高中化学苏教版 (2019)选择性必修1专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化第二课时练习题

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化第二课时练习题，共18页。试卷主要包含了下列有关电池的叙述不正确的是，1 ml电子时,N电极增重1等内容，欢迎下载使用。

题组一 化学电源的分类
1.下列有关电池的叙述不正确的是( )
A.水果电池是方便实用的家用电池
B.铅蓄电池是一种常用的二次电池
C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D.锌锰干电池工作一段时间后,锌外壳逐渐变薄
2.(经典题)(2023河北唐山十县一中联盟期中)下列有关四个常用电化学装置的叙述中,正确的是 ( )
A.图1所示电池中,MnO2的作用是作为催化剂
B.图2所示电池充电过程中,硫酸浓度不断降低
C.图3所示氢氧燃料电池中,负极室的H+通过隔膜进入正极室
D.图4所示电池中,Ag2O是负极反应物,电池工作过程中被还原为Ag
题组二 一次电池
3.某电池原理如图所示,电池总反应为Zn+2NH4+ Zn2++2NH3↑+H2↑。下列有关该电池的说法中,错误的是( )
A.锌片上发生氧化反应
B.碳棒上反应为2NH4++2e- 2NH3↑+H2↑
C.该电池工作时Zn逐渐被消耗
D.断开导线,图示装置中不再发生任何反应
4.(经典题)(2024河北定州期中)银铝电池具有能量密度高的优点,其工作原理如图所示,电池放电时的反应为2Al+3Ag2O+2NaOH 2NaAlO2+6Ag+H2O。
下列说法错误的是( )
A.Al为电池负极
B.正极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-
C.放电时负极区pH增大
D.放电时Na+通过交换膜向右侧移动
题组三 二次电池
5.(经典题)(2024江苏常州联盟校调研)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,充放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是( )
A.电池放电时阳离子向正极移动
B.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
C.电池的电解液为碱性溶液
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O
6.(经典题)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。电解质溶液为KOH溶液,电池反应为Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。下列有关镍镉电池的说法正确的是 ( )
A.充电过程是化学能转化为电能的过程
B.充电时阳极反应为Cd(OH)2+2e- Cd+2OH-
C.放电时电池内部OH-向正极移动
D.充电时与直流电源正极相连的电极上发生Ni(OH)2转化为NiO(OH)的反应
7.(2023辽宁鞍山第一中学模拟)近年来电池研究领域涌现出一类纸电池,其厚度仅0.5毫米,可以任意弯曲。组成与传统电池类似。某纸电池结构如图所示,其M极为嵌锂石墨(LixC6),N极为钴酸锂(LiCO2),电解质溶液为六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯溶液(无水)。下列说法错误的是( )
A.放电时,M电极的电极反应式为LixC6-xe- xLi++6C
B.放电时,Li+由N极向M极迁移
C.充电时,M极连接直流电源负极
D.充电时,N极的电极反应式为LiCO2-xe- xLi++Li1-xCO2
题组四 燃料电池
8.(2022江苏泰州中学月度检测)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时,实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合,其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.负极的电极反应式为SO2+2H2O-2e- SO42-+4H+
B.总反应为2SO2+O2+2H2O 2H2SO4
C.质子的移动方向为从电极B到电极A
D.SO2气流速度的大小可能影响电池的电动势
9.(2024河北保定部分高中月考)微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。某污水处理厂利用微生物燃料电池处理含铬废水的工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.电池工作时b极发生还原反应
B.a极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O CO2↑+6H+
C.电池工作一段时间后,右边溶液的酸性增强
D.每处理1 ml Cr2O72-,a极上会生成1 ml CO2
能力提升练
题组一 二次电池
1.(2022江苏苏州陆慕高级中学月考)可充电Na-CO2电池示意图如下,放电时电池总反应为4Na+3CO2 2Na2CO3+C。下列说法正确的是( )
A.该电池也可用水作溶剂
B.放电时,正极的电极反应为4Na++3CO2+4e- 2Na2CO3+C
C.充电时,钠箔与外接电源的正极相连
D.每吸收1 ml CO2,理论上电路中转移4 ml e-
2.(2022河南鹤壁段考)一种新型全固态电解质氟离子电池工作时放电的示意图如下所示,下列判断正确的是( )
A.放电时,b极为该电池的正极
B.充电时,F-移向b极
C.充电时,阳极的电极反应式为MgF2+2e- Mg+2F-
D.电池总反应为3Mg+2BiF3 2Bi+3MgF2
3.(教材深研拓展)(2023河北石家庄第一中学开学考试)以Sn-Cu-C复合电极材料(锂单质镶嵌其中)为电极的一种锂离子电池,容量高、循环性能好,总反应为Li1-xNiaCbMncO2+yCu+LixSn LiNiaCbMncO2+SnCuy,其工作原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.电解质溶液可选用Li2SO4溶液
B.放电时M极的反应为yCu+LixSn-xe- SnCuy+xLi+
C.充电时N极的电极反应为Li1-xNiaCbMncO2+xLi++xe- LiNiaCbMncO2
D.放电时,当转移0.1 ml电子时,N电极增重1.4 g
题组二 带“膜”电池
4.科研人员设计的一种微生物脱盐电池的装置如图所示,下列说法正确的是( )
A.该装置工作时,电能转化为化学能
B.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+
C.该装置可以在高温下工作
D.X为阳离子交换膜,Y为阴离子交换膜
5.(经典题)(2023江苏郑梁梅高级中学月考)微生物燃料电池可用于净化含铬废水,其工作原理如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是( )
A.M极是电池的正极
B.N极的电极反应式为Cr2O72-+6e-+8H+ 2Cr(OH)3+H2O
C.电池工作时,电子由M极通过离子交换膜流向N极
D.电路中转移0.6 ml电子时,M极上有2.24 L CO2生成
6.(2024江苏扬州大学附属中学期中)《科学》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法,原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.X膜为阳离子交换膜
B.a极为正极,发生还原反应
C.该装置可实现化学能与电能间的完全转化
D.当外电路通过2 ml e-时,消耗22.4 L O2
题组三 新型电池
7.(2023江苏句容高级中学学情检测)Zn-NO电池系统同时具有合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是( )
A.电池工作过程中,负极区溶液pH减小
B.电池的总反应式为5Zn+2NO+3H2O 5ZnO+2NH3
C.Zn/ZnO电极反应为Zn-2e-+2OH- ZnO+H2O
D.当电路中转移5 ml电子时,理论上可获得34 g NH3
8.(2024河北邢台五校质检联盟期中)非水系锂氧(Li-O2)电池因其高能量密度而成为一种有前景的电池,其放电示意图如下,隔膜a只允许Li+通过。
(1)放电时,电池的总反应为 ;电解液a不选用LiCl水溶液的原因可能是 。
(2)不考虑其他副反应,若放电前两电极质量完全相同,放电时,电路中转移1 ml e-,正、负电极的质量之差为 g(假设生成的不溶物全覆盖在电极表面,生成的可溶物全部扩散至电解液中,参与电极反应的物质均过量)。
答案与分层梯度式解析
第2课时 化学电源
基础过关练
1.A 水果电池不能作为稳定的电源使用,不是方便实用的家用电池,A项错误;铅蓄电池是一种常用的二次电池,B项正确;氢氧燃料电池的能量转换效率高且产物为水,是一种高效、无污染的化学电池,C项正确;锌锰干电池是一次电池,工作一段时间后,锌失电子,不断溶解,锌外壳逐渐变薄,D项正确。
2.C 图1中二氧化锰为原电池的正极,不是催化剂,A错误;铅蓄电池充、放电时原理可以用:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O表示,充电过程中硫酸浓度升高,B错误;原电池中,阳离子移向正极区,所以图3所示氢氧燃料电池中,负极室的H+通过隔膜进入正极室,C正确;银锌电池中,正极Ag2O得电子生成银,D错误。
3.D 放电时,Zn作为负极,发生氧化反应,A项正确;Zn作为负极,碳棒作为正极,正极上NH4+得电子,电极反应为2NH4++2e- 2NH3↑+H2↑,B项正确;由电池总反应可知,该电池工作时Zn逐渐被消耗,C项正确;Zn+2NH4+ Zn2++2NH3↑+H2↑为自发的氧化还原反应,断开导线Zn也可与电解质溶液发生反应,D项错误。
4.C 放电时Al被氧化,因此Al为电池负极,A项正确;Ag2O为电池正极,放电时被还原成Ag,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-, B项正确;负极的电极反应式为Al-3e-+4OH- AlO2-+2H2O,反应时负极区c(OH-)减小,则pH减小,C项错误;电池放电时,阳离子移向正极,因此Na+通过交换膜向右侧移动,D项正确。
5.B 放电时,阳离子向正极移动,A项正确;充电时,阴极发生还原反应,电极反应为Fe(OH)2+2e- Fe+2OH-,生成OH-,阴极附近溶液的pH会升高,B项错误;由总反应可知,电池的电解液为碱性溶液,C项正确;电池充电时,阳极失去电子发生氧化反应,电极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e- Ni2O3+3H2O,D项正确。
知识储备 负极和阳极发生氧化反应,正极和阴极发生还原反应。
6.D 充电过程是将电能转化为化学能的过程,A项错误;放电时,电解质溶液中OH-向负极移动,C项错误;充电时与直流电源正极相连的是阳极,而阳极上电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH- NiO(OH)+H2O,发生Ni(OH)2转化为NiO(OH)的反应,B项错误,D项正确。
7.B 根据题意知,M极是原电池的负极,发生失电子的氧化反应,电极反应式为:LixC6-xe- xLi++6C,A正确;N极为原电池的正极,放电时,Li+由M极(负极)向正极N迁移,B错误;充电时,M极作阴极,连接直流电源的负极,C正确;放电时,N极发生得电子的还原反应:xLi++xe-+Li1-xCO2 LiCO2,则充电时,N极电极反应式为LiCO2-xe- xLi++Li1-xCO2解题技法,D正确。
方法点拨 放电时的负极反应式 充电时的阴极反应式
放电时的正极反应式充电时的阳极反应式
8.C A极通入SO2,SO2在负极失电子生成SO42-,则电极反应式为SO2+2H2O-2e- SO42-+4H+,故A项正确;该电池总反应为2SO2+O2+2H2O 2H2SO4,故B项正确;A为负极,B为正极,质子的移动方向为从电极A移到电极B,故C项错误;反应物的浓度大,反应速率快,SO2气流速度的大小可能影响电池的电动势,故D项正确。
9.C 原电池中,阳离子向正极移动,由H+的移动方向可知,a极为微生物燃料电池的负极,b极为正极,正极发生还原反应,A正确;甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成CO2和H+,电极反应式为CH3OH-6e-+ H2O CO2↑+6H+,B正确;酸性条件下Cr2O72-在正极得到电子发生还原反应生成Cr3+,电极反应式为Cr2O72-+6e-+14H+ 2Cr3++7H2O,电池工作消耗1 ml Cr2O72-时,消耗14 ml H+、生成2 ml Cr3+,2 ml Cr3+反应生成6 ml H+,负极CH3OH放电生成的6 ml H+进入右侧溶液,则右侧溶液中共消耗2 ml H+,溶液的酸性减弱,C错误;根据正、负极的电极反应式,结合得失电子守恒可得如下转化关系:Cr2O72-~ 6e-~CO2,则处理1 ml Cr2O72-时,负极会生成1 ml CO2气体,D正确。
能力提升练
1.B 钠与水反应生成NaOH和氢气,则该电池不能用水作溶剂,应选择有机溶剂,A错误;放电时,多壁碳纳米管为原电池的正极,CO2在正极上得到电子,电极反应式为4Na++3CO2+4e- 2Na2CO3+C,B正确;放电时,钠箔为原电池的负极,则充电时,钠箔与外接电源的负极相连,C错误;由电池总反应可知,每吸收3 ml CO2,理论上电路中转移4 ml e-,D错误。
2.D 根据电子的移动方向,知该电池放电时,Mg失去电子,即b极为负极,A错误;充电时,a极为阳极、b极为阴极,阴离子由阴极移向阳极,即F-从b极移向a极,B错误;充电时,电解池的阳极发生失去电子的氧化反应,阳极的电极反应式为Bi+3F--3e- BiF3,C错误;放电时,负极的电极反应式为Mg+2F--2e- MgF2,正极的电极反应式为BiF3+3e- Bi+3F-,因此该电池总反应为3Mg+2BiF3 2Bi+3MgF2,D正确。
3.B Li易与水反应,因此电解质溶液不能选用Li2SO4溶液,A错误;根据其工作原理分析得到M电极为负极,放电时M极的电极反应式为yCu+LixSn-xe- SnCuy+xLi+,B正确;根据总反应方程式得到充电时N极的电极反应为LiNiaCbMncO2-xe- Li1-xNiaCbMncO2+xLi+,C错误;放电时,当转移0.1 ml电子时,则有0.1 ml Li+转移到N电极,则N电极增重0.1 ml×7 g·ml-1=0.7 g,D错误。
总结提升 ①首先应分清电池是放电还是充电。②再判断出正、负极或阴、阳极。放电:阳离子→正极,阴离子→负极;充电:阳离子→阴极,阴离子→阳极;总之:阳离子→发生还原反应的电极;阴离子→发生氧化反应的电极。
4.B 该装置工作时为原电池,是将化学能转化为电能的装置,故A错误;由题图可知,负极发生失电子的氧化反应,电极反应式为CH3COO-+ 2H2O-8e- 2CO2↑+7H+,故B正确;高温能使微生物蛋白质变性,所以该装置不能在高温下工作,故C错误;原电池内电路中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,从而达到脱盐的目的,所以Y为阳离子交换膜,X为阴离子交换膜,故D错误。
5.B
6.A 通入H2的a极发生氧化反应,是原电池的负极,其电极反应式为H2-2e- 2H+,H+通过X膜向正极移动,进入多孔固体电解质中,通入O2的b极发生还原反应,是原电池的正极,电极反应式为O2+2e- O22-,O22-能够通过Y膜向负极移动,进入多孔固体电解质中,与H+反应生成H2O2,总反应方程式为H2+O2 H2O2。a极生成的H+通过X膜向正极移动,X膜是阳离子交换膜,A项正确;a极发生氧化反应,是原电池的负极,B项错误;原电池不可能实现化学能与电能间的完全转化,还有一部分化学能转化为其他形式的能量,如热能,C项错误;当外电路流过2 ml e-时,根据b极的电极反应式可知需要消耗1 ml O2,但本题中未指明气体所处状况,不能确定O2体积易错点,D项错误。
知识储备 隔膜的作用
(1)能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。
(2)能选择性地允许离子通过,起到平衡电荷的作用。
7.D Zn/ZnO电极作负极,Zn失电子发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+2OH- ZnO+H2O,双极膜中OH-向负极移动,补充消耗的OH-,但有H2O生成,溶液体积变大,pH变小,A、C正确;负极,Zn转化为ZnO,正极,NO转化为NH3,可得电池的总反应式为5Zn+2NO+3H2O 5ZnO+2NH3,B正确;根据电池的总反应式,知当电路中转移5 ml电子时,理论上可获得1 ml NH3,质量为17 g,D错误。
8.答案 (1)2Li+O2 Li2O2 Li能与水剧烈反应,产生易爆的H2,存在安全隐患(或其他合理答案)
(2)30
解析 (1)由题图可知,反应物为Li和O2,最终生成Li2O2,所以电池总反应为2Li+O2 Li2O2;Li可以与水剧烈反应,产生易爆的H2,所以不能选用水溶液。(2)负极反应为Li-e- Li+,正极反应为O2+2Li++2e- Li2O2,当电路中转移1 ml e-,负极减少Li的质量为7 g,正极增加Li2O2的质量为23 g,所以正、负电极的质量之差为 30 g。
思路
分析
根据化合价变化判断正负极
碳元素化合价升高,M极作负极,Cr元素化合价降低,N极作正极,A错误
正极发生还原反应
N极的电极反应式为Cr2O72-+6e-+8H+ 2Cr(OH)3+H2O,B正确
电子从负极经外电路流向正极,阳离子从负极经阳离子交换膜移向正极
电子不能经过电解质溶液,C错误
M极电极反应式为CH3OH+H2O-6e- CO2↑+6H+
转移0.6 ml电子时,生成0.1 ml CO2,CO2所处状况未知,无法计算其体积,D错误