鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池课时练习

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修1第2节 化学能转化为电能——电池课时练习，共16页。试卷主要包含了单选题，共15小题，非选择题，共5小题等内容，欢迎下载使用。
第二节化学能转化为电能--电池（二）
一、单选题，共15小题
1．有机物液流电池因其电化学性能可调控等优点而备受关注。南京大学研究团队设计了一种水系分散的聚合物微粒“泥浆”电池(图1)。该电池在充电过程中，聚对苯二酚被氧化，下列说法错误的是


A．放电时，电子由b电极流向a电极
B．充电时，a电极附近的pH增大
C．电池中间的隔膜为特殊尺寸半透膜，目的是阻上正负极物质的交叉污染
D．放电时，b电极的电极反应方程式为－4ne-=＋4nH+
2．下列生活中的常见电池，属于一次电池的是
A．普通锌锰干电池 B．镍氢电池 C．手机锂电池 D．铅蓄电池
3．一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1—）O2
4．全钒氧化还原电池是一种新型可充电电池，不同价态的含钒离子作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示，该电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+- e-=V3+，下列说法正确的是

A．放电时，右槽发生还原反应
B．放电时，左槽的电极反应式：VO2++2H++e-=VO2++H2O
C．充电时，每转移1mol电子，1 mol H+从右槽迁移向左槽
D．充电时，阴极电解液pH升高
5．伏打电堆由几组锌和银的圆板堆积而成，所有的圆板之间夹放着几张盐水泡过的布。如图所示为最初的伏打电堆模型，由八组锌和银串联组成的圆板堆积而成。下列说法正确的是

A．该电池发生的反应为析氢腐蚀
B．电池长时间工作后，中间的布上会有白色固体颗粒生成，该固体颗粒为Ag2O
C．当电路中转移0.1 mol电子时，消耗锌板的总质量为26 g
D．该伏打电堆工作时，在银板附近会有Cl2放出
6．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)发生反应将化学能直接转化为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是
A．负极反应式：
B．正极反应式：
C．随着放电的进行，溶液的pH减小
D．放电时溶液中的阴离子向正极移动
7．镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是

根据此反应式判断，下列叙述正确的是（ ）
A．电池放电时，某电极上电极反应为：Ni3++e－→ Ni2+
B．电池放电时，Ni(OH)2的含量不断减少
C．电池充电时，镍元素被还原
D．电池放电时，H2是负极
8．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，则下列说法错误的是
已知电池总反应式：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池工作时，溶液中OH-向正极移动
C．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
D．外电路中每通过0.2mole-，锌的质量理论上减小6.5g
9．X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池，X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断金属的活动性顺序是
A．Y>W>Z>X B．X>Z>W>Y
C．Z>X>Y>W D．X>Y>Z>W
10．化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是
A．二次电池放电时将电能转化为化学能
B．原电池将化学能转化为电能
C．煤燃烧时并不能将化学能全部转化为热能
D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能
11．近年来AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂-铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电流，其中放电过程为：2Li +Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列说法正确的是

A．放电时，正极的电极反应式为：O2 +2H2O+4e-=4OH-
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
C．放电时Cu极区域水溶液的pH减小
D．放电过程中，电子由锂电极经过锗酸锌锂固体电解质到达铜电极
12．下列变化不可能通过一步反应直接完成的是
A． B．
C． D．
13．下列关于原电池的说法不正确的是（ ）

A．①②装置都能将化学能转化为电能
B．②装置中的向负极移动
C．②装置中的电子由Zn电极经导线流向Cu电极
D．②装置中电流方向是由正极到负极
14．凭借清洁、储量大、能量转换率高、运行稳定等优势，氢能被现代工业视为最理想、潜力最大的新能源。2020 年上海进博会展览中，诸多氢能源汽车纷纷亮相。氢燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是

A．电池每消耗 11.2L氢气，电路中通过的电子数目为NA B．a 处通入的是氧气
C．右侧电极发生的反应为：O2+4e-+4H+=2H2O D．右侧电极为电池的负极
15．下图所示的实验，能达到实验目的的是
 A
 B
 C
 D
 
 
 
 
 验证化学能转化为电能
 验证非金属性:Cl＞C＞Si
 实验室制氨气
 研究催化剂对化学反应速率的影响

A．A B．B C．C D．D


二、非选择题，共5小题
16．生活中，电池无处不在。形式多样化的电池，满足不同的市场需求。下列是几种不同类型的原电池装置。
(1)某实验小组设计了如图甲所示装置：a为铝棒，b为镁棒。
①若容器中盛有溶液，a极为_______(填“正极”或“负极”)；b极附近观察到的现象是_______。
②若容器中盛有浓硫酸，b极的电极反应式是_______，导线中电子的流动方向是_______(填“a→b”或“b→a”)。


(2)铜—银原电池装置如图乙所示，下列有关叙述正确的是_______(填标号)。
A．银电极上发生还原反应
B．电池工作一段时间后，铜极的质量增加
C．取出盐桥后，电流计依旧发生偏转
D．电池工作时，每转移0.1mol电子，两电极的质量差会增加14g
(3)乙烯是水果的催熟剂，又可用作燃料，由和组成的燃料电池的结构如图丙所示。
①乙烯燃料电池的正极反应式是_______。
②物质B的化学名称为_______。
③当消耗2.8g乙烯时，生成物质B的体积为_______L(标准状况下)。
17．请分析下图装置。

⑴Fe电极是_____（填“正”或“负”）极，其电极反应为________；
⑵Cu电极是_____电极，其电极反应为________________。
⑶若用浓硝酸做电解质溶液____做负极。
18．（1）下列装置属于原电池的是________。

（2）在选出的原电池中，________是负极，发生________反应，________是正极，该极的现象是______________________________。
（3）此原电池反应的化学方程式为_____________________________________________。
19．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以氢氧化锂为电解质，使用时加入水即可放电，总反应方程式为2Li＋2H2O=2LiOH ＋H2↑。
(1)该电池的负极是________，负极反应式是____________。
(2)正极现象是____________，正极反应式是____________。
(3)放电时氢氧根离子向________(填“正极”或“负极”)移动。
20．如图示实验中，把四根洁净的金属条A、B、C、D轮流放置在没有盐溶液的滤纸上面并压紧。在每次轮流实验时，记录了电压表指针的移动方向和电压表的读数（如右表）。

（1）_______________金属可能是最强的还原剂；
（2）_______________金属不能从硫酸铜溶液中置换铜。
参考答案
1．B
【分析】
该电池在充电过程中，聚对苯二酚被氧化，则a极为电池的正极，b极为电池的负极，据此解答。
【详解】
A．b电极为电池的负极，a电极为电池的正极，则放电时，电子由b电极流向a电极，A正确；
B．充电时，聚对苯二酚在a电极被氧化，释放出氢离子，酸性增强，a电极附近的pH减小，B错误；
C．结合图可知，a电极附近和b电极附近反应的物质不同，则电池中间的隔膜为特殊尺寸半透膜，目的是阻上正负极物质的交叉污染，C正确；
D．放电时，b电极为电池的负极，失电子，反应的电极反应为-4ne-= +4nH+，D正确。
答案选C。
2．A
【详解】
A．普通锌锰干电池为一次电池，不能充电而重复使用，选项A符合；
B．镍氢电池为可充电电池，为二次电池，选项B不符合；
C．手机用锂电池为可充电电池，为二次电池，选项C不符合；
D．铅蓄电池为可充电电池，为二次电池，选项D不符合；
答案选A。
3．D
【详解】
A．放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，A错误；
B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），B错误；
C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C错误；
D．根据图示和上述分析，电池的正极反应是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + （1—）O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X ＝ 2Li +（1—）O2，选项D正确；
答案选D。
4．B
【分析】
根据电解装置分析可知，该电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+-e-=V3+，发生氧化反应，为原电池负极反应，则左槽为原电池正极，发生还原反应，电极方程式应为VO2++2H++e-=VO2++H2O，充电时电极反应为放电电极反应的逆反应，以此解答该题
【详解】
A．根据上述分析可知，电池放电时，右槽中的电极反应为：V2+-e-=V3+，发生氧化反应，A选项错误；
B．放电时，左槽发生还原反应，电极方程式应为VO2++2H++e-=VO2++H2O，B选项正确；
C．充电时，左槽电极反应式为VO2++H2O-e-=VO2++2H+，每转移1mol电子，2mol H+从左槽迁移向右槽，C选项错误；
D．充电时，H+从左槽(阳极)迁移向右槽(阴极)，则阴极电解液pH降低，D选项错误；
答案选B。
5．C
【分析】
根据题中伏打电堆模型可知，本题考查原电池和电解池的工作原理，运用原电池和电解池的工作原理分析。
【详解】
A.电解质溶液是食盐水，不是酸性环境，则该电池发生的反应为吸氧腐蚀，A项错误；
B.根据电池总反应2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2可知电池长时间工作后，中间的布上出现白色固体颗粒应是Zn(OH)2，B项错误；
C.负极反应为Zn−2e−=Zn2+，转移电子0.1mol时，一组锌消耗的质量为0.05mol×65g/mol=3.25g，八组锌消耗的总质量为3.25g×8=26g，C项正确；
D.银作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，不会有氯气放出，D项错误；
答案选C。
【点睛】
金属在酸性很弱或中性溶液里发生吸氧腐蚀，在酸性较强的溶液中发生析氢腐蚀。
6．C
【详解】
A．燃料电池中，通入氧气的一极为正极，为正极反应式，负极反应式为：，故A错误；
B．通入燃料的一极为负极，甲烷失电子生成二氧化碳和水，碱性条件下生成碳酸盐和水，则负极电极反应式为，故B错误；
C．由电池总反应可知，氢氧根离子在消耗，反应生成水，则导致氢氧根离子的浓度降低，pH减小，故C正确；
D．原电池放电时，阴离子移向负极，故D错误；
答案选C。
7．D
【分析】
氢镍电池的总反应式是：H2+2NiO（OH）2Ni（OH）2，放电时，负极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为：NiO（OH）+H2O+e-=OH-+Ni（OH）2，充电时的电极反应为放电时的逆反应，据此分析解答。
【详解】
A. 电池放电时，正极反应为NiO（OH）+H2O+e-=OH-+Ni（OH）2，A项错误；
B. 根据总反应式可知，电池放电时，不断生成Ni（OH）2，其含量不断增大，B项错误；
C. 充电时，Ni元素从+2价升高到+3价，被氧化，C项错误；
D. 电池放电时，负极氢气失电子生成Ni（OH）2，D项正确；
答案选D。
8．B
【分析】
根据电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)═Zn(OH)2(s)+ Mn2O3 (s)，可知反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应式为Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2，MnO2为原电池的正极，正极反应式为2MnO2(s)+H2O(l)+2e-═Mn2O3 (s)+2OH-(aq)，据此分析判断。
【详解】
A．根据总反应可知，Zn元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，故A正确；
B．电池工作时，电子由负极流向正极，则溶液中K+、H+向正极移动，OH-向负极移动，故B错误；
C．根据总反应可知，MnO2中Mn元素的化合价降低，发生还原反应，电极反应式为2MnO2(s)+H2O(1)+2e-═Mn2O3(s)+2OH-(aq)，故C正确；
D．由Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)═Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)可知，65gZn反应转移电子为2mol，则6.5gZn反应转移0.2mol电子，故D正确；
故选B。
9．B
【详解】
X、Y相连时，X为负极，失电子，做还原剂，则还原性：X＞Y；Z、W相连时，电流从正极流向负极，电流方向是W→Z，则Z为负极，还原性：Z＞W；X、Z相连时，Z极上氢离子得电子生成氢气，则产生大量气泡为氢气，故Z为正极，还原性：X＞Z；W、Y相连时，W极失电子，被氧化发生氧化反应，则W极为负极，还原性：W＞Y，综上所述，还原性X＞Z＞W＞Y，答案为B。
10．A
【详解】
A．二次电池放电过程是原电池原理，将化学能转化为电能，故A错误；
B．原电池将化学能转化为电能，故B正确；
C．煤燃烧时化学能转化为热能和光能，故C正确；
D．镁条燃烧时发光、放热，即化学能转化为光能和热能，故D正确；
答案选A。
11．B
【分析】
根据图示结合题意，该装置为锂-铜空气燃料电池，电池放电总反应为2Li +Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，则Li电极作负极，电极反应为为Li-e-=Li+，Cu电极作正极，电极反应为：Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-。
【详解】
A．根据分析，放电时，正极上并非是氧气直接放电，正极的电极反应式为：Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-，故A错误；
B．由放电过程总反应2Li +Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-可知，通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，故B正确；
C．放电时，Cu极电极反应式Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-，Cu电极上生成氢氧根离子，该区域水溶液的pH增大，故C错误；
D．放电过程中，电子由锂电极通过外电路导线经过负载到达铜电极，电子无法在有机电解质和锗酸锌锂固体电解质传递，故D错误；
答案选B。
12．B
【详解】
A．Al和强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气，故A不满足题意；
B．Al2O3不能和任何物质反应生成Al(OH)3，故B满足题意；
C．Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，故C不满足题意；
D．Al3+和过量的强碱(OH-)反应生成AlO2-和H2O，故D不满足题意。
答案选B。
13．A
【详解】
A．①装置中盛放的乙醇是非电解质，因此该装置不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能，②装置符合原电池的构成条件，可以将化学能转化为电能，故A错误；
B．②装置中Zn与稀硫酸反应。Zn发生氧化反应，为负极，Cu为正极，在原电池的电解质溶液中，阴离子向负极移动，故B正确；
C．②装置中Zn为负极，Cu为正极，电流由正极经导线流向负极，故C正确；
D．②装置中Zn为负极，Cu为正极，电子流向与电流流向相反，故D正确；
综上所述答案为A。
14．C
【分析】
由H+移动方向可知，电池左端是负极，通入的是氢气；右端是正极，通入的是氧气，以此解答。
【详解】
A．选项没有说明是否为标况，无法计算电池每消耗 11.2L氢气，电路中通过的电子数目，故A错误；
B．由H+移动方向可知，电池左端是负极，通入的是氢气，故B错误；
C．由H+移动方向可知，电池的右端是正极，通入的是氧气，电极方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故C正确；
D．由分析可知，右侧电极为电池的正极，故D错误；
故选C。
15．D
【分析】
A．没有构成闭合回路；
B．盐酸易挥发，盐酸与硅酸钠溶液反应；
C．氯化铵分解后，在试管口又化合生成氯化铵；
D．由控制变量研究反应速率的影响因素可知，只有一个变量。
【详解】
A．没有构成闭合回路，不能形成原电池装置，则不能验证化学能转化为电能，A错误；
B．盐酸易挥发，生成的二氧化碳中含有氯化氢，盐酸与硅酸钠溶液反应，则不能比较C、Si的非金属性，B错误；
C．氯化铵分解后，在试管口氨气与氯化氢又化合生成氯化铵，不能制备氨气，应利用铵盐与碱加热制备，C错误；
D．由控制变量研究反应速率的影响因素可知，只有一个变量催化剂，则图中装置可研究催化剂对化学反应速率的影响，D正确；
答案选D。
16．负极 有气泡产生 AD 二氧化碳 4.48
【详解】
(1)①若容器中盛有溶液，Al和NaOH溶液反应，Mg和NaOH溶液不反应，因此a极(Al)为负极；b极(正极)附近观察到的现象是有气泡产生；故答案为：负极；有气泡产生。
②若容器中盛有浓硫酸，Al和浓硫酸发生钝化，Mg为负极，因此b极的电极反应式是，导线中电子的流动方向是负极(b)到正极(a)；故答案为：；。
(2)A．铜—银原电池中铜为负极，银为正极，因此银电极上发生还原反应，故A正确；B．铜为负极，铜极的质量减少，故B错误；C．取出盐桥后，不能形成原电池，因此电流计不能偏转，故C错误；D．电池工作时，每转移0.1mol电子，铜溶解0.05mol，生成银0.1mol，则两电极的质量差会增加0.05mol×64 g∙mol−1＋0.1×108 g∙mol−1=14g，故D正确；综上所述，答案为：AD。
(3)①乙烯燃料电池的负极是乙烯反应，正极是氧气反应，其正极反应式是；故答案为：。
②乙烯在酸性条件下反应生成二氧化碳，因此物质B的化学名称为二氧化碳；故答案为：二氧化碳。
③根据C2H4～2CO2，因此消耗2.8g乙烯即0.1mol时，生成物质B的物质的量为0.2mol，即体积为0.2mol×22.4 L∙mol−1=4.48L；故答案为：4.48。
17．负 Fe-2e-=Fe2+ 正 2H++2e-=H2↑ Cu
【分析】
Cu、Fe和稀硫酸构成原电池，Fe失电子发生氧化反应作负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，Cu为正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H++2e-=H2，总反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，据此分析解答。
【详解】
(1)Cu、Fe和稀硫酸构成原电池，Fe失电子发生氧化反应作负极，电极反应为Fe-2e-=Fe2+，故答案为：负；Fe-2e-=Fe2+；
(2)Cu、Fe和稀硫酸构成原电池，Fe失电子作负极，Cu为正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，正极的电极反应为：2H++2e-=H2↑，故答案为：正；2H++2e-=H2↑；
(3)若用浓硝酸做电解质溶液，Cu、Fe和浓硝酸构成原电池，由于铁发生钝化，铜能与浓硝酸反应，则铜为负极，电池总反应为Cu+4H++2NO3-=Cu2+ +2NO2↑+2H2O，故答案为：Cu。
【点睛】
本题的易错点为(3)，要注意常温下，铁与浓硝酸发生钝化，表面形成致密的氧化膜。
18．（1）⑤（2）Fe；氧化；Cu；有气泡产生；（3）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑．
【详解】
（1）①中没有两个活泼性不同的电极，所以不能构成原电池，故错误；
②没有构成闭合回路，所以不能构成原电池，故错误；
③酒精为非电解质溶液，所以不能构成原电池，故错误；
④电极材料相同，所以不能构成原电池，故错误；
⑤符合原电池的构成条件，所以能构成原电池，故正确；故选⑤；
（2）该装置中，铁易失电子而作负极，铜作正极，负极上铁失电子生成亚铁离子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应而生成氢气，所以有气泡生成。
（3）该原电池中，铁失电子生成亚铁离子，正极上氢离子得电子生成氢气，所以电池反应式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，故答案为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。
19．锂(Li) Li－e－=Li＋ 有无色气体产生 2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑ 负极
【分析】
金属锂比钢板（主要成分为铁）活泼，作原电池的负极；LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，正极上是水电离出的H+放电；在原电池的放电过程中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动分析解答。
【详解】
(1)金属锂比钢板活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li-e-=Li+，
故答案为：锂(Li) ； Li－e－=Li＋；
（2）LiOH溶液中的阳离子有Li+和H+，由于氧化性H+＞Li+，正极上是水电离出的H+放电，故正极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，正极产生无色气体，
故答案为：有无色气体产生； 2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑；
（3）在原电池的放电过程中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH-会向负极移动，
故答案为：负极。
【点睛】
原电池的正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电子由负极流出经过导线流向正极；溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
20．C B
【分析】
根据电子流动方向判断正负极，电压表的读数越大，金属活泼性差距越大，据此分析作答。
【详解】
金属A、C、D时，电子流动方向：A（或C或D）→Cu，A（或C或D）为负极，Cu为正极，电压表读数DD>Cu；金属B时，电子流动方向：Cu→B，Cu为负极，B为正极，则金属活泼性Cu>B；四种金属活动性C>A>D>Cu>B；
（1）四种金属中，C的还原性最强，答案：C。
（2）一般说，活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来，四种金属中只有B的金属活泼性弱于Cu，B不能从硫酸铜溶液中置换Cu，答案：B。