届人教版 原电池 化学电源 单元测试.docx

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届人教版原电池化学电源单元测试

原电池化学电源

一、选择题

1．（2018·广东深圳校级月考）对于铜锌原电池实验后得出的结论和认识中，正确的是（　　）

A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属

B．由铜、锌电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极

C．电子由锌片流经稀硫酸到铜片，氢离子在铜片上得到电子放出氢气

D．铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过

解析：

构成原电池正极和负极的材料不一定是两种金属，也可以是一种金属和一种非金属；由铜、锌电极与硫酸铜溶液组成的原电池中失电子的是锌，所以锌是负极；电子由锌片流经导线而不是经稀硫酸到铜片，氢离子在铜片上得到电子放出氢气；铜锌原电池工作时，负极上发生反应Zn－2e－===Zn2＋，若有13g锌即0.2mol锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。

答案：

D

2．（2018·大同三模）液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅[（CH3SO3）2Pb]代替硫酸作为基质溶液，该电池充放电的总反应为2Pb2＋＋2H2O

Pb＋PbO2＋4H＋，下列说法正确的是（　　）

A．该电池放电时，两极质量均增加

B．放电时，正极的电极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O

C．充电时，溶液中Pb2＋向阳极移动

D．充电时，阳极周围溶液的pH增大

解析：

电池放电时，负极反应式为Pb－2e－===Pb2＋，正极反应式为PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O，该电池放电时，两极质量均减少；充电时，溶液中Pb2＋向阴极移动；充电时阳极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋，pH减小。

答案：

B

3．（2018·河北衡水点睛第三次联考）有一种燃料电池，所用燃料为H2和空气，电解质为熔融的K2CO3。

电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO

－2e－===H2O＋CO2。

该电池放电时，下列说法中正确的是（　　）

A．正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－

B．CO

向负极移动

C．电子由正极经外电路流向负极

D．电池中CO

的物质的量将逐渐减少

解析：

该燃料电池燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO

－2e－===H2O＋CO2，用总反应减负极得正极反应式：

O2＋2CO2＋4e－===2CO

，A项错误；原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，以形成闭合回路，B项正确；外电路中电子由负极流向正极，C项错误；根据总反应式可知，电池中CO

的物质的量不变，D项错误。

答案：

B

4．（2018·兰州模拟）科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．通入N2的电极发生的电极反应式为：

N2＋6e－＋8H＋===2NH

B．反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸

C．该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极

D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl

解析：

正极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH

，负极反应式为：

H2－2e－===2H＋，总反应式为：

N2＋3H2＋2H＋===2NH

，因此A为NH4Cl，其反应过程中溶液的pH会增大，故A、B、D正确。

答案：

C

5．如图是在航天用高压氢

镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池（MH－Ni电池）。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．放电时正极反应为：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

B．电池的电解液可为KOH溶液

C．充电时负极反应为：

MH＋＋OH－===H2O＋M＋e－

D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高

解析：

在金属氢化物镍电池（MH－Ni电池）中，MH（M为零价，H为零价）在负极发生反应：

MH＋OH－－e－===M＋H2O，NiOOH在正极发生反应：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，电解液可为KOH溶液，A、B正确；充电时，阴极反应式为M＋H2O＋e－===MH＋OH－，C错误；MH中氢密度越大，单位体积电池所储存电量越多，即电池能量密度越高，D正确。

答案：

C

6．（2018·遵义联考）科学家们在研制一种吸气式的锂—空气电池，工作时吸收空气中的氧气在多孔金制成正极表面上反应。

总反应可表示为2Li＋O2

Li2O2，下列有关说法正确的是（　　）

A．充电时，多孔金制成的电极外接电源负极

B．放电时，吸收空气中22.4L（标准状况）的O2，就有4mole－从电池负极流出

C．放电时，Li＋从负极向正极移动

D．该电池可使用含Li＋的水溶液作电解质溶液

解析：

充电时，Li2O2中氧元素失电子生成氧气，所以多孔金制成的电极作阳极，与外接电源的正极相连；Li2O2中的氧元素为－1价，故有2mole－从负极流出；放电时，阳离子向正极移动，所以Li＋从负极向正极移动；该电池的负极材料为Li，能与水反应，所以该电池不能使用含Li＋的水溶液作电解质溶液。

答案：

C

7．（2018·甘肃二诊）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。

下列说法不正确的是（　　）

A．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极

B．O2所在的铂电极处发生还原反应

C．该电池的负极反应式为：

CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋

D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

解析：

O2所在的铂电极为正极，即电流从铂电极经外电路流向另一电极，故A正确；乙醇燃料电池中，O2所在的铂电极处得电子发生还原反应，故B正确；由题图知，CH3CH2OH被氧化生成CH3COOH，故负极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH，故C错误；根据微处理器通过检测电流大小可以得出电子转移的物质的量，根据电极反应式可以计算出被测气体中酒精的含量。

答案：

C

8．（2018·赣州一模）如图为一种微生物燃料电池结构示意图，关于该电池叙述正确的是（　　）

A．分子组成为Cm（H2O）n的物质一定是糖类

B．正极反应式为：

MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O

C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区

D．若Cm（H2O）n是葡萄糖，当电路中转移了6NA电子时，反应的葡萄糖质量是60g

解析：

分子组成为Cm（H2O）n的物质不一定为糖类，如甲醛、乳酸、乙酸乙酯等物质，A项错误；MnO2被还原生成Mn2＋，为原电池的正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，B项正确；原电池工作时，H＋从负极区移向正极区，C项错误；若Cm（H2O）n是葡萄糖，C元素化合价可认定为0价，当电路中转移了6NA个电子时，反应的葡萄糖的物质的量为0.25mol，质量是0.25mol×180g/mol＝45g，D项错误。

答案：

B

9．（2018·大连二模）以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为＋3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。

下列说法错误的是（　　）

A．电池放电时Na＋从a极区移向b极区

B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有还原作用

C．该电池的负极反应为：

BH

＋8OH－－8e－===BO

＋6H2O

D．每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol

解析：

原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋从a极区移向b极区，A项正确；电极b采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，MnO2既作电极材料又有催化作用，B项错误；负极发生氧化反应生成BO

，电极反应式为BH

＋8OH－－8e－===BO

＋6H2O，C项正确；正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol，D项正确。

答案：

B

10．（2018·云南一模）糖生物电池是一种酶催化燃料电池（EFC），它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。

下列有关判断不合理的是（　　）

A．该电池不宜在高温下工作

B．若该电池为酸性介质，正极反应式为：

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移

D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为：

C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋

解析：

因为酶在高温下发生变性，所以该电池不宜在高温下工作；该电池为酸性介质，正极为氧气得电子结合氢离子生成水，反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；根据放电过程中，电池内阳离子移向正极，阴离子移向负极；该电池为碱性介质，会生成CO

和H2O。

答案：

D

二、非选择题

11．如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。

（1）①当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是__________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为____________________________。

②当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为______________________________。

（2）若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是____________（填“正”或“负”）极，其电极反应式为____________

_________________________。

解析：

（1）①电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。

②当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O。

（2）把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO

＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O。

答案：

（1）①正　2H＋＋2e－===H2↑

②负　Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O

（2）正　NO

＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O

12．

（1）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图。

该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为__________________________________________________________；

若生成1molY，则需要消耗标准状况下氧气的体积为____________L。

（2）以甲醇为原料，使用碱性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为__________________________________；

若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等电量，则每代替3.2g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为____________L。

解析：

（1）氧气一定为正极，所以石墨Ⅰ电极为负极，NO2失电子只能生成N2O5，由负极反应式可知生成1molN2O5转移1mol电子，消耗

molO2，则需标准状况下V（O2）＝

mol×22.4L·mol－1＝5.6L；

（2）CH3OH中碳的化合价为－2价，依据得失电子、电荷守恒、H元素守恒进行配平；1molCH3OH、1molCH4分别失去6mol、8mol电子，n（CH3OH）＝

＝0.1mol，失去0.6mol电子，n（CH4）＝

mol，则V（CH4）＝

mol×22.4L·mol－1＝1.68L

答案：

（1）NO2＋NO

－e－===N2O5　5.6

（2）CH3OH＋8OH－－6e－===CO

＋6H2O　1.68

13．

（1）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。

二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kW·h/kg）。

若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为______________________________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生____________个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝______________________

（列式计算。

能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×106J）。

（2）在丁烷燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为___________________________________________________________、

正极的反应式为______________________________________。

（3）如图为钠硫高能电池的结构示意图。

该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为_____________________________________。

M（由Na2O和Al2O3制得）的两个作用是______________________。

与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的____________倍。

解析：

（1）电解质为酸性时，CH3OCH3失去电子生成CO2和H＋；CH3OCH3中的C为－2价，因此1个CH3OCH3可产生12个电子的电量；1000gCH3OCH3输出的电能为：

1.2V×

×12×96500C/mol＝3.02×107J，则能量密度　＝

＝8.39kJ·h/kg。

（3）消耗Na和Pb均为23g，则钠硫电池理论放电量（转移电子数）是铅蓄电池的倍数为1÷

＝4.5。

答案：

（1）CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋

12　

÷[（3.6×106）J/（kW·h）]

≈8.39kW·h/kg

（2）C4H10＋8H2O－26e－===4CO2＋26H＋

O2＋26e－＋26H＋===13H2O

（3）xS＋2e－===S

x（或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx）　离子导电（导电或电解质）和隔离钠与硫　4.5

14．

（1）工业上用CO合成甲醇的反应式为：

CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）。

甲醇可用作燃料电池，其电池的工作原理如图所示。

①请写出X电极的电极反应式：

___________________________。

②当电路中有3mole－转移时，电池负极区中n（H＋）的变化量为____________。

（2）熔融状态下，Z（Na）的单质和FeG2（G为Cl）能组成可充电电池（装置示意图如图），反应原理为：

2Z＋FeG2

Fe＋2ZG

放电时，电池的正极反应式为____________________________；充电时，____________（写物质名称）电极接电源的负极；该电池的电解质为____________。

（3）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，分别以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池，试写出该电池的正极电极反应：

________________________________。

解析：

（1）①从图中电子转移方向可知，X为负极、Y为正极，故a是甲醇，X电极的电极反应式为：

CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。

②正极氧气放电，消耗溶液中的H＋，因溶液中只有H＋通过，故电池负极区H＋不变化。

（2）Na与FeCl2形成的可充电电池在放电时为原电池，正极发生的反应为Fe2＋＋2e－===Fe。

充电时，原电池的负极接电源负极作电解池阴极，原电池的正极接电源正极作电解池阳极，故充电时钠接电源的负极。

因为该电池中电极材料为熔融Na电极和熔融FeCl2电极，所以电解质为β－Al2O3。

（3）正极N2得6个电子，HCl－NH4Cl溶液显酸性，所以生成NH

，最后用H＋配平即可。

答案：

（1）①CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋　②0

（2）Fe2＋＋2e－===Fe　钠　β－Al2O3

（3）N2＋6e－＋8H＋===2NH