2021-2022学年高中化学鲁科版选择性必修1测评：第1章　第2节　第2课时　化学电源 WORD版含解析.docx

1、第1章化学反应与能量转化第2节化学能转化为电能电池第2课时化学电源课后篇素养形成必备知识基础练1.下列说法正确的是()A.碱性锌锰电池是二次电池B.铅蓄电池是一次电池C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生D.燃料电池的活性物质大量储存在电池内部答案C解析碱性锌锰电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池,A、B错误;燃料电池的活性物质不需要储存在电池内部,D错误。2.下列有关电池的说法不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.锌铜原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极答案B解析锌铜原电池中,电子从

2、负极锌沿外电路流向正极铜。3.在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是()A.该电池是一次电池B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流入正极C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD.该电池工作时,外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减少3.25 g答案D解析锌锰干电池工作时,锌失去电子,电极反应为Zn-2e-Zn2+,所以外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上应减少6.5g,所以D项错误。4.生产铅蓄电池时,在两极板上的铅锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2OPb

3、O2+Pb+2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是()A.理论上需要定期补充硫酸B.电池工作时铅是负极,PbO2是正极C.电池工作时负极上发生的反应是Pb-2e-+SO42-PbSO4D.电池工作时电解质的密度减小答案A解析铅蓄电池放电时相当于原电池,Pb是负极,PbO2是正极,负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2+,Pb2+与溶液中的SO42-生成PbSO4沉淀;放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等,在制备电池时,PbSO4的量是一定的,制成膏状,干燥后再安装,则理论上H2SO4不用补充;放电时,H2SO4被消耗,溶液中H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度也随之减小。5.下面

4、是四种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是()答案C解析A中通空气的一极为正极,电极反应为O2+4e-2O2-。B中通O2的一极为正极,电极反应为2H2O+O2+4e-4OH-。C中通空气的一极为正极,电极反应为4H+O2+4e-2H2O。D中通CO2和O2的一极为正极,电极反应为2CO2+O2+4e-2CO32-。6.Al-Ag2O电池可用作水下动力电源,其原理如图所示。电池工作时,下列说法错误的是()A.电子由Al电极通过外电路流向Ag2O/Ag电极B.电池负极附近溶液pH升高C.正极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-D.负极会发生副反应2Al+2NaOH+6H

5、2O2NaAl(OH)4+3H2答案B解析根据题意分析可知,铝电极为负极,Ag2O/Ag电极为正极。电子由负极流向正极,A项正确;负极反应为Al-3e-+4OH-Al(OH)4-,pH降低,B项错误;正极反应为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-,C项正确;负极会发生副反应2Al+2NaOH+6H2O2NaAl(OH)4+3H2,D项正确。7.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,以稀硫酸为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式:H2-2e-2H+C.电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH

6、4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多答案C解析a极通入的H2发生氧化反应,则a极为负极,电子由a极经外电路流向b极,以稀硫酸为电解质溶液时,负极上H2被氧化为H+,A、B正确;电池总反应为2H2+O22H2O,则电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,则C项错误;根据电池总反应:2H2+O22H2O和CH4+2O2CO2+2H2O可知,消耗等物质的量的H2和CH4时,CH4消耗O2较多,D正确。8.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图所示,电池总反应可表示为2H2+O22H2O。下列有关说法正确的是()A.电子通过外电路从b极流向a极B.b极上的电

7、极反应为O2+2H2O+4e-4OH-C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2D.H+由a极通过固体电解质传递到b极答案D解析由电池总反应及原电池原理可知,充入H2的一极即a极是负极,充入O2的一极即b极是正极;电子由负极经外电路流向正极;电池内部阳离子即H+移向正极,正极的电极反应为O2+4H+4e-2H2O,故A项、B项错误,D项正确。C项没有指明标准状况,错误。9.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-。根据上述信息,填写下

8、列空白。(1)判断下列叙述正确的是。A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗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:。(3)电池工作时,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。答案(1)C(2)Zn+Ag2OZnO+2Ag(3)减小增大不变解析(1)由两电极反应相加可得电池总反应:Zn+Ag2OZnO+2Ag,由总反应知,在使用过程中KOH不被消耗,A错;由电极反应可知Zn是负极,发生氧化反应,Ag2O是正极,发生还原反应,电子由Zn极流

9、向Ag2O极。C对,B、D均错。(3)电解质溶液为KOH溶液,使用时,负极区消耗OH-,pH减小;正极区产生OH-,pH增大,消耗和产生的OH-的量相等,H2O的量不变,则电解质溶液的pH不变。关键能力提升练10.如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量监测与控制的功能,下列有关说法正确的是()A.电流由呼气所在的铂电极流出B.H+通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极C.电路中流过2 mol电子时,消耗标准状况下O2 22.4 LD.该电池的负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+答案B解析呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应,故此电极为负极,而电流由正极流出,

10、A项错误;H+通过质子交换膜流向正极(通入氧气的铂电极),B正确;正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,电路中流过2mol电子时,消耗0.5molO2,在标准状况下体积为11.2L,C错误;该电池的负极反应为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,D错误。11.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()A.b极发生氧化反应B.a极的电极反应为N2H4+4OH-4e-N2+4H2OC.放电时,电流从a极经过负载流向b极D.其中的离子交

11、换膜需选用阳离子交换膜答案B解析燃料电池中燃料(N2H4)在负极(a电极)发生氧化反应:N2H4+4OH-4e-N2+4H2O,O2在正极(b电极)发生还原反应:O2+4e-+2H2O4OH-,总反应为N2H4+O2N2+2H2O,A错误、B正确;放电时电流由正极流向负极,C错误;OH-在正极生成,移向负极被消耗,所以离子交换膜应让OH-通过,故选用阴离子交换膜,D错误。12.甲醇燃料电池可用于笔记本电脑、汽车、遥感通信设备等,它的一极通入甲醇,一极通入氧气;电池中含有质子交换膜,它能传导氢离子(H+)。电池工作时,甲醇被氧化为二氧化碳和水,氧气在电极上的反应是O2+4H+4e-2H2O。下列

12、叙述不正确的是()A.负极的反应为CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+B.电池的总反应是2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.电池工作时,H+由正极移向负极D.电池工作时,电子从通入甲醇的一极流出,经外电路流入通氧气的一极答案C解析首先判断出通入甲醇的一极失去电子作为负极,通入氧气的一极得到电子作为正极。电池总反应减去氧气在正极的电极反应可得到负极反应,A项正确;电池工作时,H+移向正极而不是移向负极,C项错误。13.热激活电池(又称热电池)可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物一旦受热熔融,电池瞬间即可输出电能。该电池

13、总反应为:PbSO4+2LiCl+CaCaCl2+Li2SO4+Pb下列说法正确的是()A.负极反应:Ca+2Cl-2e-CaCl2B.放电过程中,Li+向钙电极移动C.正极反应物为LiClD.常温时,在正负极间接上检流计,指针会偏转答案A解析负极上发生氧化反应,A正确;放电过程中Li+向正极移动,B错误;由电池总反应可知,正极反应物是PbSO4,C错误;常温下,电解质不是熔融态,离子不能移动,不能产生电流,因此在正负极之间连接检流计,指针不偏转,D错误。14.锌空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,电池反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH)42-。下列

14、说法正确的是()A.放电时,电解质溶液中K+向负极移动B.放电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐增大C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)答案C解析放电时,电解质溶液中K+向正极移动,A项错误;放电时,根据总反应可知电解质溶液中c(OH-)逐渐减小,B项错误;在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2+将与OH-结合生成Zn(OH)42-,C项正确;根据O24e-可知,电路中通过2mol电子时消耗0.5mol氧气,在标准状况下体积为11.2L,D项错误。15.某蓄电池放电、充电时的反应为:Fe+Ni2O3+

15、3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2下列推断中正确的是()放电时,Fe为正极,Ni2O3为负极放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2放电时,Ni2O3在正极反应蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中A.B.C.D.答案D解析放电时Fe被氧化,Ni2O3被还原,Fe作为负极,Ni2O3作为正极。放电时负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,Ni2O3在正极上发生反应。由于放电时的产物均为碱性物质,故应用碱性电解质溶液。16.科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如右。下列说法错误的是()A.电极

16、a为电池的负极B.电极b上发生的电极反应:O2+4H+4e-2H2OC.电路中每通过4 mol电子,在正极消耗44.8 L H2SD.每17 g H2S参与反应,有1 mol H+经质子膜进入正极区答案C解析根据燃料电池的特点分析,通氧气的一极为正极,故电极b为正极,电极a为负极,A项正确;电极b为正极,氧气得电子结合H+生成水,B项正确;从装置图可以看出,电池总反应为2H2S+O2S2+2H2O,电路中每通过4mol电子,正极应该消耗1molO2,负极应该有2molH2S反应,但是题目中没有说明是标准状况下,所以H2S的体积不一定是44.8L,C错误;17gH2S即0.5molH2S,每0.

17、5molH2S参与反应会消耗0.25molO2,根据正极反应O2+4H+4e-2H2O可知,有1molH+经质子膜进入正极区,D正确。17.某新型可充电电池能长时间保持稳定的放电电压,该电池的总反应3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,电解质溶液为强碱溶液。(1)放电时负极反应为。(2)放电时K2FeO4发生(填“氧化”或“还原”)反应。(3)放电时电子由(填“正”或“负”,下同)极流向极。(4)放电时1 mol K2FeO4发生反应,转移电子数是。答案(1)Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2(2)还原(3)负正(4)1.8061024解析放电时锌在负

18、极发生氧化反应,因为电解质是强碱,故负极反应是Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2。电子由负极流出,通过外电路流向正极,每1molK2FeO4发生反应,转移电子是3mol,其数目是1.8061024,放电时K2FeO4得电子发生还原反应。学科素养拔高练18.科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作为电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。其工作原理的示意图如下:甲醇燃料电池工作原理示意图请回答下列问题:(1)Pt(a)电极是电池的极,电极反应为;Pt(b)电极发生(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应为。(2)电池的总反应为。(3)如

19、果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有 mol。(4)使用该燃料电池的另一个好处是。答案(1)负CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+还原O2+4H+4e-2H2O(2)2CH3OH+3O22CO2+4H2O(3)13(4)对环境无污染解析Pt(a)电极原料为CH3OH和水,产物为CO2、H+,C元素化合价由-2价升到+4价,失去6个电子,Pt(a)为负极;Pt(b)电极原料为O2、H+,产物为H2O,O元素化合价由0价降至-2价,发生还原反应,Pt(b)电极为正极。电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O,由总反应可知,电路中通过2mol电子时消耗的CH3OH为13mol。甲醇燃料电池产物是CO2和H2O,对环境无污染。