课时小练4　化学电源（含答案）2025-2026学年高中化学苏教版选择性必修1

课时小练4　化学电源
夯实基础
1 [苏州十中阶段练习]铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4。下列结论正确的是(　　)
A. 电池放电时，Pb电极发生还原反应
B. 电池充电时，电解质溶液的密度不断增大
C. 电池放电时，两极板质量均减小
D. 电池充电时，PbO2电极接电源的负极
2 [南京六校联合体期末]利用微生物中的芽孢杆菌来处理宇航员排出的粪便，同时能得到电能。氨气与氧气分别通入燃料电池两极，最终生成常见的无毒物质，示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. H＋ 从a电极移向b电极
B. 负极区发生反应：2NH3－6e－ ===N2 ＋6H＋
C. 当标准状况下2.24 L O2被还原，则a电极向b电极转移0.4 mol电子
D. 工作一段时间后电解质溶液的pH不变
3 [扬州邗江期中]下列有关原电池的说法正确的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 图甲所示装置中，盐桥中的Cl－向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动
B. 图乙所示装置中，正极的电极反应式为2H＋＋Ag2O＋2e－===2Ag＋H2O
C. 图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变厚
D. 图丁所示装置中，放电一段时间后，电解质溶液的酸性增强，导电能力提高
4 [泰州中学期初]某燃料电池可实现NO和CO的无害转化，其结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 石墨Ⅰ电极上发生氧化反应
B. 电池工作时Na＋向石墨Ⅱ电极处移动
C. 石墨Ⅱ反应式：CO－2e－＋O2-===CO2
D. 电路中每通过6 mol电子，生成1 mol N2
5 [南通海安学业质量检测]K2FeO4和Zn在碱性条件下组成二次电池，放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 放电时，电子通过离子交换膜从右向左运动
B. 放电时，负极区电解质溶液的pH逐渐减小
C. 充电时，石墨电极上的电极反应式为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O
D. 充电时，将Zn电极与外接电源的正极相连
6 [苏州一中检测]我国高温固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。科学家利用该技术实现了废气资源回收能量，并得到单质硫，原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A. 电极b为电池负极
B. 电极a上的电极反应为
2H2S＋2O2-－4e－===S2＋2H2O
C. 该电池消耗1 mol H2S转化成的电能理论上等于其燃烧热值
D. 电路中每通过4 mol电子，正极消耗44.8 L H2S
7 [南通海安中学阶段练习]某新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是(　　)
A. a极发生还原反应
B. b极电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C. Na＋通过交换膜向左室迁移
D. 反应中每消耗1 mol CN－，转移电子数为5×6.02×1023
提升素养
8 [南通如皋教学质量调研]Mg/LiFePO4 电池的电池反应为xMg＋2xLi＋＋2Li1－xFePO4xMg2+＋2LiFePO4，其装置示意图如下。下列有关说法正确的是(　　)
A. 放电时，电能转变为化学能
B. 充电时，Mg极接电源的正极
C. 放电时，电路中每转移1 mol电子，电池内部有1 mol Mg2+迁移至正极区
D. 充电时，阳极的电极反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
9 [苏州中学阶段练习]一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示。通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度，当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动，血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A. 电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B. 两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
C. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
D. 消耗18 mg葡萄糖理论上a电极有0.4 mmol电子流入
10 [盐城四校阶段练习]利用电化学原理，可将H2、CO2转化为C2H5OH，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 电极2是电源的负极
B. H＋由右侧通过质子膜移向左侧
C. 该装置工作时电能转化为化学能
D. 电极1上电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H5OH＋3H2O
11 [镇江中学阶段练习]一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 放电时电极a上反应为C6H12O6－24e－＋24OH－===6CO2↑＋18H2O
B. 放电时电极b附近溶液的pH降低
C. 离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜
D. 为加快净化污水和淡化海水的速率，该电池可在高温下工作
12 [镇江一中期中]新型Sb2S3-NaCrO2二次电池充电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 放电时电极A为正极
B. 充电时化学能转化为电能
C. 放电时电极B的电极反应式为Na1－xCrO2＋xNa＋－xe－===NaCrO2
D. 放电时理论上每生成1 mol Sb2S3转移x mol e－
13 [淮安盱眙中学学情调研]回答下列问题。
(1) 用零价铁(Fe)去除酸性水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一，Fe还原水体中NO的反应原理如下图所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是____________________________________。
(2) 浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如下图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为________极，Y极反应式为_____________________________________
______________________________________________________________________。
②Y极生成1 mol Cl2时，________mol Li＋移向________(填“X”或“Y”)极。
(3) CH4可作为燃料使用，用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下图所示。
电池总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，则电极c是________(填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式为_______________________________________。若线路中转移2 mol电子，则上述CH4燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为________L。
课时小练4　化学电源
1. B　根据电池反应式知，Pb化合价由0变为＋2，则Pb作负极，失电子被氧化，发生氧化反应，A错误；电池充电时，根据2PbSO4＋2H2O===PbO2＋2H2SO4＋Pb知，由水变为硫酸溶液，则溶液的密度逐渐增大，B正确；根据正、负极电极反应式PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O、Pb－2e－＋SO===PbSO4可知两极均会产生硫酸铅沉淀，两极板质量均增大，C错误；充电时PbO2失电子作阳极，连接电源的正极，D错误。
2. D　燃料电池中通入燃料的电极为负极，通入空气或氧气的电极为正极，因此通入氨气的电极为负极，即a电极为负极，通入氧气的电极为正极，即b电极为正极，二者最终生成氮气和水，据此分析解答。原电池中阳离子向正极移动，因此H＋从a电极移向b电极，A正确；负极上氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，负极的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋，B正确；标准状况下2.24 L O2的物质的量为0.1 mol，氧元素化合价从0降低为－2，0.1 mol O2需得到0.4 mol电子，则a电极向b电极转移0.4 mol电子，C正确；该电池的总反应是氨气与氧气生成氮气和水，生成的水起到稀释溶液的作用，使溶液中H＋浓度减小，溶液的pH增大，D错误。
3. A　甲装置构成原电池，锌作负极，铜作正极；原电池中阴离子向负极移动，则Cl－向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动，A正确；正极为氧化银得电子发生还原反应，即Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B错误；锌筒作负极被消耗，使用一段时间后，锌筒会变薄，C错误；铅蓄电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，放电一段时间后，消耗了硫酸的同时生成水和难溶的硫酸铅，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D错误。
4. C　石墨Ⅰ电极上NO发生反应生成N2，N的化合价降低，属于还原反应，石墨Ⅰ为正极，A错误；电池工作时Na＋向正极移动，即向石墨Ⅰ电极处移动，B错误；石墨Ⅱ为负极，失电子，发生氧化反应，反应式为CO－2e－＋O2-===CO2，C正确；N元素化合价由＋2降低为0，每生成1 mol N2得到4 mol电子，则电路中每通过6 mol电子，生成1.5 mol N2，D错误。
5. C　放电时，电子从锌电极通过外电路流向石墨电极，电子不能在电解质溶液中传导，A错误；放电时，原电池的负极发生氧化反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，OH－通过OH－交换膜不断进行补充，负极区电解质溶液的pH基本不变，B错误；充电时，石墨电极是阳极，发生氧化反应，石墨电极上的电极反应式为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O，C正确；充电时，应将Zn电极与外接电源的负极相连，D错误。
6. B　由装置图分析可知，通入硫化氢生成单质硫，硫元素的化合价升高失去电子，故电极a为负极，则通入氧气的电极b为正极，A错误；硫化氢在负极失去电子同时结合氧离子生成硫单质和水，B正确；该电池消耗1 mol H2S转化成的电能理论上不等于其燃烧热值，硫化氢完全燃烧生成二氧化硫，释放的热量更多，C错误；H2S在负极被消耗，且无法确定温度和压强，不能通过体积计算气体的物质的量，D错误。
　燃料电池
(1)氢氧燃料电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应不同。
介质 负极反应式 正极反应式
酸性 H2－2e－===2H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
中性 H2－2e－===2H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
碱性 H2－2e－＋2OH－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(2) 燃料电池的燃料除氢气外，还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体。
若用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH3OH)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是CH3OH，其最终产物是H2O、CO，负极反应式是CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；正极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；总反应式是2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O。
7. D　在a极，CN－转化为CO和N2，C元素由＋2价升高到＋4价，N元素由－3价升高到0价，则a极失电子发生氧化反应，A错误；b极为正极，H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；a极为负极，b极为正极，电池工作时阳离子向正极移动，则Na＋通过交换膜Ⅱ向右室迁移，C错误；CN－转化为CO和N2，存在下列关系式：CN－～5e－，则反应中每消耗1 mol CN－，转移电子数为5×6.02×1023，D正确。
8. D　放电时，化学能转化为电能，A错误；放电时，Mg作原电池的负极，则充电时，Mg极接电源的负极，B错误；图示交换膜为锂离子导体膜，Mg2+不可以通过，C错误；由电池反应可知，充电时，阳极上LiFePO4失去电子，发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D正确。
9. D　a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A正确；原电池中阳离子从负极向正极迁移，Na＋迁移方向为b→a，B正确；b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，过程中CuO的质量和化学性质保持不变，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，C正确；根据反应1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，D错误。
10. C　氢气失电子，则电极2为负极，A正确；该原电池工作时，H＋由右侧通过质子膜移向左侧，B正确；该装置为原电池，工作中是化学能转化为电能，C错误；CO2在电极1上得到电子转化为乙醇，电极反应式为2CO2＋12e－＋12H＋===C2H5OH＋3H2O，D正确。
11. C　电极b加入含NO的废水，产生氮气，氮元素化合价降低，得到电子，所以电极b是正极，则电极a为负极，并且电极a区内溶液不显碱性，所以电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋，A错误；电极b是正极，电极反应式为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－，B错误；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在放电时阴离子移向左侧负极，阳离子移向右侧的正极，所以该电池工作时，离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，C正确；高温会导致厌氧菌、反硝化细菌等微生物的蛋白质发生变性而失去其生理活性，导致电池失效，因此该电池不能在高温下工作，D错误。
12. D　新型Sb2S3NaCrO2电池充电时Na＋移向电极A，根据电解池内电路阳离子移向阴极，可知充电时A为阴极，B为阳极。放电时A为负极，B为正极，A错误；放电时原电池工作将化学能转化为电能，B错误；放电时电极B为正极，得电子发生还原反应，对应电极反应式为Na1－xCrO2＋xNa＋＋xe－===NaCrO2，C错误；放电时NaxSb2S3～Sb2S3～xe－，理论上每生成1 mol Sb2S3转移x mol e－，D正确。
13. (1) ①铁　②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O　(2) ①正　2Cl－－2e－===Cl2↑
②2　X　(3) 负极　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　11.2
解析：(1) ①负极失电子，由题干可知，铁作还原剂，失电子，因此负极为铁。②正极得电子，化合价降低，由图示可知，NO得电子生成NH，因此正极的电极反应式为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O。(2) ①加入稀盐酸，X极产生H2，则H＋得电子生成H2，X极为正极，Y极为负极，负极Cl－失电子生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。②由负极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑可知，Y极每产生1 mol Cl2，转移2 mol电子，有 2 mol Li＋向正极移动，即向X极移动。(3) 图中电子由电极c经导线移向电极d，则电极c为负极；负极甲烷失电子生成二氧化碳，电极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋；由负极反应式可知，线路中转移2 mol电子，消耗0.25 mol甲烷，结合总反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O可知，同时消耗0.5 mol氧气，0.5 mol氧气标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L。