蘇教版高中化學必修第二冊專題6化學反應(yīng)與能量變化第三單元第2課時化學電源練習含答案

第2課時化學電源基礎(chǔ)過關(guān)練題組一化學電源的分類1.(經(jīng)典題)下列說法中正確的是()A.鎳氫電池、鋰離子電池和鋅錳干電池都是二次電池B.氫氧燃料電池是一種高效且不會污染環(huán)境的燃料電池C.鉛蓄電池放電的時候正極材料是鉛,負極材料是二氧化鉛D.鉛蓄電池充電時將化學能轉(zhuǎn)化為電能2.(經(jīng)典題)下列說法中正確的是()①燃料電池的反應(yīng)物必須儲存在電池的內(nèi)部②鋅錳干電池是一次電池,鉛蓄電池是二次電池③鋰離子電池是新一代可充電電池④燃料電池作為汽車驅(qū)動能源已研發(fā)成功A.②③④ B.①②③④C.①②③ D.①③④題組二化學電源3.(2023遼寧沈陽郊校聯(lián)考)下面是幾種常見的化學電源示意圖,有關(guān)說法不正確的是()A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B.干電池在長時間使用后,鋅筒被破壞C.鉛蓄電池在工作中,負極每消耗1mol鉛,則硫酸溶液中就轉(zhuǎn)移2mol電子D.氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液可以是稀硫酸或KOH溶液4.(2023河北邯鄲大名第一中學月考)如圖為銀鋅紐扣電池,該電池的總反應(yīng)為Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,下列說法不正確的是()A.鋅作負極B.正極發(fā)生還原反應(yīng)C.負極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-Zn2+D.電池工作時,電流從Ag2O經(jīng)導線流向Zn5.(經(jīng)典題)(2022江蘇常州期中)某種氫氧燃料電池的工作原理如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是()A.該電池工作時將化學能轉(zhuǎn)化為電能B.a極為負極C.b極的電極反應(yīng)式為O2-4e-+4H+2H2OD.該電池工作時,電子由a極通過導線流向b極6.(2022福建福州第四中學月考)汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。其結(jié)構(gòu)如圖所示,放電時的電池反應(yīng)為PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。根據(jù)此反應(yīng)判斷下列說法正確的是()A.放電時,PbO2是電池的負極B.放電時,Pb是負極C.放電時,PbO2得電子,被氧化D.放電時,溶液酸性增強7.(2023遼寧六校協(xié)作體月考)一種鎂氧電池電極材料為金屬鎂和吸附氧氣的活性炭,電解液為KOH濃溶液,如圖所示。下列說法錯誤的是()A.a極為電池負極,b極為電池正極B.負極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2C.電子的移動方向是由a經(jīng)外電路到bD.電池工作過程中,電解液中KOH的濃度減小8.鎂燃料電池具有比能量高、使用安全方便、原材料來源豐富、成本低等特點。研究的鎂燃料電池可分為鎂—空氣燃料電池、鎂—海水燃料電池、鎂—過氧化氫燃料電池、鎂—次氯酸鹽燃料電池。鎂—次氯酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示,下列說法不正確的是()A.放電過程中OH-移向正極B.電池的總反應(yīng)為Mg+ClO-+H2OMg(OH)2+Cl-C.上述鎂燃料電池中鎂均為負極,發(fā)生氧化反應(yīng)D.鎂—過氧化氫燃料電池,酸性電解質(zhì)溶液中正極反應(yīng)式為H2O2+2H++2e-2H2O9.(2023江蘇連云港階段檢測)火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。電池以金屬鈉為負極,碳納米管為正極。放電時,下列說法正確的是()A.負極上發(fā)生還原反應(yīng)B.CO2在正極上失電子C.工作時電子由碳納米管經(jīng)外電路流向金屬鈉D.將化學能轉(zhuǎn)化為電能10.化學電池用途廣泛,燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境友好等優(yōu)點。燃料電池在工作時,從負極分別連續(xù)通入①H2、②CH4、③C2H5OH等,從正極連續(xù)通入④O2,在電池內(nèi)部還有⑤KOH、⑥H2SO4等物質(zhì)的溶液,反應(yīng)生成⑦H2O、⑧CO2、⑨K2CO3等,同時產(chǎn)生電能。目前已研制成功鋁—空氣燃料電池,它可以代替汽油為汽車提供動力,也可用作照明電源。(1)在上述短文標有序號的物質(zhì)中,屬于電解質(zhì)的是(填序號,下同);屬于非電解質(zhì)的是;和O3互為同素異形體的是。

(2)寫出上文有序號物質(zhì)中鹽的電離方程式:。

(3)寫出少量⑥的稀溶液滴加到⑨的溶液中的離子方程式:。

寫出向⑨的溶液中通入⑧的化學方程式:。

(4)鋁—空氣燃料電池反應(yīng)原理是金屬Al在氯化鈉溶液中與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)生成Al(OH)3,若負極有13.5gAl參加反應(yīng),則正極消耗O2的質(zhì)量為g。

題組三電解原理及其應(yīng)用11.(經(jīng)典題)如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷正確的是()A.a為負極,b為正極B.a為陽極,b為陰極C.電解過程中,d電極質(zhì)量增加D.電解過程中,溶液中氯離子濃度不變12.通過電解法由CO2制備FeC2O4的原理如圖所示,已知FeC2O4難溶于水,電解質(zhì)不參與反應(yīng)。下列說法正確的是()A.電極M所用材料為單質(zhì)鐵,b為負極,M電極發(fā)生氧化反應(yīng)B.若C2O42?在電解液中的遷移速率大于FeC.該裝置工作過程的總反應(yīng)為2CO2+FeFeC2O4D.若電路中轉(zhuǎn)移0.5mol電子,則消耗CO2的體積為22.4L(標準狀況下)13.電動汽車可以鋰離子電池提供動力,鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)成為汽車研究的前沿科技。某鋰離子電池的總反應(yīng)為xLi+Li3-xNiCoMnO6Li3NiCoMnO6,下列說法正確的是()A.該電池的充、放電過程互為可逆反應(yīng)B.充電時主要為化學能轉(zhuǎn)化為電能C.放電過程中,Li+向電池的正極移動D.充電時,電池上標有“-”的電極與外接電源正極相連14.如下圖所示,A、B兩個裝置的燒杯分別盛有足量的CuSO4溶液。(1)A、B兩個裝置中屬于原電池的是(填字母,下同),屬于電解池的是。

(2)A中Zn是極,發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)式為;Cu電極的電極反應(yīng)式為;A中總反應(yīng)的離子方程式為。

(3)B中左邊C是極,發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)式為;B中總反應(yīng)的化學方程式為。

能力提升練題組一原電池正、負極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫1.下列說法不正確的是()A.由Zn、Cu、稀H2SO4組成原電池,其負極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+B.由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池,其負極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+C.由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池,其負極反應(yīng)式為Al-3e-Al3+D.由Al、Cu、濃硝酸組成原電池,一般認為其負極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+2.(2023江蘇南京航空航天大學附屬高級中學期中)“碳呼吸電池”是一種新型化學電源,其工作原理如圖。下列說法正確的是()A.該裝置能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能B.正極的電極反應(yīng)為C2O42?+2e-2CO2C.每得到1mol草酸鋁,電路中轉(zhuǎn)移3mol電子D.利用該技術(shù)可捕捉大氣中的CO23.(2023江蘇阜寧中學綜合測試)利用反應(yīng)6NO2+8NH37N2+12H2O設(shè)計的電池裝置如圖所示,該裝置既能有效消除氮氧化物的排放,減輕環(huán)境污染,又能充分利用化學能。下列說法不正確的是()A.電極A上發(fā)生氧化反應(yīng),電極A為負極B.電池工作時,OH-透過交換膜從右向左遷移C.當有2.24LNO2被處理時,溶液中通過電子0.4molD.電極B的電極反應(yīng)式為2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-4.(2022湖北新高考聯(lián)考協(xié)作體期中)中國科學家發(fā)明了一種新型Zn-CO2電池,把CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH(甲酸)的同時還能對外提供電能,裝置如下圖所示(雙極膜的陰、陽膜復合層間的H2O可解離成H+和OH-,并可分別通過陽膜和陰膜)。下列說法錯誤的是()A.放電時,a極為負極,發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電時,電流由b極經(jīng)外電路流向a極C.放電時,b極的電極反應(yīng)式為CO2+2H+-2e-HCOOHD.多孔鈀納米材料可增大CO2與電極的接觸面積,加快反應(yīng)速率5.任何化學反應(yīng)都伴隨著能量的變化,通過化學反應(yīng),化學能可轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等。(1)用如圖所示甲、乙裝置進行實驗:甲乙甲裝置中(填“Zn”或“Cu”)棒上有氫氣產(chǎn)生;乙裝置中(填“Zn”或“Cu”)棒上有氫氣產(chǎn)生。若反應(yīng)過程中有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,生成的氫氣在標準狀況下的體積為。

(2)用Mg、Al設(shè)計成如圖所示原電池裝置:①若溶液為鹽酸,Mg為極。

②若溶液為氫氧化鈉溶液,負極的電極反應(yīng)式為。

(3)已知2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出能量484kJ,且氧氣中1molOO鍵完全斷裂時吸收能量496kJ,水蒸氣中1molH—O鍵形成時放出能量463kJ,則氫氣中1molH—H鍵斷裂時吸收的能量為kJ。

(4)氫氧燃料電池工作原理如圖所示:該電池工作時,外電路中電子的流向為

(填“a→b”或“b→a”),正極的電極反應(yīng)式為。

題組二新型燃料電池6.(2022河南創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟聯(lián)考)科學家已開發(fā)出一種新型燃料電池——固體氧化物電池,工作原理如圖所示。該電池用辛烷(C8H18)作燃料,電池中間部分的固體氧化物可傳遞O2-,下列說法正確的是()A.電池工作時,氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)B.正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-C.電子由b電極經(jīng)外電路流向a電極D.電池的總反應(yīng)為2C8H18+25O216CO2+18H2O7.一種以聯(lián)氨(N2H4)為燃料的環(huán)保電池工作原理如圖所示,電解質(zhì)溶液顯酸性,電池工作時產(chǎn)生穩(wěn)定無污染的物質(zhì)。下列說法正確的是()A.該燃料電池工作時,化學能只轉(zhuǎn)化為電能B.N極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-C.電池總反應(yīng)式為N2H4+O2N2+2H2O,電解質(zhì)溶液中H+的濃度始終不變D.在M極充入N2H4,每消耗1molN2H4,會有4molH+通過質(zhì)子交換膜8.(2023江蘇揚州高郵階段測試)熱電廠尾氣經(jīng)處理得到較純的SO2,可用于原電池法生產(chǎn)硫酸,其工作原理如圖所示。電池工作時,下列說法不正確的是()A.電極b周圍溶液pH變大B.溶液中H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移C.電極a的電極反應(yīng)式為SO2-2e-+2H2O4H++SO4D.一段時間后,a極消耗的SO2與b極消耗的O2物質(zhì)的量相等

答案與分層梯度式解析第2課時化學電源基礎(chǔ)過關(guān)練1.B2.A3.C4.C5.C6.B7.D8.A9.D11.C12.C13.C1.B鎳氫電池、鋰離子電池為可充電電池,為二次電池,鋅錳干電池為一次電池,A錯誤;氫氧燃料電池的產(chǎn)物不污染環(huán)境,B正確;鉛蓄電池放電時正極材料是PbO2,發(fā)生還原反應(yīng),負極材料是Pb,發(fā)生氧化反應(yīng),C錯誤;鉛蓄電池充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能,D錯誤。2.A燃料電池的反應(yīng)物可不儲存在電池的內(nèi)部,①錯誤。3.C干電池屬于一次電池,鉛蓄電池屬于二次電池,氫氧燃料電池屬于燃料電池,A正確;在干電池中,Zn作負極,被氧化,因此長時間使用后,鋅筒被破壞,B正確;鉛蓄電池工作過程中,負極每消耗1mol鉛,外電路轉(zhuǎn)移2mol電子,硫酸溶液中不能轉(zhuǎn)移電子,C錯誤;氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液可以是酸性或者堿性溶液,故可以是稀硫酸或KOH溶液,D正確。4.C在反應(yīng)中,Zn的化合價升高,發(fā)生氧化反應(yīng),故Zn作負極,A正確;正極為Ag2O得電子生成Ag,Ag元素化合價降低,發(fā)生還原反應(yīng),B正確;負極的電極反應(yīng)式為Zn+2OH--2e-Zn(OH)2,C錯誤;電流由正極流向負極,Ag2O作正極,故電池工作時,電流從Ag2O經(jīng)導線流向Zn,D正確。5.C該電池屬于原電池,工作時將化學能轉(zhuǎn)化成電能,A項正確;H+向b極移動,b極為電池的正極,a極為電池的負極,B項正確;b極為正極,b極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O,C項錯誤;該電池工作時,電子由負極(a極)通過導線流向正極(b極),D項正確。6.B原電池中負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),根據(jù)電池放電時的反應(yīng)可知,Pb為負極,PbO2為正極,A錯誤,B正確;在放電過程中PbO2得到電子被還原,C錯誤;由于放電過程中消耗硫酸且生成水,電解質(zhì)溶液中氫離子濃度逐漸減小,所以溶液酸性減弱,D錯誤。7.D該鎂氧電池中,鎂電極為負極,通入空氣的一極為正極,電解液顯堿性,所以負極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,負極鎂被氧化;正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O4OH-,正極上O2被還原;電池總反應(yīng)為2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2。a極為電池負極,b極為電池正極,A正確;鎂電極為負極,負極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2,B正確;電子的移動方向是沿外電路由負極到正極,即a到b,C正確;總反應(yīng)中H2O被消耗,所以該電池在工作過程中,電解液中KOH的濃度增大,D錯誤。8.A題述鎂燃料電池中鎂均作負極,失去電子,產(chǎn)物由電解質(zhì)溶液決定,若為酸性溶液生成Mg2+,若為堿性溶液生成Mg(OH)2;ClO-在正極反應(yīng),由題圖可知有Cl-和OH-生成,OH-向負極移動。9.DNa為負極,發(fā)生氧化反應(yīng),A項錯誤;碳納米管為正極,CO2得電子發(fā)生還原反應(yīng),B項錯誤;電子由負極金屬鈉經(jīng)外電路流向正極碳納米管,C項錯誤;該電池為原電池,將化學能轉(zhuǎn)化為電能,D項正確。10.答案(1)⑤⑥⑦⑨②③⑧④(2)K2CO32K++CO3(3)H++CO32?HCO3?K2CO3+CO2+H2O2KHCO(4)12解析(4)13.5gAl的物質(zhì)的量為13.5g27g/mol=0.5mol,則失去電子的物質(zhì)的量為1.5mol,根據(jù)得失電子守恒,正極上消耗氧氣的物質(zhì)的量為1.5mol4=0.375mol,消耗O11.C電流從直流電源的正極流出,因此a為電源正極,b為電源負極,c為陽極,d為陰極;電解CuCl2溶液,陽極(c電極)的電極反應(yīng)式為2Cl--2e-Cl2↑,陰極(d電極)的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu,故C項正確。12.CCO2在Pt電極發(fā)生還原反應(yīng)生成C2O42?,則Pt電極為陰極,M電極為陽極,故M與電源的正極相連,M電極需產(chǎn)生Fe2+,所以M應(yīng)該選用鐵作電極,A錯誤;若C2O42?在電解液中的遷移速率大于Fe2+的遷移速率,則應(yīng)選用陰離子交換膜,B錯誤;陰極上CO2被還原生成C2O42?,陽極上Fe被氧化生成Fe2+,故電池總反應(yīng)為2CO2+FeFeC2O413.C對電池充電是在外接電源的條件下,而放電是在沒有外接電源的情況下自發(fā)進行的,充、放電也不是同時發(fā)生的,所以二者不互為可逆反應(yīng),A錯誤;充電時,電能轉(zhuǎn)化為化學能,B錯誤;放電過程中,電池內(nèi)部的陽離子向正極移動,陰離子向負極移動,所以Li+向電池的正極移動,C正確;充電時,電池上標有“-”的電極與外接電源負極相連,D錯誤。14.答案(1)AB(2)負氧化Zn-2e-Zn2+Cu2++2e-CuZn+Cu2+Zn2++Cu(3)陰還原Cu2++2e-Cu2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑解析(1)原電池和電解池的明顯區(qū)別是電解池有外接直流電源,B屬于電解池,A屬于原電池。(2)鋅比銅活潑,Zn是負極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+;Cu為正極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu;A中總反應(yīng)的離子方程式為Zn+Cu2+Zn2++Cu。(3)B是電解池,左邊C和電源負極相連,是陰極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cu2++2e-Cu;B中總反應(yīng)的化學方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑。能力提升練1.C2.D3.C4.C6.D7.D8.D1.C該原電池中,Zn作負極,Cu作正極,負極Zn失電子生成Zn2+,負極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,A正確;該原電池中,Fe作負極,Cu作正極,負極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,B正確;該原電池中,Al作負極,Mg作正極,負極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-AlO2?+2H2O,C錯誤;常溫下,Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化,所以Cu作負極,Al作正極,負極反應(yīng)式為Cu-2e-Cu2+,D正確。2.D該裝置為原電池,能將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?A錯誤;Al為活潑金屬,作負極,通入CO2的電極作正極,得到電子,C化合價降低,電極反應(yīng)為2CO2+2e-C2O42?,B錯誤;1mol草酸鋁含2molAl3+,由2molAl單質(zhì)失去6mol電子生成,C錯誤;該裝置中CO2最后生成C2O42?3.C電極A通入NH3,NH3中N元素失電子化合價升高生成氮氣,電極A上發(fā)生氧化反應(yīng),電極A為負極,A正確;電池工作時,A是負極,陰離子向負極移動,OH-透過交換膜從右向左遷移,B正確;沒有明確是否為標準狀況,不能計算2.24LNO2被處理時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量,且電子不能進入溶液中,C錯誤;電極B是正極,電極B上NO2得電子生成氮氣,電極反應(yīng)式為2NO2+8e-+4H2ON2+8OH-,D正確。4.C放電時,a極為負極,Zn失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),A正確;放電時,b極為正極,電流由b極經(jīng)外電路流向a極,B正確;放電時,b極為正極,CO2在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-HCOOH,C錯誤;多孔鈀納米材料可以增大CO2與電極的接觸面積,加快反應(yīng)速率,D正確。5.答案(1)ZnCu4.48L(2)①負②Al-3e-+4OH-AlO2?+2H2(3)436(4)a→bO2+4H++4e-2H2O解析(1)甲裝置未形成原電池,Zn與稀H2SO4反應(yīng)生成H2;乙裝置形成原電池,Zn作負極,Cu作正極,正極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑。兩個裝置中反應(yīng)的關(guān)系式為2H+~H2~2e-,則n(H2)=12n(e-)=0.4mol×12=0.2mol,V(H2(2)①若溶液為鹽酸,鎂比鋁活潑,鎂為負極,鋁為正極。②若溶液為氫氧