6.3 课题2化学电源燃料电池 练习（含答案） 2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2

课题2　化学电源　燃料电池
1 下列有关电池的叙述不正确的是(　　)
A. 水果电池是方便实用的家用电池
B. 铅蓄电池是一种常用的二次电池
C. 氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D. 锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄
2 下列关于原电池的叙述不正确的是(　　)
A. 原电池中失去电子的电极为正极
B. 原电池的负极发生氧化反应
C. 原电池是将氧化还原反应产生的化学能转化为电能的一种装置
D. 原电池中，电子由负极经导线流向正极
3 (2023南京协同体七校期中联考)普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是(　　)
A. 负极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B. 测量原理示意图中，电子从Ag2O/Ag电极经导线流向Cu电极
C. 电池工作时，OH－向Cu电极移动
D. 电池工作时，OH－浓度增大
4 (2024河北邯郸期末)LiO2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景，电池结构如图所示。下列关于该电池的说法正确的是(　　)
A. 金属锂为正极，光催化电极为负极
B. 电解质1和电解质2都不能是水溶液
C. 放电时，Li＋经离子交换膜由右侧移动到左侧
D. 电池每消耗标准状况下22.4 L O2时，电路中转移4 mol电子
5 (2023扬州邗江区期中)我国科研人员研制出一种LiN2电池，电池反应为6Li＋N2===2Li3N，其放电过程为原电池工作原理，电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该装置实现了电能向化学能的转化
B. N2发生还原反应
C. a极反应式为Li＋e－===Li＋
D. 电池工作时，电子从a电极经导线流向b电极，再从b电极经电解质溶液流向a电极
6 (2024宿迁期末)AlMnO电池原理如图所示，总反应为Al＋MnO＋2H2O===[Al(OH)4]－＋MnO2。下列说法正确的是(　　)
A. 多孔Ni作负极
B. Al电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
C. 电池工作时，K＋向负极区移动
D. 正极反应式为MnO＋3e－＋4H＋===MnO2＋2H2O
7 (2024盐城期末)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A. Ag作原电池正极
B. 电流由Ag经活性炭流向Pt
C. 每消耗标准状况下11.2 L O2，最多去除2 mol Cl－
D. Pt表面发生的反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
8 下列有关装置的说法正确的是(　　)
　　　 　　　
A. 装置Ⅰ中Mg为原电池的负极
B. 装置Ⅱ为一次电池
C. 装置Ⅲ可构成原电池
D. 装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒
9 酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的Pt电极
B. 负极的电极反应式：CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH
C. 该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D. 每消耗22.4 L O2时，外电路中就通过4 mol电子
10 CO2还原为甲醇(CH3OH)是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢主要反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.4 kJ/mol。
(1) H2O分子用电子式表示为________。反应中每生成0.5 mol甲醇，转移电子的物质的量是________mol。
(2) 一定条件下，该反应过程中的能量变化情况如图所示，其中E2－E1＝________kJ/mol。
(3) T1 ℃下，向一容积为3 L的恒容密闭容器中加入一定量的CO2和H2，在催化剂存在时发生反应：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得不同时间(t)各物质的物质的量如表所示。
t/min n(CO2)/mol n(H2)/mol n(CH3OH)/mol n(H2O)/mol
0 2.00 6.00 0 0
t1 1.65 a 0.35 0.35
t2 b 3.60 0.80 0.80
t3 b 3.60 0.80 0.80
①0～t1 min内，用H2浓度变化表示该反应的化学反应速率为________mol/(L·min)。
②下列有关上述反应的说法正确的是______(填字母)。
A. CH3OH中的化学键是共价键
B. 消耗3 mol H2(g)的同时生成1 mol H2O(g)，此时该反应达到化学平衡状态
C. 0～t1 min内反应放出的热量小于t1～t2 min内放出的热量
(4) 甲醇(CH3OH)燃料电池的电极采用膜电极，该电极由催化剂层和质子交换膜构成，其中质子交换膜能传导H＋，同时作为隔膜防止两极的物质相互反应。该电池的工作原理如图所示。
①该电池的负极是________(填“电极a”或“电极b”)。
②工作时，电极b的电极反应式是____________________________。
(5) 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
①A为生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。
②正极反应式为______________________________，负极反应式为_________
________________________________________________________。
③放电过程中，H＋由________(填“正”或“负”，下同)极区向________极区迁移。
④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体________L。
⑤该电池________(填“能”或“不能”)在高温下工作。
课题2　化学电源　燃料电池
1. A　水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电，不能作为家用电池，A错误。
2. A　原电池中，负极失电子，正极得电子，A错误。
3. C　反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，Cu作负极，发生氧化反应，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，Ag2O/Ag作正极，发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A错误；Cu作负极，Ag2O/Ag作正极，电子由Cu电极经导线流向Ag2O/Ag电极， B错误；电池工作时，阴离子移向负极，则OH－向Cu电极移动，C正确；反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，电池工作时，OH－浓度不变，D错误。
4. B　金属锂为负极，光催化电极为正极，A错误；Li、Li2O2均能与H2O反应，故电解质1和电解质2都不能是水溶液，B正确；放电时，阳离子向正极移动，故阳离子(Li＋)经离子交换膜由左侧移动到右侧，C错误；正极反应式为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，电池每消耗标准状况下22.4 L(即1 mol)O2时，电路中转移2 mol电子，D错误。
5. B　该装置放电过程为原电池工作原理，则该装置实现了化学能向电能的转化，A错误；电池反应为6Li＋N2===2Li3N，氮的化合价降低，则N2发生还原反应，B正确；a极为负极，其电极反应式为Li－e－===Li＋，C错误；电池工作时，电子从a电极经导线流向b电极，电子只在导线中移动，不能在溶液中移动，D错误。
6. B　由总反应知，Al元素的化合价升高，失去电子，Al作负极，多孔Ni作正极，A错误；电池工作时，阳离子向正极区移动，故K＋向正极区移动，C错误；正极区溶液显碱性，应该用OH－平衡电荷，正极反应式为MnO＋3e－＋2H2O===MnO2＋4OH－，D错误。
7. C　O2在Pt表面得电子，则Ag发生失电子的反应，Ag作原电池的负极，A错误；电子由Ag经活性炭流向Pt，则电流由Pt经活性炭流向Ag，B错误；每消耗标准状况下11.2 L(即0.5 mol)O2，转移2 mol电子，需要消耗2 mol Ag，则生成2 mol Ag＋，最多可去除2 mol Cl－，C正确；由题干信息“实现废酸的纯化”知，溶液显酸性，故产物不能是OH－，D错误。
8. D　Al能够与NaOH溶液反应，而Mg不能反应，所以装置Ⅰ中Mg为原电池的正极，Al为原电池的负极，A错误。装置Ⅱ为铅蓄电池，可充电也可放电，为二次电池，B错误。装置Ⅲ中2个电极都是Zn，没有活动性不同的电极，因此不可构成原电池，C错误。由于电极活动性Zn比C强，所以Zn为负极，碳棒为正极，故装置Ⅳ工作时，电子由负极锌通过导线流向正极碳棒，D正确。
9. B　电子从呼气的Pt电极经导线流向通入氧气的Pt电极，不能通过质子交换膜移动，A错误；呼气通入的Pt电极为原电池的负极，呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，B正确；通入氧气的Pt电极为正极，酸性条件下，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，放电时消耗氢离子，则正极区溶液的pH增大，C错误；没有说明是否为标准状况，无法计算消耗22.4 L氧气的物质的量和外电路中电子转移的物质的量，D错误。
10. (1) 　3
(2) 49.4
(3) ①　②AC
(4) ①电极a　②O2＋4e－＋4H＋===2H2O
(5) ①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
③负　正　④22.4　⑤不能