第1章第2节化学能转化为电能——电池同步练习精讲（原卷+解析版）2022——2023学年上学期高一化学鲁科版（2019）选择性必修1

第1章第2节化学能转化为电能——电池同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．锂空气电池因其比能量非常高，具有广阔应用前景。下图是一种锂空气电池的工作示意图，下列分析正确的是
A．放电时，a电极的反应式为
B．有机电解液可换成水溶液
C．转移4mol电子，b电极消耗22.4L的氧气
D．放电时，电流从a电极经外电路流回b电极
2．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
3．一种酸性生物燃料电池应用的原理如图所示，下列说法错误的是
A．Ca2+、Mg2+透过离子交换膜X移向a极
B．负极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+
C．1molC6H12O6转化为CO2，迁移到正极区的离子总数为12NA
D．该装置可用于硬水软化，同时还可产生电能
4．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+
5．一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是
A．
B．
C．
D．
6．下列事实不用电化学理论解释的是
A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块
B．铝片不用特殊方法保护
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快
D．镀锌铁比镀锡铁耐用
7．美国《时代周刊》将氢燃料电池评为21世纪对人类生活具有重大影响的技术之一、培根电池是一种碱性的氢氧燃料电池，已经应用在“阿波罗六号”太空船上。将多个培根电池组合为电池组，向外供电，电池组工作稳定后，它的电动势和内阻基本保持不变。电池所产生的水可以作为饮用水，今欲得常温下水1L，则电池内电子转移的物质的量约为
A．8.9×10-3 mol B．4.5×10-2 mol
C．1.1×102 mol D．5.6×10 mol
8．用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是
选项 电极a 电极b A溶液 B溶液 现象或结论
A Cu Zn CuSO4 ZnSO4 一段时间后，a增加的质量与b减少的质量相等
B Cu Zn 稀H2SO4 ZnSO4 盐桥中阳离子向b极移动
C Fe C NaCl FeCl3 外电路电子转移方向：b→a
D C C FeCl3 KI、淀粉混合液 若开始时只增大FeCl3溶液浓度，b极附近溶液变蓝的速度加快
A．A B．B C．C D．D
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．有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2++2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为
A．A﹥B﹥E﹥D B．A﹥B﹥D﹥E
C．D﹥E﹥A﹥B D．D﹥A﹥B﹥E
11．银锌纽扣电池的电池反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法不正确的是
A．锌作负极，失去电子
B．正极为Ag2O，发生还原反应
C．电池工作时，电子从Ag2O经导线流向Zn
D．正极的电极方程式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
12．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 mol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
13．锂离子蓄电池放电时的反应如下：Li1-xCoO2+LixC6=6C+LiCoO2(x<1)，下列说法正确的是
A．放电时，在电解质中由正极向负极迁移
B．放电时，Li1-xCoO2中元素的化合价不发生变化
C．充电时，阴极电极反应式为：6C+xLi++xe—=LixC6
D．充电时，阳极发生还原反应
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→Fe D．两池所得Fe、Cu金属活泼性相反
二、实验题
16．某同学用如下图所示装置进行水果电池的实验，测得数据如表所示：
实验编号 电极材料 水果品种 电极间距/cm 电压/mA
1 锌 铜 菠萝 3 900
2 锌 铜 苹果 3 650
3 锌 铜 柑橘 3 850
4 锌 铝 菠萝 3 650
5 锌 铝 苹果 3 450
请回答下列问题：
(1)实验5中负极的电极反应式为_______。
(2)实验1、4中电流方向相反的原因是_______。
(3)分析实验数据可知，影响水果电池电压的因素有_______、_______。
(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做_______(填“合理”或“不合理”)。
17．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___________________________。
三、原理综合题
18．Ⅰ．某研究性学习小组，为了探究电极与原电池的电解质之间关系，设计了下列实验方案：用铝片、铜片、镁片作电极，分别与下列溶液构成原电池，并接电流表。
(1)若电解质溶液为0.5mol/L硫酸，电极为铜片和铝片，铝片上的电极的反应式为___________。
(2)若用浓硝酸作电解质溶液，电极为铜片和铝片，铝片为___________极(填“正”或“负”)。正极上发生的电极反应式为___________。
(3)若电解质溶液为0.5mol/L氢氧化钠溶液，电极为镁片和铝片，则正极发生的电极反应为_____。
Ⅱ．肼()又称联氨，在常温下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，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。
(4)肼-空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是___________。
19．应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，进行实验：
i.K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。
ii.随后向U形管左侧逐滴加入浓溶液，发现电流表指针的变化依次为偏移减小→回到0刻度→逆向偏移。
(1)实验i中银作___________极。
(2)综合实验i、ii的现象，得出和反应的离子方程式是___________。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
【分析】结合图示装置，Li失去电子为负极，则a为负极，b为正极，据此判断。
【详解】A．放电时，图中负极为Li，根据电解液传导离子为锂离子，故电极反应为：Li-e-=Li+，A正确；
B．Li和水反应，不能把有机电解液换成水溶液，B错误；
C．气体未说明存在状态，无法计算，C错误；
D．a为负极，b为正极，放电时，电流从b电极经外电路流回a电极，D错误；
故选A。
2．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。
3．A
【分析】根据电子流向可知，a为负极、b为正极；
【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，则Ca2+、Mg2+透过离子交换膜Y移向b极，A错误；
B．负极中C6H12O6得到电子发生氧化反应生成二氧化碳，反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+，B正确；
C．由B电极式可知，1molC6H12O6转化为CO2，则会有24mol氯离子迁移到负极区；钙离子、镁离子均带2个单位正电荷，根据电荷守恒可知，迁移到正极区的离子总数为12NA，C正确；
D．该装置为化学能转化为电能的装置，且得到软水，故可用于硬水软化，同时还可产生电能，D正确；
故选A。
4．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。
5．C
【详解】该燃料电池的总反应为2CH3OH＋3O2=4H2O＋2CO2①
正极反应为O2＋4H＋＋4e-=2H2O②
①-②×3得：2CH3OH＋2H2O-12e-=2CO2＋12H＋，即CH3OH＋H2O-6e-=CO2＋6H＋。故C正确；
故选：C。
6．B
【详解】A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块利用的是牺牲阳极法来防腐蚀，是原电池原理，故A不选；
B．铝片不用特殊方法保护是因为铝被氧气氧化形成了一层致密的氧化物保护膜，与电化学原理无关，故B选；
C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后形成锌铜原电池，从而速率加快，故C不选；
D．镀锌铁比镀锡铁耐用，是因为破损后锌活泼做负极，而铁做正极被保护起来，是牺牲阳极法，故D不选；
故选B。
7．C
【详解】负极：2H2-4e-＋4OH-=4H2O 正极：O2＋4e-＋2H2O=4OH-。所以产生2 mol水，转移4 mol电子。制得1 L水转移电子数为×2=1.1×102 mol。故C正确；
故选：C。
8．D
【分析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
【详解】A．电极b的电极反应为Zn-2e-=Zn2＋，电极a的电极反应为Cu2＋＋2e-=Cu，所以一段时间后，a增加的质量小于b减少的质量，A错误；
B．由于b极上锌失电子为负极，盐桥中阴离子向b极移动，B错误；
C．Fe做负极，C做正极，外电路电子转移方向：a→b，C错误；
D．I-失去电子生成I2，淀粉溶液遇碘变蓝色，则b极附近溶液变蓝，若开始时增大FeCl3溶液浓度，反应速率加快，则b极附近溶液变蓝的速度加快，D正确；
故选D。
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．D
【详解】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与E构成原电池时，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，金属活泼性为D＞A＞B＞E，故答案为：D。
11．C
【分析】该原电池Zn+Ag2O+H2O= Zn(OH)2+2Ag中，负极反应为Zn+2OH--2e-= Zn(OH)2、正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，电子由负极流向正极，以此来解答。
【详解】A．Zn失电子发生氧化反应而作负极，故A正确；
B．正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；
C．原电池中电子从负极沿导线流向正极，该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电子从Zn经导线流向Ag2O极，故C错误；
D．正极上Ag2O得电子，正极反应为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，故D正确；
故选：C。
12．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0.1molLi+、转移0.1 mol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。
13．C
【分析】由放电时的反应方程式可知，放电时，LixC6为蓄电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，Li1-xCoO2为正极，在锂离子作用下Li1-xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，充电时，LixC6与直流电源的负极相连做电解池的阴极，Li1-xCoO2与正极相连做阳极。
【详解】A．放电时，阳离子锂离子在电解质中由负极向正极迁移，故A错误；
B．由分析可知，放电时，Li1-xCoO2为正极，在锂离子作用下Li1-xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，钴元素的化合价降低，故B错误；
C．由分析可知，充电时，LixC6与直流电源的负极相连做电解池的阴极，电极反应式为6C+xLi++xe—=LixC6，故C正确；
D．充电时，Li1-xCoO2与正极相连做阳极，阳极发生氧化反应，故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． 实验1中锌比铜活泼，锌为负极；实验4中锌不如铝活泼，锌为正极，所以两实验中电流方向相反 水果品种 电极材料 合理
【详解】(1)实验5中电极是与，因比更活泼，则负极反应式为，故答案为：Al 3e ═Al3+。
(2)因实验1中比活泼，作负极；实验4中比活泼，作正极，则两电池中电流方向相反，故答案为：实验1中锌比铜活泼，锌为负极；实验 4中锌不如铝活泼，锌为正极，所以两实验中电流方向相反；
(3)分析实验数据可知，水果电池的电压与水果品种及电极材料有关，故答案为：水果品种；电极材料；
(4)这样做可使电压增大，做法合理，故答案为：合理。
17． 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。
18．(1)
(2) 正
(3)
(4)
【解析】(1)
该原电池中，铝易失电子作负极，铜作正极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为：，故答案为：。
(2)
该原电池中，铝和浓硫酸发生钝化而阻止进一步反应，铜易与浓硫酸反应，所以铜易失电子而作负极，铝作正极，正极上硝酸根离子得到电子生成二氧化氮，电极反应式为：，故答案为：正、。
(3)
该原电池中，铝易失电子而作负极，镁作正极，正极上水得到电子生成氢氧根和氢气，电极反应式为：，故答案为：。
(4)
碱性条件下，负极上甲醇失电子和水反应生成碳酸根离子，正极氧气得到电子结合水生成氢氧根离子，正极电极反应式为：，故答案为：。
19．(1)正
(2)
【分析】实验i，K闭合时，指针偏移，说明形成了原电池，放置一段时间后，指针偏移减小；实验ii，向U形管左侧逐滴加入浓Fe2(SO4)3溶液，电流表指针的变化依次为偏移减小→回到0刻度→逆向偏移，实验ii左侧的电极反应为Fe3++e-=Fe2+；则实验i左侧的电极反应为Fe2+-e-=Fe3+。
(1)
根据分析，实验i左侧Fe2+失电子被氧化成Fe3+，则石墨电极为负极，银作正极；答案为：正。
(2)
实验i中，石墨电极电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，银为正极，电极反应为Ag++e-=Ag；而实验ii向U形管左侧加入浓硫酸铁溶液，指针先回到0刻度，最终指针的偏移方向与实验i相反，可知发生的反应为可逆反应，反应的离子方程式为Fe2++Ag+Fe3++Ag；答案为：Fe2++Ag+Fe3++Ag。
答案第1页，共2页
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