选择性必修1专题1第二单元课时2化学电源.docx

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选择性必修1专题1第二单元课时2化学电源

选择性必修1专题1第二单元课时2化学电源

学校:

___________姓名：

___________班级：

___________考号：

___________

一、单选题

1．碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，其结构示意图如图所示，电池总反应式为：

Zn+2MnO2+2H2O=Zn（OH）2+2MnOOH。

下列说法中不正确的是

A．电池工作时，电子转移方向是由Zn经外电路流向MnO2

B．电池正极反应式为2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－

C．电池工作时，KOH不参与反应，没有发挥作用

D．电池工作时，Zn发生氧化反应，MnO2发生还原反应

2．蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。

下面是爱迪生电池分别在充电和放电时发生的反应：

Fe+NiO2+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2，下列有关爱迪生电池的推断不正确的是

A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极

B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中

C．充电时，阴极上的电极反应为：

Fe（OH）2+2e－=Fe+2OH－

D．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动

3．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，关于铅蓄电池下列叙述正确的是

A．放电时正极的电极反应式为

B．铅蓄电池放电时，若外电路中有0.5mol电子通过，则溶液中消耗溶液

的物质的量为0.25mol

C．铅蓄电池充电时，溶液的pH将增大

D．在完全放电后，可按图连接充电

4．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：

CH3CH2OH–4e-+H2O=CH3COOH+4H+。

下列有关说法正确的是

A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：

CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O

D．正极上发生的反应为：

O2+4e-+2H2O=4OH-

5．一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：

2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O，有关此电池的推断正确的是（　　）

A．放电一段时间后，负极周围的pH升高

B．正极反应为14H2O＋7O2＋28e－=28OH－

C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为12mol

D．放电过程中KOH的物质的量浓度不变

6．H2S燃料电池应用前景非常广阔，该电池示意图如下。

下列说法正确的是

A．电极a是正极

B．O2-由电极a移向电极b

C．电极a的反应式为：

2H2S+2O2--4e-=S2+2H2O

D．当通入11.2LO2，转移电子数2NA

7．如图为镁－次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是

A．该燃料电池中镁为负极，发生还原反应

B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O=Mg（OH）2↓＋Cl－

C．放电过程中OH－移向负极

D．酸性电解质的镁－过氧化氢燃料电池正极反应为：

H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O

8．硼氢化物NaBH4（B元素的化合价为+3价）燃料电池（DBFC），由于具有效率高、产物清洁无污染和燃料易于储存和运输等优点，被认为是一种很有发展潜力的燃料电池。

其工作原理如下图所示，下列说法正确的是

A．电池的负极反应为BH4－+2H2O－8e－=BO2－+8H+

B．放电时，每转移1mol电子，理论上有1molNa+透过选择透过膜

C．电池放电时Na+从b极区移向a极区

D．电极a发生还原反应

9．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

10．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：

CH3CH2OH–4e-+H2O=CH3COOH+4H+。

下列有关说法正确的是

A．检测时，电解质溶液中的H+向负极移动

B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

C．电池反应的化学方程式为：

CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O

D．正极上发生的反应为：

O2+4e-+2H2O=4OH-

11．某蓄电池放电、充电时反应为：

Fe+Ni2O3+3H2O

Fe（OH）2+2Ni（OH）2，下列推断不正确的是

A．放电时，负极上的电极反应式是：

Fe+2OH−−2e−=Fe（OH）2

B．放电时，每转移2mol电子，正极上有1molNi2O3被氧化

C．充电时，阳极上的电极反应式是：

2Ni（OH）2−2e−+2OH−=Ni2O3+3H2O

D．该蓄电池的电极必须是浸在某种碱性电解质溶液中

12．一种新型的电池，总反应为:

3Zn+2FeO42－+8H2O=2Fe（OH）3↓+3Zn（OH）2↓+4OH—，其工作原理如图所示。

下列说法不正确的是

A．Zn极是负极，发生氧化反应

B．随着反应的进行，溶液的pH增大

C．电子由Zn极流出到石墨电极，再经过溶液回到Zn极，形成回路

D．石墨电极上发生的反应为：

FeO42—+3e—+4H2O=Fe（OH）3↓+5OH—

13．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。

某全电动汽车使用的是钴酸锂（

）电池，其工作原理如图所示。

其中A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作金属锂的载体），电解质为一种能传导

的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为

。

下列说法中不正确的是

A．该隔膜只允许

通过，放电时

从左边流向右边

B．放电时，正极锂元素的化合价未发生改变

C．B极放电时的电极反应式为

D．废旧钴酸锂（

）电池进行“放电处理”，让

进入石墨中而有利于回收

14．南京工业大学IAM团队将蚕茧炭化形成氮掺杂的高导电炭材料，该材料作为微生物燃料电池的电极具有较好的生物相容性，提升了电子传递效率。

利用该材料制备的微生物电池可降解污水中的有机物（CH3CHO为例），其装置原理如图所示。

下列判断错误的是

A．该微生物电池在处理废水时还能输出电能

B．该微生物电池工作时，电流由b极经负载流到a极

C．该微生物电池原理图中的离子交换膜为阴离子交换膜

D．该微生物电池的负极反应为

15．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。

下列有关该电池的说法正确的是（）

A．反应

，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应为：

H2+2OH--2e-=2H2O

C．电池工作时，CO32-向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为：

O2+2CO2+4e－=2CO32-

16．设计出燃料电池使汽油（设其成分为C5H12）氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一。

最近有人设计了一种固体燃料电池，固体氧化铝——氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过。

该电池的工作原理如右图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。

下列判断不正确的是

A．有O2放电的a极为电池的负极

B．b极对应的电极反应式为：

C5H12+16O2--32e-=5CO2+6H2O

C．该电池的总反应方程式为：

C5H12+8O2=5CO2+6H2O

D．汽油燃料电池最大的技术障碍是氧化反应不完全，产生炭粒堵塞电极的气体通道，从而使输电效能减弱

二、多选题

17．一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如图所示。

下列说法正确的是（）

A．向a极迁移的是H+

B．大块沉积物中的铁均显+2价

C．b极上FeS2转化为S的电极反应式为FeS2-2e-=Fe2++2S

D．微生物作用下S歧化生成的SO

、HS-，两者的物质的量之比为1：

5

三、填空题

18．

（1）肼（N2H4）又称联氨，在常温下是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。

已知在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O，放出热量624kJ（25℃时），N2H4完全燃烧的热化学方程式是__________。

（2）肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。

肼－空气燃料电池放电时：

正极的电极反应式：

__________________________，

负极的电极反应式：

__________________________。

19．

（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+Li

LiFePO4，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”）。

20．下图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。

请回答下列问题：

（1）该装置将________能转化为________能，电流方向为________（填“b→a”或“a→b”）。

（2）催化剂b表面O2发生___________反应，其附近酸性________（填“增强”、“不变”或“减弱”）。

（3）催化剂a表面的电极反应式：

_________________________________________。

（4）若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为________。

参考答案

1．C

【分析】

由电池总反应可知，锌粉作负极，失电子，被氧化成Zn（OH）2，石墨作正极，MnO2在正极得电子，被还原为MnOOH，结合原电池相关知识解答。

【详解】

A．电池工作时，电子转移方向是由（负极）Zn经外电路流向（正极）MnO2，A正确；

B．石墨作正极，MnO2在正极得电子，被还原为MnOOH，电极反应式为2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－，B正确；

C．由电池总反应可知KOH没有参与反应，但KOH溶液作为电解质溶液起到在电池内部传导电流的作用，C错误；

D．结合分析可知电池工作时，Zn发生氧化反应，MnO2发生还原反应，D正确；

答案选C。

2．B

【分析】

放电时，Fe被氧化生成Fe（OH）2，电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2，正极NiO2得电子被还原生成Ni（OH）2，电极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni（OH）2+2OH-，充电时，阴极、阴极与正负极反应正好相反，据此分析解答。

【详解】

A．放电时，Fe是负极，发生氧化反应，NiO2是正极，发生还原反应，故A正确；B．放电时能生成Fe（OH）2、Ni（OH）2，这两种物质能溶于酸，不能溶于碱，所以电解质溶液应该呈碱性，故B错误；C．充电时，阴极上电极反应式与正极反应式正好相反，所以电极反应式为Fe（OH）2+2e-═Fe+2OH-，故C正确；D．放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，故D正确；故选B。

3．A

【详解】

A．放电时，正极发生还原反应，电极反应式为

，故A正确；

B．根据铅蓄电池放电时的总反应：

可知，反应中转移2mol电子时，消耗

，故当外电路中有0.5mol电子通过时，溶液中消耗

的物质的量为0.5mol，故B错误；

C．根据铅蓄电池充电时的总反应：

可知，溶液的pH将减小，故C错误；

D．充电时，原电池的负极应连接外加直流电源的负极，故D错误；

故答案：

A。

4．C

【详解】

A、该燃料电池的电极反应式分别为正极：

O2+4e-+4H+=2H2O，负极：

CH3CH2OH–4e-+H2O=CH3COOH+4H+，电解质溶液中的H+应向正极移动（正极带负电），A不正确；

B、根据正极反应式，若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24L氧气，B不正确；

C、将正负极电极反应式叠加得CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，C正确；

D、酸性条件下正极：

O2+4e-+4H+=2H2O，D不正确。

答案选C。

5．B

【分析】

由电池总反应2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O可知，原电池工作时C2H6被氧化生成K2CO3，应为原电池的负极，电极反应式为C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O，O2得电子被还原，应为原电池正极，电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，结合电极反应式解答该题。

【详解】

A．由负极电极方程式可知，负极消耗OH-离子，负极周围的pH值减小，选项A错误；

B．负极发生氧化反应，应为C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O，正极电极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，选项B正确；

C．负极电极反应式为C2H6+18OH--14e-=2CO32-+12H2O，由电极方程式可知每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为14mol，选项C错误；

D．该电池总反应为2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋10H2O，有水生成，导致溶液体积增大，KOH参加反应导致物质的量减少，所以KOH浓度降低，选项D错误；

答案选B。

【点睛】

本题考查原电池知识，题目难度中等，注意电极反应式的书写和电解质溶液的酸碱性变化，正确书写电极方程式为解答该题的关键。

6．C

【详解】

根据原电池原理及图示电池构造分析，电池反应为2H2S（g）+O2（g）═S2（s）+2H2O，得出负极H2S失电子发生氧化反应，正极O2得电子发生还原反应。

A．由2H2S（g）+O2（g）═S2（s）+2H2O反应，得出负极H2S失电子发生氧化反应，则a为电池的负极，故A错误；

B．原电池中阴离子向负极移动，则O2-由电极b移向电极a，故B错误；

C．a为电池的负极，发生氧化反应，反应式为：

2H2S+2O2--4e-=S2+2H2O，故C正确；

D．没有注明是否为标准状况，无法确定1.12LO2的物质的量，故D错误；

故选C。

7．A

【分析】

该原电池中，镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，正极上次氯酸根离子得电子发生还原反应，电池反应式为：

Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2↓+Cl-，原电池放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

【详解】

A．负极发生氧化反应，故A错误；

B．负极上镁失电子，正极上次氯酸根离子得电子，所以电池反应为Mg+ClO-+H2O=Mg（OH）2↓+Cl-，故B正确；

C．原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故C正确；

D．酸性电解质的镁－过氧化氢燃料电池中，正极上过氧化氢得到电子，反应是生成水，电极反应为：

H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O，故D正确；

故选A。

8．B

【分析】

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，电解质溶液呈碱性，由工作原理装置图可知，负极发生氧化反应，电极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，a为负极，b为正极。

结合原电池的工作原理和解答该题

【详解】

A.电解质溶液呈碱性，负极发生氧化反应生成BO2−，电极反应式为BH4−+8OH−−8e−

=BO2−+6H2O，故A错误；

B.原电池中为钠离子选择透过性膜，只允许钠离子通过，每转移1mol电子，理论上有1molNa+透过选择透过膜，故B正确；

C.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，故C错误；

D.根据分析，a为负极，发生氧化反应，故D错误；

答案选B。

9．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。

10．C

【详解】

A、该燃料电池的电极反应式分别为正极：

O2+4e-+4H+=2H2O，负极：

CH3CH2OH–4e-+H2O=CH3COOH+4H+，电解质溶液中的H+应向正极移动（正极带负电），A不正确；

B、根据正极反应式，若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24L氧气，B不正确；

C、将正负极电极反应式叠加得CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，C正确；

D、酸性条件下正极：

O2+4e-+4H+=2H2O，D不正确。

答案选C。

11．B

【分析】

根据反应中元素化合价的变化可知，放电时，Fe为负极，失电子发生氧化反应生成Fe（OH）2，电极反应式为

，Ni2O3为正极，得电子发生还原反应生成Ni（OH）2，电极反应式为

，原电池充电时，发生电解反应，此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应，阳极反应为原电池正极反应的逆反应。

【详解】

A．放电时，Fe为负极，失电子发生氧化反应生成Fe（OH）2，电极反应式为

，故A正确；

B．Ni2O3为正极，得电子发生还原反应生成Ni（OH）2，故B错误；

C．充电时，阳极反应为原电池正极反应的逆反应，则阳极上的电极反应式为

，故C正确；

D．由总方程式可知电池为碱性电池，反应方程式中不能出现H+，只能浸在碱性电解质溶液中，故D正确；

故选B。

12．C

【详解】

A、根据电池总反应，Zn的化合价升高，根据原电池的工作原理，即锌作负极，发生氧化反应，故A说法正确；B、根据电池总反应方程式，生成OH－，溶液的pH增大，故B说法正确；C、根据原电池的工作原理，电子从Zn电极流出经外电路流向石墨，电解质溶液应是阴阳离子定向移动，没有电子通过，故C说法错误；D、负极电极反应式为Zn＋2OH－－2e－=Zn（OH）2↓，正极反应式为FeO42－＋4H2O＋3e－=Fe（OH）3↓＋5OH－，故D说法正确。

13．D

【详解】

A．A极材料是金属锂和碳的复合材料，放电时A极为负极，电解质为一种能传导

的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，所以该隔膜只允许

通过，放电时阳离子移向正极，则

从隔膜左边流向右边，故A正确；

B．放电时，正极锂元素的化合价未发生改变，钴元素化合价降低，故B正确；

C．放电时B极为正极，该电极放电时的电极反应式为

，故C正确；

D．根据电池反应式可知，充电时让

进入石墨中而有利于回收，故D错误；

故答案：

D。

14．C

【详解】

A．该微生物电池在处理废水时，将化学能转化为电能，能输出电能，故A正确；

B．根据装置图分析，a电极为原电池的负极，b电极为正极，该微生物电池工作时，电子由负极a极经负载流到正极b极，电流的流向与电子的流向相反，电流由b极经负载流到a极，故B正确；

C．由装置图可知，负极上乙醛放电生成的氢离子经离子交换膜流向正极，离子交换膜为质子交换膜，故C错误；

D．微生物电池中，a电极为电池的负极，酸性条件下乙醛在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为

，故D正确。

故答案：

C。

15．D

【详解】

A、1molCH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1molCH4参加反应共转移6mol电子，故A错误；

B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：

CO+H2+2CO32--4e-=3CO2＋H2O，故B错误；

C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，故C错误；

D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：

O2+2CO2+4e-=2CO32-，故D正确；

故合理选项为D。

16．A

【详解】

A.根据图示可知通入O2的电极获得电子，发生还原反应，该电极为正极，A错误；

B.b电极汽油失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：

C5H12+16O2--32e-=5CO2+6H2O，B正确；

C.负极电极反应式为C5H12+16O2--32e-=5CO2+6H2O，正极的电极反应式为8O2+32e-=16O2-，将正极、负极电极式相加，可得总反应方程式为C5H12+8O2=5CO2+6H2O，C正确；

D.燃料电池相对于汽油直接燃烧，能量利用率高，但最大的障碍是氧化反应不完全，产生炭粒堵塞电极的气体通道，从而使输电效能减弱，D正确；

故合理选项是A。

17．AC

【分析】

由图示可知a为正极，氧气得电子生成水，b为负极，FeS、FeS2被氧化生成S，生物膜中硫可转化为硫酸盐和硫氢化物，FeOOH可转化为FeS、FeS2，以此解答该题。

【详解】

A．a为正极，原电池中阳离子向正极移动，故A正确；

B．FeOOH中Fe为+3价，故B错误；

C．FeS2中S为-1价，失电子被氧化，电极反应式为FeS2-2e-═Fe2++2S，故C正确；

D．S元素生成SO42-，S元素化合价由0价升高到+6价，生成HS-，S元素化合价由0价降低到-2价，则n（SO42-）和n（HS-）之比为1：

3，故D错误。

答案选AC。

18．N2H4（l）＋O2（g）=N2（g）＋2H2O（l）ΔH=－624kJ·mol－1O2＋4e－＋2H2O=4OH－N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑

【详解】

（1）在101kPa时，32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O，放出热量624kJ（25℃时），N2H4的相对分子质量为32，则N2H4完全燃烧的热化学方程式是N2H4（l）＋O2（g）=N2（g）＋2H2O（l）ΔH=－624kJ·mol－1；

（2）肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，该电池正极氧气放电，溶液为碱性环境，则正极电极反应式：

O2＋4e－＋2H2O=4OH－；负极为肼放电，反应生成水和氮气，其电极反应式为：

N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑。

19．正FePO4+Li++e-=LiFePO4aCH4-8e-+10OH-=

+7H2O减小

【详解】

（1）电池反应为FePO4+Li

LiFePO4，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。

20．化学电b→a还原减弱SO2+2H2O−2e−==SO42-+4H+8∶15

【分析】

（1）根据该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，电流方向与电子流向相反分析；

（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a