分层作业12 化学反应能量转化的重要应用——化学电池--2025鲁科版化学必修第二册同步练习题（含答案）
文档属性
| 名称 | 分层作业12 化学反应能量转化的重要应用——化学电池--2025鲁科版化学必修第二册同步练习题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 584.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-24 09:43:26 | ||
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文档简介
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2025鲁科版化学必修第二册
分层作业12 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
A级必备知识基础练
以下选择题只有一个选项符合题目要求。
题组1.原电池形成条件
1.(2024贵州贵阳高一月考)原电池原理在生活中的应用非常广泛,下列有关电池的说法正确的是( )
A.硅太阳能电池与燃料电池一样,都是将化学能转化为电能
B.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
C.原电池的两极一定是由活泼性不同的两种金属组成
D.将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池,镁电极作为负极
2.(2024山东菏泽高一期末)原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是( )
题组2.原电池原理
3.(2024广东佛山南海中学高一月考)银锌电池是一种常见的化学电源,其放电的反应原理为Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag,下列说法错误的是( )
A.Ag2O发生还原反应
B.溶液中OH-向负极移动
C.电子从Ag2O电极经外电路流向Zn电极
D.Zn发生的电极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
4.(2024河南郑州高一期末)如图给出的原电池简易装置,下列给出的电极材料M、N和电解质溶液P三种物质与相关表述正确的是( )
选项 M N P 表述
A 锌 铜 稀硫酸 电流方向:M→N
B 铝 铜 浓硝酸 负极反应:Al-3e-===Al3+
C 镁 铝 氢氧化钠溶液 电子方向:N→M
D 铜 铁 硫酸铁溶液 在溶液中,Fe3+移向Fe极附近
题组3.常见的化学电池
5.(2024河南濮阳高一期末)科学家开发的锂–空气电池的装置如图所示。
放电时,下列有关说法错误的是( )
A.Li+向a极迁移
B.b极发生氧化反应
C.每生成4.6 g Li2O2时转移0.4 mol电子
D.该装置化学能主要转化为电能
6.(2024山东淄博高青一中月考)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( )
图Ⅰ原电池 图Ⅱ碱性锌锰电池
图Ⅲ铅-硫酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池
A.图Ⅰ:S向Fe电极方向移动
B.图Ⅱ:锌是负极反应物,发生氧化反应
C.图Ⅲ:电池放电过程中,负极质量不断减少,正极质量不断增加
D.图Ⅳ:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-
7.(2024山东威海乳山银滩高中高一月考)下列有关化学反应与能量转化的说法正确的是( )
A.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转化为化学能的过程
B.一定条件下,石墨转变为金刚石需要吸收能量,说明金刚石比石墨稳定
C.“纸电池”装置如图,若电解液为食盐水,则电池工作时电子由铁电极流出
D.稀盐酸与碳酸氢钠的反应过程中,形成新化学键所释放的总能量大于断裂旧化学键所吸收的总能量
B级关键能力提升练
以下选择题有一个或两个选项符合题目要求。
8.(2024山东聊城高一期中)“热电池”是一种高温熔融盐电池,其工作原理如图所示,已知放电时1 mol FeS2完全反应转移4 mol电子,下列说法错误的是( )
A.LiAl为负极,发生还原反应
B.电池工作时电流流向:LiAl极→LiF-LiCl-LiBr(l)→FeS2极
C.正极的电极反应式为FeS2+4Li++4e-===Fe+2Li2S
D.电子流向:FeS2极→用电器→LiAl极
9.某兴趣小组设计的原电池装置如图。下列有关说法错误的是( )
A.若X为CuSO4溶液,则电池工作时,Cu电极质量增加
B.若X为浓硫酸,则电池工作时,Cu电极有气体生成
C.若X为稀硝酸,则电池工作时,Al电极溶解
D.若X为硝酸银溶液,则电池工作时,电解质溶液颜色逐渐加深
10.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.电子流向:由负极经外电路流入正极,再通过内电路流回负极
D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
11.(2024广东东莞高级中学高一段考)科学家开发出水激活新型纸电池,其原理如图所示,该电池的纸片上分布着氯化钠晶体,一面印有含石墨薄片的油墨,另一面印有含锌粉的油墨。下列说法错误的是( )
A.锌粉上发生氧化反应
B.Na+从锌粉端迁移至石墨端
C.电池的正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.该电池有质量小、柔韧性好、可重复使用的优点
12.(2024山东淄博高青一中月考)Ⅰ.能源是现代文明的原动力,化学电池在生产生活中有着广泛的应用。
(1)根据构成原电池的本质判断,下列反应可以设计成原电池的是 (填字母)。
A.CaO+H2O===Ca(OH)2
B.NaOH+HCl===NaCl+H2O
C.2CO+O2===2CO2
D.Fe+2FeCl3===3FeCl2
Ⅱ.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
(2)放电时负极反应为 。
(3)放电时正极附近溶液的碱性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)放电时每转移 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被还原。
Ⅲ.回答下列问题。
(5)科学家研发出一种新电池系统,通过二氧化碳溶于水触发电化学反应,其工作原理如图所示(钠超离子导体只允许Na+通过)。系统工作时,下列有关说法中错误的是 (填字母)。
A.Na+将从a极移动到b极
B.该电池的电解液可以换成更易导电的饱和NaCl溶液
C.b极区可能会发生反应Na++HC===NaHCO3↓
D.b极区每生成1 mol H2转移2 mol电子
Ⅳ.一种高性能的水系锰基锌电池的工作原理如图所示,已知该装置工作一段时间后,K2SO4溶液的浓度增大。
(6)正极的电极反应式为 。
(7)a膜为 (填“阳离子”或“阴离子”,下同)交换膜,b膜为 交换膜。
C级学科素养拔高练
13.(1)为了验证Fe2+与Cu2+氧化性的强弱,下列装置能达到实验目的的是 (填序号),能达到目的的装置中正极的电极反应为 。
若开始时原电池中两个电极的质量相等,当导线中通过0.05 mol电子时,两个电极的质量差为 。
(2)将CH4与O2的反应设计成燃料电池,装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。
①实验测得OH-向B电极移动,则 (填“A”或“B”)处电极入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为 。
分层作业12 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
1.B 解析 硅太阳能电池是将太阳能转化为电能,A项错误;氧化还原反应中存在电子的转移,任何自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池,B项正确;原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属,也可以是金属和能导电的非金属,如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池,还可以都是石墨,如氢氧燃料电池,C项错误;NaOH溶液与镁不反应,NaOH溶液与铝反应,故铝电极作为负极,镁电极作为正极,D项错误。
2.D 解析 该装置中,虽然有用导线连接的两个活动性不同的电极,但酒精为非电解质,不能导电,A不符合题意;该装置中,虽然有两个用导线连接的活动性不同的电极,且与电解质溶液相接触,但不能形成闭合回路,不能形成原电池,B不符合题意;两个电极都为Zn,活动性相同,不能发生电子转移,不能形成原电池,C不符合题意;该装置中,虽然两个活动性不同的电极放在两个烧杯内的电解质溶液中,但两个烧杯内的溶液用导电盐桥相连,能形成闭合回路,所以能形成原电池,D符合题意。
3.C 解析 根据电池总反应,可知Zn为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,Ag2O为电池的正极,得到电子发生还原反应生成银单质。Ag2O电极是正极,得到电子发生还原反应生成银单质,A正确;原电池中阴离子向负极移动,故溶液中OH-向负极移动,B正确;电子由电池负极流出,经过导线流入电池正极,C错误;Zn为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,D正确。
4.C 解析 锌、铜、稀硫酸组成的原电池中锌是负极,铜是正极,则电流方向:N→M,A错误;铝、铜、浓硝酸组成的原电池中,由于铝在常温下遇到浓硝酸钝化,所以铝是正极,铜是负极,负极反应为Cu-2e-Cu2+,B错误;镁、铝、氢氧化钠溶液组成的原电池中,铝和氢氧化钠溶液反应,铝是负极,镁是正极,则电子方向:N→M,C正确;铜、铁、硫酸铁溶液组成的原电池中,铁是负极,铜是正极,正极是铁离子放电,所以在溶液中,Fe3+移向Cu极附近,D错误。
5.C 解析 金属锂失去电子,做负极,多孔石墨做正极。原电池中阳离子移向正极,a电极是正极,则Li+向a极迁移,A正确;b极锂失去电子,发生氧化反应,B正确;每生成4.6 g Li2O2,消耗0.2 mol Li,转移0.2 mol电子,C错误;该装置属于原电池,化学能主要转化为电能,D正确。
6.C 解析 铁较铜活泼,铁为负极,原电池中阴离子向负极移动,则S向Fe电极方向移动,A正确;锌较活泼,失去电子发生氧化反应,做负极反应物,B正确;电池放电过程中,负极反应为Pb-2e-+SPbSO4,则负极质量不断增加,正极反应为PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O,正极质量也不断增加,C错误;正极的氧化银得到电子发生还原反应生成银,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,D正确。
7.C 解析 动物体内葡萄糖被氧化成CO2,发生了化学反应,使化学能转化为热能,故A错误;一定条件下,石墨转变为金刚石需要吸收能量,即石墨的能量低于金刚石的能量,说明石墨比金刚石稳定,故B错误;“纸电池”装置中Fe比Cu活泼,Fe做负极,电池工作时电子由铁电极流出,故C正确;稀盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应,形成新化学键所释放的总能量小于断裂旧化学键所吸收的总能量,故D错误。
8.AD 解析 该原电池工作时LiAl发生失电子的反应,LiAl电极为负极,则FeS2电极为正极,1 mol FeS2完全反应转移4 mol电子,则正极反应为FeS2+4Li++4e-Fe+2Li2S。LiAl为负极,发生氧化反应,A错误;电池工作时电流方向为“负极→内电路电解液→正极”,该电池LiAl极是负极,而FeS2极是正极,B正确;正极的电极反应式为FeS2+4Li++4e-Fe+2Li2S,C正确;电子从负极流出,经用电器流向正极,故电子流向:LiAl极→用电器→FeS2极,D错误。
9.BD 解析 若X为CuSO4溶液,则电池工作时,Cu电极是正极,发生还原反应,电极反应为Cu2++2e-Cu,Cu电极质量增加,A正确;若X为浓硫酸,因为铝发生钝化,则电池工作时,Cu电极是负极,电极反应为Cu-2e-Cu2+,Cu电极没有气体生成,B错误;若X为稀硝酸,则电池工作时,铝电极是负极,发生氧化反应,电极反应为Al-3e-Al3+,Al电极溶解,C正确;若X为硝酸银溶液,则电池工作时,总反应为Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag,电解质溶液颜色不变,D错误。
10.C 解析 电极a通入氨气生成氮气,说明氨气被氧化,电极a为原电池负极,则电极b为正极。氧气在电极b上发生还原反应,故A正确;溶液中的阴离子向负极a移动,故B正确;电子只能通过导线传递,不能通过电解质溶液,故C错误;负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH-向负极a移动参与反应,故负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O,故D正确。
11.D 解析 锌粉为负极,发生氧化反应,A正确;石墨为正极,阳离子迁移至正极,B正确;正极中氧气得电子发生还原反应,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;该电池有质量小、柔韧性好的优点,所发生的反应不可逆,不可重复使用,D错误。
12.答案 (1)CD
(2)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2
(3)增强
(4)3
(5)B
(6)MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O
(7)阴离子 阳离子
解析 (1)能自发发生的氧化还原反应能够设计成原电池,CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应,故A不符合题意;NaOH+HClNaCl+H2O不是氧化还原反应,故B不符合题意;2CO+O22CO2是自发发生的氧化还原反应,故C符合题意;Fe+2FeCl33FeCl2是自发发生的氧化还原反应,故D符合题意。
(2)放电时Zn做负极,发生氧化反应,由总反应可知Zn转化为Zn(OH)2,故负极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。
(3)放电时K2FeO4做正极,发生还原反应,由总反应可知,正极反应为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,放电时正极附近会消耗水产生OH-,因此溶液的碱性增强。
(4)由正极反应可知,放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被还原。
(5)由电池工作原理示意图可知反应中Na被氧化为Na+,则a极为原电池的负极,b极为原电池的正极,Na+将从a极移动到b极,故A正确;Na和水会剧烈反应产生氢气,该电池的电解液不可以换成更易导电的饱和NaCl溶液,故B错误;系统工作时,b极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HC+H2,碳酸氢根离子与移动过来的钠离子结合成碳酸氢钠,所以b极区可能会析出碳酸氢钠固体,发生的反应为Na++HCNaHCO3↓,故C正确;系统工作时,b极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HC+H2,每生成1 mol H2转移2 mol电子,故D正确。
(6)MnO2在正极得到电子生成Mn2+,电极反应式为MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O。
(7)由该装置工作一段时间后K2SO4溶液的浓度增大可知,a膜为能使S通过的阴离子交换膜,b膜为能使K+通过的阳离子交换膜。
13.答案 (1)③ Cu2++2e-Cu 3.0 g (2)①B
②9.6 mol
解析 (1)①中铜是负极,碳是正极,铁离子在正极放电生成亚铁离子,不能比较Fe2+与Cu2+的氧化性强弱;②中常温下铁遇浓硝酸发生钝化,铁是正极,铜是负极,不能比较Fe2+与Cu2+的氧化性强弱;③中铁是负极,碳是正极,铜离子在正极得到电子生成铜,能比较Fe2+与Cu2+的氧化性强弱,正极的电极反应为Cu2++2e-Cu。当导线中通过0.05 mol电子时,消耗铁0.025 mol×56 g·mol-1=1.4 g,析出铜0.025 mol×64 g·mol-1=1.6 g,则两个电极的质量差为1.4 g+1.6 g=3.0 g。
(2)①实验测得OH-向B电极移动,则B电极是负极,因此B处电极入口通甲烷。②甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,其物质的量是1.5 mol,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80%×8=9.6 mol。
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2025鲁科版化学必修第二册
分层作业12 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
A级必备知识基础练
以下选择题只有一个选项符合题目要求。
题组1.原电池形成条件
1.(2024贵州贵阳高一月考)原电池原理在生活中的应用非常广泛,下列有关电池的说法正确的是( )
A.硅太阳能电池与燃料电池一样,都是将化学能转化为电能
B.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
C.原电池的两极一定是由活泼性不同的两种金属组成
D.将镁和铝用导线连接放入氢氧化钠溶液中组成原电池,镁电极作为负极
2.(2024山东菏泽高一期末)原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是( )
题组2.原电池原理
3.(2024广东佛山南海中学高一月考)银锌电池是一种常见的化学电源,其放电的反应原理为Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag,下列说法错误的是( )
A.Ag2O发生还原反应
B.溶液中OH-向负极移动
C.电子从Ag2O电极经外电路流向Zn电极
D.Zn发生的电极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
4.(2024河南郑州高一期末)如图给出的原电池简易装置,下列给出的电极材料M、N和电解质溶液P三种物质与相关表述正确的是( )
选项 M N P 表述
A 锌 铜 稀硫酸 电流方向:M→N
B 铝 铜 浓硝酸 负极反应:Al-3e-===Al3+
C 镁 铝 氢氧化钠溶液 电子方向:N→M
D 铜 铁 硫酸铁溶液 在溶液中,Fe3+移向Fe极附近
题组3.常见的化学电池
5.(2024河南濮阳高一期末)科学家开发的锂–空气电池的装置如图所示。
放电时,下列有关说法错误的是( )
A.Li+向a极迁移
B.b极发生氧化反应
C.每生成4.6 g Li2O2时转移0.4 mol电子
D.该装置化学能主要转化为电能
6.(2024山东淄博高青一中月考)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( )
图Ⅰ原电池 图Ⅱ碱性锌锰电池
图Ⅲ铅-硫酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池
A.图Ⅰ:S向Fe电极方向移动
B.图Ⅱ:锌是负极反应物,发生氧化反应
C.图Ⅲ:电池放电过程中,负极质量不断减少,正极质量不断增加
D.图Ⅳ:正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-
7.(2024山东威海乳山银滩高中高一月考)下列有关化学反应与能量转化的说法正确的是( )
A.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转化为化学能的过程
B.一定条件下,石墨转变为金刚石需要吸收能量,说明金刚石比石墨稳定
C.“纸电池”装置如图,若电解液为食盐水,则电池工作时电子由铁电极流出
D.稀盐酸与碳酸氢钠的反应过程中,形成新化学键所释放的总能量大于断裂旧化学键所吸收的总能量
B级关键能力提升练
以下选择题有一个或两个选项符合题目要求。
8.(2024山东聊城高一期中)“热电池”是一种高温熔融盐电池,其工作原理如图所示,已知放电时1 mol FeS2完全反应转移4 mol电子,下列说法错误的是( )
A.LiAl为负极,发生还原反应
B.电池工作时电流流向:LiAl极→LiF-LiCl-LiBr(l)→FeS2极
C.正极的电极反应式为FeS2+4Li++4e-===Fe+2Li2S
D.电子流向:FeS2极→用电器→LiAl极
9.某兴趣小组设计的原电池装置如图。下列有关说法错误的是( )
A.若X为CuSO4溶液,则电池工作时,Cu电极质量增加
B.若X为浓硫酸,则电池工作时,Cu电极有气体生成
C.若X为稀硝酸,则电池工作时,Al电极溶解
D.若X为硝酸银溶液,则电池工作时,电解质溶液颜色逐渐加深
10.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.电子流向:由负极经外电路流入正极,再通过内电路流回负极
D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
11.(2024广东东莞高级中学高一段考)科学家开发出水激活新型纸电池,其原理如图所示,该电池的纸片上分布着氯化钠晶体,一面印有含石墨薄片的油墨,另一面印有含锌粉的油墨。下列说法错误的是( )
A.锌粉上发生氧化反应
B.Na+从锌粉端迁移至石墨端
C.电池的正极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.该电池有质量小、柔韧性好、可重复使用的优点
12.(2024山东淄博高青一中月考)Ⅰ.能源是现代文明的原动力,化学电池在生产生活中有着广泛的应用。
(1)根据构成原电池的本质判断,下列反应可以设计成原电池的是 (填字母)。
A.CaO+H2O===Ca(OH)2
B.NaOH+HCl===NaCl+H2O
C.2CO+O2===2CO2
D.Fe+2FeCl3===3FeCl2
Ⅱ.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。
(2)放电时负极反应为 。
(3)放电时正极附近溶液的碱性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)放电时每转移 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被还原。
Ⅲ.回答下列问题。
(5)科学家研发出一种新电池系统,通过二氧化碳溶于水触发电化学反应,其工作原理如图所示(钠超离子导体只允许Na+通过)。系统工作时,下列有关说法中错误的是 (填字母)。
A.Na+将从a极移动到b极
B.该电池的电解液可以换成更易导电的饱和NaCl溶液
C.b极区可能会发生反应Na++HC===NaHCO3↓
D.b极区每生成1 mol H2转移2 mol电子
Ⅳ.一种高性能的水系锰基锌电池的工作原理如图所示,已知该装置工作一段时间后,K2SO4溶液的浓度增大。
(6)正极的电极反应式为 。
(7)a膜为 (填“阳离子”或“阴离子”,下同)交换膜,b膜为 交换膜。
C级学科素养拔高练
13.(1)为了验证Fe2+与Cu2+氧化性的强弱,下列装置能达到实验目的的是 (填序号),能达到目的的装置中正极的电极反应为 。
若开始时原电池中两个电极的质量相等,当导线中通过0.05 mol电子时,两个电极的质量差为 。
(2)将CH4与O2的反应设计成燃料电池,装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。
①实验测得OH-向B电极移动,则 (填“A”或“B”)处电极入口通甲烷。
②当消耗甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为 。
分层作业12 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
1.B 解析 硅太阳能电池是将太阳能转化为电能,A项错误;氧化还原反应中存在电子的转移,任何自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池,B项正确;原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属,也可以是金属和能导电的非金属,如铁和石墨在稀硫酸中也能构成原电池,还可以都是石墨,如氢氧燃料电池,C项错误;NaOH溶液与镁不反应,NaOH溶液与铝反应,故铝电极作为负极,镁电极作为正极,D项错误。
2.D 解析 该装置中,虽然有用导线连接的两个活动性不同的电极,但酒精为非电解质,不能导电,A不符合题意;该装置中,虽然有两个用导线连接的活动性不同的电极,且与电解质溶液相接触,但不能形成闭合回路,不能形成原电池,B不符合题意;两个电极都为Zn,活动性相同,不能发生电子转移,不能形成原电池,C不符合题意;该装置中,虽然两个活动性不同的电极放在两个烧杯内的电解质溶液中,但两个烧杯内的溶液用导电盐桥相连,能形成闭合回路,所以能形成原电池,D符合题意。
3.C 解析 根据电池总反应,可知Zn为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,Ag2O为电池的正极,得到电子发生还原反应生成银单质。Ag2O电极是正极,得到电子发生还原反应生成银单质,A正确;原电池中阴离子向负极移动,故溶液中OH-向负极移动,B正确;电子由电池负极流出,经过导线流入电池正极,C错误;Zn为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,D正确。
4.C 解析 锌、铜、稀硫酸组成的原电池中锌是负极,铜是正极,则电流方向:N→M,A错误;铝、铜、浓硝酸组成的原电池中,由于铝在常温下遇到浓硝酸钝化,所以铝是正极,铜是负极,负极反应为Cu-2e-Cu2+,B错误;镁、铝、氢氧化钠溶液组成的原电池中,铝和氢氧化钠溶液反应,铝是负极,镁是正极,则电子方向:N→M,C正确;铜、铁、硫酸铁溶液组成的原电池中,铁是负极,铜是正极,正极是铁离子放电,所以在溶液中,Fe3+移向Cu极附近,D错误。
5.C 解析 金属锂失去电子,做负极,多孔石墨做正极。原电池中阳离子移向正极,a电极是正极,则Li+向a极迁移,A正确;b极锂失去电子,发生氧化反应,B正确;每生成4.6 g Li2O2,消耗0.2 mol Li,转移0.2 mol电子,C错误;该装置属于原电池,化学能主要转化为电能,D正确。
6.C 解析 铁较铜活泼,铁为负极,原电池中阴离子向负极移动,则S向Fe电极方向移动,A正确;锌较活泼,失去电子发生氧化反应,做负极反应物,B正确;电池放电过程中,负极反应为Pb-2e-+SPbSO4,则负极质量不断增加,正极反应为PbO2+2e-+4H++SPbSO4+2H2O,正极质量也不断增加,C错误;正极的氧化银得到电子发生还原反应生成银,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,D正确。
7.C 解析 动物体内葡萄糖被氧化成CO2,发生了化学反应,使化学能转化为热能,故A错误;一定条件下,石墨转变为金刚石需要吸收能量,即石墨的能量低于金刚石的能量,说明石墨比金刚石稳定,故B错误;“纸电池”装置中Fe比Cu活泼,Fe做负极,电池工作时电子由铁电极流出,故C正确;稀盐酸与碳酸氢钠的反应为吸热反应,形成新化学键所释放的总能量小于断裂旧化学键所吸收的总能量,故D错误。
8.AD 解析 该原电池工作时LiAl发生失电子的反应,LiAl电极为负极,则FeS2电极为正极,1 mol FeS2完全反应转移4 mol电子,则正极反应为FeS2+4Li++4e-Fe+2Li2S。LiAl为负极,发生氧化反应,A错误;电池工作时电流方向为“负极→内电路电解液→正极”,该电池LiAl极是负极,而FeS2极是正极,B正确;正极的电极反应式为FeS2+4Li++4e-Fe+2Li2S,C正确;电子从负极流出,经用电器流向正极,故电子流向:LiAl极→用电器→FeS2极,D错误。
9.BD 解析 若X为CuSO4溶液,则电池工作时,Cu电极是正极,发生还原反应,电极反应为Cu2++2e-Cu,Cu电极质量增加,A正确;若X为浓硫酸,因为铝发生钝化,则电池工作时,Cu电极是负极,电极反应为Cu-2e-Cu2+,Cu电极没有气体生成,B错误;若X为稀硝酸,则电池工作时,铝电极是负极,发生氧化反应,电极反应为Al-3e-Al3+,Al电极溶解,C正确;若X为硝酸银溶液,则电池工作时,总反应为Al+3AgNO3Al(NO3)3+3Ag,电解质溶液颜色不变,D错误。
10.C 解析 电极a通入氨气生成氮气,说明氨气被氧化,电极a为原电池负极,则电极b为正极。氧气在电极b上发生还原反应,故A正确;溶液中的阴离子向负极a移动,故B正确;电子只能通过导线传递,不能通过电解质溶液,故C错误;负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH-向负极a移动参与反应,故负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O,故D正确。
11.D 解析 锌粉为负极,发生氧化反应,A正确;石墨为正极,阳离子迁移至正极,B正确;正极中氧气得电子发生还原反应,正极反应为O2+2H2O+4e-4OH-,C正确;该电池有质量小、柔韧性好的优点,所发生的反应不可逆,不可重复使用,D错误。
12.答案 (1)CD
(2)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2
(3)增强
(4)3
(5)B
(6)MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O
(7)阴离子 阳离子
解析 (1)能自发发生的氧化还原反应能够设计成原电池,CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应,故A不符合题意;NaOH+HClNaCl+H2O不是氧化还原反应,故B不符合题意;2CO+O22CO2是自发发生的氧化还原反应,故C符合题意;Fe+2FeCl33FeCl2是自发发生的氧化还原反应,故D符合题意。
(2)放电时Zn做负极,发生氧化反应,由总反应可知Zn转化为Zn(OH)2,故负极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。
(3)放电时K2FeO4做正极,发生还原反应,由总反应可知,正极反应为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,放电时正极附近会消耗水产生OH-,因此溶液的碱性增强。
(4)由正极反应可知,放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被还原。
(5)由电池工作原理示意图可知反应中Na被氧化为Na+,则a极为原电池的负极,b极为原电池的正极,Na+将从a极移动到b极,故A正确;Na和水会剧烈反应产生氢气,该电池的电解液不可以换成更易导电的饱和NaCl溶液,故B错误;系统工作时,b极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HC+H2,碳酸氢根离子与移动过来的钠离子结合成碳酸氢钠,所以b极区可能会析出碳酸氢钠固体,发生的反应为Na++HCNaHCO3↓,故C正确;系统工作时,b极的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-2HC+H2,每生成1 mol H2转移2 mol电子,故D正确。
(6)MnO2在正极得到电子生成Mn2+,电极反应式为MnO2+2e-+4H+Mn2++2H2O。
(7)由该装置工作一段时间后K2SO4溶液的浓度增大可知,a膜为能使S通过的阴离子交换膜,b膜为能使K+通过的阳离子交换膜。
13.答案 (1)③ Cu2++2e-Cu 3.0 g (2)①B
②9.6 mol
解析 (1)①中铜是负极,碳是正极,铁离子在正极放电生成亚铁离子,不能比较Fe2+与Cu2+的氧化性强弱;②中常温下铁遇浓硝酸发生钝化,铁是正极,铜是负极,不能比较Fe2+与Cu2+的氧化性强弱;③中铁是负极,碳是正极,铜离子在正极得到电子生成铜,能比较Fe2+与Cu2+的氧化性强弱,正极的电极反应为Cu2++2e-Cu。当导线中通过0.05 mol电子时,消耗铁0.025 mol×56 g·mol-1=1.4 g,析出铜0.025 mol×64 g·mol-1=1.6 g,则两个电极的质量差为1.4 g+1.6 g=3.0 g。
(2)①实验测得OH-向B电极移动,则B电极是负极,因此B处电极入口通甲烷。②甲烷的体积为33.6 L(标准状况下)时,其物质的量是1.5 mol,假设电池的能量转化率为80%,则导线中转移电子的物质的量为1.5 mol×80%×8=9.6 mol。
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