苏教版高一年级必修二专题二第三单元化学能与电能的转化课时3化学电源限时训练含答案

化学电源 限时训练
一、选择题（每小题5分，共70分）
1．(双选)下列关于充电电池的叙述，不正确的是(　　)
A．充电电池又叫二次电池
B．充电电池可以无限制地反复充电、放电
C．废弃的镍镉电池可以随意丢弃也不会污染环境
D．较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放
2．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电极反应式为：2Zn＋2OH－－2e－===2ZnO＋H2↑，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，据此判断氧化银是(　　)
A．负极，被氧化 B．正极，被还原 C．负极，被还原 D．正极，被氧化
3．电池是人类生产和生活中的重要能量来源。下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
4．宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCFC型燃料电池。该燃料电池可同时供应电和水蒸气，其所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。已知该燃料电池的总反应为2H2＋O2==2H2O，负极反应为H2＋CO32－－2e－=CO2↑＋H2O，则下列推断正确的是(　　)
A．通氧气的电极为正极，发生氧化反应
B．电池放电时，电子经外电路由通氧气的正极流向通氢气的负极
C．正极的电极反应为4OH－－2e－===O2↑＋2H2O
D．电池工作时，碳酸根离子向负极移动
5．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列说法不正确的是(　　)
A．正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
6．镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在放电过程中的总反应方程式是：NiOOH + MH＝Ni(OH)2 + M。（已知反应6NiOOH + NH3 + H2O + OH－=6 Ni(OH)2 + NO2－）。下列说法正确的是（ ）
A．电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－
B．放电过程中，OH－离子向NiOOH极迁移
C．放电过程中，某电极反应式： MH + OH－= H2O + M + e－，MH 中的H被M氧化
D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液
7．下列电池工作时，O2在正极放电的是（ ）

A．锌锰电池 B．氢燃料电池 C．铅蓄电池 D．镍镉电池
8．一种镁—盐水电池的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 钢丝绒作负极 B. 镁极上产生大量H2
C. 电子由镁极沿导线流向钢丝绒极 D. 反应片刻后，溶液中产生大量红褐色沉淀
9．镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点，可分为镁—空气燃料电池，镁—海水燃料电池，镁—过氧化氢燃料电池，镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是(　　)。

A．放电过程中OH－移向正极
B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl－
C．镁电池中镁均为负极，发生氧化反应
D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为：H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O
10． (2018年高考·浙江卷)锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．金属锂作负极，发生氧化反应 B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－ D．电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH
11．一种新型燃料电池，以镍板为电极插入KOH溶液中，分别向两极通入乙烷(C2H6)和氧气，其中某一电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－===2CO32－＋12H2O。有关此电池的推断不正确的是(　　)
A．通入氧气的电极为正极
B．参加反应的O2与C2H6的物质的量之比为7∶2
C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度将下降
D．放电一段时间后，正极区附近溶液的pH减小
12．(2019年湖水襄阳枣阳市鹿头中学期中)我国成功研制出新型“海水电池”。电池反应为
4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)
A．铝片作负极 B．海水作为电解质溶液
C．电池工作时O2得到电子 D．电池工作时实现了电能向化学能的转化
13．(2019年高考·天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)

A. 放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－
B. 放电时，溶液中离子的数目增大
C. 充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02mol I－被氧化
D. 充电时，a电极需要得电子
14．(2019年湖南省衡阳八中质检一)瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪(图甲)能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3—Na2O，O2－可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是(　　)

A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极a
B．电极b是正极，O2－由电极a流向电极b
C．电极a的反应式为：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
D．当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移4 mol
二、填空题（每空2分，共30分）
15．近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换
膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：
(1)Pt(a)电极是电池的________极，电极反应式为________________________________；
Pt(b)电极发生______反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为____________________。
(2)电池的总反应方程式为_______________________________________________。
(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子，则消耗的CH3OH有________mol。
(4) 比起直接燃烧燃料产生电能，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是____________________________________。
16．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲烷燃料电池是采用铂作电极催化剂，用NaOH作为电池中的电解液，其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池的能量转化主要形式是______________。
(2)Pt(a)电极是电池的__________极，电极反应式为__________________________；
电池工作一段时间后电解质溶液的 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)电池的总反应方程式为__________________________。
(4)如果该电池工作时电路中通过4 mol电子，则消耗的CH4有________mol。
(5)若电解质溶液改为稀硫酸，正负极电极反应式分别为：
正极： ；负极：





















化学电源 限时训练 答案和解析
一、选择题（每小题5分，共70分）
1、BC【解析】充电电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命，B项错误；镍镉电池含有重金属离子、酸、碱等，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，故应对废电池进行集中处理，不能随意丢弃，C项错误。
2、B【解析】根据化合价可知，电极反应中银的化合价降低，被还原；原电池中较活泼的金属作负极，另一电极作正极，发生还原反应，所以氧化银为正极，得电子被还原，故选B。
3、C【解析】锌锰干电池工作一段时间后锌反应质量减轻，碳棒无变化，A项错误；氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，B项错误；氢氧燃料电池工作时，H2在负极被氧化发生氧化反应，C项正确；太阳能电池的主要材料是单质硅，而不是二氧化硅，D项错误。
4、D【解析】原电池中，通氧气的电极为正极，极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，发生还原反应，A错误；电池放电时，外电路电子由负极（即通氢气的极）经过导线流向正极（即通氧气的极），B错误；燃料电池中，正极发生的是氧气得电子的还原反应，电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，C错误；在电池中，阴离子移向原电池的负极，阳离子向正极移动，所以 CO32-向负极移动，D正确。
5、B【解析】中性条件下，正极发生O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A正确；由该电池的总反应可知，铝为负极，铂为正极，电池工作时，电流应由正极经外电路流向负极，故电流由铂电极经外电路流向铝电极，B说法错误；铂电极成网状增大了接触面积，C正确；正极铂电极没有参与电池反应，只是起导电作用，而负极铝被消耗，所以需要更换铝使电池继续使用，D正确。
6、A【解析】镍氢电池中主要为KOH作电解液 ，放电时，正极：NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH－，负极：MH+OH－－e－=M+H2O，正极电极反应式为：NiOOH+H2O+e－═Ni（OH）2+OH－，A正确；放电过程中，OH－向负极MH移动， B错误；MH+OH－－e－= M+H2O，MH中的H失去电子给Ni得到，故不是被M氧化的，M只是储氢合金，C错误；因易发生6NiOOH+NH3+H2O+OH－=6Ni（OH）2+NO2－，不能用氨水做电解质溶液，D错误。
7、B 【解析】锌锰电池的负极为锌，正极为石墨棒，主要是二氧化锰、氯化铵等物质得电子，A不符合；氢燃料电池中，氢气在负极反应，氧气在正极反应，B符合题意；铅蓄电池中铅在负极反应， PbO2 在正极反应，C不符合；镍镉电池中负极为镉（Cd），NiOOH在正极反应，D不符合。
8、C【解析】活泼金属镁为负极，而不是钢丝，故A错误；镁发生氧化反应，生成镁离子，而不产生氢气，故B错误；电子由负极沿导线流向正极，所以电子由镁极沿导线流向钢丝绒极，故C正确；正极过氧化氢得电子生成氢氧根离子与负极产生的镁离子生成白色的氢氧化镁沉淀，而不是红褐色沉淀，D错误。
9、A【解析】根据图像判断反应过程，判断正、负极，正确书写电极反应式。镁燃料电池，镁作负极失电子，产物由电解质溶液决定。ClO－在正极反应，由图可知有Cl－和OH－生成，OH－向负极（左侧）移动，与负极产生的Mg2＋生成Mg(OH)2。
10、C【解析】锂(Li)－空气电池中，锂为负极，发生氧化反应，A项正确；负极的电极反应为4Li－4e－===4Li＋，生成的Li＋向正极移动，B项正确；通入空气的一极为正极，正极的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；把正、负极的电极反应相加可得电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，D项正确。
11、D【解析】通入乙烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，A项正确；B项，1 mol乙烷参与反应时转移14 mol电子，则参与反应的氧气的量为7/2 mol，故正确；C项，根据电极反应式或总反应方程式可知，氢氧化钾被消耗，故正确；D项，放电时正极产生OH－，则pH增大，D错。
12、D【解析】根据电池反应可知，Al为负极，电解质溶液为海水，O2在原电池正极参与反应得电子，实现了化学能向电能的转化，故D项错误。
13、D【解析】放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应式为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，充电时，阳极反应式为Br－＋2I－－2e－===I2Br－、阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，放电时，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。A.放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，故A正确；B.放电时，正极反应式为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－，溶液中离子数目增大，故B正确；C.充电时，b电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br－＋2I－－2e－===I2Br－，有0.02mol I－失电子被氧化，故C正确；放电时a极得到电子，充电时，a极应失去电子，D错误。
14、C【解析】电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错误；电极b氧气得电子，生成O2－，而电极a需要O2－作为反应物，O2－由正极(电极b)流向负极(电极a)，B错误；甲烷所在电极a为负极，电极反应为：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，C正确；1 mol O2得4 mol电子生成2 mol O2－，故当固体电解质中有1 mol O2－通过时，电子转移2 mol，D错误。
二、填空题（每空2分，共30分）
15、答案 (1)负　
2CH3OH＋2H2O－12e－＝2CO2↑＋12H＋或CH3OH＋H2O－6e－＝CO2↑＋6H＋　
还原 3O2＋12H＋＋12e－==6H2O或O2＋4H＋＋4e－==2H2O
(2)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (3)1/3
(4) 产物无污染（或减少了对空气的污染）
【解析】从示意图中可以看出电极Pt(a)原料是CH3OH和水，反应后产物为CO2和H＋，CH3OH中碳元素化合价为－2，CO2中碳元素化合价为＋4，说明Pt(a)电极上CH3OH失去电子，电极Pt(a)是负极，则电极Pt(b)是正极，Pt(b)电极原料是O2和H＋，反应后的产物为H2O，氧元素化合价由0→－2，发生还原反应，因为电解质溶液是稀H2SO4，可以写出电池总反应式为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，再写出较为简单的正极反应式：3O2＋12e－＋12H＋===6H2O，用总反应式减去正极反应式即可得到负极反应式为：2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋。甲醇燃料电池产物为二氧化碳和水，对环境无污染。
16、答案：(1)化学能转化为电能
(2)负　 CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O 2O2＋8e－＋4H2O===8OH－
(3) CH4＋2NaOH＋2O2===Na2CO3＋3H2O或 CH4＋2OH－＋2O2===CO32－＋3H2O
(4)0.5 (5) O2+4e-+4H+=2H2O ；CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
【解析】(1)甲烷燃料电池的能量转化主要形式是化学能转变为电能；
(2)燃料电池中，电解质溶液呈碱性，所以通燃料的a为负极，燃料失电子发生氧化反应，所以a电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO32－＋7H2O，Pt(b)电极为正极，发生还原反应，电极方程式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－；反应一段时间后，溶液的pH减小。
(3)正负极电极反应式相加即得电池反应式为CH4＋2OH－＋2O2===CO32－＋3H2O；
(4)设甲烷的物质的量为x，
　　　CH4～8e－
1 mol 8 mol
x 4 mol
1∶8 mol＝x∶4mol x＝0.5 mol。