（素能提升训练）第4章 第1节 第2课时 化学电源-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

[对应素能提升训练第41页] 1．(河池八校高二联考)以海水为电解质溶液的水激活电池结构如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．正极反应式是AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．海水中的Cl－向镁电极移动 C．镁电极会发生副反应：Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ D．电池总反应是2Ag＋＋Mg===2Ag＋Mg2＋ 答案　D 2．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用。锌锰碱性电池以KOH溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnO(OH)(s)。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnO(OH)(s)＋2OH－(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 解析　根据题意，该电池的负极材料是锌。电池工作时，锌本身失去电子而发生氧化反应，失去的电子由负极通过外电路移向正极；正极上，MnO2获得电子发生还原反应生成MnO(OH)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－。反应中，外电路每通过0.2 mol电子，消耗掉0.1 mol锌，质量为6.5 g。 答案　C 3．(辽宁铁岭高二月考)NH3-O2燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应 B．电极b的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能 D．电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移 解析　由题可知，反应物为NH3和O2，生成物为N2和H2O，则电极a为正极，电极b为负极，电池工作时，O2得到电子，发生还原反应，故A正确；电极b上氨气失去电子，生成氮气，电解质溶液为NaOH溶液，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，故B正确；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，阳离子移向正极，故Na＋向电极a移动，故D正确。 答案　C 4.某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．a极为负极 B．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．电解质溶液中的OH－移向a极 D．该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH将变大 解析　a极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，A正确；氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，b为正极，b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；溶液中的阴离子向负极移动，即OH－移向a极，C正确；该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，反应后溶液的体积增大，而KOH的物质的量不变，所以浓度减小，pH减小，D错误。 答案　D 5．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电子从b流出，经外电路流向a B．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋ C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜 解析　b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SO，电极反应是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H＋通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水，D错误。 答案　B 6．(山东滕州期中)一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是(　　) A．a电极为正极，发生还原反应 B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室 C．该电池的工作温度可以是高温 D．b电极的电极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O 解析　结合图示可知，b电极上NO得电子生成N2，即b电极为正极，发生还原反应，则a电极为负极，发生氧化反应，A错误；该电池工作时，H＋从负极向正极迁移，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，B错误；高温能使微生物的蛋白质变性，故该电池不能在高温下工作，C错误；NO在正极上发生还原反应，电极反应为2NO＋10e－＋12H＋=== N2↑＋6H2O，D正确。 答案　D 7．(河北石家庄高二月考)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0.4 mol电子转移，则消耗1.12 L氧气(标准状况下) C．电池总反应为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 解析　由题中信息知，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，负极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，电解质溶液中的H＋向正极移动，A错误；根据正极反应式，每转移0.4 mol电子，消耗0.1 mol氧气，即标准状况下2.24 L O2，B错误；根据电池的正、负极反应式可知电池的总反应为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，C正确；根据A中分析，D错误。 答案　C 8．(河南洛阳一中月考)由于存在离子浓度差而产生电动势的电池称为离子浓差电池，当两极室离子浓度相等时放电完成。某离子浓差电池的工作原理如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．铜电极Ⅰ上发生氧化反应 B．该隔膜为阳离子交换膜 C．电池工作一段时间后，右极室CuSO4浓度增大 D．该电池工作时，电能转化为化学能 解析　结合图示可知，铜电极Ⅰ附近CuSO4浓度高，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，即铜电极Ⅰ为正极，发生还原反应，A错误；铜电极Ⅱ为负极，负极反应为Cu－2e－===Cu2＋，随着不断反应，SO应从左极室通过隔膜移向右极室，则该隔膜为阴离子交换膜，B错误；随着电池不断放电，左极室CuSO4浓度减小，右极室CuSO4浓度增大，放电完成时两室中CuSO4的浓度相等，C正确；该电池工作时，化学能转化为电能，D错误。 答案　C 9．(重庆缙云教育联盟联考)2021年我国科研人员研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。已知双极膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法错误的是(　　) A．Zn/ZnO电极电势比MoS2电极电势低 B．电池工作时，NaOH和Na2SO4的浓度均变小 C．Zn/ZnO电极表面发生的反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O D．当电路通过1 mol e－时，整个电池系统质量会增大3.0 g 解析　结合图示装置可知Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；负极上Zn被氧化，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，正极反应为NO＋5e－＋4H2O===NH3＋5OH－，双极膜中水电离出的OH－和H＋分别向负极、正极移动，H＋与正极生成的OH－反应生成H2O，负极有水生成，正极生成的水比消耗的水多，则NaOH和Na2SO4浓度均变小，B、C正确；由正极反应式可知1 mol NO反应生成NH3时转移5 mol电子，整个电池系统质量会增大30 g－17 g＝13 g，则当电路中通过1 mol电子时，整个电池系统质量会增大2.6 g，D错误。 答案　D 10．应用电化学原理，回答下列问题： (1)上述三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)甲中电流计指针偏移时，盐桥(装有含琼脂的KCl饱和溶液)中离子移动的方向是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)乙中正极反应式为________________________________；若将H2换成CH4，则负极反应式为__________________________。 (4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池的________极相连接。 解析　(1)负极物质中元素化合价升高，发生氧化反应，本身具有还原性，即负极反应物化学性质上的共同特点是失电子被氧化，具有还原性；(2)阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K＋会移向CuSO4溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；(3)正极是氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；若将H2换成CH4，则负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O; (4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，所以应作电解池的阴极，与电源的负极相连。 答案　(1)失电子被氧化，具有还原性　(2)钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液　(3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　(4)负 11．(1)锂水电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，加入水即可放电，总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。 ①锂水电池放电时，OH－向________极移动。 ②写出该电池放电时正极的电极反应： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料，其负极反应为____________________________。 (3)Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。 ①电池的负极材料为________，发生的电极反应为_______________________________。 ②电池正极发生的电极反应为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)OH－是阴离子，一定向负极移动。正极是H2O中的H＋得电子放出H2，所以正极电极反应是2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。(2)负极失电子，化合价升高，SO2→SO，故负极电极反应为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。(3)分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。①负极材料为Li(还原剂)，Li－e－===Li＋。②正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2。③因为构成电池的电极材料Li能和氧气、水反应，且电解液SOCl2也与水反应，故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。 答案　(1)①负　②2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ (2)SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ (3)①Li　Li－e－===Li＋ ②2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2 ③构成电池的电极材料Li能和氧气、水反应，且电解液SOCl2也与水反应 12．燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。 (1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入CH3CH2OH和O2构成乙醇燃料电池，则b电极是________(选填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为_______。 (2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO，该电池负极反应式为________________________________，工作时的总反应式为____________________________。 (3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。 ①氧气应从c处通入，发生的电极反应式为_____________________________； ②二甲醚(CH3OCH3)应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为________________； ③电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH________(选填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　(1)B口处通入氧气，氧气得到电子发生还原反应，为电源正极；该电池的负极的电极反应为乙醇在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，CH3CH2OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O； (2)由图可知，M极水生成氧气，发生氧化反应为电源负极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；该电池N极二氧化碳发生还原反应生成水和一氧化碳，为电源正极，故电池总反应为二氧化碳生成氧气和一氧化碳：2CO2===2CO＋O2； (3)①氧气应从c处通入，氧气得到电子，发生还原反应生成水，发生的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O；②二甲醚(CH3OCH3)应从b处加入，在X极上失去电子，发生氧化反应生成二氧化碳，电极X上发生的电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋ 12H＋；③由②分析可知，电池在放电过程中，电极X周围溶液中氢离子通过质子交换膜扩散到电极Y，氢离子浓度不变，pH不变。 答案　(1)正极　CH3CH2OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O (2)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　2CO2===2CO＋O2 (3)①O2＋4e－＋4H＋===2H2O ②CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋ ③不变 学科网（北京）股份有限公司 $$