第一章化学反应与能量转化第二节化学能转化为电能——电池2021—— 高中化学鲁科版选择性必修1.docx
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1、第一章化学反应与能量转化第二节化学能转化为电能电解 高中化学鲁科版选择性必修一一、单选题(共16题)1.火星大气中含有大量 CO2 ,一种有 CO2 参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,放电时( ) A.负极上发生还原反应 B.CO2 在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极 D.将电能转化为化学能2.锂空气电池因其比能量非常高,具有广阔应用前景。下图是两种不同的锂空气(Li-O2)电池,下列分析错误的是( ) A.放电时图1中电流从a电极经电解液流回b电极B.放电时,两种电池负极反应式均为:Li-e-=Li+C.转移相同电子,两种电池正极产物的物
2、质的量相同D.两种不同的锂空气电池比能量不同3.下列说法正确的是( ) A.化学电源均无害B.化学电源即为可充电电池C.太阳能电池不是化学电池D.化学电池所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位4.一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是( ) A.a电极是该电池的正极 B.电池工作时,电流由a电极沿导线流向b电极C.b电极发生还原反应 D.H由右室通过质子交换膜进入左室5.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2二次电池,内部结构如图所示。电解质分别为K2SO4、H2SO4和KOH,由a和b两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个区域。放电后B区域电解质溶液浓度增加。下列说法错
3、误的是( ) A.电池中PbO2为正极 B.B区域的电解质为K2SO4溶液C.图中的b膜为阳离子交换膜 D.当电路中转移0.2mol电子时,B区溶质质量增大17.4g6.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池,该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),根据此反应判断下列叙述正确的是( ) A.PbO2是电池的负极,发生氧化反应B.负极的电极反应式为Pb -2e- + SO42- = PbSO4C.铅酸蓄电池放电时,溶液的酸性增强,每转移2 mol电子消耗2 mol H2SO4D.电池放电时,两电极质量均增加,且每转移1 mol电子
4、时正极质量增加48 g7.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,其电极分别为 Ag2O 和 Zn ,电解质溶液为 KOH 溶液,总反应式为: Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2 .下列说法错误的是( ) A.电池工作时, Ag2O 是正极B.负极的电极反应是 Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2C.电池工作时,电子从锌极经过 KOH 溶液流向 Ag2OD.工作时,负极区溶液碱性减弱,正极区溶液碱性增强8.下列装置能形成原电池的是( ) ABCDA.A B.B C.C D.D9.几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池,得到的实验数据如下表所示: 实验编号水果种类电极间距离/c
5、m电流 /A 1番茄198.72番茄272.53苹果227.2下列关于水果电池的说法错误的是( )A.负极都是锌片B.能表明水果种类对电流大小影响的实验编号是2和3C.影响水果电池电流大小的因素可能还有同种水果的成熟程度D.该实验的目的只是探究水果种类对水果电池电流大小的影响10.下列装置能构成原电池,且在铜电极上能产生大量气泡的是( ) A.B.C.D.11.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是( ) A.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.铅蓄电池充电时也发生了氧化还原反
6、应D.氢氧燃料电池工作时,H2在负极上得到电子12.科研人员设想用如图所示装置生产硫酸,下列说法错误的是( ) A.a为负极,b为正极B.生产过程中氢离子由左移向右C.从左下口流出的硫酸的质量分数一定大于10%D.正极反应式为O22H2O+4e=4OH13.在原电池构成的闭合回路中,关于电子和阴、阳离子运动方向的描述正确的是( ) A.电流从原电池的负极通过导线流向正极B.电子从原电池的正极通过导线流向负极C.阴离子在电解质溶液中向正极移动D.阳离子在电解质溶液中向正极移动14.关于化学电源:银锌纽扣电池;氢氧燃料电池;锌锰干电池;铅蓄电池,有关说法正确的是( ) A.和都属于绿色电池B.和都
7、属于一次电池C.和都属于二次电池D.可将化学能全部转化为电能15.关于原电池及其电极名称的下列叙述中正确的是( ) A.原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的金属B.正极上发生还原反应,一定产生气体C.电子流出的一极为负极D.阴离子在电解质溶液中向正极移动16.汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时的电池反应为:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,根据此反应判断下列说法正确的是( ) A.PbO2是电池的负极 B.电池放电时,溶液的酸性增强C.PbO2得电子,被氧化 D.负极电极反应式:Pb-2e- + SO42- = PbSO4二、综合题(共4题)17.某化学兴趣小组为了探究
8、铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下。 编号电极材料电解质溶液电流表指针偏转方向Al、Mg稀盐酸偏向AlAl、Cu稀盐酸偏向CuAl、C(石墨)稀盐酸偏向石墨Al、Mg氢氧化钠溶液偏向MgAl、Zn冷浓硝酸偏向Al根据上表中的实验现象回答下列问题:(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)_(填“相同”或“不相同”)。 (2)写出实验3中铝电极的电极反应式:_。 (3)写出实验4中铝电极的电极反应式: _。 (4)解释实验5中电流表指针偏向Al的原因: _。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素:_。 18.根据题意解答 (1).原电池
9、是一种把1直接转化为2的装置其反应本质是3 在原电池中,相对较活泼的金属材料做电池的4极,在该电极上发生5反应 (2).根据已具备的氧化还原反应知识和电学的相关知识,利用提供的实验用品,设计一套电池装置 供选择的用品:铜片、铁片、碳棒、稀硫酸、蔗糖溶液、电流表、导线、250mL烧杯;请填写下列空白:(i)实验用品:电极(正极1负极2)、电解质溶液(3)、导线、250mL烧杯、电流表(ii)电极反应式:正极4(iii)总反应的离子方程式5 19.人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同的需要。请根据题中提供的信息,填写空格。 (1)FeCl3 溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,发生 2FeCl3+
10、Cu=2FeCl2+CuCl2 ,若将此反应设计成原电池,则负极所用电极材料为(填化学式):_;当线路中转移0.2mol电子时,则被腐蚀铜的质量为:_g。 (2)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质 LiClO4 ,溶于混合有机溶剂中, Li+ 通过电解质迁移入 MnO2 晶格中,生成 LiMnO2 。 外电路的电流方向是由_极流向_极(填字母)。电池正极反应式为_。是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?_(填“是”或“否”),原因是_。(3)近几年开发的甲烷氧气燃料电池采用铂作电极催化剂,用KOH作为电池中的电解液。则通入CH4的电极为_极(填“正”
11、或“负”),通入O2的电极反应为_。 20.A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。 (1)B中反应的离子方程式为_。 (2)A中作正极的金属是_,该电极上看到的现象为_。 (3)C中作负极的金属是_,该电极反应方程式为_。 (4)现有未知金属A,将A与Fe用导线相连后放入稀硫酸溶液中,观察到A上有气泡,在A上发生_反应。(填“氧化”或“还原”)。 答案解析部分一、单选题1.【答案】 B 【解析】【解答】A.在原电池中,负极上发生失电子的氧化反应,A不符合题意; B.在该原电池中,CO2在正极发生得电子的还原反应,生成碳单质,B符合题意;C.在原电池中,阳离子移向正极,C不符合题
12、意;D.原电池是一种将化学能转化为电能的装置,D不符合题意;故答案为:B 【分析】A.在原电池中,负极发生失电子的氧化反应; B.结合CO2转化为C的过程分析;C.在原电池中阳离子移向正极;D.原电池是将化学能转化为电能的装置;2.【答案】 C 【解析】【解答】A放电时,根据图1右侧充入的氧气判断,b为正极,a为负极,则电流从a电极经电解液流回b电极,故A不符合题意; B放电时,图1和图2中负极都为Li,根据电解质液传导离子判断,传导离子为锂离子,故电极反应为:Li-e-=Li+ , 故B不符合题意;C图1中正极反应为:O2+2e-+2Li+=Li2O2 , 图2中正极反应为:O2+4e-+2
13、H2O=4OH- , 根据电子数相同判断正极产物的物质的量不同,故C符合题意;D比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能,根据正极氧气的化合价变化不同判断比能量不同,故D不符合题意;故答案选C。【分析】根据化合价的变化判断电池的正负极,根据化合价的升降、电荷守恒及电解液进行书写电极反应。3.【答案】 C 【解析】【解答】A部分化学电源含有重金属离子,危害环境和人体健康,A不符合题意; B化学电源分为一次电源和二次电源,只有二次电源才是可充电电池,B不符合题意;C太阳能电池没有发生化学变化,不是化学电池,C符合题意;D火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位,不是化学电池,D不符合题意;故
14、答案为:C。【分析】A.不是所有的电池均无害,比如一些化学电池中含有重金属离子 B.可充电电源是二次电源。一般的化学电源可能是一次可能是二次电源 C.化学电池是需要发生化学变化,而太阳能电池没有发生化学变化 D.化学电池提供的电量不是首位,火力发电占主要地位4.【答案】 C 【解析】【解答】Aa电极上,苯酚转化为CO2 , C元素的化合价升高,发生氧化反应,故a电极是该电池的负极,A项不符合题意; Ba电极为负极,b电极为正极,则电池工作时,电流由b电极沿导线流向a电极,B项不符合题意;Cb电极上, NO3- 转化为N2 , N元素化合价降低,发生还原反应,C项符合题意;D阳离子向电池正极移动
15、,b电极为正极,故H由左室通过质子交换膜进入右室,D项不符合题意;故答案为:C。 【分析】根据苯酚变为二氧化碳,化合价升高,发生的是氧化反应,失去电子,做电池的负极,而硝酸根变为氮气化学将降低,发生的还原反应,做电池的正极,氢离子是向正极移动,结合选项进行判断即可5.【答案】 C 【解析】【解答】AZn与PbO2构成原电池,Zn Zn(OH)42- , Zn失电子为负极,则PbO2为正极,故A不符合题意; BA区域发生反应:Zn Zn(OH)42- , A为碱性区域,故A为KOH,C中应为酸性条件,故C为H2SO4 , 故B为K2SO4溶液,故B不符合题意;CB为K2SO4 , B中的SO42
16、-是由C中硫酸溶液提供,b需要能使阴离子通过,故b为阴离子交换膜,故C符合题意;D闭合回路中电荷转移守恒可知,0.2mol电子转移时,溶液中应该有0.2molK+和0.1molSO42- , B区域中K2SO4物质的量增加0.1mol,质量增加17.4g,故D不符合题意;故答案为:C。 【分析】根据图示,A区是负极,电解质溶液是氢氧化钾,C区是正极区,电解质溶液是硫酸,B区的电解质是硫酸钾溶液,c中的硫酸根进入B,A中的钾离子进入B中,写出B电极的电极式即可计算出转移电子数与电极质量的关系6.【答案】 B 【解析】【解答】A.PbO2转化为PbSO4的过程中发生得电子的还原反应 ,为电池的正极
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