高中化学鲁科版（2019）选择性必修1 第1章第2节 化学能转化为电能——电池
一、单选题
1．（2021高二下·郫都期中）下列说法正确的是（ ）
A．化学电源均无害
B．化学电源即为可充电电池
C．太阳能电池不是化学电池
D．化学电池所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
2．（2021·福州模拟）氢燃料电池汽车每投放100万辆，一年可减少二氧化碳排放5.1亿吨，这将极大助力碳中和目标实现。下列有关氢燃料电池说法错误的是（ ）
A．发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术
B．理论上氢燃料电池汽车使用时不会产生污染物
C．氢燃料电池汽车直接将化学能转化为动能
D．氢燃料电池汽车运行不排放二氧化碳
3．（2021高一下·九江期末）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述错误的是（ ）
A．碱性锌锰电池比普通锌锰电池的能量高
B．锌锰干电池工作一段时间后碳棒质量不变
C．燃料电池可连续不断的将热能直接转变为电能
D．铅酸蓄电池虽然体积大有污染，但是电压稳定、安全可靠、价格低廉，是一种常用的二次电池
4．（2021高一下·临汾期末）一种以氨气的催化氧化反应为原理设计的原电池装置，其工作原理如图。下列说法错误的是（ ）
A．Pt（Ⅱ）电极为正极
B．理论上消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3
C．原电池工作时，电子由Pt（Ⅰ）电极经外电路流向Pt（Ⅱ）电极
D．Pt（Ⅰ）电极的电极反应式为2NH3+6e-+6OH-=N2+6H2O
5．（2021高一下·黄冈期末）某化学兴趣小组根据反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计如图所示原电池，下列说法错误的是（ ）
A．铁电极发生氧化反应 B．Y可以是氯化铜溶液
C．X可以是铜或石墨 D．电子从铁电极经Y流向X电极
6．（2021高一下·新余期末）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层N
B．离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和
C． 从右边穿过离子交换膜向左边移动
D．正极的电极反应是
7．（2021高二下·温州期末）中科院科学家研究开发了一种柔性手机电池，示意图如图所示[其中多硫化锂（ ）中x=2、4、6、8]。下列说法不正确的是（ ）
A．添加碳纳米层可以提高负极的导电性
B．放电时， 移向 膜
C．电池工作时，正极可能发生：
D．电池充电时间越长，电池中 的量越多
8．（2021高二下·湖州期末）氨气与氧气构成的碱性燃料电池原理如图，下列说法正确的是（ ）
A．电解质溶液中电子移向正极
B．电池负极反应为：
C．相同条件下，正负极通入气体体积的理论比为15∶4（假设空气中 体积分数为20%）
D．该电池的总反应方程式为
9．（2021高一下·滨海期末）铜-锌原电池如图所示，电解质溶液为硫酸铜溶液，工作一段时间后，下列说法不正确的是（ ）
A．锌电极反应为Zn-2e-=Zn2+
B．电子从锌电极经过硫酸铜溶液流向铜电极
C．溶液中的SO42-向锌电极移动
D．铜电极质量增加
10．（2021·山东）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是（ ）
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
11．（2021高一下·依兰月考）汽车广泛使用的铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时，电极反应分别是：Pb＋SO －2e－=PbSO4，PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－=PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是（ ）
A．Pb为正极，被氧化 B．Pb为负极，电极质量逐渐减轻
C．SO 只向PbO2处移动 D．电解质溶液密度不断减小
12．（2021·南平模拟）利用微生物燃料电池 处理氨氮废水原理如图。下列叙述正确的是（ ）
A．微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为
B． 极的电极反应式：
C．理论上参与反应的 和 的物质的量之比为
D．移去质子交换膜，可提高厌氧微生物电极的性能
13．（2021·福州模拟）Li－FeS2热激活电池常用作智能化弹药的弹载电源，在接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片迅速反应放热使LiCl－KCl熔化，从而激活电池。下列有关Li－FeS2热激活电池的说法正确的是（ ）
A．该电池不能在常温下使用
B．放电时电池中电解质的质量将增加
C．FeS2电极做正极，电极反应为FeS2+2e-=Fe+2S
D．放电时电池内部Li+向Li电极移动
14．（2021高一下·焦作期中）下列说法正确的是（ ）
A．放热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量
B．将Mg、Al片用导线连接后放入氢氧化钠溶液中组成原电池，Al为负极，Mg为正极
C．由甲烷、空气和稀硫酸构成的燃料电池的正极反应是O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣
D．充电电池可以无限制地反复放电、充电
15．（2021高一下·海林月考）将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速率甲比乙慢
二、综合题
16．（2021高一下·浙江月考）
（1）下列装置属于原电池的是 。
（2）在选出的原电池中， 是负极，发生 反应， 是正极，该极的现象是 。
（3）此原电池反应的化学方程式为 。
17．（2021高一下·九江期末）十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。回答下列问题：
（1）以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
①上述过程中，能量的变化形式是由 转化为 。
②根据数据计算，分解1molCO2需 （填“吸收”或“放出”） kJ的能量。
（2）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图。
①Pt电极（a）为 极（填“正”或“负”）；Pt电极（b）上的电极反应式为： 。
②该过程总反应的化学反应方程式为 ，反应一段时间后，KOH溶液的浓度将 （填“增大”“减小”或“不变”）。当消耗0.1 mol O2时，理论上转移电子个数为 ；
18．（2021高一下·塔县期末）
（1）下列装置属于原电池的是 (填序号)；
（2）在选出的原电池中， 是负极，发生 (氧化、还原) 反应 ；
（3）在该原电池的内电路中，硫酸根离子移向 (正、负)极。
（4）此原电池反应的化学方程式为 。
19．（2021高一下·海林月考）有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序， 两人均使用镁片与铝片作电极， 但甲同学将电极放入2 mol·L-1 H2SO4溶液中， 乙同学将电极放入2 mol·L-1的NaOH溶液中， 如图所示。
（1）甲池中，镁片上发生 (填“氧化”或“还原”)反应，硫酸根离子往 (填“正极”或“负极”)迁移；写出甲池中正极的电极反应式： 。
（2）写出乙池中负极的电极反式： 。
（3）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 活动性更强， 而乙会判断出 活动性更强。(填写元素符号)
（4）由此实验，以下结论正确的是 。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质溶液
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
20．（2021高一下·双鸭山期中）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Zn，电极b为Cu，且两极板质量相等。电解质溶液为CuSO4溶液时，正极的电极反应式为 。当电路中有1moL e- 通过时，两极板的质量差为 g
（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的负极反应式为 。当反应中收集到标准状况下336mL气体时，消耗的电极的物质的量为 moL。
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂如O2)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，CO为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则CO应通入 极填“a”或“b”，该电极反应式为 ，电解质溶液中OH-向 极移动（填“a”或“b”）。
（4）理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Fe + 2Fe3+=3Fe2+”设计一个原电池，并在下面方框内画出简单原电池实验装置图，注明电极材料和电解质溶液。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】A．部分化学电源含有重金属离子，危害环境和人体健康，A不符合题意；
B．化学电源分为一次电源和二次电源，只有二次电源才是可充电电池，B不符合题意；
C．太阳能电池没有发生化学变化，不是化学电池，C符合题意；
D．火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位，不是化学电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.不是所有的电池均无害，比如一些化学电池中含有重金属离子
B.可充电电源是二次电源。一般的化学电源可能是一次可能是二次电源
C.化学电池是需要发生化学变化，而太阳能电池没有发生化学变化
D.化学电池提供的电量不是首位，火力发电占主要地位
2．【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；化学电源新型电池；使用化石燃料的利弊及新能源的开发
【解析】【解答】A． 氢气密度小、沸点低、难液化、难溶于水，发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术，故A不符合题意；
B． 理论上氢燃料电池汽车使用时生成物为水，不会产生污染物，故B不符合题意；
C． 氢燃料电池汽车直接将化学能转化为电能再转化为动能等，故C符合题意；
D． 氢燃料电池汽车运行产物是水，不排放二氧化碳，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置再将电能转化为动能，不是直接转化为动能，故其他选项均正确
3．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大，能量高，故A不符合题意；
B．在锌锰干电池中，正极是碳棒，该极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不变，故B不符合题意；
C．燃料电池是将化学能转化为电能，故C符合题意；
D．铅酸蓄电池虽然体积大有污染，但是电压稳定、安全可靠、价格低廉，是一种常用的二次电池，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】燃料电池是将化学能转化为电能而不是将热能转化为电能，其他选项均正确
4．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．据图可知Pt（Ⅱ）电极上O2转化为H2O，发生还原反应，所以为正极，A不符合题意；
B．据图可知NH3转化为N2，N元素化合价升高3价，O2转化为H2O，一个O2分子整体降低4价，根据电子守恒可知理论上消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，B不符合题意；
C．Pt（Ⅱ）电极为正极，Pt（Ⅰ）电极上NH3被氧化为N2，所以为负极，电子由负极流向正极，即由Pt（Ⅰ）电极经外电路流向Pt（Ⅱ）电极，C不符合题意；
D．Pt（Ⅰ）电极上NH3失电子被氧化为N2，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D符合题意；
故答案为D。
【分析】根据氨气到氮气，其中化合价升高，发生的是氧化反应，即可写出负极的电极式。故I为负极，II为正极，电子的流向是由I到II，根据电极反应即可写出总的反应，结合选项进行判断即可
5．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．铁电极为负极，失去电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．根据总方程式可知：Cu2+得到电子被还原为Cu单质，因此含有Cu2+的溶液为电解质溶液，可以是氯化铜溶液，B不符合题意；
C．X为原电池的正极，活动性应该比Fe弱，X可以是铜或石墨电极，C不符合题意；
D．电子不能进入电解质溶液，电子应该由负极Fe经外电路的电流计流向X电极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据反应方程式即可判断铁发生氧化反应，失去电子做负极，铜做正极，铜离子在正极得到电子变为铜单质，电子是从铁向铜电极移动，电流是铜向铁流动
6．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电流的方向是电池的正极出发流向电池的负极，则由吸附层N流向吸附层M，故A不符合题意
B.根据电池内阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，放电时若为阴离子交换膜则允许阳离子向右侧移动，弱为阴离子交换膜则允许阴离子向左移动，故B符合题意
C.放电时，阳离子向正极移动，因此钠离子向右移动，故C不符合题意
D.正极是得到的反应，电极反应是2H++2e=H2，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】通过图像分析，吸附层M上的氢气失去电子，化合价升高，为电池的负极，而吸附层N上，氢离子得到电子，化合价降低生成氢气为电池的正极。结合选项进行判断即可
7．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.碳纳米具有导电性，所以增加碳纳米可以提高导电性，故A不符合题意
B.放电时阳离子向正极移动，故B不符合题意
C.放电时正极反应为3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6、2Li2S6+ 2Li++2e-=3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2，故C不符合题意
D.电池充电时，Li2Sx膜为阳极，失去电子发生氧化反应，x值会增大，电池中LixS2的量减小，并且充电时间越长，Li2S2的量越少，故D符合题意
故答案为：D
【分析】该电池反应为3Li2S8+ 2Li=4Li2S6、2Li2S6+2Li=3Li2S4、Li2S4+2Li=2Li2S2 ，则Li2Sx为正极，Li/碳纳米膜层为负极，其中正极是3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6、2Li2S6+ 2Li++2e-=3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2，负极电极反应为Li-e-= Li+ ，原电池工作时，阳离子向正极移动，充电时Li2Sx膜为阳极，与放电时的电极反应和顺序相反，根据此过程结合选项进行判断即可
8．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 电子不通过电解质溶液，溶液中阴离子移向正极，A错误；
B. 因电解质溶液呈碱性，负极反应应为2NH3+6OH--6e=N2+6H2O，B错误；
C. 电池总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，故20%V空气：V氨气=3：4，则V空气：V气=15：4，C正确；
D.根据C选项的分析，总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，D错误；
故答案为：C
【分析】由图可知，电池的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，通NH3的一极为负极，通空气的一极为正极。
9．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 锌电极反应为Zn-2e-=Zn2+ ，故A不符合题意
B.电子是从锌流过导线到铜，故B符合题意
C.锌失去电子变为阳离子吸引大量的硫酸根离子，故C不符合题意
D.铜电极：铜离子得到电子变为铜单质，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】此装置是原电池，负极是锌失去电子变为锌离子电极质量减小，吸引大量的硫酸根离子，正极是铜离子得到电子变为铜单质吗，电极质量增大，电子是由锌经过导线流向铜电极。
10．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用；物质的量与其浓度和气体摩尔体积的综合应用
【解析】【解答】A.据题意可知， CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池， 因此 CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2失去电子发生氧化反应，钾离子向正极移动，故A不符合题意
B.放电过程中，CH3OH-O2、(CH3)2NNH2-O2均产生二氧化碳消耗氢氧化钾溶液因此氢氧化钾溶液的物质的量减小，而N2H4-O2产生的是氮气不会消耗氢氧化钾，故B不符合题意
C.根据CH3OH~6e，N2H4 ~4e，(CH3)2NNH2~16e，设质量均为mg，即可计算出CH3OH转移的电子数为mol，N2H4转移的电子为mol，(CH3)2NNH2转移的电子为mol，(CH3)2NNH2转移的电子量最大，故C符合题意
D.根据 N2H4-O2燃料电池 的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O， 消耗1molO2时 产生1mol氮气，标况下体积为22.4L，故D不符合题意
故答案为：C
【分析】A.根据原电池的的电子的流向即可判断钾离子的移动方向
B.考查的是电池反应产物中是否含有消耗氢氧化钾溶液的物质
C.产生的电量是由转移的电子量决定的，计算出等质量的物质转移的电子数即可
D.根据电池写出总的反应式即可判断
11．【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】A．Pb被氧化，应为原电池负极，A不符合题意；
B．Pb被氧化，应为原电池负极，负极生成硫酸铅，质量增大，B不符合题意；
C．阴离子向负极移动，即向Pb移动，C不符合题意；
D．在放电过程中硫酸的浓度逐渐减小，因而密度减小，D符合题意
故答案为：D
【分析】根据电池反应式知：
放电时，铅失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4；
PbO2 得电子作正极，电极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O；
电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，结合电极方程式分析.
12．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据氢离子的移动方向可判断A电极是负极，B电极是正极，则微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为 ，A不符合题意；
B． 极是负极， 失去电子被氧化生成二氧化碳，电极反应式： ，B符合题意；
C．正极反应为2NO +10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，根据氮原子守恒和电子得失守恒可知理论上参与反应的 和 的物质的量之比为 ，C不符合题意；
D．移去质子交换膜后铵根离子会移向正极，在好氧微生物反应器中无法转化为硝酸根，所以不会提高厌氧微生物电极的性能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据微生物的电池电极反应，即可判断左侧是负极， 失去电子变为二氧化碳，发生氧化反应，右侧是正极，铵根离子被氧气氧化为硝酸根，硝酸根得到电子发生还原反应变为氮气，电流是由B到A移动，根据正负极得失电子即可计算出 和 物质的量之比，移除质子交换膜，右侧的氧气进入左侧，导致厌氧电极性能下降
13．【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据“在接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片迅速反应放热使LiCl－KCl熔化，从而激活电池”，说明该电池在常温下可使用，故A不符合题意；
B．放电时，负极反应为：Li-e-=Li+，正极反应为：FeS2+4e-=Fe+2S2-，电池总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S ，电池中电解质的质量将增加，故B符合题意；
C．正极FeS2+4e-=Fe+2S2-，故C不符合题意；
D．放电时，Li+向正极(FeS2)移动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据题意可以判断此电池可以在常温下使用，根据物质的性质判断，Li做的是负极发生氧化反应变为锂离子，而正极是二硫化亚铁得到电子发生还原反应，变为铁和硫离子，总的反应其实就是锂单质和二硫化亚铁反应变为铁和硫化锂，因此可以判断电解质溶液增加，放电时锂离子向正极移动
14．【答案】B
【知识点】吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．化学反应的能量是守恒的，所以放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故A不符合题意；
B．由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应，其负极反应是金属铝失电子的氧化反应，Al为负极，Mg为正极，故B符合题意；
C．H2、O2、稀硫酸酸性燃料电池中，O2在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4H++4e﹣＝2H2O，故C不符合题意；
D．充电电池可反复充电使用，但有使用寿命，不能无限制使用，当电解质和电极发生变质时，则电池不能再使用，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据焓变=生成物的能量-反应物的能量＜0进行判断即可
B.铝和氢氧化钠反应，因此铝做负极，镁做正极，因此在镁极产生气体
C.酸性电解质，甲烷失去电子变为二氧化碳。氧气在正极失去电子结合氢离子变为水
D.任何充电电池不能无限制的使用，均有一定的寿命
15．【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.甲装置形成原电池，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，正极反应式为2H++2e-=H2↑，故甲中铜片表面产生大量气泡，A不符合题意；
B.装置乙中锌片和铜片未接触，也未用导线连接，不能形成原电池，B不符合题意；
C.装置甲和乙中发生的反应均为Zn+2H+=Zn2++H2↑，反应消耗H+，溶液酸性均减弱，溶液的pH均增大，C符合题意；
D.甲形成原电池，化学反应速率比乙快，则甲产生气泡的速率比乙快，D不符合题意。
【分析】甲是原电池，锌做的是负极，锌失去电子发生氧化反应，铜做的是正极，氢离子发生的是氧化反应变为氢气。乙中是在锌表面发生反应产生气泡。均在消耗氢离子，pH不断增大
16．【答案】（1）⑤
（2）Fe；氧化；Cu；有气泡产生
（3）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）根据原电池形成的条件，不能构成原电池的是①②③④，可以构成原电池的是⑤，故正确答案是⑤
（2）⑤中铁做负极发生氧化反应，铜做正极，此电极是氢离子得到电子变为氢气，故正确答案是 Fe ， 氧化、Cu 、 有气泡产生
（3）此电池总的反应是铁和硫酸反应得到氢气和硫酸亚铁，写出方程式 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
【分析】根据原电池的构成的条件是电极和电解质溶液以及自发的氧化还原反应以及闭合回路，只有⑤符合要求，此原电池，铁做负极失去电子变为亚铁离子发生氧化反应，铜做负极，氢离子得到电子变为氢气，发生还原反应。根据正负极的电极式即可写出总的电池方程式
17．【答案】（1）光能和热能；化学能；吸收；278
（2）负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；4NH3+3O2=2N2+6H2O；减小；0.4NA
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①该图中以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2，根据能量守恒定律，该反应中，光能和热能转化为化学能，答案：光能和热能；化学能；
②二氧化碳分解生成CO和O2，根据焓变=反应物键能总和-生成物键能总和及焓变与其方程式化学计量数成正比，由2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）及图中数据可有：ΔH=2×1598kJ·mol-1-（2×1072+496） kJ·mol-1=+556 kJ·mol-1，所以分解1molCO2需吸收 kJ=278 kJ的能量，答案：吸收；278；
（2）①由图可知，Pt电极（a）通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，Pt电极（b）上氧气得电子被还原，电解质溶液为KOH溶液，碱性环境下氧气的放电反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，答案：负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；
②由图可知，该电池负极通入氨气发生氧化反应生成氮气，且OH-向负极移动参与反应，负极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极通入氧气发生还原反应生成水，所以电池的总反应的化学方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，反应有水生成导致KOH浓度减小，当消耗0.1 mol O2时，理论上转移电子个数为0.4NA，答案：4NH3+3O2=2N2+6H2O；减小；转移电子0.4NA。
【分析】（1）①根据图示即可判断能量转化的方式
②键的断裂需要吸收能量即可出焓变
（2）①根据氨气变为氮气，化合价升高发生的是氧化反应，失去电子，因此a为负极，b为正极，氧气得到电子级和水变为氢氧根离子即可写出
②根据正极和负极的电极式即可写出电池总反应，反应中在消耗氢氧根离子，导致浓度降低，根据给出的数据结合电极式即可计算出转移的电子数
18．【答案】（1）⑤
（2）Fe；氧化
（3）负
（4）Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）构成原电池必须满足两个电极、自发的氧化还原反应、以及电解质溶液、和形成闭合回路，可以形成原电池的是⑤，故正确答案是⑤
（2）铁和铜做电极以及硫酸做电解质溶液，负极是铁，发生的是氧化反应，正极是铜，发生的是还原反应，故正确答案是：Fe、氧化反应
（3）原电池工作时，阳离子向电池正极移动，阴离子向电池负极移动，故硫酸根离子向负极移动，故正确答案是：负
（4）此电池的电池反应是 Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑ ，故正确答案是： Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑
【分析】根据原电池的形成条件即可判断出⑤形成原电池，此时的电池的负极是铁，失去电子发生氧化反应，吸引大量的硫酸根离子，铜是正极，氢离子得到电子变为氢气，根据正负极反应即可写出总的电池反应
19．【答案】（1）氧化；负极；2H++2e-=H2↑
（2）Al+4OH--3e-=Al+2H2O
（3）Mg；Al
（4）A；D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)甲中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，正极反应为2H++2e-=H2↑，在原电池中，阴离子移向负极，即硫酸根离子移向负极。(2)乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为Al+4OH--3e-=Al+2H2O，镁作正极，正极发生还原反应，总反应为2Al+2OH-+2H2O=2Al+3H2↑。(3)甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强。(4)A项，根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故A正确；B项，镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故B不正确；C项，该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序表没有使用价值，故C不正确；D项，该实验说明化学研究对象复杂、反应与条件有关，电极材料相同、反应条件不同时导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故D正确。
【分析】（1）甲池中是硫酸做电解质溶液，镁做负极，失去电子发生氧化反应，聚集大量的硫酸根离子，铝做正极，氢离子得到电子变为氢气
（2）乙池中，镁做正极，氢离子得到电子变为氢气，铝做负极，铝单质失去电子和氢氧根离子结合形成偏铝酸根离子
（3）根据题意，负极的金属活动性强，即可判断
（4）根据甲乙电解池即可判断选择电解池溶液于电池的正负极有一定的关系，以及在研究化学时不能一概而论，需要具体的题目具体分析
20．【答案】（1）Cu2+_+2e-_=Cu；64.5
（2）Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；0.01
（3）b；CO-2e-+4OH-=CO32- +2H2O；b
（4）
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）在该原电池中，总反应为：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu；其中Cu2＋发生得电子的还原反应，为正极，因此正极的电极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu；负极的电极反应式为：Zn－2e－=Zn2＋，当电路中有1mole－通过时，负极消耗Zn的质量为0.5mol×64g·mol－1=32g，正极增加Cu的质量为：0.5mol×65g·mol－1=32.5g；因此两电极的质量差为：32g+32.5g=64.5g。
（2）该原电池中，由于Mg不与NaOH反应，Al能与NaOH反应，因此Al作负极，Al与NaOH反应生成NaAlO2和H2，因此负极的电极反应式为：Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O；
反应中收集到的气体的物质的量，由电池总反应“2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑”可知，参与反应的Al的物质的量为。
（3）在燃料电池中，燃料气体作为负极反应物，因此通入CO的为负极，即为b电极；
由于所用电解质溶液为NaOH溶液，CO失电子形成CO2，CO2进一步与NaOH反应生成Na2CO3，因此负极的电极反应式为：CO－2e－＋4OH－=CO32－＋2H2O；
在原电池中，阴离子移向负极，因此电解质溶液中的OH－移项b电极。
（4）在该反应中，Fe发生失电子的氧化反应，因此负极为Fe；电解质溶液中的Fe3＋发生得电子的还原反应，为正极反应，因此正极可用石墨电极或铜电极；因此可得该原电池装置如图：
【分析】（1）由电池总反应得出正极反应式，结合电极反应式进行计算；
（2）Mg不与NaOH溶液反应，而Al能与NaOH溶液反应，故Al为负极；结合电池总反应计算；
（3）在燃料电池中，燃料CO做负极反应物，发生失电子的氧化反应，生成CO2，进一步与NaOH反应生成Na2CO3，据此写出电极反应式；在原电池中，阴离子移项负极；
（4）在该反应中Fe发生失电子的氧化反应，为负极，Fe3+发生得电子的还原反应，为正极，据此设计原电池装置；
1 / 1高中化学鲁科版（2019）选择性必修1 第1章第2节 化学能转化为电能——电池
一、单选题
1．（2021高二下·郫都期中）下列说法正确的是（ ）
A．化学电源均无害
B．化学电源即为可充电电池
C．太阳能电池不是化学电池
D．化学电池所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
【答案】C
【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理
【解析】【解答】A．部分化学电源含有重金属离子，危害环境和人体健康，A不符合题意；
B．化学电源分为一次电源和二次电源，只有二次电源才是可充电电池，B不符合题意；
C．太阳能电池没有发生化学变化，不是化学电池，C符合题意；
D．火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位，不是化学电池，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.不是所有的电池均无害，比如一些化学电池中含有重金属离子
B.可充电电源是二次电源。一般的化学电源可能是一次可能是二次电源
C.化学电池是需要发生化学变化，而太阳能电池没有发生化学变化
D.化学电池提供的电量不是首位，火力发电占主要地位
2．（2021·福州模拟）氢燃料电池汽车每投放100万辆，一年可减少二氧化碳排放5.1亿吨，这将极大助力碳中和目标实现。下列有关氢燃料电池说法错误的是（ ）
A．发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术
B．理论上氢燃料电池汽车使用时不会产生污染物
C．氢燃料电池汽车直接将化学能转化为动能
D．氢燃料电池汽车运行不排放二氧化碳
【答案】C
【知识点】化学反应中能量的转化；化学电源新型电池；使用化石燃料的利弊及新能源的开发
【解析】【解答】A． 氢气密度小、沸点低、难液化、难溶于水，发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术，故A不符合题意；
B． 理论上氢燃料电池汽车使用时生成物为水，不会产生污染物，故B不符合题意；
C． 氢燃料电池汽车直接将化学能转化为电能再转化为动能等，故C符合题意；
D． 氢燃料电池汽车运行产物是水，不排放二氧化碳，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】氢氧燃料电池是将化学能转化为电能的装置再将电能转化为动能，不是直接转化为动能，故其他选项均正确
3．（2021高一下·九江期末）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述错误的是（ ）
A．碱性锌锰电池比普通锌锰电池的能量高
B．锌锰干电池工作一段时间后碳棒质量不变
C．燃料电池可连续不断的将热能直接转变为电能
D．铅酸蓄电池虽然体积大有污染，但是电压稳定、安全可靠、价格低廉，是一种常用的二次电池
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳，增大了反应物的接触面积，加快了反应速率，故放电电流大，能量高，故A不符合题意；
B．在锌锰干电池中，正极是碳棒，该极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不变，故B不符合题意；
C．燃料电池是将化学能转化为电能，故C符合题意；
D．铅酸蓄电池虽然体积大有污染，但是电压稳定、安全可靠、价格低廉，是一种常用的二次电池，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】燃料电池是将化学能转化为电能而不是将热能转化为电能，其他选项均正确
4．（2021高一下·临汾期末）一种以氨气的催化氧化反应为原理设计的原电池装置，其工作原理如图。下列说法错误的是（ ）
A．Pt（Ⅱ）电极为正极
B．理论上消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3
C．原电池工作时，电子由Pt（Ⅰ）电极经外电路流向Pt（Ⅱ）电极
D．Pt（Ⅰ）电极的电极反应式为2NH3+6e-+6OH-=N2+6H2O
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．据图可知Pt（Ⅱ）电极上O2转化为H2O，发生还原反应，所以为正极，A不符合题意；
B．据图可知NH3转化为N2，N元素化合价升高3价，O2转化为H2O，一个O2分子整体降低4价，根据电子守恒可知理论上消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3，B不符合题意；
C．Pt（Ⅱ）电极为正极，Pt（Ⅰ）电极上NH3被氧化为N2，所以为负极，电子由负极流向正极，即由Pt（Ⅰ）电极经外电路流向Pt（Ⅱ）电极，C不符合题意；
D．Pt（Ⅰ）电极上NH3失电子被氧化为N2，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D符合题意；
故答案为D。
【分析】根据氨气到氮气，其中化合价升高，发生的是氧化反应，即可写出负极的电极式。故I为负极，II为正极，电子的流向是由I到II，根据电极反应即可写出总的反应，结合选项进行判断即可
5．（2021高一下·黄冈期末）某化学兴趣小组根据反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计如图所示原电池，下列说法错误的是（ ）
A．铁电极发生氧化反应 B．Y可以是氯化铜溶液
C．X可以是铜或石墨 D．电子从铁电极经Y流向X电极
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．铁电极为负极，失去电子发生氧化反应，A不符合题意；
B．根据总方程式可知：Cu2+得到电子被还原为Cu单质，因此含有Cu2+的溶液为电解质溶液，可以是氯化铜溶液，B不符合题意；
C．X为原电池的正极，活动性应该比Fe弱，X可以是铜或石墨电极，C不符合题意；
D．电子不能进入电解质溶液，电子应该由负极Fe经外电路的电流计流向X电极，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据反应方程式即可判断铁发生氧化反应，失去电子做负极，铜做正极，铜离子在正极得到电子变为铜单质，电子是从铁向铜电极移动，电流是铜向铁流动
6．（2021高一下·新余期末）一种“全氢电池”的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向是从吸附层M通过导线到吸附层N
B．离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和
C． 从右边穿过离子交换膜向左边移动
D．正极的电极反应是
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.电流的方向是电池的正极出发流向电池的负极，则由吸附层N流向吸附层M，故A不符合题意
B.根据电池内阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，放电时若为阴离子交换膜则允许阳离子向右侧移动，弱为阴离子交换膜则允许阴离子向左移动，故B符合题意
C.放电时，阳离子向正极移动，因此钠离子向右移动，故C不符合题意
D.正极是得到的反应，电极反应是2H++2e=H2，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】通过图像分析，吸附层M上的氢气失去电子，化合价升高，为电池的负极，而吸附层N上，氢离子得到电子，化合价降低生成氢气为电池的正极。结合选项进行判断即可
7．（2021高二下·温州期末）中科院科学家研究开发了一种柔性手机电池，示意图如图所示[其中多硫化锂（ ）中x=2、4、6、8]。下列说法不正确的是（ ）
A．添加碳纳米层可以提高负极的导电性
B．放电时， 移向 膜
C．电池工作时，正极可能发生：
D．电池充电时间越长，电池中 的量越多
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.碳纳米具有导电性，所以增加碳纳米可以提高导电性，故A不符合题意
B.放电时阳离子向正极移动，故B不符合题意
C.放电时正极反应为3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6、2Li2S6+ 2Li++2e-=3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2，故C不符合题意
D.电池充电时，Li2Sx膜为阳极，失去电子发生氧化反应，x值会增大，电池中LixS2的量减小，并且充电时间越长，Li2S2的量越少，故D符合题意
故答案为：D
【分析】该电池反应为3Li2S8+ 2Li=4Li2S6、2Li2S6+2Li=3Li2S4、Li2S4+2Li=2Li2S2 ，则Li2Sx为正极，Li/碳纳米膜层为负极，其中正极是3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6、2Li2S6+ 2Li++2e-=3Li2S4、Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2，负极电极反应为Li-e-= Li+ ，原电池工作时，阳离子向正极移动，充电时Li2Sx膜为阳极，与放电时的电极反应和顺序相反，根据此过程结合选项进行判断即可
8．（2021高二下·湖州期末）氨气与氧气构成的碱性燃料电池原理如图，下列说法正确的是（ ）
A．电解质溶液中电子移向正极
B．电池负极反应为：
C．相同条件下，正负极通入气体体积的理论比为15∶4（假设空气中 体积分数为20%）
D．该电池的总反应方程式为
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 电子不通过电解质溶液，溶液中阴离子移向正极，A错误；
B. 因电解质溶液呈碱性，负极反应应为2NH3+6OH--6e=N2+6H2O，B错误；
C. 电池总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，故20%V空气：V氨气=3：4，则V空气：V气=15：4，C正确；
D.根据C选项的分析，总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，D错误；
故答案为：C
【分析】由图可知，电池的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，通NH3的一极为负极，通空气的一极为正极。
9．（2021高一下·滨海期末）铜-锌原电池如图所示，电解质溶液为硫酸铜溶液，工作一段时间后，下列说法不正确的是（ ）
A．锌电极反应为Zn-2e-=Zn2+
B．电子从锌电极经过硫酸铜溶液流向铜电极
C．溶液中的SO42-向锌电极移动
D．铜电极质量增加
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A. 锌电极反应为Zn-2e-=Zn2+ ，故A不符合题意
B.电子是从锌流过导线到铜，故B符合题意
C.锌失去电子变为阳离子吸引大量的硫酸根离子，故C不符合题意
D.铜电极：铜离子得到电子变为铜单质，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】此装置是原电池，负极是锌失去电子变为锌离子电极质量减小，吸引大量的硫酸根离子，正极是铜离子得到电子变为铜单质吗，电极质量增大，电子是由锌经过导线流向铜电极。
10．（2021·山东）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是（ ）
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1molO2时，理论上N2H4—O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用；物质的量与其浓度和气体摩尔体积的综合应用
【解析】【解答】A.据题意可知， CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池， 因此 CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2失去电子发生氧化反应，钾离子向正极移动，故A不符合题意
B.放电过程中，CH3OH-O2、(CH3)2NNH2-O2均产生二氧化碳消耗氢氧化钾溶液因此氢氧化钾溶液的物质的量减小，而N2H4-O2产生的是氮气不会消耗氢氧化钾，故B不符合题意
C.根据CH3OH~6e，N2H4 ~4e，(CH3)2NNH2~16e，设质量均为mg，即可计算出CH3OH转移的电子数为mol，N2H4转移的电子为mol，(CH3)2NNH2转移的电子为mol，(CH3)2NNH2转移的电子量最大，故C符合题意
D.根据 N2H4-O2燃料电池 的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O， 消耗1molO2时 产生1mol氮气，标况下体积为22.4L，故D不符合题意
故答案为：C
【分析】A.根据原电池的的电子的流向即可判断钾离子的移动方向
B.考查的是电池反应产物中是否含有消耗氢氧化钾溶液的物质
C.产生的电量是由转移的电子量决定的，计算出等质量的物质转移的电子数即可
D.根据电池写出总的反应式即可判断
11．（2021高一下·依兰月考）汽车广泛使用的铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时，电极反应分别是：Pb＋SO －2e－=PbSO4，PbO2＋4H＋＋SO ＋2e－=PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是（ ）
A．Pb为正极，被氧化 B．Pb为负极，电极质量逐渐减轻
C．SO 只向PbO2处移动 D．电解质溶液密度不断减小
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式
【解析】【解答】A．Pb被氧化，应为原电池负极，A不符合题意；
B．Pb被氧化，应为原电池负极，负极生成硫酸铅，质量增大，B不符合题意；
C．阴离子向负极移动，即向Pb移动，C不符合题意；
D．在放电过程中硫酸的浓度逐渐减小，因而密度减小，D符合题意
故答案为：D
【分析】根据电池反应式知：
放电时，铅失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4；
PbO2 得电子作正极，电极反应式为PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O；
电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，结合电极方程式分析.
12．（2021·南平模拟）利用微生物燃料电池 处理氨氮废水原理如图。下列叙述正确的是（ ）
A．微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为
B． 极的电极反应式：
C．理论上参与反应的 和 的物质的量之比为
D．移去质子交换膜，可提高厌氧微生物电极的性能
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；化学电源新型电池；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据氢离子的移动方向可判断A电极是负极，B电极是正极，则微生物燃料电池工作时外电路的电流方向为 ，A不符合题意；
B． 极是负极， 失去电子被氧化生成二氧化碳，电极反应式： ，B符合题意；
C．正极反应为2NO +10e－+12H＋＝N2↑+6H2O，根据氮原子守恒和电子得失守恒可知理论上参与反应的 和 的物质的量之比为 ，C不符合题意；
D．移去质子交换膜后铵根离子会移向正极，在好氧微生物反应器中无法转化为硝酸根，所以不会提高厌氧微生物电极的性能，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据微生物的电池电极反应，即可判断左侧是负极， 失去电子变为二氧化碳，发生氧化反应，右侧是正极，铵根离子被氧气氧化为硝酸根，硝酸根得到电子发生还原反应变为氮气，电流是由B到A移动，根据正负极得失电子即可计算出 和 物质的量之比，移除质子交换膜，右侧的氧气进入左侧，导致厌氧电极性能下降
13．（2021·福州模拟）Li－FeS2热激活电池常用作智能化弹药的弹载电源，在接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片迅速反应放热使LiCl－KCl熔化，从而激活电池。下列有关Li－FeS2热激活电池的说法正确的是（ ）
A．该电池不能在常温下使用
B．放电时电池中电解质的质量将增加
C．FeS2电极做正极，电极反应为FeS2+2e-=Fe+2S
D．放电时电池内部Li+向Li电极移动
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A．根据“在接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片迅速反应放热使LiCl－KCl熔化，从而激活电池”，说明该电池在常温下可使用，故A不符合题意；
B．放电时，负极反应为：Li-e-=Li+，正极反应为：FeS2+4e-=Fe+2S2-，电池总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S ，电池中电解质的质量将增加，故B符合题意；
C．正极FeS2+4e-=Fe+2S2-，故C不符合题意；
D．放电时，Li+向正极(FeS2)移动，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据题意可以判断此电池可以在常温下使用，根据物质的性质判断，Li做的是负极发生氧化反应变为锂离子，而正极是二硫化亚铁得到电子发生还原反应，变为铁和硫离子，总的反应其实就是锂单质和二硫化亚铁反应变为铁和硫化锂，因此可以判断电解质溶液增加，放电时锂离子向正极移动
14．（2021高一下·焦作期中）下列说法正确的是（ ）
A．放热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量
B．将Mg、Al片用导线连接后放入氢氧化钠溶液中组成原电池，Al为负极，Mg为正极
C．由甲烷、空气和稀硫酸构成的燃料电池的正极反应是O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣
D．充电电池可以无限制地反复放电、充电
【答案】B
【知识点】吸热反应和放热反应；电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】解：A．化学反应的能量是守恒的，所以放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故A不符合题意；
B．由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池反应是金属铝和氢氧化钠之间的反应，其负极反应是金属铝失电子的氧化反应，Al为负极，Mg为正极，故B符合题意；
C．H2、O2、稀硫酸酸性燃料电池中，O2在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4H++4e﹣＝2H2O，故C不符合题意；
D．充电电池可反复充电使用，但有使用寿命，不能无限制使用，当电解质和电极发生变质时，则电池不能再使用，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.根据焓变=生成物的能量-反应物的能量＜0进行判断即可
B.铝和氢氧化钠反应，因此铝做负极，镁做正极，因此在镁极产生气体
C.酸性电解质，甲烷失去电子变为二氧化碳。氧气在正极失去电子结合氢离子变为水
D.任何充电电池不能无限制的使用，均有一定的寿命
15．（2021高一下·海林月考）将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速率甲比乙慢
【答案】C
【知识点】原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.甲装置形成原电池，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，正极反应式为2H++2e-=H2↑，故甲中铜片表面产生大量气泡，A不符合题意；
B.装置乙中锌片和铜片未接触，也未用导线连接，不能形成原电池，B不符合题意；
C.装置甲和乙中发生的反应均为Zn+2H+=Zn2++H2↑，反应消耗H+，溶液酸性均减弱，溶液的pH均增大，C符合题意；
D.甲形成原电池，化学反应速率比乙快，则甲产生气泡的速率比乙快，D不符合题意。
【分析】甲是原电池，锌做的是负极，锌失去电子发生氧化反应，铜做的是正极，氢离子发生的是氧化反应变为氢气。乙中是在锌表面发生反应产生气泡。均在消耗氢离子，pH不断增大
二、综合题
16．（2021高一下·浙江月考）
（1）下列装置属于原电池的是 。
（2）在选出的原电池中， 是负极，发生 反应， 是正极，该极的现象是 。
（3）此原电池反应的化学方程式为 。
【答案】（1）⑤
（2）Fe；氧化；Cu；有气泡产生
（3）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）根据原电池形成的条件，不能构成原电池的是①②③④，可以构成原电池的是⑤，故正确答案是⑤
（2）⑤中铁做负极发生氧化反应，铜做正极，此电极是氢离子得到电子变为氢气，故正确答案是 Fe ， 氧化、Cu 、 有气泡产生
（3）此电池总的反应是铁和硫酸反应得到氢气和硫酸亚铁，写出方程式 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
【分析】根据原电池的构成的条件是电极和电解质溶液以及自发的氧化还原反应以及闭合回路，只有⑤符合要求，此原电池，铁做负极失去电子变为亚铁离子发生氧化反应，铜做负极，氢离子得到电子变为氢气，发生还原反应。根据正负极的电极式即可写出总的电池方程式
17．（2021高一下·九江期末）十九大报告提出要对环境问题进行全面、系统的可持续治理。回答下列问题：
（1）以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
①上述过程中，能量的变化形式是由 转化为 。
②根据数据计算，分解1molCO2需 （填“吸收”或“放出”） kJ的能量。
（2）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图。
①Pt电极（a）为 极（填“正”或“负”）；Pt电极（b）上的电极反应式为： 。
②该过程总反应的化学反应方程式为 ，反应一段时间后，KOH溶液的浓度将 （填“增大”“减小”或“不变”）。当消耗0.1 mol O2时，理论上转移电子个数为 ；
【答案】（1）光能和热能；化学能；吸收；278
（2）负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；4NH3+3O2=2N2+6H2O；减小；0.4NA
【知识点】化学反应中能量的转化；电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）①该图中以TiO2为催化剂、光和热条件下分解CO2反应生成CO和O2，根据能量守恒定律，该反应中，光能和热能转化为化学能，答案：光能和热能；化学能；
②二氧化碳分解生成CO和O2，根据焓变=反应物键能总和-生成物键能总和及焓变与其方程式化学计量数成正比，由2CO2（g）=2CO（g）+O2（g）及图中数据可有：ΔH=2×1598kJ·mol-1-（2×1072+496） kJ·mol-1=+556 kJ·mol-1，所以分解1molCO2需吸收 kJ=278 kJ的能量，答案：吸收；278；
（2）①由图可知，Pt电极（a）通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，Pt电极（b）上氧气得电子被还原，电解质溶液为KOH溶液，碱性环境下氧气的放电反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，答案：负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；
②由图可知，该电池负极通入氨气发生氧化反应生成氮气，且OH-向负极移动参与反应，负极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极通入氧气发生还原反应生成水，所以电池的总反应的化学方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，反应有水生成导致KOH浓度减小，当消耗0.1 mol O2时，理论上转移电子个数为0.4NA，答案：4NH3+3O2=2N2+6H2O；减小；转移电子0.4NA。
【分析】（1）①根据图示即可判断能量转化的方式
②键的断裂需要吸收能量即可出焓变
（2）①根据氨气变为氮气，化合价升高发生的是氧化反应，失去电子，因此a为负极，b为正极，氧气得到电子级和水变为氢氧根离子即可写出
②根据正极和负极的电极式即可写出电池总反应，反应中在消耗氢氧根离子，导致浓度降低，根据给出的数据结合电极式即可计算出转移的电子数
18．（2021高一下·塔县期末）
（1）下列装置属于原电池的是 (填序号)；
（2）在选出的原电池中， 是负极，发生 (氧化、还原) 反应 ；
（3）在该原电池的内电路中，硫酸根离子移向 (正、负)极。
（4）此原电池反应的化学方程式为 。
【答案】（1）⑤
（2）Fe；氧化
（3）负
（4）Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）构成原电池必须满足两个电极、自发的氧化还原反应、以及电解质溶液、和形成闭合回路，可以形成原电池的是⑤，故正确答案是⑤
（2）铁和铜做电极以及硫酸做电解质溶液，负极是铁，发生的是氧化反应，正极是铜，发生的是还原反应，故正确答案是：Fe、氧化反应
（3）原电池工作时，阳离子向电池正极移动，阴离子向电池负极移动，故硫酸根离子向负极移动，故正确答案是：负
（4）此电池的电池反应是 Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑ ，故正确答案是： Fe+H2SO4= FeSO4+ H2↑
【分析】根据原电池的形成条件即可判断出⑤形成原电池，此时的电池的负极是铁，失去电子发生氧化反应，吸引大量的硫酸根离子，铜是正极，氢离子得到电子变为氢气，根据正负极反应即可写出总的电池反应
19．（2021高一下·海林月考）有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序， 两人均使用镁片与铝片作电极， 但甲同学将电极放入2 mol·L-1 H2SO4溶液中， 乙同学将电极放入2 mol·L-1的NaOH溶液中， 如图所示。
（1）甲池中，镁片上发生 (填“氧化”或“还原”)反应，硫酸根离子往 (填“正极”或“负极”)迁移；写出甲池中正极的电极反应式： 。
（2）写出乙池中负极的电极反式： 。
（3）如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 活动性更强， 而乙会判断出 活动性更强。(填写元素符号)
（4）由此实验，以下结论正确的是 。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质溶液
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
【答案】（1）氧化；负极；2H++2e-=H2↑
（2）Al+4OH--3e-=Al+2H2O
（3）Mg；Al
（4）A；D
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)甲中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，正极反应为2H++2e-=H2↑，在原电池中，阴离子移向负极，即硫酸根离子移向负极。(2)乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为Al+4OH--3e-=Al+2H2O，镁作正极，正极发生还原反应，总反应为2Al+2OH-+2H2O=2Al+3H2↑。(3)甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强。(4)A项，根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故A正确；B项，镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故B不正确；C项，该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序表没有使用价值，故C不正确；D项，该实验说明化学研究对象复杂、反应与条件有关，电极材料相同、反应条件不同时导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故D正确。
【分析】（1）甲池中是硫酸做电解质溶液，镁做负极，失去电子发生氧化反应，聚集大量的硫酸根离子，铝做正极，氢离子得到电子变为氢气
（2）乙池中，镁做正极，氢离子得到电子变为氢气，铝做负极，铝单质失去电子和氢氧根离子结合形成偏铝酸根离子
（3）根据题意，负极的金属活动性强，即可判断
（4）根据甲乙电解池即可判断选择电解池溶液于电池的正负极有一定的关系，以及在研究化学时不能一概而论，需要具体的题目具体分析
20．（2021高一下·双鸭山期中）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Zn，电极b为Cu，且两极板质量相等。电解质溶液为CuSO4溶液时，正极的电极反应式为 。当电路中有1moL e- 通过时，两极板的质量差为 g
（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的负极反应式为 。当反应中收集到标准状况下336mL气体时，消耗的电极的物质的量为 moL。
（3）燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂如O2)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，CO为燃料，采用氢氧化钠溶液为电解液，则CO应通入 极填“a”或“b”，该电极反应式为 ，电解质溶液中OH-向 极移动（填“a”或“b”）。
（4）理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Fe + 2Fe3+=3Fe2+”设计一个原电池，并在下面方框内画出简单原电池实验装置图，注明电极材料和电解质溶液。
【答案】（1）Cu2+_+2e-_=Cu；64.5
（2）Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；0.01
（3）b；CO-2e-+4OH-=CO32- +2H2O；b
（4）
【知识点】电极反应和电池反应方程式；原电池工作原理及应用
【解析】【解答】（1）在该原电池中，总反应为：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu；其中Cu2＋发生得电子的还原反应，为正极，因此正极的电极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu；负极的电极反应式为：Zn－2e－=Zn2＋，当电路中有1mole－通过时，负极消耗Zn的质量为0.5mol×64g·mol－1=32g，正极增加Cu的质量为：0.5mol×65g·mol－1=32.5g；因此两电极的质量差为：32g+32.5g=64.5g。
（2）该原电池中，由于Mg不与NaOH反应，Al能与NaOH反应，因此Al作负极，Al与NaOH反应生成NaAlO2和H2，因此负极的电极反应式为：Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O；
反应中收集到的气体的物质的量，由电池总反应“2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑”可知，参与反应的Al的物质的量为。
（3）在燃料电池中，燃料气体作为负极反应物，因此通入CO的为负极，即为b电极；
由于所用电解质溶液为NaOH溶液，CO失电子形成CO2，CO2进一步与NaOH反应生成Na2CO3，因此负极的电极反应式为：CO－2e－＋4OH－=CO32－＋2H2O；
在原电池中，阴离子移向负极，因此电解质溶液中的OH－移项b电极。
（4）在该反应中，Fe发生失电子的氧化反应，因此负极为Fe；电解质溶液中的Fe3＋发生得电子的还原反应，为正极反应，因此正极可用石墨电极或铜电极；因此可得该原电池装置如图：
【分析】（1）由电池总反应得出正极反应式，结合电极反应式进行计算；
（2）Mg不与NaOH溶液反应，而Al能与NaOH溶液反应，故Al为负极；结合电池总反应计算；
（3）在燃料电池中，燃料CO做负极反应物，发生失电子的氧化反应，生成CO2，进一步与NaOH反应生成Na2CO3，据此写出电极反应式；在原电池中，阴离子移项负极；
（4）在该反应中Fe发生失电子的氧化反应，为负极，Fe3+发生得电子的还原反应，为正极，据此设计原电池装置；
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