________。
(4)在外电路中，电子从________(填写电极材料)极流向________极。
19．已知可逆反应：。设计如图所示装置（盐桥中的阴、阳离子可以自由移动，盐桥在原电池中不参与反应，只起导电作用）。
进行如下操作：
(Ⅰ)向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转；
(Ⅱ)若改往（B）烧杯中滴加质量分数为40%的NaOH溶液，发现电流表指针向相反方向偏转。
(1)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么会相反？
试用电极反应和化学平衡移动的原理解释此现象：____________________________________。
(2)(Ⅰ)操作过程中石墨棒（a）上发生的电极反应为____________________________________。
(3)(Ⅱ)操作过程中石墨棒（b）上发生的电极反应为____________________________________。
20．如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。
请回答下列问题：
(1)当电极a为，电极b为，电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为 _____________ 。
(2)当电极a为，电极b为，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为 __________ 。当反应中收集到标准状况下224气体时，消耗的电极质量为 __________ g。
(3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，甲烷为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则甲烷应通入 _______ (填“a”或“b”，下同)极，电子从 _________ 极流出，电解质溶液中向 ________ 极移动。
参考答案
一、单项选择题(共15小题)
1．D
解析：当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B，则金属活泼性为A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，则金属活泼性为D>A；B、E组成原电池时，电极反应式为E2++2e-=E，B-2e-=B2+；B失去电子，则金属活泼性为B>E；综上所述，这四种金属的活泼性为：D＞A＞B＞E。
故选D。
2．C
解析：A．根据上述反应和分析可知，Al作原电池的负极，失去电子，发生的是氧化反应，A错误；
B．电子从原电池的负极经过外电路流向正极，该反应中，电子从铝电极经导线流向石墨电极，B错误；
C．根据上述装置可知，海水可导电，作为电解质溶液与两电极和导线构成原电池，C正确；
D．O2在石墨电极（正极）处得到电子，D错误；
故选C。
3．C
解析：A. 干电池，大多为一次电池，属于化学电源；
B. 锂电池，通常为二次电池，属于化学电源；
C. 太阳能电池，将太阳能直接转化为电能，不需发生化学反应，不属于化学电源；
D. 铅蓄电池，为二次电池，属于化学电源。
答案为C。
4．B
解析：A．该电池用微生物进行发酵反应，微生物的主要成分是蛋白质，高温会失去活性，因此该电池不可以在高温下使用，故A正确；
B．根据图示可知M电极的苯酚转化为CO2为氧化反应，M极为负极，附近溶液中阳离子浓度增大，N极为正极，附近溶液中阴离子浓度增大，由于NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，Na+不能移向N极，Cl-不能移向M极，电池工作时，负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液，故B错误；
C．负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液，与H+反应生产水，使NaCl溶液浓度减小，故C正确；
D．在M极上苯酚发生氧化反应，做原电池的负极，电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，故D正确。
故答案为B。
5．C
解析：A．b电极为正极，氧气在电极b上得电子，发生还原反应，A正确；
B．原电池中阴离子在电解质溶液中向负极移动，则溶液中OH-向电极a移动，B正确；
C．NH3在负极失电子得N2，O2在正极得电子氧元素变为-2价，根据得失电子守恒有4NH3~12e-~3O2，则消耗NH3与O2的物质的量之比=4：3，C错误；
D．氨气在负极失电子得氮气，结合电解质溶液为KOH溶液写出负极的电极反应式为2NH3-6e- +6OH-=N2+6H2O，D正确；
故选C。
6．C
解析：A．燃料电池中，通入氧气的一极为正极，为正极反应式，负极反应式为：，故A错误；
B．通入燃料的一极为负极，甲烷失电子生成二氧化碳和水，碱性条件下生成碳酸盐和水，则负极电极反应式为，故B错误；
C．由电池总反应可知，氢氧根离子在消耗，反应生成水，则导致氢氧根离子的浓度降低，pH减小，故C正确；
D．原电池放电时，阴离子移向负极，故D错误；
答案选C。
7．B
解析：A．Al和强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气，故A不满足题意；
B．Al2O3不能和任何物质反应生成Al(OH)3，故B满足题意；
C．Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，故C不满足题意；
D．Al3+和过量的强碱(OH-)反应生成AlO2-和H2O，故D不满足题意。
答案选B。
8．D
解析：由题意知，纽扣电池的总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，故Zn为负极、Ag2O为正极。
A. 正极发生还原反应，电极反应为Ag2O+2e +H2O=2Ag+2OH ，A正确；
B. Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，B正确；
C. 使用时Zn是负极，电子由Zn极经外电路流向正极，C正确；
D. 溶液中是由离子导电的，溶液不能传递电流或电子，D不正确；
本题选D。
9．C
解析：A．构成原电池装置，阴离子向负极移动，故A正确；
B．硫化银在银表面上发生还原反应生成银，Ag2S＋2e－=2Ag＋S2－，故B正确；
C．环境是碱性环境，Al3＋能和OH－反应，因此反应式为Al＋4OH－－3e－=AlO2－＋2H2O，故C错误；
D．根据选项C的分析，故D正确；
答案选C。
10．B
解析：A.原电池放电时，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，不存在阴阳极，故A错误；
B.原电池负极上失电子发生氧化反应，故B正确；
C.原电池在在工作时阳离子移向正极，故C错误；
D.原电池的电流从正极沿导线流向负极，故D错误；
故选B。
11．D
解析：A．电池含有有毒的重金属离子，埋到土壤中会引起土壤污染，故A错误；
B．电池回收的主要目的防止污染，其次是回收金属，故B错误；
C．燃烧不能消除重金属离子的污染，所以废旧电池不能直接通过燃烧的方式集中销毁，故C错误；
D．重金属离子会污染环境，重金属离子能溶于水，不仅污染土壤，也污染地下水，故D正确；
故选：D。
12．C
解析：A．HCHO失电子被氧化，在负极发生氧化反应，所以b为负极，a为正极，a极发生还原反应，选项A正确；
B．b为负极，HCHO在负极发生的反应为，选项B正确；
C．电池总反应为，传感器工作过程中有生成，所以的浓度减小，选项C错误；
D．负极反应为，当电路中转移电子时，消耗HCHO的物质的量为，即质量为1.5mg，选项D正确。
答案选C。
13．D
解析：A．该装置构成了原电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，电子由负极Zn经导线流向Cu电极，即导线中电子流向为a→b，A错误；
B．电池中电流方向规定是正电荷移动方向。由于电子流向为a→b，则电池工作时，电流方向b→a，B错误；
C．在该原电池反应中，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，失去电子发生氧化反应，C错误；
D．在该原电池中，Zn为负极，失去电子变为Zn2+进入溶液；Cu为正极，溶液中的Cu2+在正极上得到电子变为Cu单质。根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以电池工作时，盐桥中的K+向负电荷较多的右侧烧杯移动，Cl-向正电荷较多的左侧烧杯移动，D正确；
故答案为D。
14．C
解析：A．锌的活泼性大于铜，锌做负极，该电池的负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，故A错误；
B．锌的活泼性大于铜，锌做负极，锌在负极溶解，铜做正极，铜离子在正极析出，该锌铜原电池的总反应为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故B错误；
C．Zn为负极，铜为正极，盐桥中阳离子向正极移动，即钾离子移向硫酸铜溶液，故C正确；
D．外电路中电子由负极锌经导线流向铜，电流由正极铜流向负极锌，故D错误；
故选：C。
15．D
解析：A．锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，铜为正极，电流由铜片流到锌片，故A错误；
B．H+在铜片上得电子被还原生成H2逸出，Cu的质量不变，故B错误；
C．锌为负极，负极上锌失电子发生氧化反应，故C错误；
D．该装置是原电池，原电池工作时，化学能转化为电能，故D正确；
故选D。
二、非选择题（共5小题）
16．FeCl3 Fe3+ Cu-2e- = Cu2+； B 化学能变为电能 甲烷
解析：(1)根据反应方程式，Fe3+得电子发生还原反应，Fe3+在正极发生反应，电解质Y是FeCl3；原电池中阳离子移向正极，该电池工作时移向正极的离子是Fe3+，负极铜失电子生成铜离子，负极的电极反应式为Cu-2e- = Cu2+，铜是负极，是正极，正极活泼性小于负极，X不可能是，选B；
(2)图2是燃料电池，能量转化形式为化学能变为电能，负极失电子发生氧化反应，负极上通入的气体是甲烷。
【点睛】
本题考查原电池原理，明确负极失电子发生氧化反应、正极得电子发生还原反应，阳离子移向正极、阴离子移向负极，负极的活泼性大于正极，电子由负极经导线流向正极。
17．或活泼性比铜弱的金属或石墨等导电的非金属材料 AD
解析：根据氧化还原反应的原理和规律，、、、发生的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。
(1) 反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，则该电池负极材料为：Cu，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故答案为：Cu；Cu-2e-=Cu2+；
(2)正极材料为：Pt或活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，该电池总的化学反应式为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，故答案为：Pt或活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料；2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2；
(3)一段时间后负极质量减轻mg，反应的Cu的物质的量为mol。
A．1molCu失去2mol电子，所以mg铜反应电路中通过的电子为×2mol=mol，故A正确；
B．Fe3+在正极得到电子而被还原生成Fe2+，2Fe3++2e-=2Fe2+，所以正极质量不变，故B错误；
C．原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；
D．原电池工作过程中阴离子向负极移动，则Cl-向负极移动，故D正确；
故答案为：AD。
【点睛】
从氧化还原反应的角度判断电池反应和电极反应是解题的关键。本题的易错点为(3)，要注意正极的反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，正极质量不变。
18．铜 氧化 CuSO4溶液 AgNO3溶液 银棒上有银白色物质析出 Cu Ag
解析：(1)反应Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋中铜失去电子，银离子得到电子，因此该原电池的负极材料是铜，发生氧化反应。
(2)铜是负极，则X是硫酸铜，银是正极，则Y是硝酸银。
(3)正极上银离子得到电子析出单质银，则出现的现象是银棒上有银白色物质析出。
(4)铜是负极，银是正极，在外电路中，电子从铜极流向银极。
19．加入浓盐酸，对于反应，平衡向右移动，发生还原反应，石墨棒（b）作正极；加入NaOH溶液，平衡向左移动，发生氧化反应，石墨棒（b）作负极
解析：(1)由分析可知，加入浓盐酸，对于反应，平衡向右移动，发生还原反应，石墨棒（b）作正极；加入NaOH溶液，平衡向左移动， 发生氧化反应，石墨棒（b）作负极，电流方向是从正极经导线流向负极，故电流表指针向相反方向偏转，故答案为：加入浓盐酸，对于反应，平衡向右移动，发生还原反应，石墨棒（b）作正极；加入NaOH溶液，平衡向左移动， 发生氧化反应，石墨棒（b）作负极；
(2)由分析可知（Ⅰ）操作过程中石墨棒（a）为负极，发生氧化反应，故该电极上发生的电极反应为，故答案为： ；
(3)由分析可知（Ⅱ）操作过程中石墨棒（b）负极，发生氧化反应，故该电极上发生的电极反应为，故答案为：。
20．0.18 b b b
解析：(1)当电极a为，电极b为，电解质溶液为稀硫酸时，作原电池的负极，溶液中的在正极得电子生成，电极反应为；
(2)当电极a为，电极b为，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，由于能与溶液反应而不能，作正极；，根据得失电子守恒，消耗的质量为；
(3)在燃料电池中，都是燃料在负极失电子，故甲烷应通入负极b；负极发生还原反应，失去电子，原电池外电路中，电子由负极b流出；电解质溶液中，阴离子向负极b移动。