鲁科版 (2019)第2节 化学能转化为电能——电池课时作业

第二节化学能转化为电能--电池（五）

一、单选题，共15小题

1．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是

A．钢铁设施的电极反应式为

B．金属M的活动性比Fe的活动性弱

C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护

D．钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

2．有A、B、D、E四种金属，当A、B、稀硫酸组成原电池时，电子流动方向为A→B；当A、D、稀硫酸组成原电池时，A为正极；当B、E组成原电池时，电极反应式为，则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为

A． B．

C． D．

3．汽车广泛使用的铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为硫酸，工作时，电极反应分别是：Pb＋SO－2e－=PbSO4，PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是(　　)

A．Pb为正极，被氧化

B．Pb为负极，电极质量逐渐减轻

C．SO只向PbO2处移动

D．电解液密度不断减小

4．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是

A．甲：溶液中Zn2+向Cu电极方向移动，外电路电流由Cu流向Zn

B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e-＋H2O＝2Ag＋2OH-

C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄

D．丁：为了增强电解质溶液的导电能力，通常使用98%的硫酸

5．如图所示装置，电流计G指针发生偏转，同时A电极逐渐变粗，B电极逐渐变细，C为电解质溶液，则下列表述中正确的是（    ）

A．A是，B是，C为稀，电流方向为

B．A是，B是，C为溶液，电子流向为

C．A是，B是，C为溶液，电子流向为

D．A是，B是，C为溶液，电流方向为

6．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是

A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-=4OH-

B．以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-=Al(OH)3↓

C．以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D．电池工作时,电子通过外电路由正极流向负极

7．如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的

A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸

B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸

C．A是Fe，B是Ag，C为稀溶液

D．A是Ag，B是Fe，C为稀溶液

8．按下列选项要求组成的原电池中，原电池的总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+的是

A．A B．B C．C D．D

9．下列说法正确的是（    ）

A．酸性锌锰干电池是一次电池，碱性锌锰干电池是二次电池

B．铅蓄电池是一次电池，锂离子电池是二次电池

C．燃料电池的能量转化率可达100%

D．废旧电池集中处理的主要目的是防止电池中的重金属污染水源及土壤

10．下列有关化学电源的描述正确的是

①一次电池也叫干电池，其活性物质被消耗后不能再生

②二次电池也叫可充电电池，通过充电可使其活性物质再生

③任何电池都是依据原电池的原理制造的

④化学电源与其他能源相比，具有携带方便，可制成各种形状等优点

⑤比能量与比功率，是判断电池优劣的主要标准

A．①②③④⑤ B．①②④⑤ C．③④⑤ D．①②③⑤

11．锌铜原电池(如图所示)工作时，下列叙述正确的是

A．电池总反应为 B．该电池中电子由正极流向负极

C．正极反应为 D．盐桥中的移向溶液

12．环保部门使用的传感器工作原理如图所示，该装置可监测大气中的含量。下列判断正确的是（    ）

A．该装置的Pt电极为负极

B．电流是从电极流向Pt电极

C．电极反应式为

D．该传感器可监测真空装置中的

13．现有一种甲醇、氧气和强碱溶液组成的新型电池，充满电后可连续使用一个月，其电池反应式为，则下列有关说法正确的是（    ）

A．放电时，参与反应的电极为正极

B．放电时，负极的电极反应式为

C．标准状况下，通入并完全反应后，有电子转移

D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低

14．碱性电池具有容量大，放电电流大等特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为。下列说法错误的是（    ）

A．电池工作时，锌失去电子

B．电池正极的电极反应式为

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D．外电路中每通过0.2mol电子，理论上锌的质量减小6.5g

15．，电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应。下列有关电池的说法正确的是（    ）

A．该电池可用溶液作电解质溶液

B．该电池放电时，电池内部的Li+向负极移动

C．该电池中Li作负极

D．在该电池的放电过程中，电池正极的质量逐渐减少

二、非选择题，共5小题

16．(1)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。

电池反应为FePO4+LiLiFePO4，电解质为含Li+的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向__极移动(填“正”或“负”)，负极反应为Li-e-=Li+，则正极反应式为___。

(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是__(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为__。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

17．(1)利用原电池检测CO的原理如图所示，完成下列问题：

负极反应式为______________________，正极反应式为______________________。电池总反应为______________________________________________。

(2)废气中的发电原理如图所示，完成下列问题：

负极反应式为______________________，正极反应式为__________________________________________。电池总反应为______________________________________________。

18．科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题：

(1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：_________。

(2)此电池的正极发生的电极反应：________，负极发生的电极反应：________。

(3)电解液中H+向___极移动，向外电路释放电子的电极是_____。

(4)使用该燃料电池的另一个好处是________。

19．将Fe片和石墨用导线相连，一组插入稀H2SO4中，一组插入FeCl3溶液中，分别形成了原电池。

(1)这两个原电池中，正极分别是________。

a．石墨、石墨    b．石墨、Fe片   c．Fe片、Fe片   d．Fe片、石墨

(2)写出插入H2SO4中形成原电池的正极反应式(用离子方程式表示)_______。

(3)写出插入FeCl3溶液中形成原电池的电池总反应式(用离子方程式表示)__。

20．由锌片、铜片和200mL稀硫酸组成的原电池如图所示。

（1）原电池的负极反应是___，正极反应是___。

（2）电流的方向是___。

（3）一段时间后，当在铜片上放出1.12L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗___g锌，___个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是__ (设溶液体积不变)。

参考答案

1．C

【详解】

A．该装置为原电池原理的金属防护措施，为牺牲阳极的阴极保护法，金属M作负极，钢铁设施作正极。图中钢铁设施作原电池的正极，正极金属被保护不会失电子，故A错误；

B．阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出的一方，原电池中负极金属一般比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；

C．金属M失电子，电子经导线流向钢铁设施，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；

D．海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；

故选C。

2．D

【详解】

当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B，则金属活泼性为A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，则金属活泼性为D>A；B、E组成原电池时，电极反应式为E2++2e-=E，B-2e-=B2+；B失去电子，则金属活泼性为B>E；综上所述，这四种金属的活泼性为：D＞A＞B＞E。

故选D。

3．D

【详解】

A．Pb被氧化，应为原电池负极，A项错误；

B．Pb被氧化，应为原电池负极，负极生成硫酸铅，质量增大，B项错误；

C．阴离子向负极移动，即向Pb移动，C项错误；

D．在放电过程中硫酸的浓度逐渐减小，因而密度减小，D项正确；

答案选D。

4．D

【详解】

A．甲中Zn为负极，Cu为正极，阳离子移向正极，电流由正极经外电路到负极，A正确；

B．正极Ag2O得电子生成Ag，根据碱性条件添加OH-和H2O配平电极反应，B正确；

C．Zn作负极：Zn-2e- = Zn2+，逐渐溶解，C正确；

D．98%浓硫酸几乎不电离，所以导电能力很差，D错误。

答案选D。

5．D

【详解】

根据电极现象可以判断，A电极为正极，B电极为负极，电解质溶液应为相对不活泼金属的盐溶液，这样才能使相对不活泼的金属的离子在正极上得到电子，生成的金属单质附着在A电极上使A电极变粗。电流方向为A→G→B，电子流向为B→G→A，D项，A极析出银，逐渐变粗，B极铁溶解，逐渐变细，故选D项。
 

6．A

【详解】

A．电解质溶液显碱性或中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故A正确；

B．以NaOH溶液为电解液时，Al易失电子作负极，且铝失去电子后变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al+4OH--3e-=AlO+2H2O，故B错误；

C．以NaOH溶液为电解液时，电池反应式为4Al+4OH-+3O2=4AlO+2H2O，氢氧根离子参加反应且生成水，所以溶液的pH降低，故C错误；

D．放电时，电子从负极Al沿导线流向正极，故D错误；

综上所述答案为A。

7．D

【详解】

该原电池中，A极逐渐变粗，说明A上发生还原反应，A作正极；B极逐渐变细，说明B失电子发生氧化反应，B作负极，则B的活泼性大于A的活泼性，所以排除AC选项；A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项析出氢气不是金属，D选项析出金属银，所以D符合题意；

答案选D。

【点睛】

本题考查了原电池原理，难度不大，明确正负极的判断方法，一般是根据金属的活泼性判断正负极，但如：Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，铝作负极，镁作正极，根据电解质溶液参与的化学反应来判断正负极是易错点。

8．A

【详解】

根据题述原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，Cu作负极，电解质溶液应含有Fe3+，另一个电极应为比Cu不活泼的导电物质，则A项正确。

9．D

【详解】

A.次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，如酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池等，A错误；
B.可充电电池又称二次电池或蓄电池，放电后可通过充电的方式使电池内的活性物质再生而继续使用的电池，如铅蓄电池、锂离子电池等，B错误；
C.燃料电池除将化学能转化为电能外，还有一部分转化为热能，能量转化率小于100%，C错误；
D.电池中含有的汞、镉、锰等重金属会污染土壤和水源，需要集中处理，D正确；
答案选D。

10．B

【详解】

①一次电池中电解质溶液为胶状，无法流动，故也叫做干电池，干电池中发生氧化还原反应的活性物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了，故正确；

②二次电池放电后可以再充电，使活性物质获得再生，故正确；

③有些电池不是依据原电池的原理制造的，如太阳能电池，故错误；

④化学电源可以制成各种形状、大小不同的电池，与其他能源相比，具有携带方便，故正确；

⑤比能量与比功率越大说明电池单位质量或单位体积所能输出的电能越大或者输出功率越大，比能量与比功率是判断电池优劣的主要标准，故正确；

①②④⑤正确，故选B。

11．A

【分析】

由题图装置和金属的活动性顺序可知，该原电池中Zn作负极，其电极反应为，Cu作正极，其电极反应为，电池总反应为。

【详解】

A．由分析可知：电池总反应为，A正确；

B．外电路中，电子由负极流向正极，B不正确；

C．由分析可知：Cu作正极，其电极反应为，C不正确；

D．原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中的移向溶液，D不正确；

故选A。

12．C

【分析】

通入氧气的为正极，通入二氧化硫的为负极，原电池中阴离子移向负极，在V2O5电极上，SO2失电子发生氧化反应生成SO3。

【详解】

A．在Pt电极上得电子生成，故Pt电极为正极，A项错误；

B．电流应该由正极流向负极，B项错误；

C．电极上失电子生成，C项正确；

D．该传感器Pt电极上需参与反应，故真空中无法使用，D项错误。

答案选C。

13．B

【分析】

放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应；充电时，阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应，结合电极反应式进行分析解答。

【详解】

A. 放电时，正极上氧气得电子发生还原反应，所以氧气参与反应的电极是正极，故A错误；

B. 放电时，负极的电极反应为：，故B正确；

C. 正极的电极反应式为，标准状况下，的物质的量为，转移电子为lmol，故C错误；

D. 放电时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+3H2O+6e−=6OH−，所以通入氧气的电极附近溶液的pH升高，故D错误；

故选B。

14．C

【详解】

A.根据碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为可知,锌做负极失电子，电极反应式为，故A正确；

B.根据反应可知，正极电极反应式为，故B正确；

C.原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，故C错误；

D.根据锌电极反应式可知，外电路中每通过0.2mol电子，有0.1mol锌参加反应，其质量为6.5g，故D正确；

故答案：C。

15．C

【详解】

A.溶液作电解质溶液时，将会与Li发生反应，故A错误；

B.该电池放电时，阳离子移向正极，故B错误；

C.Li的化合价升高，失去电子，作负极，故C正确；

D.在该电池的放电过程中，正极上不断有生成，正极的质量逐渐增大，故D错误；

故选：C。

16．正    FePO4+Li++e-=LiFePO4    a    CH4-8e-+10OH-=+7H2O    减小   

【详解】

(1)电池反应为FePO4+LiLiFePO4，放电过程是原电池，电池放电时Li+向正极移动，总反应方程式减去负极反应得到正极电极反应：FePO4+Li++e-=LiFePO4；

(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极，a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；

②在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=+3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小。

17．                       

【详解】

(1)CO为还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为；

为氧化剂，在正极发生还原反应，正极反应式为，

电池总反应为，故本题答案为：；；；

(2)为还原剂，在负极发生氧化反应，负极反应式为，

为氧化剂，在正极发生还原反应，正极反应式为，

电池总反应，故本题答案为：；；。

18．2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O    3O2+12H++12e-=6H2O    2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+    正    负极    对环境无污染   

【详解】

(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的CO2不与H2SO4反应，故电池总反应式为2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O；

(2)电池的正极O2得电子，由于是酸性环境，所以会生成H2O，电极反应式为3O2+12H++12e-=6H2O；用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+；

(3)原电池中阳离子移向正极，即H＋移向正极，在正极生成水；原电池中负极失电子；

(4)产物是CO2和H2O，不会对环境造成污染。

19．a    2H＋＋2e－=H2↑    2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋   

【分析】

Fe片和石墨用导线连接，插入稀H2SO4中，Fe失电子为负极，石墨为正极，正极上氢离子得电子生成氢气；将Fe片和石墨用导线连接插入FeCl3溶液中，Fe失电子为负极，石墨为正极，正极上铁离子得电子生成亚铁离子，据此分析解答。

【详解】

Fe片和石墨用导线连接，插入稀H2SO4中，Fe失电子为负极，石墨为正极，正极上氢离子得电子生成氢气；将Fe片和石墨用导线连接插入FeCl3溶液中，Fe失电子为负极，石墨为正极，正极上铁离子得电子生成亚铁离子。

(1)由上述分析可知，两个电池中正极均为石墨，故答案为：a；

(2) Fe片和石墨用导线连接，插入稀H2SO4中形成原电池，正极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑；

(3)将Fe片和石墨用导线连接插入FeCl3溶液中形成原电池，Fe与铁离子反应生成亚铁离子，原电池的总反应式：Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+。

【点睛】

明确原电池原理是解本题关键，本题的易错点为(3)，要注意氧化还原反应方程式的配平。

20．Zn - 2e- ═ Zn2+；    2H+ + 2e- ═ H2↑    由Cu极流向Zn极    3.25    0.1NA    0.5mol∙L-1   

【分析】

根据题给图可知，该装置为原电池，Zn比Cu活泼，作负极，发生氧化反应：Zn - 2e- ═ Zn2+；铜为正极，发生还原反应：2H+ + 2e- ═ H2↑；总反应为：Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2↑。可在此基础上解各小题。

【详解】

（1）该原电池中，锌为负极，发生氧化反应，电极反应为Zn - 2e- ═ Zn2+，铜为正极，发生还原反应，电极反应为：2H+ + 2e- ═ H2↑。

答案为：Zn - 2e- ═ Zn2+；2H+ + 2e- ═ H2↑；

（2）电流由正极流向负极，即由Cu极流向Zn极。

答案为：由Cu极流向Zn极；

（3）根据总反应：Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2↑，计算如下：

m(Zn) =3.25g，n(H2SO4)=0.05mol，N(e-)=0.1NA。

则原硫酸溶液的浓度为：。

答案为：3.25；0.1NA；0.5mol∙L-1。

【点睛】

原电池是以氧化还原反应为基础的，所以可从氧化还原反应的角度分析原电池中电子转移问题。