第四章　提升课时8　化学电源在高考中的考查 练习（含答案）2025秋高中化学选择性必修一（人教版2019）

第四章　提升课时8　化学电源在高考中的
(每小题5分)
1.一种新型的高性能、低成本的锂铝－石墨双离子电池。该电池放电时的总反应为AlLi＋CxPF6===Al＋xC＋Li＋＋PF。关于放电正确的是(　　)
AlLi合金为负极，发生还原反应
Li＋向负极移动
CxPF6发生的电极反应为CxPF6＋e－===xC＋PF
正极和负极的质量变化相等
2.HCOOH燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
放电时K＋通过离子交换膜向左迁移
正极的电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O
放电过程中需补充的物质X为H2SO4
每转移0.4 mol电子，理论上消耗1.12 L O2
3.(2023·宁德高二期末)锂空气充电电池有望成为电池行业的“明日之星”，其放电时的工作原理如图所示。已知电池反应：2Li＋O2Li2O2。下列说法错误的是(　　)
电池工作时，正极的电极反应式：O2＋2e－＋2Li＋===Li2O2
放电时，B极消耗22.4 L的O2，外电路中通过2 mol电子
充电时，B电极上的电势比A电极上的高
充电时，A极接电源的负极
4.(2024·重庆巴蜀中学高二月考)中科院研究了一款独特的锂－氮(Li—N)电池，电解质溶液为可传导Li＋的有机溶液，该电池可实现氮气的循环，并对外提供电能。充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li。下列说法不正确的是(　　)
锂－氮电池为绿色固氮提供了一种可能的途径
放电时，Li被N2氧化
放电时，乙电极发生的反应为N2－6e－===2N3－
理论上，该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变
5.一氧化氮－空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势
燃料电池总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
Pt1电极附近发生的反应为NO＋2H2O＋3e－===NO＋4H＋
该电池放电时H＋从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动
6.盐酸羟胺(化学式为NH3OHCl，其中N为－1价)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用如图1所示的方法制备，其电池装置中含Fe的催化电极的电极反应机理如图2所示。下列说法错误的是(　　)
含Fe的催化电极为正极
图2中，A为H＋，B为NH3OH＋
电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.0 g
电池工作时，H＋从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移
7.科学家设想利用图示装置进行CO2的固定，同时产生电能，该装置工作时，生成的碳附着在电极上，下列说法错误的是(　　)
(只允许阳离子通过)
多孔催化剂电极为正极，放电时发生还原反应
采用多孔催化剂电极有利于CO2扩散到电极表面
导线中流过2 mol e－，理论上就有2 mol Li＋由负极区进入正极区
负极区可以选用LiCl水溶液作电解质溶液
8.一种新型电池是利用催化剂Ag@AgBr/mp—TiO2光降解2－萘酚()，将其处理成无害物，装置如图。下列说法正确的是(　　)
工作时的负极发生反应：－46e－＋23O2－===10CO2↑＋4H2O
装置只是将化学能转化为电能
工作时，O2－从负极迁移到正极
b极电势高于a极
9.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb，关于该电池的下列有关说法正确的是(　　)
正极电极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2
放电过程中Li＋向钙电极移动
若将电解质改为LiCl—KCl溶液，对电池无影响
每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb
10.(10分)我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域。
回答下列问题：
(1)(2分)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为________(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
(2)(2分)电池正极反应的方程式为__________________________________
___________________________________________________________________。
(3)(2分)阳离子交换膜为图中的________膜(填“a”或“b”)。
(4)(2分)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上导线中转移________ mol电子。
(5)(2分)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，EZn—PbO2________EPb—PbO2(填“>”“＝”或“<”)。
提升课时8　化学电源在高考中的考查
1.C　[AlLi为合金，元素化合价为零价，在放电总反应中Li转化为Li＋，失电子化合价升高，发生氧化反应，A错误；在原电池中阳离子向正极移动，Li＋应向正极移动，B错误；放电总反应中Li转化为Li＋，失电子化合价升高，AlLi合金为负极，CxPF6为正极，正极发生得电子还原反应，电极反应为CxPF6＋e－===xC＋PF，C正确；每转移1 mol电子，负极Li转化为Li＋，进入电解质，负极质量减少7 g，正极CxPF6＋e－===xC＋PF，PF进入电解质，正极质量减少145 g，正极和负极的质量变化不相等，D错误。]
2.C　[由该工作原理图可知，左侧是由HCOOH和KOH转化为KHCO3，C的化合价由＋2价升高为＋4价，被氧化，故左侧为负极，右侧通入O2为正极。原电池中电解质溶液中的阳离子移向原电池的正极，故放电时K＋通过隔膜向右迁移，A错误；燃料电池正极为O2得电子产物与电解质反应生成水，则电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；从图中可以看出，右侧流出K2SO4，K＋来自负极的迁移，则X中含有硫酸根离子，右侧不断为反应提供H＋，所以放电过程中需补充的物质X为H2SO4，C正确；未指明温度和压强，无法计算，D错误。]
3.B　[电池工作时为原电池，正极得电子发生还原反应，根据总反应可知应是O2得电子结合迁移到正极的Li＋生成Li2O2，电极反应为O2＋2e－＋2Li＋===Li2O2，A正确；未注明是否为标准状况，无法确定22.4 L氧气的物质的量，B错误；放电时，Li电极发生氧化反应，为负极，则充电时A电极与电源负极相连，B电极与电源正极相连，B极的电势高于A极，C正确；充电时，A电极连接电源的负极，D正确。]
4.C　[锂－氮电池放电时消耗N2，充电时释放N2，实现了N2的循环，为绿色固氮提供了一种可能的途径，A正确；充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li，则放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，Li被N2氧化为Li3N，B正确；放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，乙为正极，电极方程式为N2＋6e－＋6Li＋===2Li3N，C错误；电池充电时发生的反应为2Li3N===N2＋6Li，放电时发生反应N2＋6Li===2Li3N，理论上，该电池每完成一个充、放电周期，电池的总质量不会发生改变，D正确。]
5.C　[根据NO和水变为硝酸，化合价升高，说明Pt1电极为负极，因此Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势，A正确；根据正极反应式和负极反应式得到燃料电池总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故B正确；Pt1电极NO变为硝酸，则负极附近发生的反应为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋，故C错误；原电池“同性相吸”，则该电池放电时H＋从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动，D正确。]
6.C　[根据图示，含Fe的催化电极通入NO生成NH3OHCl，N元素化合价降低，含Fe的催化电极为正极，电极反应为NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，A正确；图2中NH2OH和A反应生成B，则A为H＋，B为NH3OH＋，B正确；根据NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，电路中转移0.3 mol电子，有0.3 mol H＋由右室移入左室，所以左室溶液质量增加0.1 mol×30 g/mol＋0.3 g＝3.3 g，C错误；原电池中，H＋从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移，D正确。]
7.D　[由锂离子的移动方向可知，电解板(Li)为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，多孔催化剂电极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子和碳，电极反应式为3CO2＋4e－===2CO＋C。由分析可知，多孔催化剂电极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子和碳，A正确；多孔催化剂电极可以增大电极的表面积，有利于二氧化碳扩散到电极表面参与放电，B正确；导线中流过2 mol电子，负极生成2 mol的锂离子通过阳离子交换膜由负极区进入正极区，C正确；锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，则负极区不能选用水溶液作电解质溶液，D错误。]
8.A　[b极为负极，电极反应式为－46e－＋23O2－===10CO2↑＋4H2O，A正确；该装置为原电池，由图可知，光能和化学能转化为电能，B错误；原电池工作时，O2－(阴离子)从正极迁移到负极，C错误；a极为正极，b极为负极，a极电势高于b极，D错误。]
9.D　[钙电极为热激活电池的负极，钙失去电子发生氧化反应生成钙离子，电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，A错误；钙电极为热激活电池的负极，硫酸铅为正极，放电过程中，阳离子锂离子向硫酸铅电极移动，B错误；钙能与水反应生成氢氧化钙和氢气，则将电解质改为LiCl—KCl溶液，钙电极被损耗，无法形成原电池，C错误；由电池总反应可知，反应生成1 mol铅，反应转移2 mol电子，则转移0.1 mol电子，理论上生成铅的质量为0.1 mol××207 g/mol＝10.35 g，D正确。]
10.(1)负　K2SO4　(2)PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O　(3)a　(4)0.2　(5)>
解析　该电池为Zn—PbO2电池，从图中可知，Zn发生氧化反应转化为[Zn(OH)4]2－，故锌极为负极、PbO2极为正极，则A区为KOH，B区为K2SO4，C区为H2SO4；放电时正极反应为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，为了使溶液维持电中性，A区钾离子进入B，C区硫酸根离子进入B，故a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。(1)由分析可知，锌失去电子，为原电池的负极，电池中PbO2正极；A区域电解质为KOH，C区域的电解质为H2SO4，B区域的电解质为K2SO4。(2)该电池的正极二氧化铅得电子生成硫酸铅，其电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O。(3)正极消耗氢离子，负极消耗氢氧根离子，为了使溶液维持电中性，A区钾离子进入B，C区硫酸根离子进入B，故a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜。(4)该电池中，1个锌原子失2个电子生成锌离子，则消耗6.5 g Zn，理论上导线中转移0.2 mol电子。(5)锌活泼性强于铅，所以锌电极的电极电位比铅电极的低，二者正极材料相同，根据电池电动势定义可知，该电池与传统铅酸蓄电池相比较EZn—PbO2>EPb—PbO2。