高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池第2课时巩固练习

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第2课时　化学电源基础过关练题组一　一次电池及工作原理1.(2020河南郑州外国语学校高三模拟)普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2N+2MnO2 [Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是              (　　)A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原B.电池负极反应式为2MnO2+2N+2e- Mn2O3+2NH3+H2OC.电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减少6.5 g题组二　二次电池及工作原理2.(2020陕西榆林第二中学高二期中)铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2,电解质溶液为硫酸溶液,放电时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。下列说法正确的是              (　　)A.Pb为正极,被氧化B.放电时电解质溶液的pH不断增大C.S只向PbO2处移动D.放电时电解质溶液的密度不断增大3.(2021福建三明一中高二上第一次月考)如图所示是几种常见的化学电源示意图,下列有关说法不正确的是(　　)A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.干电池在长时间使用后,锌筒变软C.铅蓄电池工作过程中,每通过2 mol电子,负极质量减轻207 gD.碱性氢氧燃料电池的负极反应为H2-2e-+2OH- 2H2O题组三　燃料电池4.(2020浙江杭州高二月考)将两个用导线连接的铂电极放置在KOH溶液中,然后分别向两极通入CO和O2,即可产生电流。下列叙述正确的是(深度解析)①通入CO的电极为正极②正极的电极反应式是O2+2H2O+4e- 4OH-③通入CO的电极反应式是2CO+O2-4e- 2CO2④负极的电极反应式是CO+4OH--2e- C+2H2O⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动A.①③⑤　　　　B.②④⑥　　C.④⑤⑥　　　　D.①②③5.(2021安徽皖北名校高二上第一次联考)LED产品的使用为城市增添色彩。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是              (　　)A.a处通入氧气,b处通氢气B.通入H2的电极发生反应:H2-2e- 2H+C.通入O2的电极发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-D.该装置将化学能最终转化为电能题组四　新型化学电源6.(2021宁夏吴忠中学高二上月考)如图为一种微生物燃料电池结构示意图,下列关于该电池叙述正确的是              (　　)A.放电过程中,H+从正极区移向负极区B.正极每消耗1 mol MnO2有2 mol OH-迁移至负极C.微生物所在电极区放电时发生还原反应D.左边电极反应为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O   能力提升练题组一　一次电池及工作原理1.(2020陕西咸阳高三模拟,)“软电池”采用一张薄层纸片作为载体和传导体,一面附着锌,另一面附着二氧化锰,纸层中水和氧化锌组成电解液。电池总反应为Zn+2MnO2+H2O 2MnO(OH)+ZnO。下列说法正确的是              (　　)A.该电池的正极为氧化锌B.锌电极附近溶液的pH不变C.电池正极反应式:2MnO2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH-D.当0.1 mol Zn完全溶解时,流经电解液的电子的物质的量为0.2 mol题组二　二次电池及工作原理2.(2020黑龙江哈尔滨第六中学期末,)我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池,其成本较低,对环境无污染,能量密度远远高于其他材料电池。电池总反应为V2O4+xLi LixV2O4。下列说法正确的是              (　　)A.该电池充电时锂极与外电源的正极相连B.电池在放电时,Li+向负极移动C.该电池放电时正极发生的电极反应为V2O4+xe-+xLi+ LixV2O4D.若放电时转移0.2 mol电子,则消耗锂的质量为1.4x g  题组三　燃料电池及工作原理3.(2021山东新泰中学高二上第一次阶段性考试,)下图是NaBH4/H2O2燃料电池,作为碱性燃料电池研究新方向,用MnO2的电催化剂对直接NaBH4/H2O2燃料电池具有较好的催化活性,克服了传统燃料电池使用贵金属催化剂的缺点,该电池还具有很高的输出电压、能量转化效率和能量密度。下列说法不正确的是              (　　)A.该电池放电过程中,Na+从负极区向正极区迁移,负极区pH增大B.电池正极区的电极反应为4H2O2+8e- 8OH-C.电池负极区的电极反应为B-8e-+8OH- B+6H2OD.该电池的燃料和氧化剂常温下均为液体,解决了甲烷燃料储运困难的问题4.(2020河北唐山高二期末,)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质,CH4为燃料,该电池工作原理如图所示。下列说法正确的是              (深度解析)A.a为CH4,b为CO2B.C向正极移动C.此电池在常温下也能工作D.正极的电极反应式为O2+2CO2+4e- 2C题组四　新型化学电源5.(2021山东青岛二中高二上月考,)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是(　　)A.b电极为该电池的负极B.b电极附近溶液的pH减小C.a电极反应为C6H10O5-24e-+7H2O 6CO2↑+24H+D.中间室:Na+移向左室,Cl-移向右室6.(2021山东烟台莱州一中高二上月考,)以氨气为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料电池,其工作原理如图所示。(1)该电池工作时的总反应方程式为　　　　　　　　　　　。 (2)固体氧化物为该燃料电池的电解质,O2-移动方向为　　　　　　　　(填“由电极a向电极b”或“由电极b向电极a”)移动。 (3)该电池工作时,在接触面上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　。 答案全解全析基础过关练1.C2.B3.C4.B5.C6.D  1.C　普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,B项错误;原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极,C项正确;根据电池工作时的总反应为Zn+2N+2MnO2 [Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O,可知每通过0.1 mol电子,理论上消耗锌的质量是65 g·mol-1×=3.25 g,D项错误。2.B　由题给总反应可知,Pb元素化合价升高,Pb被氧化,Pb为原电池负极,故A错误;由铅蓄电池放电时的总反应可知,H2SO4被消耗,所以电解质溶液的酸性减弱,pH增大,故B正确;原电池中,阴离子向负极移动,则S向Pb处移动,故C错误;根据总反应Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O可知,放电时生成水和硫酸铅,硫酸铅难溶于水,反应后电解质溶液的密度减小,故D错误。3.C　干电池是一次电池,铅蓄电池是可充电电池,属于二次电池,氢氧燃料电池属于燃料电池,故A正确;在干电池中,Zn作负极,被氧化,所以干电池在长时间使用后,锌筒变软,故B正确;铅蓄电池工作过程中,负极上铅失去电子,生成硫酸铅,硫酸铅是难溶物,所以负极质量应增加,故C错误;碱性氢氧燃料电池的负极反应为H2-2e-+2OH- 2H2O,故D正确。4.B　①CO发生氧化反应,因此通入CO的电极为负极,错误;②氧气在正极上发生还原反应,正极的电极反应式是O2+2H2O+4e- 4OH-,正确;③CO发生氧化反应,在碱性环境下转化为C,电极反应式是CO-2e-+4OH- C+2H2O,错误;④通入CO的电极为负极,电极反应式是CO+4OH--2e- C+2H2O,正确;⑤放电时溶液中的阳离子向正极移动,错误;⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动,⑥正确;综合以上分析可知,正确的有②④⑥。名师点睛本题涉及燃料电池的工作原理。燃料电池中,燃料在负极发生氧化反应,氧化剂在正极发生还原反应。5.C　根据LED发光二极管中电子移动方向知,b是正极、a是负极,氢氧燃料电池中,负极上通入氢气、正极上通入氧气,则a处通入氢气,b处通入氧气,故A错误;负极上氢气失电子,电极反应为H2-2e-+2OH- 2H2O,故B错误;正极上O2得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O 4OH-,故C正确;原电池是将化学能转化为电能,电能通过LED发光二极管,最终转化为光能,部分还转化为热能,故D错误。6.D　原电池工作时,阳离子向正极移动,即H+从负极区移向正极区,故A错误;原电池的正极区MnO2被还原生成Mn2+,正极反应为MnO2+4H++2e- Mn2++2H2O,所以该燃料电池中每消耗1 mol MnO2有2 mol H+迁移至正极,故B错误、D正确;微生物所在电极区发生氧化反应,Cm(H2O)n被氧化,故C错误。能力提升练1.C2.C3.A4.D5.C   1.C　根据总反应可知,MnO2发生还原反应,MnO2是正极,A错误;锌电极是负极,负极反应式为Zn-2e-+2OH- ZnO+H2O,故锌电极附近溶液的pH减小,B错误;根据总反应可知,正极反应式为2MnO2+2e-+2H2O 2MnO(OH)+2OH-,C正确;电子不能在电解液中移动,D错误。2.C　电池充电时,负极与外电源的负极相连,Li为负极,所以Li与外电源的负极相连,A错误;电池在放电时,为原电池,锂离子向正极移动,故B错误;该电池放电时正极发生还原反应,正极反应式为V2O4+xe-+xLi+ LixV2O4,故C正确;负极反应式为Li-e- Li+,若放电时转移0.2 mol电子,则反应消耗Li的质量为0.2 mol×7 g/mol=1.4 g,D错误。3.A　电池放电时,Na+从负极区向正极区迁移,负极区消耗OH-,pH减小,故A不正确;由图可知,该电池放电过程中,B失去电子,A为负极,电极反应式为B+8OH--8e- B+6H2O,H2O2得到电子,B为正极,正极反应式为4H2O2+8e- 8OH-,故B、C正确;甲烷为气体,储运困难,该电池的燃料和氧化剂常温下均为液体,易于储运,故D正确。4.D　根据熔融碳酸盐燃料电池的工作原理可知,负极反应式为CH4-8e-+4C 5CO2+2H2O,正极反应式为O2+4e-+2CO2 2C,则a为甲烷,b为空气,A错误,D正确。原电池中,C应向负极移动,B错误。由于电解质是熔融盐,故此电池在常温下不能工作,C错误。方法总结熟记燃料电池的正极反应,一般在正极发生还原反应的物质都是O2,根据介质的不同,可以写出以下常见正极反应。然后根据“负极反应式=总反应式-正极反应式”,写出负极反应式。5.C　该原电池中,硝酸根离子得电子发生还原反应,电极b是正极,故A错误;正极的电极反应为2N+10e-+12H+ N2↑+6H2O,消耗氢离子,溶液的pH增大,故B错误;电极a是负极,负极上有机物失电子发生氧化反应,有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳,电极反应为C6H10O5-24e-+7H2O 6CO2↑+24H+,故C正确;放电时,电解质溶液中的Na+移向正极(右室),Cl-移向负极(左室),故D错误。6.答案　(1)4NH3+3O2 2N2+6H2O(2)由电极b向电极a(3)2NH3+3O2--6e- N2+3H2O解析　(1)该燃料电池的总反应方程式为4NH3+3O2 2N2+6H2O。(2)通入氨气的一极为负极,原电池中阴离子向负极移动,即O2-从电极b移向电极a。(3)负极上氨气失电子发生氧化反应,负极反应式为2NH3+3O2--6e- N2+3H2O。