1.2 化学能转化为电能——电池 课时训练（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.2 化学能转化为电能——电池 课时训练
一、单选题
1．我国科学家发明一种新型电池，该电池以碳纳米管为正极、锌线为负极，放电时消耗二氧化碳，同时生成天然气．下列说法正确的是（　　）
A．碳纳米管参与电极反应 B．负极发生还原反应
C．阳离子由正极移向负极 D．正极产物为
2．如图是甲烷燃料电池的工作原理模拟示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．电极B为正极
B．在电极A上发生氧化反应
C．电极A区发生反应：
D．当有通过外电路时，有通过阴离子交换膜
3．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
4．一种子弹头形的纳米铜铂电池，它在稀溴水中能沿着铜极方向移动(如图)，电池反应为Cu+Br2=CuBr2。下列说法正确的是（　　）
A．铜为电池的正极
B．铂不断溶解
C．稀溴水为电解质溶液
D．电池工作时实现机械能向电能再向化学能转化
5．我们的生活与化学密切相关。下列叙述正确的是（　　）
A．氢燃料汽车是利用电解池的原理提供电能
B．石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物
C．苏打常用于治疗胃酸过多
D．“葱油粑粑”中的“油”属于酯类，是高分子
6．下列说法正确的是（　　）
A．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属
B．右图原电池中，电流由锌棒经外电路流向铜棒
C．通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能
D．银锌纽扣电池的放电反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应
7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是（　　）
A． Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B． 正极的电极反应式为Ag2O＋2e ＋H2O 2Ag＋2OH
C． 锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D． 使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
8．某种培根型碱性氢氧燃料电池示意图如所示，下列有关该电池的说法错误的是
A．电池放电时，向镍电极Ⅰ的方向迁移
B．正极电极反应为：
C．出口Ⅰ处有水生成
D．循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环
9．LiFePO4是锂离子电池一种电极材料，其结构稳定、资源丰富、安全性能好、无毒．该电极材料在充放电时的变化如图所示，下列有关说法正确的是（　　）
A．放电时该电极为负极
B．充电是Li+向阳极移动
C．充电时该电极发生氧化反应，反应式为LiFePO4﹣e﹣=FePO4+Li+
D．该电池可以用磷酸溶液作电解质
10．我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、优异的循环性能的新型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和MnO2，相应的产物为和Mn2+。下列说法错误的是
A．双极膜中的OH-通过膜a移向M极
B．电池工作一段时间后，NaOH溶液的pH不变
C．N电极的反应式为MnO2 +4H+ +2e- =Mn2+ +2H2O
D．若电路中通过2 mol e-，则稀硫酸溶液质量增加89 g
11．下列关于原电池的叙述正确的是（　　）
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池放电时，电流的方向是从正极到负极
C．比较不活泼的金属为负极
D．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
12．铅蓄电池是常见的二次电池，电池总反应为:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O下列说法正确的是（　　）
A．放电时PbO2发生氧化反应
B．充电时电解质溶液的质量减少
C．放电时的负极反应式为Pb＋SO42--2e-= PbSO4
D．充电时的阴极反应式为PbSO4＋2H2O-2e-= PbO2＋SO42-＋4H+
13．新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图，该电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2O。下列有关说法中正确的是 （　　）
A．电池正极区的电极反应为BH+8OH- -8e- = BO+6 H2O
B．电极B为负极，纳米MnO2层的作用是提高原电池的工作效率
C．燃料电池每消耗3 mol H2O2，理论上通过电路中的电子数为6NA
D．燃料电池在放电过程中，Na+从正极区向负极区迁移
14．如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液中构成原电池．下列叙述正确的是（　　）
A．该装置将电能转变为化学能 B．电流从铜片经导线流向锌片
C．一段时间后，铜片质量减轻 D．锌片发生还原反应
15．如图所示，电流表A指针发生偏转，同时M极质量减少，N极有气泡冒出，B为电解质溶液。则M、N、B分别为（　　）
A．M是Cu，N是Zn，B是稀硫酸 B．M是Zn，N是Cu，B是CuCl2溶液
C．M是Fe，N是Al，B是NaOH溶液 D．M是Fe，N是Ag，B是稀硫酸
16．如图所示的原电池装置X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是（　　）
A．电极X为正极，发生还原反应
B．移向Y电极
C．若分别用Zn和Fe做电极材料，则电极Y为Zn
D．电极Y上有氢气生成
17．某锂离子电池的工作原理如图所示(a极材料为金属锂和石墨的复合材料)，其电池反应为Li+FePO4=LiFePO4。下列关于该电池的说法正确的是（　　）
A．a极为正极 B．b极发生氧化反应
C．Li+从a极室向b极室移动 D．可以用稀硫酸作电解质溶液
18．铝自然形成的氧化膜易脱落．以硫酸为电解液，分别以石墨和铝材做阴、阳极材料，经过电解处理形成的氧化铝膜，抗蚀能力强．其制备的简要流程如图．下列用来解释流程中反应的方程式不正确的是（　　）
A．碱洗目的是除去铝材表面的自然氧化膜：2OH﹣+Al2O3═2AlO2﹣+H2O
B．碱洗时铝材表面会出现气泡：2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO2﹣+3H2↑
C．获得耐蚀铝材的电极反应为：4Al﹣12e﹣+3O2═2Al2O3
D．用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸：NH3 H2O+H+═NH4++H2O
19．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（　　）
A．正极反应式为：O2+2H2O+4e﹣═4OH﹣
B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2═2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2（标准状况）时，有0.1 mol电子转移
20．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池，将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na
2Na2CO3+C，下列说法错误的是（）
A．放电时，ClO4-向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2+4e-=2CO32-+C
D．充电时，正极反应为：Na+ + e- =Na
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A、正极上是二氧化碳发生还原反应生成甲烷，碳纳米管不参与电极反应，故A错误；
B、负极发生氧化反应，故B错误；
C、原电池工作时，阳离子移向正极，故C错误；
D、由分析可知，正极上二氧化碳发生还原反应生成甲烷，故D正确；
故答案为：D。
【分析】该电池以碳纳米管为正极、锌线为负极，放电时消耗二氧化碳，同时生成天然气，则负极上锌发生氧化反应，正极上二氧化碳发生还原反应生成甲烷。
2．【答案】D
3．【答案】C
【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
4．【答案】C
【解析】【解答】A.根据电池反应 Cu+Br2=CuBr2 ，Cu失电子被氧化作负极，A错误；
B.根据电池反应 Cu+Br2=CuBr2 ，Cu失电子被氧化作负极，Pt为正极，Br2在Pt上得电子，Pt不反应，不会溶解，B错误；
C.Cu-Pt-溴水构成原电池，稀溴水为电解液，C正确；
D.原电池化学能变为电能，没有机械能变为电能，D错误；
故答案为：C
【分析】原电池工作原理
判断电极的方法：
(1)通过反应类型判断 ①失去电子的电极为负极，发生氧化反应； ②得到电子的电极为正极，发生还原反应。
(2)通过电子定向移动方向和电流方向判断 ①电子流出的电极为负极，电子经外电路流入正极； ②电流流出的电极为正极，电流经外电路流入负极。
(3)根据离子移动方向判断 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 (4)根据电极现象判断 一般不断溶解、质量减轻的电极为负极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为正极。
5．【答案】B
【解析】【解答】A、氢燃料电池是利用氢气燃烧释放的能量转化为电能，属于原电池装置，A不符合题意。
B、石油分馏产物为多种烃的混合物，B符合题意。
C、苏打为Na2CO3，小苏打为NaHCO3，用于治疗胃酸过多的是小苏打，C不符合题意。
D、“葱油粑粑”中的“油”是油脂，属于酯类，但不是高分子，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】A、燃料电池属于原电池。
B、石油的分馏产品为多种烃的混合物。
C、小苏打用于治疗胃酸过多。
D、“油”是油脂，不属于高分子。
6．【答案】D
【解析】【解答】解：A．构成原电池的两个电极不一定都是金属，可以是一极为较活泼金属，另一极为石墨棒，故A错误；
B．该原电池中，锌为负极，铜为正极，电流由铜棒经外电路流向锌棒，故B错误；
C．通过构成原电池，能将反应的化学能转化为电能，由于存在能量损失，则不可能将化学能全部转化为电能，故C错误；
D．由电池总反应可知该纽扣电池的反应中Zn为还原剂、Ag2O为氧化剂，故Zn为负极被氧化、Ag2O为正极被还原，发生还原反应，故D正确；
故选D．
【分析】A．两个电极中，可以一极为较活泼金属，另一极为石墨棒；
B．电流从原电池正极流向负极，锌为负极，铜为正极；
C．原电池是将化学能转化成电能的装置，但是能量的转化率不可能为100%；
D．根据化合价变化可知Ag元素化合价降低被还原，应为原电池的正极，在正极上发生还原反应．
7．【答案】A
【解析】【解答】A.Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项符合题意；
B. Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e ＋H2O 2Ag＋2OH ，B项不符合题意；
C.Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项不符合题意；
D.铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A.根据原电池中离子移动是正移正，负移负，及电极反应进行判断。
8．【答案】A
【解析】【解答】A．原电池中，阳离子向正极移动，由分析可知镍电极Ⅱ为正极，则向镍电极Ⅱ的方向迁移，故A符合题意；
B．由分析可知，镍电极Ⅱ为正极，电极方程式为：，故B不符合题意；
C．镍电极Ⅰ为负极，电极方程式为：H2+2e-+2OH-=2H2O，出口Ⅰ处有水生成，故C不符合题意；
D．由图示可知，循环泵可使电解质溶液不断浓缩、循环，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，原电池工作时，阳离子向正极移动。
9．【答案】C
【解析】【解答】A、放电时， LiFePO4得电子发生还原反应为正极，充电时发生氧化反应为阳极，故A不符合题意；
B、放电时，阳离子移向正极，充电时Li+向阴极移动，故B不符合题意；
C、放电时， LiFePO4得电子发生还原反应为正极，充电时发生氧化反应为阳极，电极反应式为： LiFePO4﹣e﹣=FePO4+Li+，所以C选项是符合题意的；
D、金属Li能够与硫酸反应，不可以用磷酸溶液作电解质，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】根据放电时化合价变化判断原电池的电极，结合电解池原理和原电池原理进行解答即可。
10．【答案】B
【解析】【解答】A．由题给信息Zn生成Zn(OH)，MnO2生成Mn2+可知，M极为Zn电极，N电极材料为MnO2，即M极为负极，N极为正极，OH-移向负极，A项不符合题意；
B．负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，每转移2 mol e-，有2 molOH-移向NaOH溶液，而消耗4molOH-，NaOH溶液的pH变小，B项符合题意；
C．N电极材料为MnO2，MnO2在正极得到电子生成Mn2+，电极方程式为：MnO2 +4H+ +2e- =Mn2+ +2H2O，故C不符合题意；
D．若电路中通过2 mol e-，双极膜中有2 mol H+移向硫酸溶液，同时溶解1 mol MnO2，稀硫酸溶液质量增加2mol1g/mol+1mol87g/mol=89g，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据题意，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)，Zn为负极，即M极为Zn，电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，N电极材料为MnO2，电极反应式为MnO2 +4H+ +2e- =Mn2+ +2H2O。
11．【答案】B
【解析】【解答】A. 构成原电池的正极和负极不一定必须是两种不同的金属，也可以是金属与能导电的非金属，A不符合题意；
B. 原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，B符合题意；
C. 比较不活泼的金属为正极，C符合题意；
D. 在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，D不符合题意；
答案选B。
【分析】A.原电池的电极除活泼性不同的金属外，也可以是导电的非金属；
B.原电池的电流方向与电子流向相反；
C.原电池中相对活泼的金属做负极；
D.原电池中负极发生氧化反应。
12．【答案】C
【解析】【解答】A、放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，Pb元素的化合价由PbO2中的+4价降为+2价，PbO2发生得电子的还原反应，A不符合题意；
B、充电时反应为2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4，消耗2molH2O生成2molH2SO4，H2O的摩尔质量小于H2SO4的摩尔质量，电解质溶液的质量增加，B不符合题意；
C、放电时负极Pb失电子发生氧化反应，负极反应式为Pb+SO42--2e-=PbSO4，C符合题意；
D、充电时阴极发生得电子的还原反应，电极反应式为PbSO4+2e-=Pb+SO42-，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】铅蓄电池放电过程，为原电池装置，其负极反应式为：Pb+SO42--2e-=PbSO4，正极反应式为：PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O；充电过程为电解池装置，其阳极反应式为：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，其阴极反应式为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-；据此结合选项进行分析。
13．【答案】C
【解析】【解答】A．根据分析，电极B为正极，正极区的电极反应为H2O2+2e-=2OH-，A项不符合题意；
B．根据分析，电极B为正极，B项不符合题意；
C．电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2O，反应中H2O2中O元素的化合价由-1价降至-2价，每消耗3 mol H2O2，理论上通过电路中的电子物质的量为6mol，通过电路的电子数为6NA，C项符合题意；
D．燃料电池在放电过程中，阳离子Na+从负极区向正极区迁移，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.电极A上发生氧化反应，作电池的负极；
B.电极B上H2O2发生还原反应，作正极；
C.；
D.原电池中阳离子移向正极。
14．【答案】B
【解析】【解答】解：Zn能够与稀硫酸反应，所以能构成原电池，化学能转化为电能，锌易失电子发生氧化反应而作负极，铜作正极，氢离子在Cu电极上得电子生成氢气，Cu质量不变，电流从正极Cu沿导线流向负极Zn，
故选B．
【分析】该装置能自发的进行氧化还原反应，所以能构成原电池，锌易失电子发生氧化反应而作负极，铜作正极，电子从负极沿导线流向正极，电流流向与此相反，据此分析解答．
15．【答案】D
【解析】【解答】A．由分析可知，M为负极N为正极，则M比N活泼，故A不选；
B．由A可知M比N活泼，M是Zn，N是Cu，但由于N极有气泡产生，则溶液应为酸，故B不选；
C．在NaOH强碱溶液中，Al电极发生氧化反应为负极，由题意N为正极，故C不选；
D．由题意有M是Fe，N是Ag，B是稀硫酸，银为正极，氢离子在此极得电子，生成氢气，有气泡冒出，
故答案为：D。
【分析】由题意可知，M极发生氧化反应为负极，N极为正极，结合原电池工作原理相关知识解此题。
16．【答案】D
【解析】【解答】A．X为负极，Y为正极，负极上发生失电子的氧化反应、正极上发生得电子的还原反应，A不符合题意；
B．原电池工作时X为负极，Y为正极，阴离子移向负极，即移向X电极，B不符合题意；
C．若分别用Zn和Fe做电极材料，活泼的金属Zn做负极，即电极X为Zn，C不符合题意；
D．原电池工作时X为负极，Y为正极，Y电极反应为2H++2e-=H2↑，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】原电池的角度进行分析，活泼金属作为负极，负极质量减少，正极质量增加或者生产气体，电子由负极经过导线流向正极，电流由正极经过导线流向负极。
17．【答案】C
【解析】【解答】A. 依据电池反应为Li+FePO4=LiFePO4，Li元素化合价升高，发生氧化反应，故 a极为负极，A错误；
B.依据电池反应为Li+FePO4=LiFePO4，FePO4中Fe元素化合价降低，则b极为正极，得电子，发生还原反应，B错误；
C.原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极；Li+透过隔膜，从a极室进入b极室，C正确；
D.Li是活泼金属，能与稀硫酸反应，故不能用稀硫酸作电解质溶液，D错误；
故选C。
【分析】A、B放电时，负极失电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得电子，元素化合价降低，发生还原反应；
C.原电池“同性相吸”，阳离子移向正极，阴离子移向负极；
D.Li是活泼金属，能与稀硫酸反应。
18．【答案】C
【解析】【解答】解：A．氧化铝为两性氧化物，与强碱反应生成盐和水，反应的离子方程式：2OH﹣+Al2O3═2AlO2﹣+H2O，故A正确；
B．铝与强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气，离子方程式：2Al+2OH﹣+2H2O═2AlO2﹣+3H2↑，故B正确；
C．获得耐蚀铝材的电极反应为：2Al+3H2O﹣6e﹣=Al2O3+6H+，故C错误；
D．用稀氨水洗去耐蚀铝材表面的酸，离子方程式：NH3 H2O+H+═NH4++H2O，故D正确；
故选：C．
【分析】A．氧化铝为两性氧化物，与强碱反应生成盐和水；
B．铝与强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气；
C．阳极铝失去电子生成氧化铝和氢离子；
D．一水合氨与酸反应生成铵盐和水．
19．【答案】D
【解析】【解答】解：A．正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，故A正确；
B．负极上氢气和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以溶液中钾离子没有参与反应，根据原子守恒知，KOH的物质的量不变，故B正确；
C．负极电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，正极电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，反应的总方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确；
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2（标准状况），n（Cl2）=0.1mol，根据2Cl﹣﹣2e﹣=Cl2↑，转移电子0.2mol，故D错误；
故选D．
【分析】氢氧燃料碱性电池中，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，反应的总方程式为2H2+O2=2H2O，结合氧气和转移电子之间的关系式计算．
20．【答案】D
【解析】【解答】A.根据方程式3CO2+4Na 2Na2CO3+C可得出二氧化碳作氧化剂、金属钠作还原剂，金属钠作负极而镍电极做正极，电子从负极流向正极（外电路）、电解质溶液中阴离子从正极流向负极，A不符合题意
B.根据电池方程式3CO2+4Na 2Na2CO3+C可知，放电时吸收二氧化碳，则充电时释放二氧化碳，B不符合题意
C.放电时二氧化碳得到电子转化成碳酸根和碳，即3CO2+4e-=2CO32-+C，C不符合题意
D.充电时为电解池，与原电池规律相反，且与正极相连的为阳极、与负极相连的为阴极，阴极钠离子失电子转变成金属钠，故D项应阴极反应方程式，D符合题意
故答案为：D
【分析】该题重点考查原电池的组成、正负极的判断、电子和电荷的移动、原电池与电解池的区别与联系，本题考查到的知识点有①正负极判断：失电子为负极、得电子为正极；②负电荷的移动：外电路从负极到正极、电解质溶液中正极到负极；③正负极方程式的书写；④电解池与原电池规律相反，原电池负极失电子而电解池阳极失电子；