4.1原电池 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.1原电池同步练习题 一、选择题 1．自发热“暖宝宝”的主要成分包含铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石(保温)、水，发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理。下列有关“暖宝宝”的说法错误的是 A．发热过程中化学能转化为电能和热能 B．氯化钠和水作电解质溶液 C．发热过程中铁粉作负极 D．发热过程中正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O 2．使用弱酸性电解液解决锌-空气二次电池中的干扰，其装置如图所示。电池反应为。下列说法错误的是 A．放电过程，两电极表面均有沉积 B．放电过程，多孔碳电极附近溶液变化不大 C．充电过程，向多孔碳电极移动 D．充电过程，每消耗电子，电解液增重 3．镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池、镁—海水燃料电池、镁—过氧化氢燃料电池、镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法正确的是 A．放电过程中OH-移向正极 B．电池的总反应式为Mg＋ClO-＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl- C．镁燃料电池中镁均为负极，发生还原反应 D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为H2O2＋2H＋-2e-=2H2O 4．海泥细菌通过消耗海底沉积层中的有机物获得营养，同时产生电子。科学家利用这一原理设计了海泥细菌电池，该技术既可在海底加速石油污染物降解速率，又可产生电能，有很好的应用前景。其中海泥代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．A电极的电势高于B电极 B．质子通过海底沉积层和海水层交接面，A电极消耗氧气(标准状况) C．负极的电极反应式为： D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能 5．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为：xMg+Mo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是 A．电池放电时，正极反应为：Mo3S4＋2xe-＋xMg2＋==MgxMo3S4 B．电池放电时，Mg2＋向负极迁移 C．电池充电时，阳极反应为：xMg2＋＋2xe-==xMg D．电池充电时，阴极发生还原反应生成Mo3S4 6．新冠肺炎最明显的症状就是出现发热，体温枪能快速检测人体体温。该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，该电池的总反应式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极,发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电子从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 7．化学与生活密切相关，下列生活常识不能用对应的化学知识解释的是 选项 生活常识 化学知识 A 餐后要将洗浄的铁锅擦干 减缓铁的锈蚀 B 护肤品中添加丙三醇 丙三醇有吸水性 C 煮沸豆浆 主要将蛋白质转换为氨基酸 D 用热的纯碱溶液清洗油污 油脂在热的纯碱溶液中更易发生水解 A．A B．B C．C D．D 8．氢是燃料电池的理想燃料。氢燃料电池的使用推动了氢气制取、储存和利用技术的不断创新。氨在燃料电池中与O2反应生成N2和H2O，氨易于储存，且泄漏时易被察觉，也是燃料电池的理想燃料。一种氢氧燃料电池的反应装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极a是正极 B．电子经导线由电极b流入电极a C．该电池的总反应为2H2 + O2 = 2H2O D．该装置可将电能转化为化学能 二、填空题 9．常见的化学电源 (1)锌锰干电池 ①结构：锌锰干电池是以锌筒作_______极，石墨棒作_______极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作_______。 ②原理：锌锰干电池属于_______电池，放电之后_______充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为_______，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 (2)充电电池 ①充电电池属于_______电池。有些充电电池在放电时所进行的_______反应，在充电时可以_______进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 ②常见充电电池：铅酸蓄电池、_______、锂离子电池等。 (3)发展中的燃料电池 燃料电池是一种将燃料(如甲烷，_______)和氧化剂(如氧气)的_______能直接转化为_______能的电化学装置，具有_______ 的优点。 10．原电池反应一般是氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。 (1)甲醇燃料电池结构简单、能量转化率高，工作原理如图1所示。加入的a是___________(填名称)，该电极的名称是___________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为___________。 图1 (2)我国科学工作者从环境污染物中分离出一株假单胞菌，该菌株能够在分解有机物的同时产生电能，其原理如图2所示。 图2 ①该电池的电流方向：由___________(填“左”或“右”，下同)侧电极经过负载流向___________侧电极。 ②当1molO2参与电极反应时，从左侧穿过质子交换膜进入右侧的H+数目为___________NA． 11．化学电池分为__________，________，_______，其中碱性锌锰电池属于______，铅蓄电池属于_________________。 12．I.回答下列问题： (1)实验室在保存溶液时，常在溶液中加少量的_______，以抑制其水解；把溶液蒸干并灼烧，最后得到的固体主要产物是_______(填化学式)。 (2)浓的溶液和浓的小苏打()溶液混合可用于灭火，请用离子反应方程式表示灭火的原理_______。 (3)乙醇燃料电池(电解质为KOH溶液，惰性材料作电极)负极反应的电极反应式为_______。 II.已知，常温下几种物质的电离常数如下： 化学式 电离平衡常数 (4)物质的量浓度均为0.1的4种溶液：①、②、③、④，按要求从大到小排序。pH：_______；：_______。 (5)25℃时，若氨水的浓度为2.0，溶液中的_______。可用足量小苏打溶液吸收，反应的离子方程式是_______。 13．A、B、C、D、E、F原子序数依次增大，位于元素周期表三个短周期的主族元素；考古时利用B元素的一种原子测定一些文物的年代；C元素的一种单质可以吸收紫外线使人和生物免受紫外线的过度照射；D、E、F最高价氧化物对应的水化物两两间均能反应，F的气态氢化物水溶液是一种强酸溶液。 (1)D、C按照原子个数比形成的化合物与反应的化学方程式是_______。 (2)D、F、C按照原子个数比形成的化合物是一种常见的消毒剂，该消毒剂的水溶液在空气中能杀菌消毒的原因是_______(结合化学方程式解释)。 (3)我国首创的海洋电池以E的单质为负极，铂网为正极，空气作氧化剂，海水作电解质溶液。电池的正极反应式为_______，电池总反应的化学方程式为_______。 (4)F的单质和D的最高价氧化物的水化物反应时，生成的氧化产物和物质的量比是，该反应的离子方程式为_______。 (5)标准状况下，将气体通入的水溶液中反应后，离子浓度从大到小的顺序是_______。 14．为验证化学反应“2Fe3++2I-=2Fe2++I2”是可逆反应，并探究平衡移动与物质的浓度、性质的关系，甲、乙两同学进行如下实验。 已知：a.含I2的溶液呈黄色或棕黄色。 b.利用色度计可测定溶液的透光率，通常溶液颜色越深，透光率数值越小。 I.甲同学设计下列实验进行相关探究，实验如图1所示。 回答下列问题： (1)甲同学利用实验②中ⅰ和ⅱ证明Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应为可逆反应，实验ⅰ中的现象是_____，实验ⅱ中a是_____(填化学式)溶液。 (2)用离子方程式表示实验②ⅲ中产生黄色沉淀的原因_____。 II.乙同学：利用色度计对Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应进行再次探究。 【实验过程】 序号 实验步骤1 实验步骤2 实验③ 将盛有2mL蒸馏水的比色皿放入色度计的槽孔中 向比色皿中逐滴滴入5滴(每滴约0.025mL)0.05mol•L-1Fe2(SO4)3溶液，同时采集溶液的透光率数据 实验④ 将盛有2mL0.1mol•L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中 同上 实验⑤ 将盛有2mL0.2mol•L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中 同上 实验中溶液的透光率数据变化如图2所示。 回答下列问题： (3)乙同学实验③的目的是_____。 (4)乙同学通过透光率变化推断：FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应.理由是_____。 (5)乙同学根据氧化还原反应的规律，用图3装置(a、b均为石墨电极)，探究化学平衡移动与I-、Fe2+的浓度及还原性强弱关系，操作过程如图： ①K闭合时，电流计指针向右偏转，乙同学得出结论：2Fe3++2I-2Fe2++I2向正反应方向进行，b作______(填“正”或“负”)极，还原性I-＞Fe2+。 ②当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管右管滴加0.1mol•L-1FeSO4溶液，电流计指针向左偏转，由此得出还原性为Fe2+______I-(填“>”或“<”)。 (6)综合甲、乙两位同学的实验探究过程，可得出结论：2Fe3++2I-=2Fe2++I2为可逆反应，改变条件可使平衡移动；Fe3+和I2的氧化性强弱受______影响。 【参考答案】 一、选择题 1．D 【分析】发热原因是基于钢铁在潮湿空气中的吸氧腐蚀原理，则反应中铁做负极、活性炭做正极，氯化钠溶液做电解质溶液，会形成原电池。 解析：A．由分析可知，发热过程中化学能转化为电能和热能，A正确； B．氯化钠和水作电解质溶液，B正确； C．发热过程中铁粉失去电子发生氧化反应作负极，C正确； D．发热过程中正极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-，D错误； 故选D。 2．D 解析：A．由图可知，放电时Zn为负极，多孔电极为正极，负极Zn生成ZHA，正极反应生成ZHA，两极均有ZHA沉积，故A正确； B．放电时多孔电极上发生反应：，原溶于中存在，微弱水解使溶液显碱性，生成的醋酸为弱酸，微弱电离使溶液呈酸性，因为水解电离程度都很小，因此溶液的pH值变化不大，故B正确； C．充电时为电解池，阴离子移向阳极，则向多孔碳电极移动，故C正确； D．根据反应：，消耗电子即0.08mol电子时，n(Zn)=0.04mol，同时有0.01mol和0.06mol进入电解质溶液中，质量为0.01mol×183g/mol+0.06 mol×18g/mol=2.91g，故D错误； 故选：D。 3．B 【分析】由图可知，装置为镁—次氯酸盐燃料电池，属于原电池，上部分为镁，为电池负极，下部分为次氯酸盐，为电池正极，溶液为碱性，据此解答。 解析：A．放电时，氢氧根离子向负极移动，故A错误； B．由图可知，次氯酸根离子得电子生成氯离子和氢氧根离子，Mg失电子生成氢氧化镁，故电池总反应为：Mg＋ClO-＋H2O=Mg(OH)2↓＋Cl-，故B正确； C．镁燃料电池中镁均为负极，Mg失电子发生氧化反应，故C错误； D．镁一过氧化氢燃料电池，过氧化氢在正极得电子，电极反应式为：H2O2＋2H＋+2e-=2H2O，故D错误； 故答案选B。 4．C 【分析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极，据此解答。 解析：A．由分析可知，A极是正极，B 极是负极，所以A电极的电势高于B电极，故A正确； B．当有1mol质子穿过海底沉积层和海水交界面时，电路中转移1mol电子，正极电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，则A极消耗0.25molO2，标准状况下的体积为5.6L，故B正确； C．在微生物作用下与SO2反应生成CO2和HS-，并不是在负极的电极反应，故C错误； D．海水和海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，减小导电阻力，有利于电池电能的输出，故D正确； 故答案选C。 5．A 解析：A．电池放电时，正极发生还原反应，由总方程式可知，Mo3S4为正极，被还原，电极反应为Mo3S4+2xe-+xMg2+═MgxMo3S4，故A正确； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，故B错误； C．充电时，Mg为阴极，被还原，电极反应为：xMg2++2xe-═xMg，故C错误； D．电池充电时，阳极反应为MgxMo3S4-2xe-═Mo3S4+xMg2+，故D错误； 故选A。 6．D 解析：A．银锌纽扣电池中，Ag2O电极作正极，Ag2O得电子发生还原反应生成Ag，故A项错误； B．该电池放电时溶液中的阳离子移向正极，即溶液中的K+向Ag2O电极移动，故B项错误； C．银锌纽扣电池中，Ag2O电极作正极，Zn作负极，电子从Zn电极经过导线流向Ag2O电极，故C项错误； D．银锌纽扣电池中，Zn作负极，Zn失电子生成Zn(OH)2，负极反应为，故D项正确； 答案选D。 7．C 解析：A．铁在潮湿环境中易发生吸氧腐蚀形成铁锈，水膜是形成铁碳-电解质溶液无数微小原电池的必要条件之一，所以餐后将洗净的铁锅擦干可减缓铁的锈蚀，故A正确，不符合题意； B．丙三醇是含有羟基数目较多的多羟基醇，具有吸水性，可作护肤保湿剂，故B正确，不符合题意； C．煮沸豆浆是蛋白质变质，故C错误，符合题意； D．碳酸钠俗名纯碱，碳酸钠水解使溶液呈碱性，并且水解是吸热反应，温热的纯碱溶液碱性更强，油脂在碱性条件下能发生水解，并且碱性越强油脂水解程度越大，所以油脂在热的纯碱溶液中更易发生水解，故D正确，不符合题意； 故选C。 8．C 解析：A．氢氧燃料电池中，H2在负极a上被氧化，O2在正极b上被还原，A错误； B．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即由a通过负载流向b，B错误； C．该电池总反应是2H2 + O2 = 2H2O，C正确； D．该装置为原电池，该装置可将化学能转化为电能，D错误； 故选C。 二、填空题 9．(1) 负 正 电解质溶液 一次 不能 Zn-2e-=Zn2+ (2) 二次 氧化还原 逆向 镍氢电池 (3) 氢气 化学 电 清洁、安全、高效 解析：（1）①锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 ②锌锰干电池属于一次电池，放电之后不能充电。负极发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+。 （2）①充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 ②常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 （3）发展中的燃料电池 燃料电池是一种将燃料(如甲烷，氢气)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学装置，具有清洁、安全、高效的优点。 10．(1) 甲醇 负 CH3OH+ H2O-6e-=CO2↑+6H+ (2) 右 左 4 解析：（1）根据甲醇燃料电池工作原理图，左边加入a，在电极上失去电子，发生氧化反应，作电源的负极，所以加入的a是甲醇，电极反应式为：CH3OH+ H2O-6e-=CO2↑+6H+，故答案为：甲醇；负；CH3OH+ H2O-6e-=CO2↑+6H+； （2）从图中可以看出，右侧O2得电子，转化为H2O，所以左侧为负极，右侧为正极，电流由右侧电极经过负载后流向左侧电极，正极的电极反应为4H++O2+4e-=2H2O，当1molO2参与反应时消耗4molH+，故从左侧穿过质子交换膜进入右侧的H+数目为4NA，故答案为：右；左；4。 11． 一次电池 二次电池 燃料电池 一次电池 二次电池 解析：化学电池是一类重要的能源，根据工作性质可以分为一次电池、二次电池、燃料电池等；碱性锌锰电池不能充电，属于一次电池；铅蓄电池可以反复充放电，所以是二次电池。 12．(1) 盐酸 Al2O3 (2)Al3++3HCO= Al(OH)3↓+3CO2↑ (3)C2H5OH-12e-+16OH- = 2CO+11H2O (4) ④③①② ②①③④ (5) 6.010-3 mol·L-1 SO2+HCO= HSO+CO2 解析：（1）是强酸弱碱盐，Fe3+在水溶液易水解，可加入盐酸防止其水解，故答案是盐酸；是强酸弱碱盐，其水溶液在加热条件下发生水解得到Al(OH)3和HCl，Al(OH)3在灼烧过程中继续分解得到氧化铝和水，故把溶液蒸干并灼烧，最后得到的固体主要产物是Al2O3； （2）浓的溶液和浓的小苏打()溶液混合。发生双水解反应生成难溶性氢氧化铝、气体，故可灭火，相应离子方程式是Al3++3HCO= Al(OH)3↓+3CO2↑； （3）乙醇燃料电池中乙醇一极为负极，碱性介质中其电极反应式是C2H5OH-12e-+16OH- = 2CO+11H2O； （4）是强酸弱碱盐，少量发生水解，水溶液呈酸性， 电离出H+，同浓度下，酸性比①强；和的电离常数相等，故溶液呈中性；属于碱，溶液呈碱性，故按要求从大到小排序，pH：④③①②； ①、②、③、④，四份溶液的浓度相等，①和②是强电解质，完全电离出，但中少量发生水解，而中电离出的H+可抑制水解，故②中的浓度比①的大，③也是全部电离，但是溶液中CH3COO-与相互促进水解，水解程度一致，④是弱电解质，电离出的浓度最小，故四种溶液中，铵根离子大小是②①③④； （5）氨水溶液中，存在电离平衡，忽略水的电离，故溶液中c(OH-)=，根据电离平衡常数Ka=，电离程度较小，c()≈2.0，故代入以上数据，可得，解得6.010-3 mol·L-1； 由和各步电离平衡常数可知酸性大小：＞＞HSO，故可用足量小苏打溶液吸收，反应的离子方程式是SO2+HCO= HSO+CO2； 13．(1) (2)NaClO溶液与空气中反应生成强氧化性的HClO， (3) (4) (5) 解析：A、B、C、D、E、F原子序数依次增大，位于元素周期表三个短周期的主族元素，则A为H元素；考古时利用B元素的一种原子测定一些文物的年代，则B为C元素；C元素的一种单质可以吸收紫外线使人和生物免受紫外线的过度照射，则C为O元素；D、E、F最高价氧化物对应的水化物两两间均能反应，F的气态氢化物水溶液是一种强酸溶液，则D为Na元素、E为Al元素、F为Cl元素。 (1)过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为，故答案为：； (2)次氯酸的酸性弱于碳酸，次氯酸钠溶液能与空气中的二氧化碳反应生成次氯酸和碳酸氢钠，反应的化学方程式为，反应生成的次氯酸具有强氧化性，能使蛋白质变性而起到杀菌消毒的作用，故答案为：NaClO溶液与空气中反应生成强氧化性的HClO，； (3)由题意可知，海洋电池中铝为原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，电极反应式为Al—3e—=Al3+，铂网为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为，负极生成的铝离子与正极生成的氢氧根离子反应生成氢氧化铝，电池的总反应方程式为，故答案为：；； (4)设次氯酸钠和氯酸钠的物质的量分别为1mol和2mol，生成氯化钠的物质的量为amol，由得失电子数目守恒可得：a=1mol×1+2mol×5=11mol，由氯原子个数守恒可知，反应消耗氯气的物质的量为=7mol，由钠原子个数守恒可知氢氧化钠的物质的量为14mol，则反应的离子方程式为，故答案为：； (5)设二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠为amol、碳酸氢钠为bmol，由碳原子个数守恒可得：a+b=，由钠原子个数守恒可得：2a+b=2mol/L×0.15L，解联立方程式可得a=b=0.1，碳酸钠和碳酸氢钠在溶液中水解使溶液呈碱性，但碳酸钠在溶液中的水解程度大于碳酸氢钠，所以等浓度的碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液中离子浓度从大到小的顺序为，故答案为：。 14．(1) 溶液变蓝 KSCN (2)Ag++I-=AgI↓ (3)排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰 (4)溶液的透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④，说明实验④中虽然KI过量但仍有未反应的Fe3+ (5) 正 ＞ (6)浓度 解析：（1）该反应的化学方程式：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，产物有碘单质，加入到淀粉溶液，可观察到溶液变蓝，若该反应存在限度，则应剩余Fe3+，实验ii中a是KSCN溶液，Fe3+与SCN−形成配合物，溶液呈红色； （2）反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2，存在反应限度，则还剩余I−，加入AgNO3溶液，形成黄色沉淀，用离子方程式表示为：Ag++I−=AgI↓， （3）该探究实验是探究I−浓度对反应的影响，而透光率与溶液的颜色有关，故用实验③加蒸馏水，把Fe3+的浓度影响控制一致，与实验④、⑤对照，排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰； （4）分析实验④和⑤，溶液透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④的溶液透光率，说明实验④中虽然KI过量，但仍有未反应的Fe3+，可以说明该反应存在限度； （5）①电流计指针向右偏转，说明b极Fe3+得到电子，作正极； ②电流计指针向左偏转，说明a极的I2得电子生成I−，由此得出还原性Fe2+＞I−； （6）甲同学实验是为了证明该反应存在限度，乙同学是探究浓度对物质的氧化性和还原性的影响，综合甲、乙两位同学的实验探究过程，得出的结论有：2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2存在限度；改变条件可使平衡移动；物质的氧化性与还原性强弱受浓度影响。 学科网（北京）股份有限公司 $$