人教版高中化学选择性必修1 第12周 原电池与化学电源 练习（含答案）

第四章 化学反应与电能
第12周 原电池与化学电源
一、选择题（每小题3分）
1．下列设备工作时，能实现将化学能最终转化为电能的是（ ）
A B
风力发电机 火力发电
C D
太阳能集热器 硅太阳能电池
2．有关电化学知识的描述正确的是（ ）
A．，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B．某原电池反应为，装置中的盐桥中是装有含琼胶的饱和溶液，由于生成的会使盐桥的导电性减弱，所以不能使用溶液
C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D．任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
3．用如图所示装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是（ ）
A．该装置将化学能转化为电能 B．从极经阳离子交换膜移向极
C．工作一段时间后，极附近的减小 D．该装置的总反应为
4．某化学兴趣小组为了探究电极材料在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
实验编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针 偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、石墨 NaOH溶液
下列说法不正确的是（ ）
A．实验1中Al电极作正极
B．实验3中“电流表指针偏转方向”为偏向Al
C．实验2中电解质溶液中H+移向Cu电极
D．实验3中Al电极的电极反应式：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-
5．某种市售锌锰干电池的构造如图所示，该干电池反应原理的化学方程式为Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，下列说法错误的是（ ）
A．该干电池是碱性锌锰干电池
B．电池工作时，向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．正极电极反应为+MnO2+e-=MnO(OH)+NH3
6．铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 （ ）
A．放电时，正、负电极质量均增大
B．放电时，溶液的pH减小
C．充电时，Pb与电源负极相连接
D．充电时，每消耗，转移电子数为
7．某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有b的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，但惰性电极上只有d析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是（ ）
A．b>c>a>d B．d>a>c>b C．a>b>c>d D．b>a>d>c
8．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为。下列有关说法正确的是（ ）
A．检测时，电解质溶液中的向负极移动
B．若有电子转移，则消耗氧气(标准状况下)
C．电池总反应为
D．正极上发生的反应为
9．实验室可用电化学法制备盐酸羟胺：向两侧电极分别通入NO和，以盐酸为电解质，装置（图Ⅰ）和正极反应机理图（图Ⅱ）如下。
下列说法不正确的是（ ）
A．图Ⅰ离子交换膜应选择氢离子交换膜
B．图Ⅱ方框中缺失的物质为
C．正极区反应过程中共有4种中间产物
D．工作一段时间后，负极区溶液pH增大
10．硼氢化合物燃料电池实现了发电和制氢的同步，其原理如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．交换膜M为阴离子交换膜
B．a极电势高于b极电势
C．b极反应式为
D．标准状况下a极生成11.2LH2时，有0.125mol被还原
11．一种离子液体电池可以在供电的同时将转化为，电解质为离子液体及少量水，其中的是一种季铵离子，在电池中作电解质、质子源和促进剂。该电池如图所示运行一段时间后，碳纳米管表面可检测出有生成。
下列说法正确的是（ ）
A．a电极为负极，在该电极上被氧化
B．b电极反应式为
C．是电池中唯一的质子源
D．作为电池促进剂的原理是通过生成增加电荷浓度，从而增强了离子电流强度
二、非选择题
12．（14分）化学电池在日常生活中有着广泛的应用。回答下列问题。
(1)（2分）下列相关说法正确的是___________(填字母)。
A．单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以作为判断该电池的优劣的指标之一
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．电能属于一次能源
D．原电池正极和负极必须是金属
(2)（6分）纯电动车采用了高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应式为。
①该电池放电时负极的电极反应式为 。
②如图所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为[电极反应]。每转移0.1mol电子，消耗标准状况下空气的体积为 L(假设占空气体积的)，溶液pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)（6分）利用电池原理治理各种污染是科研工作人员致力研究的重要课题之一：硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。
①a极名称为 ，b极电极反应式为 。
②气体去除的原理为 (语言叙述)。
第12周 原电池与化学电源
B 【解析】风力发电机是将风能转化为电能，A不符合题意；火力发电是将化学能先变为机械能，再将机械能转化为电能，B符合题意；太阳能集热器为太阳能转化为热能的设备，C不符合题意；硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，D不符合题意。
B 【解析】能设计成原电池的反应必须是自发进行的氧化还原反应，氧化钙与水反应生成氢氧化钙的反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，A错误；某原电池反应为，装置中的盐桥中是装有含琼胶的饱和溶液，因KCl与AgNO3反应生成AgCl沉淀会使盐桥的导电性减弱，容易阻止原电池反应的发生，所以不能使用溶液，B正确；原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，也可以是金属和能导电的非金属(如石墨)，C错误；原电池反应是自发进行的氧化还原反应，但并不是任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池，若该自发进行的氧化还原反应的反应速率极慢，或没有合适的电极材料、电解质溶液等，则不能设计成原电池，D错误。
D 【解析】对于H2、Cl2、KOH燃料电池，通H2的a电极失电子，作负极；通入Cl2的b电极得电子，作正极。该装置是燃料电池为原电池，将化学能转化为电能，A正确；在原电池中，阳离子向正极移动，则K+从a极经阳离子交换膜移向b极，B正确；原电池工作时，a极发生反应H2+2OH--2e-=2H2O，则工作一段时间后，a极附近的pH减小，C正确；负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，则该装置的总反应为H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D不正确。
B 【解析】金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，则实验1中Mg的活泼性大于Al，Mg电极作负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，Al电极作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，A正确；实验3中发生2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4] +3H2↑，所以铝是负极，根据实验1和2可知，电流表偏向正极，所以实验3中“电流表指针偏转方向”为偏向石墨 ，B错误；金属与酸构成的原电池中，活泼金属作负极，则实验2中Al的活泼性大于Cu，Cu电极作正极，实验2中电解质溶液中H+移向Cu电极，C正确；根据选项B的分析，可知实验3中Al为负极，电极反应式：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-，D正确。
A 【解析】根据图示，电解质溶液是NH4Cl溶液。在NH4Cl溶液中，水解使得溶液呈酸性，因此该电池不是碱性锌锰干电池，错误，A符合题意；原电池中，阳离子向正极移动，因此向正极移动，正确，B不符合题意；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，正确，C不符合题意；根据总反应方程式，MnO2得到电子转化为MnO(OH)，正极电极反应为MnO2+e-+=MnO(OH)+NH3，正确，D不符合题意。
B 【解析】放电时，负极反应式为，正极反应式为，正、负极都生成，质量均增大，A正确；放电时的总反应为，消耗硫酸且生成水，溶液中氢离子浓度减小，pH增大，B错误；Pb是放电时的负极，充电时作阴极，与电源负极相连，C正确；充电时转化为Pb和，Pb元素化合价从 + 2价变为0价和 + 4价，每消耗2mol，转移2mol电子，转移电子数为，D正确。
A 【解析】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，形成了原电池，该合金表面只有b的化合物生成，说明只有b失去电子，发生了氧化反应，b最活泼；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体，则b、c比a、d活泼；若将该合金进行如图装置实验即形成电解池，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，即a、b、c均失去电子转化为离子进入电解质溶液中，惰性电极上只有d析出，说明d的离子得电子能力最强，即d金属单质还原性最弱。则这四种金属的活动性顺序正确的是b>c>a>d，故选A。
C 【解析】根据电池总反应式为可知，CH3CH2OH被氧化，在负极区发生失电子的氧化反应，O2得电子，在正极发生还原反应，据此分析解答。电解质溶液中的向正极移动，A错误；根据正极反应式，每转移电子，消耗氧气，即标准状况下，B错误；根据电池的正、负极反应式可知电池的总反应为，C正确；硫酸为电解液，O2得电子，在正极发生还原反应，D错误。
D 【解析】由图Ⅰ电子流向可知，以盐酸作电解质，负极反应为氢气失去电子发生氧化反应：，正极反应为NO得到电子发生还原反应：，氢离子通过交换膜移向正极。由分析知，图Ⅰ离子交换膜应选择氢离子交换膜，A正确；从题干可知，羟胺能与盐酸反应生成盐酸羟胺，则图Ⅱ方框中是羟胺与反应生成，B正确；由图Ⅱ可知，Fe为催化剂，其余4种为中间产物，C正确；负极反应为，反应后向正极迁移，工作一段时间后负极区溶液pH不变，D错误。
D 【解析】根据图示，a极H2O转化成H2，发生还原反应，故a极是正极，b极为负极，负极发生氧化反应生成，据此分析回答问题。电池工作时，a极反应为，产生的向负极迁移，故交换膜M为阴离子交换膜，A正确；在原电池中，正极电势高于负极电势，由分析可知，a极电势高于b极电势，B正确；b极发生氧化反应，根据电荷守恒，电极反应式为，C正确；标准状况下11.2LH2的物质的量为0.5mol，a极反应式为，生成0.5molH2得到1mol电子，根据关系式~8e-，有0.125mol 被氧化，D错误。
B 【解析】碳纳米管通入二氧化碳，生成甲烷和，发生还原反应，得到电子，是正极，电极反应：；则锌为负极，锌失电子，发生氧化反应。根据分析知，a电极为负极，锌被氧化，A错误；根据分析知，b电极反应式为，B正确；根据左图可知，水也是质子源，C错误；根据左图可知，2个生成1个，没有增加电荷的浓度，D错误。
12．【答案】(1)A
(2)①Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 ②2.8 减小
(3)①负极 2H++2e-=H2↑ ② Fe2+失去电子转化为Fe3+，Fe3+氧化H2S生成S单质而除去
【解析】（1）电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少即为比能量，它反映了电池在单位质量或单位体积下所能输出的能量，比能量是衡量电池性能的重要指标之一，A正确；二次电池可以多次使用，随着使用，电极和电解质溶液消耗，不能无限次重复使用，B错误；一次能源是直接来自自然界而未经加工转换的能源，二次能源是由一次能源直接或间接转换而来的能源，电能属于二次能源，C错误；原电池的正极和负极可以是两种活动性不同的金属，也可以一种是金属，一种为非金属，如石墨，D错误。（2）①该电池放电时负极为锌失电子生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。②放电时Zn转化为，可得Zn失去电子，发生氧化反应，为负极，石墨为正极，正极反应式为，电路中流过0.1mol电子时，消耗O2的物质的量为0.025mol，则消耗标准状况下O2的体积为0.56L，假设O2占空气体积的，则消耗标准状况下空气的体积为=2.8L，每转移0.1mol电子，正极将产生0.1mol OH-，由负极电极反应式：可知，负极将消耗0.2mol OH-，因此溶液中c(OH-)减小，pH减小。（3）①电子从a极出发，故a极为负极，电极反应式为 Fe2+-e-=Fe3+；b极为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑。②除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步Fe2+在电极上发生反应Fe2+-e-=Fe3+；第二步，生成的Fe3+氧化硫化氢生成硫单质。