1.2 化学能转化为电能——电池 强化提优练-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(鲁科版2019)

第2节强化提优练 黑题阶段复习练 限时：35min 一、 单项选择题 检流计 1.(2024·河南洛阳高二期中)电池研发与生 © 产、生活领域的发展密切相关，下列有关电池 的说法错误的是 ( A.酸性锌锰干电池的锌筒作负极 CO B.手机、照相机和摄像机等电子产品所用的 双极隔膜 电解质溶液 电池为一次电池 (第3题) (第4题) C.高纯硅可以制成人造卫星的硅太阳能电池 4.30℃时，利用如图装置进行实验，结果记录如 D.化学电源是一种将化学能转化为电能的 下表所示： 装置 电解质 电 电 现象 2.(2024·四川成都高二期中)贮备电池主要用 验 极 溶液 于应急救援和武器系统。Mg-AgCl电池是一 Cu Zn 稀H,S0 检流计指针向左偏转 种可被海水激活的贮备电池，电池总反应 Fe 稀HS0 检流计指针向左偏转 为Mg+2AgCI一MgCL2+2Ag。下列叙述正 检流计指针先向左偏转，后 确的是 ( Fe A1浓H,SO4 逐渐归零，a电极表面逐渐 A.放电时电子由Mg经海水移动到AgCI 变黑，b电极表面逐渐变白 B.若将镁换成锌，该装置将不能构成海水原 检流计指针迅速向右偏 电池 Fe AI 浓HNO, 转，a电极逐渐溶解，b电 C.负极会发生副反应：Mg+2H0 极表面逐渐变白 Mg(OH)+H2 下列说法不正确的是 ( D.正极反应为Ag+e一Ag A.Ⅱ中Al为负极，其电极反应是Al-3e 3.(2024·广东广州高二月考)一种微生物-光 —A13 电化学复合系统可高效实现周定C0,并生成 B.Ⅲ中的现象说明Fe和Al表面形成致密的 CH,其原理如图所示，双极隔膜可向两极室 氧化膜，阻止了电极反应的进行 分别提供H和OH。下列有关说法不正确的 C.V中Fe为负极，发生了氧化反应 是 ( D.上述实验表明：相同条件下，Fe在浓HNO A.a电极为负极，发生氧化反应 中更稳定，A1在浓H,S0,中更稳定 B.m为OH,n为H 二、不定项选择题 C.b电极的电极反应式：C0,+8H+8e 5.(2024·山东泰安高二月考)下图是“海水河 CH4+2H20 水”浓差电池装置示意图（不考虑溶解氧的影 D.b电极每生成1.6gCH,装置中共消 响)，其中a、b均为Ag/AgC复合电极，b的电 耗10.8gH0 极反应式为AgCl+e一Ag+CI。下列说 选择性必修第一册：LK黑白题022 法正确的是 或“Fe”)极移动。 ②若起始时铁和铜的质量相等，硫酸铜溶液 摸拟海水 阳 的体积为500mL,将a和b用导线连接。一 (0.5mo·L NaCI溶液) 段时间后，铁片和铜片质量相差12g,则导线 模拟河水 中流过电子的物质的量为 mol(不考 (0.01rw·1 换 NaI溶液) 虑其他形式能量转化)。 (3)以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低 A.a的电极反应式为Ag-e一Ag 于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到 B.内电路中，Na由b极区向a极区迁移 广泛的研究，如图2是目前研究较多的一类固 C.工作一段时间后，两极NaCI溶液的浓度差 体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下 减小 列问题： D.电路中转移1mole时，理论上a极区模拟 海水的质量减少58.5g 6.(2024·江苏扬州高二期中)《Science》杂志报 电解质 0产02 道了王浩天教授团队发明的制取H,O,的绿 B权 色方法，原理如图所示。下列说法正确的是 甲烷 二氧化碳 图2 ①B极上的电极反应式为 覆流值化剂 负找 森美催化剂 电极 鸡子水 电 ②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解 多 硫酸铜溶液，当阳极收集到11.2L(标准状况) 气体时，消耗甲烷的体积为 L(标准 必 状况下)。 高解离 (4)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的 H,0溶液 一次电池。该电池反应原理如图3所示，其中 A.X膜为阳离子交换膜 电解质LiCl0,溶于混合有机溶剂中，Li通过 B.a极为正极，发生还原反应 电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO, C.该装置可实现化学能与电能间的完全转化 D.当外电路通过2mole时，消耗22.4L02 三、非选择题 LiCIO. 13 n0, 7.(2024·河北衡水高二期中改编)某小组为研 浇合有祝浓彩 究电化学原理，设计如图1所示装置。请回答 图3 下列问题： ①电池的正极反应式为 (1)若a和b不连接时，铁片上发 每转移2mol电子，生成 g LiMnO2 生的反应为 ②不能用水代替电池中的混合有机溶剂，原 (2)①若a和b用导线连接时」 因是 (填“Cu”或“Fe”)作负 s02 ③MnO,可与KOH和KClO,在高温下反应， 极，负极发生的电极反应为 图1 生成K,MnO4,该反应的化学方程式为 ,溶液中S0子向 (填“Cu” 第1章黑白题023为N0,.该反应的离子方程式为NH:+20:一N0;+H,0+2H”: 生成锌离子，A正确：手机、照相机摄像机等电子产品所用的电池在 2Y电极上NO结合H转化为N,和H,0.发生了还原反应，为正 放电后可以再次充电，都是二次电池，B错误：高纯硅为性能优良的 极，其电极反应式为2N01+12H+10一X,↑+6H,0:③原电池中 半导体材料.可以用于制造人造卫星的太阳能电池，C正确：化学电 阴离子向负极移动.所以C向X极移动：负极反应式为2NH3-6e 源放电时发生氧化还原反应，是一种将化学能转化为电能的装置， —V,+6川，据正、负两极电极反应式得出原电池总反应式为 D正确。 3N05+3H+5N日，—4N,+9H,0.转移0.I5mole生成n(N,)= 2.C解析：电子只能在外电路移动，不会进人海水，A错误：锌为活泼 0.04mml,标准状祝下体积为0.8961。(2)①X电极上乙醉发生氧化 金属，若将镁换成锌，也可构成海水原电池，B错误：镁是活泼金属 反应转化成乙酸，为负极，其电池总反应式为CH,CH,0H+0, 镁能与水反应，所以能发生副反应：Mg+2山0一Mg(0H):+H21, CH,COOH+H,O:2原电池工作时阳离子向正极移动，所以质子通过 C正确：电池放电时，正极发生还原反应，AC是难溶物，电极反应式 交换膜从左向右迁移 为AgC1+e一AgCd.D错i误。 3.D解析：由图可知，b电极上二氧化碳发生还原反应得到甲烷，为正 专题突破2新型化学电源 极.电极反应式为C0,+8H+8e一CH4+2H,0.所以n为H.则m 为OH,B,C正确：a电极为负极，氢氧根离子失去电子发生氧化反 专医强化练 应，电极反应式为40H-4e一2H,0+0,↑.A正确：每生成1.6片 题号1234 CH4,即生成0.1 mol CH4,电池的总反应为C0,+2H,0一CH 答案BDCC +202,故总共消耗0.2m6l水.即3.6g.D错误 4D解析：根据Ⅱ的现象，检流计指针向左偏转，说明日中铝为负极， 1.B解析：放电时为原电池，原电池中阳离子移向正极，根据锂离子的 铝与稀硫酸反应生成氯气，其电极反应是A1-3°一A+,故A正 移动方向可知铜箔为正极，发生还原反应，铝箔为负极，发生氧化反 确：Ⅲ中检流计指针先向左偏转，后逐渐归零.说明F和A!表面形 应，充电时为电解池，铜箔上发生氧化反应，为阳极，阳极电极反应式 成致密的氧化膜，阻止了电极反应的进行，故B正确：W中检流计指 为iFePO,-x-e一cFePO,+(1-x)LiFeP0a,铝箔发生还原反 针迅速向右偏转，说明Fe为负极，逐渐溶解，发生了氧化反应，故 应，为阴极。放电时为原电池，电子由负极铝箔流出，沿导线流向正 C正确：上述实验表明：相同条件下，A在浓HNO3中更稳定，Fe在 极铜箔，A正确：放电时为原电弛，电解质溶液中阳离子向正极移动， 浓H,S0中更稳定，故D错误。 则L通过隔职移向正极，B错误：能与水反应，则该电池不能选用 5.CD解析：依据电子的移动方向可以判断a为原电池的负极，电极反凤 钾盐水溶液作为电解质溶液，C正确：原电池放电时，正极、负极反应 应式为Ag-+C一AC口！，A错误：原电池内部阳离子向正极移 式正好与阳极，阴极反应式相反，所以正极反应式为FPO,++ 动，阴离子向负极移动，Na由a极区向b极区迁移，B错误：为原 xe=rLiFePO+(1-x)FeP0,,D正确。 电池的负极，电极反应式为Ag-+C一AC1!,负极隔室中Na 2.D解析：该燃料电池左边为负极，右边为正极，工作过程中电子从a 透过阳离子交换膜移入河水，工作一段时间后，海水区NC溶液的 极通过负载流向b极，A正确：根据电极反应0，+4H+4一 浓度减小，河水区NaC1溶液的浓度增大，两极NaC溶液的浓度差诚 2H,0,该燃料电池工作时电路中通过1m电子时.消耗0.25ml氧 小，C正确：a为原电池的负极，电极反应式为Ag-e+C一 气.则标准状况下消耗的02的体积为5,6L.B正确：甲醇作负极.则 AC!,负极隔堂中N透过阳离子交换膜移人河水，电路中转移 P1(a)电极的反应式为CHOH-6e+H,0一C0,↑+6H,C正确： 1l时，理论上a极区模拟海水的质量减少58.5g,D正确。 根据原电池“同性相吸”，则该燃料电池工作时H由a极室向b极室 6.A解析：a极生成的H需要穿过X膜进入电解质中与HO5结合，X 移动.D错误。 膜是阳离子交换膜，A正确：在该原电池中，4极通人氢气，发生氧化 3.C解析：碳材料电极为正极，氧气得电子发生还原反应，A错误：术 反应，是原电池的负极，B错误：原电池不可能实现化学能与电能间 指明气体的状态，不能计算氧气的体积.B错误：放电时F转化为 的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能。 P(OH)2,:元素的化合价升高，失电子作负极.电极反应式为 C错误：当外电路通过2mle时，根据b极的电极反应式可知需要 Fe-2e+20川—Fc(0H)2,C正确：原电池工作时.电子在外电路 消耗1m02,但本题中未指明是否处于标准状况，不能确定02的 体积一定为22.41，D错误 中流动溶液中是离子定向移动，阳离子移向正极，阴离子移向负极， 7.(1)Fe+Cu2fm2+Cu(2)①FeFe-2e—fe2fe②0.02 D错误 (3)①CH,-8c+402C02+2H2025.6(4)①Mn02+e+LU 4,C解析：b电极上锌化合价升高变为氧化锌，则b为负极.则OH通 —iMn0,188②金属1i很活泼.能与水反应③3M0,+ 过阴离予交换膜向b电极移动，A错误：左侧极室中a极的电极反应 式为C,H2+2H,0+2e一C,H4+20H,若有2mol电子转移，从a 6KOH+KC0,商温K,Ma0,+KC+3H,0 室迁移到b室的氢氧根离子为2ml,反应生成的氢氧根离子 解析：(1)已知Fe比Cu话泼.a和h不连接时，会发生金属铁的化学 为2，：室内氢氧根离予数目不变，但溶被体积诚小，因此 腐迪，发生反应为Fe+Cu2+=Fe2+Cu。(2)①已知Fe比Cu活泼 (KOH)增大，B错误：a极为正极，则a极发生还原反应，电极反应式 则若a和b用导线连接时.F®作负极，负极发生氧化反应，该电极的 为C,H2+2H,0+2e一C2H+20H,C正确：每转移2mole, 电极反应为Fe-2e一Fe24,溶液中S0}向负极即Fe极移动：②若 有2mod氢氧根离子移动到右侧极室，根据Zn-2e+20H一 起始时铁和铜的质量相等，硫酸铜溶液的体积为500mL,将a和b用 70+H,0,测右侧极室中溶液质量增大为1ml水的质量即18， 导线连接.Fe电极反应为Fe一2e一Fe”,铜电极即正极的电极反 D错误 应为C2+2e一Cu,故当电路上通过2mml电子时，铁片和铜片质 量相差56g+64g=120,放一段时间后，当铁片和铜片质量相差 第2节 强化提优练 2g时，则导线中流过电子的物质的量为28×2ml=0.02mm。 阶段复习 (3)①由阴离子移动方向可知B极为负极，负极发生氧化反应，甲烷 题号123456 被氧化生成二氧化碳和水：2用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极为 水电离的0H放电，电极反应式为2H,0-4e一4H”+02↑，标准 答案BCDD CD A 11.2L 1,B解析：酸性锌锰干电池的锌简作负极.锌失去电子发生氧化反应 状况下，当阳极产生1.2L气体时，转移的电子为24L·m× 选择性必修第一册·LK黑白题08 4=2mml,由电子守相可得消耗甲烷的体积为2四x22.41·mm1与 气与水反应生成盐酸和次氯酸，溶液呈酸性，D错误 重难聚焦 5.6L。(4)①形成原电池时，山为负极，被氧化，电极反应式为山-e 6。A解析：该装置是电解池，电极是惰性电极，在阴极放电的是溶液中 —i计，MO,为正极，被还原，电极反应式为MO,+e+1i 的阳离子，氧化性：铜离子>氢离子>钠离子，且氢离子来源于水，所 LiM02,根据电极反应可知，每转移2ml电子.生成2mdl× 以阴极可能得到的产物依次为C,H2,故选A。 94g·md1=188giMn02:②金属山的化学性质话泼，能与水反 黑题 应用惶优练 应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂：③MO2可与KOH和 KCIO,在高温下反应，生成K,MnO4,此过程Mn元素的化合价升高， 题号12345 故KCO中C元素的化合价降低，根据氧化还原反应配平可得，该 答案BDCDD 反应的化学方程式为3M0,+6KOH+KC0,商温3K,M0,+kC 1.B解析：以石墨为电极，电解CCL2溶液，阳极上氯离子放电生成氯 +3H20 气，阴极上铜离子放电生成铜单质，A不符合题意：以石墨为电极，电 第3节电能转化为化学能—电解 解NC溶液，阳极上氯离子放电生成氯气.CL2-2e,阴极上氢离子 放电生成氢气，H,~2e,且转移相同电子时，两极产生气体的体积相 课时1电解的原理 同，B符合题意：以石墨为电极.电解KNO1溶液，阳极上氢氧根离子 白题 甚过关练 放电生成氧气，02-4c.阴极上生成氢气.H2~2,则转移相同电子 数时，两极产生的气体的体积不同，C不符合题意：以石墨为电极，电 题号123456 解CS0,溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放 答案CCCBBA 电生成铜单质，D不符合题意 1。C解析：电解池是把电能转化为化学能的装置，A和B没有外接电 2.D'解析：根据放电顺序，阴极先放电的是C:,故电解开始析出的 源，错误：C为电解氯化铜溶液的装置图.正确：D没有形成闭合回 是Cu,A错误：电解一段时间，电解液中C2,C,水均损失，加入 路，不能构成电解池，错误。 C0不能使电解液恢复原状，B错误：阴极反应为Cm2+2e一Cu, 2.C解析：根据电流方向可知a极为正极，b极为负极，故A,B错误： n(Cu2“)=0.1mal,当电路中电子的量超过0.2ml时，阴极放电的离 根据电流方向可知“极为正极，b极为负极，c极为阳极，d极为阴 子变为H,C错误：开始电解时.阴极反应为Cu2·+2e一C.阳极 极，电解过程中，铜离子在山极得到电子变为铜单质，质量增加，故 反应为2C-2心一C1,↑，一段时间后，铜离子与氯离子消耗完 C正确：电解过程中，氯离子在。极上失去电子变为氯气，因此氯离 后，开始电解水，阴极反应为2H20+2e一20用+H2↑，阳极反应 子浓度减小.故D错误 为2H0-4:02↑+4H”,电解一段时间后.根据得失电子守恒。 四归纳总结 当电路中通过电子量为0.6时，阴.阳两极上产生气体的物质的 量均为0.2，放电解一段时间后，阴，阳两极上产生气体的物质的 学习电解原理，可通过以下口诀梧助记比理解：分电极（与电源正 量可能相等，D正确 极相连的为阳校，与电源负极相连的为阴极)：析溶液（分析电解 3.C解析：a极为电解池的阳极，氢氢根离子放电生成氧气，与a电极 成溶液中舍有哪些阴离子、，阳离子)：判流向（两离子移向阳极，阳 (石墨)反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和 商子移向阴极)：定反应（根据阴、阳离子的放电顺序，扇定在两电 水，该白色浑浊为碳酸钙，加人盐酸有二氧化酸产生，而不是析出 极上发生的反应) Ca(OH),固体，故A错误：b极是阴极，水电离产生的氢离子放电生 成氢气，而不是氢氧根离子放电生成氧气，故B错误：©极为阳极，表 3.C解析：因为C“得电子能力强于H”,所以电解开始时阴极有C, 面产生少量黑色固体，是铜放电生成的氧化铜，所以©极表面变黑的 析出，A错误：电解时阳极上阴离子失电子，B错误：S0子失电子能 反应为Cu-2e+2OH一Cu0+H,0,故C正确：d极为阴极，是水 力弱于O川，在水溶液中没有机会失电子，所以整个电解过程 电离产生的氢离子放电生成氢气，促进了水的电离，故D错误。 中，S0片不参与电极反应，C正确：当电路中通过电子的物质的量超 4.D解析：图1中，铁棒作负极，铁棒质量或少5.65，即0.1mol,则失 过0.2ml时，Cu在阴极完全放电，此时阴极放电的离子为H, 去0.2mml电子，乙池CCl2溶液中消耗0.1mmlC2·(6.4g)得 D错误 0.2d电子，但盐桥中有K向乙池中移动.乙池CC,溶液减少的 4.B解析：该原电池原理为7+CuS0,一S04+C4,故7m作负极， 质量小于6.4g,A错误：图2中丙池发生吸氧腐蚀，正极电极反应式 电极反应为Z加-2e一Z,与Z加相连的a电极为阴极，电极反应 为0+4e+2H,0一40H,pH增大.B错误：图1中的石晏电极作 为2H20+2e一20H+H21,Cu为正极，电极反应为C2++2e 原电池正极，C▣”发生还原反应：图2中丁池中石墨b电极为电解池 C,与铜相连的b电极为阳极，电极反应为2H,0-4e” 阳极，C发生氧化反应生成氯气，C错误：图2中电流方向为石愚e 4H+O,↑，盐桥中的C移向负极7.K移向正极Cu,据此分析解 →铜丝→石墨b→石墨→电流计→F#,D正确。 题。由分析可知，A错误，B正确：盐桥中的C移向负极Z,K移 5.D解析：从H2的产生可知乙电极发生还原反应，则乙电极为正极。 向正极C,故片刻后甲池中c(SO})不变，C错误：电子由原电池的 甲电极为负极，电子从甲极经外电路流向乙极，阴离子由乙电极向甲 负极经导线流向阴极，再由阳极经导线流回正极，电子不能经过电 电极定向移动.SO子由乙电极向甲电极定向移动，A正确：图示分析 解质溶液或熔融的电解质.故电子沿Zm→a,b→Cu路径移动。 可知甲电极发生失电子氧化反应，S0失电子生成S,0:,所以甲电 D得误 极反应为2S0时-2eS0分，B正确：过程是光服分解水生成氢 5.B解析：阳极的电极反应为2C-2e=C1,↑，阴极的电极反应 气作为请洁能源，所以电池总反应为2H,0光解0，↑+2州，「，C正 为Cu“+2eCu,应在阴极生成铜，A错误；生成的气体为氯气， 确：整个过程中实现了太阳能（光能）向电能，电能向化学能的转化。 在标准状况下，C的物质的量为n(C) 2.24L 22.4L·md=0.1mol D错误 由电极反应式可知转移0.2md电子，B正确：收集到224L.气体（标 6.(1)原电池(2)0,1增大(3)4AgN0,+2H,0遭电4Ag1+ 准状况)，即收集到0.1ml氯气，电子转移02ml,由阴极的电极反 4HN03+02TAg20(4)C-5e+2H20=CI02↑+4H阳 应为Cu“+2eC1可知，应生成0.1mlCu,C错误：由于溶液仍 离子 呈蓝色，说明氯化铜没有全部电解，闱离子水解使溶液呈酸性，且氯 解析：(1)甲池装置没有外接电源，为原电池。(2)甲池中总反应为 正本参考答案黑白题09