化学选择性必修1第二节 电解池精品一课一练

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1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重要贡献。下列有关电池的叙述中正确的是（ ）
A.锌锰干电池是一次电池，工作一段时间后正极碳棒变细
B.铅酸蓄电池是充电电池，充电时是使放电时的氧化还原反应逆向进行
C.燃料电池可将热能直接转化为电能，故能量转化率高
D.氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化
2.下面是几种常见的化学电源示意图，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，锌筒被破坏
C.铅蓄电池工作过程中，每转移2ml电子，负极质量减小207g
D.氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
3.某种氢氧燃料电池的构造如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．总反应为：
B．负极的电极反应式为
C．多孔金属b作正极，是电子流入的极
D．电池工作时，电解质溶液中移向a极
4.电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池，其电极分别是和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为。下列说法正确的是( )
A.是正极，Zn是负极
B.Zn是正极，是负极
C.工作时，电池负极区溶液pH增大
D.工作时，电子由极经外电路流向Zn极
5.如图是铅酸蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是( )
A.铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B.该电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向板
C.该电池工作时，负极的电极反应式为
D.该电池工作时，移向Pb板
6.下列有关电池的叙述正确的是（ ）
A.氢氧燃料电池属于环境友好电池,能量转化率可达100%
B.锌锰干电池是一种常用的二次电池
C.锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄
D.铅蓄电池负极是，正极是
7.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.电池工作时向石墨Ⅱ电极处移动
C.石墨Ⅱ电极上的反应式为 D.电路中每通过6ml电子，生成1ml
8.2019年诺贝尔化学奖授予了在锂离子电池研发领域作出贡献的三位科学家。一种锂离子电池的结构如图所示，电池反应为。下列说法正确的是( )
A.充电时a极接外电源的正极
B.放电时在电解质中由a极向b极迁移
C.充电时若转移0.02ml电子，石墨电极将减少0.14g
D.该废旧电池进行“放电处理”有利于锂在极回收
9.一种以肼()为燃料的新型环保电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是()
A.电极A的电势比电极B的低
B.电极A的电极反应式为
C.电极B发生氧化反应
D.每消耗的，转移的电子数为2
10.生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知极的电极反应式为。下列说法不正确的是( )
A.极为电池负极，极为电池正极
B.极的电极反应式为
C.该生物燃料电池的总反应方程式为
D.电子由极经外电路导线流向极
11.流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为。下列说法不正确的是( )
A.a为负极，b为正极 B.该电池工作时，电极附近溶液的pH增大
C.a极的电极反应式为 D.调节电解质溶液的方法是补充
12. 科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.右边吸附层中发生了还原反应
B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O
C．电池的总反应是2H2＋O2===2H2O
D．电解质溶液中Na＋向左移动，ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 向右移动
13. 在环境和能源备受关注的今天，开发清洁、可再生新能源已成为世界各国政府的国家战略，科学家发现产电细菌后，微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废物的处理提供了一条新途径。微生物燃料电池(MFC)示意图如图所示(假设有机物为乙酸盐)。下列说法错误的是( )
A.A室菌为厌氧菌，B室菌为好氧菌
B．A室的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2＋8H＋
C．微生物燃料电池(MFC)电流的流向为b→a
D．电池总反应式为CH3COO－＋2O2＋H＋===2CO2＋2H2O
14. 我国科学家发明了一种“可固氮”的镁氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是( )
A.固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2
B．脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2↑
C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D．当无水LiClMgCl2混合物受热熔融后电池才能工作
15. 由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是 ( )
A.石墨Ⅰ极为正极，石墨Ⅱ极为负极
B．Y的化学式可能为NO
C．石墨Ⅰ极的电极反应式为NO2＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) －e－===N2O5
D．石墨Ⅱ极上发生氧化反应
二、fei选择题
16. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
根据上述反应式，完成下列填空。
(1)下列叙述正确的是____。
A．在使用过程中，电解质溶液中的KOH被不断消耗，pH减小
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
(2)写出电池的总反应式：___________________________________________________________________。
(3)使用时，负极区的pH________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正极区的pH________，电解质溶液的pH________。
17. 燃料电池是利用燃料（如、CO、、、等）与反应从而将化学能转化为电能的装置。
（1）甲烷燃料电池（NaOH溶液作电解质溶液）的负极反应式为 ，正极反应式为 ，放电过程中溶液的pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下，下列有关说法正确的是 。
a.电池工作时，向负极移动
b.电子由电极2经外电路流向电极1
c.电池总反应为
d.电极2发生的电极反应为
18. 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。
(1)判断电极名称：电极(Ⅰ)为____，理由是____________________________；
电极(Ⅱ)为______，理由是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)微生物燃料电池需要选择合适的温度，理由是____________________________。
(3)写出该微生物燃料电池的电极反应式：电极(Ⅰ)反应式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________；
电极(Ⅱ)反应式为___________________________________________________________________。
(4)“质子交换膜”允许溶液中H＋向______(电极名称)迁移，理由是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)若该电池生成2.24 L CO2(标准状况)，转移电子的物质的量为______。
(6)燃料电池中，助燃剂(氧化剂)不一定是氧气。例如，以铂为电极，氢气－氯气在KOH溶液中构成燃料电池，该燃料电池中负极反应式为__________________________________________。燃料电池的总反应方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案以及解析
1.答案：B
2.答案：C
解析：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；干电池长期使用后，锌会参与电极反应，使锌筒被破坏，故B正确；铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，负极质量应该增加而非减小，故C错误；氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且反应最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源，D正确。
3.答案：B
4.答案：A
解析：根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，作该电池的正极，A项正确，B项错误。负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误。该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。
5.答案：D
解析：铅酸蓄电池是可充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；在该电池中Pb板为负极，则电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向板，B项正确；该电池工作时负极的电极反应式为，C项正确；在原电池工作时，阳离子向正极移动，则该电池工作时移向板，D项错误。
6.答案：C
解析：A项，氢氧燃料电池不会对环境产生污染，但能量转化率不能达到100%，错误；B项，锌锰干电池是一种常用的一次电池，错误；C项，锌锰干电池中，锌外壳作负极，发生氧化反应，不断被消耗，所以逐渐变薄，正确；D项，铅蓄电池中Pb是负极，是正极，错误。
7.答案：C
解析：石墨Ⅰ电极上NO发生反应生成，氮元素化合价降低，属于还原反应，A错误；电池工作时向正极移动，即向石墨Ⅰ电极处移动，B错误；石墨Ⅱ为负极，发生还原反应，反应式为，C正确；氮元素化合价由+2价降低为0价，每生成1ml得到4ml电子，则电路中每通过6ml电子，生成1.5ml，D错误。
8.答案：AD
解析：根据电池反应可知，负极反应式为，正极反应式为，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反。放电时，a极为正极，得电子，充电时a极为阳极，失电子，故充电时a极接外电源的正极，A正确；原电池中b极为负极，a极为正极，放电时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，则在电解质中由b极向a极迁移，B错误；放电时负极反应式为，充电时阴极反应式为，所以充电时若转移0.02ml电子，石墨电极将增重0. 02 ml×7g/ml=0.14g，C错误；放电时，阳离子移向正极，即“放电处理”有利于移向正极并进入正极材料，有利于锂在极回收，D正确。
9.答案：A
解析：由电子流动方向可知，电极A为负极，电极B为正极，正极电势高，A项正确：电极A发牛的电极反应为,B项错误；电极B为正极，正极发生还原反应，C项错误；电极B发生的反应为，标准状况下，每消耗的，转移的电子数为2，但题中未指明标准状况条件，D项错误。
10.答案：D
解析：乙醇燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，燃料所在电极为负极，则极为电池负极，极为电池正极，A正确；正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为，B正确；该燃料电池的产物与乙醇燃烧的产物相同，则电池的总反应为，C正确；电子由负极流向正极，则由极经外电路导线流向极，D错误。
11.答案：D
解析： A项，根据电池总反应可知铜为负极，为正极，正确；B项，该电池工作时，电极上发生的反应为，消耗了溶液中的，故溶液的pH增大，正确；C项，铜电极的电极反应为，正确；D项，反应生成了，消耗了，故应补充，错误。
12. 【解析】选C、D。由电子流向可知，右边吸附层为正极，发生了还原反应，故A正确；由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，故B正确；负极电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极电极反应是2e－＋2H＋===H2，电池的总反应无氧气参加，故C错误；原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中H＋由左通过氢离子交换膜向右运动，也有左侧溶液中Na＋向右运动，但不能通过氢离子交换膜，而右侧溶液中ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 向左运动，但也不能通过氢离子交换膜，故D错误。
13. 【解析】选B。根据装置图可知B室中氧气参与反应，应为好氧菌，故A正确；方程式中电荷和氢原子不守恒，正确的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2＋7H＋，故B错误；MFC电池中氢离子向得电子的正极移动，即向b极移动，b为正极，电流方向是由正极流向负极，即b→a，故C正确；电池的总反应是醋酸根离子在酸性条件下被氧化成CO2、H2O，即CH3COO－＋2O2＋H＋===2CO2＋2H2O，故D正确。
14. 【解析】选C。固氮时，结合图中变化得到，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，故A正确；脱氮时，钌复合电极的电极反应是Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应：Mg3N2－6e－===3M2＋＋N2↑，故B正确；固氮时，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，故C错误；无水LiClMgCl2混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，故D正确。
15. 【解析】选C。氧气在反应中被还原，石墨Ⅱ是正极，石墨Ⅰ是负极，A、D不正确；Y是NO2被氧化后的产物，N化合价升高，不可能为NO，B不正确。
16. 【解析】(1)在使用过程中，负极消耗OH－，pH减小，正极生成OH－，pH增大，电解质溶液中KOH的量不变，pH不变，A项错；电子流向是由Zn极经外电路流向Ag2O极，B项错；Zn为负极，发生氧化反应，Ag2O为正极，发生还原反应，C项对，D项错。
(2)将正负两极反应式相加可得总反应式。
答案：(1)C
(2)Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag
(3)减小 增大 不变
17. 答案：（1）；；减小
（2）c
解析：（1）负极为失电子被氧化，在碱性条件下转化为，故负极反应式为；正极为得电子在碱性条件下生成，电极反应式为，电池总反应为。随着放电反应的进行，不断被消耗，溶液的pH减小。
（2），N元素化合价升高，故电极1为原电池负极，电极2为原电池正极，电池工作时，向正极移动，电子由电极1经外电路流向电极2，电极2发生的电极反应为，电极1发生的电极反应为，故电池总反应为。
18. 【解析】(1)根据图示可知，电极(Ⅰ)区域：通入氧气，排出水。O2→H2O：氧元素由0价降至－2价，氧元素的化合价降低，发生还原反应，电极(Ⅰ)为正极；电极(Ⅱ)区域：在微生物作用下，葡萄糖转化成二氧化碳。C6H12O6→CO2，碳元素的化合价升高，发生了氧化反应，电极(Ⅱ)为负极。
(2)微生物燃料电池工作效率由微生物的活性决定，在高温下微生物(主要由蛋白质组成)会发生变性，失去活性；温度太低也影响微生物的活性，导致电池工作效率低。
(3)C6H12O6→CO2，说明电解质溶液呈酸性，正极反应：6O2＋24H＋＋24e－===12H2O；负极反应：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋。
(4)负极发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，所以负极区带正电荷，正极区带负电荷，H＋向正极区迁移，即向电极(Ⅰ)区迁移。
(5)该电池总反应式为C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，生成1 ml CO2，转移
4 ml电子，n(CO2)＝ eq \f(2.24 L,22.4 L·ml－1) ＝0.1 ml 时，则n(e－)＝0.4 ml。
(6)氢气在负极发生氧化反应，KOH参与反应，H2－2e－＋2OH－===2H2O；氯气得电子，发生还原反应，在碱性溶液中生成KCl，Cl2＋2e－===2Cl－，电池的总反应式为H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O。
答案：(1)正极 氧气发生还原反应 负极 葡萄糖发生氧化反应
(2)微生物燃料电池的放电效率是由微生物的活性决定的，而微生物一般在30～50 ℃活性最高，温度过高或过低均影响其活性，从而导致电池工作效率低
(3)6O2＋24H＋＋24e－===12H2O C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋
(4)电极(Ⅰ) 葡萄糖在电极(Ⅱ)失去电子，电子经外电路流向电极(Ⅰ)，使电极(Ⅰ)区带负电荷，因此H＋向电极(Ⅰ)区迁移
(5)0.4 ml
(6)H2－2e－＋2OH－===2H2O
H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O