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．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为 A．H2＋2OH--2e-=2H2O B．O2＋4H＋＋4e-=2H2O C．H2-2e-=2H＋ D．O2＋2H2O＋4e-=4OH- 2．微生物电池具有原料广泛、操作条件温和、资源利用率高、无污染等优点，因此越来越受到人们的青睐。某微生物电池利用葡萄糖()作有机碳源，工作原理如下。下列说法正确的是 A．电极N为正极 B．电极M的电极反应式为 C．交换膜应选择阴离子交换膜 D．电路中有电子发生转移时，电极N理论上产生 3．化学反应中通常伴随着能量变化，下列说法中错误的是 A．二次电池放电时将电能转化为化学能 B．原电池将化学能转化为电能 C．煤燃烧时并不能将化学能全部转化为热能 D．镁条燃烧时将部分化学能转化为光能 4．下列说法正确的是 A．工业上，可用乙醇和在一定条件下制备 B．甲醇燃料电池DMFC，由电极和质子交换膜构成，阳极反应式为 C．铜氨纤维、粘胶纤维和醋酸纤维的主要成分都是纤维素 D．蛋白质和氨基酸遇到双缩脲试剂都会呈现紫玫瑰色 5．下列叙述正确的是 A．Na与无水乙醇反应时，增大无水乙醇的用量可明显增大化学反应速率 B．原电池中发生的反应达到平衡时，该电池仍有电流产生 C．催化剂能改变化学反应速率，是因为它能改变反应历程和反应的活化能 D．Na与的反应是熵减的放热反应，该反应能自发进行 6．某化学兴趣小组的同学设计了锌铜原电池装置如图所示。下列说法错误的是 A．电池工作时化学能转化为电能 B．电池工作时，铜电极上发生氧化反应 C．电池工作一段时间后，锌片质量减小 D．该装置能证明金属的活动性：Zn>Cu 7．双盐电池因具有高比容量与高安全性而日益受到关注，其充放电过程如图所示： 下列说法错误的是 A．放电时电极电势高低： B．放电时Y极上电极反应： C．充电时X电极接电源负极，发生还原反应 D．充电电压可以是，也可以是 8．NO是汽车尾气中的主要污染物之一，通过NO传感器可监测NO的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．NiO电极的电极反应式为 B．Pt电极上发生的是氧化反应 C．NiO电极上发生的是还原反应 D．Pt电极作负极，NiO电极作正极 9．某装置如图所示，下列有关叙述正确的是 （ ） A．该装置为电解池 B．用铜导线代替盐桥，该装置依然能正常工作 C．该装置中总反应为；Cu+2Ag+=Cu2++2Ag D．Ag一极的反应为：2H++2e一=H2↑ 10．化学与生活密切相关，下列事实、现象或应用中，不能用勒夏特列原理解释的是 A．CO中毒者应及时移至空气流通处，必要时应放入高压氧舱 B．去除锅炉水垢中的，先用溶液浸泡处理 C．镀锡铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀 D．施肥时不宜将草木灰与铵态氮肥混合使用 二、填空题 11．氨的转化与去除：微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术，如图为MFC碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。 (1)A极的电极反应式为_______，A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为_______。 (2)用化学用语简述去除的原理：_______。 12．某化学小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置如下图。回答问题： (1)若电极a为、电极b为、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为：_______。 (2)若电极a为、电极b为、电解质溶液为浓硝酸时，该装置_______(填“能”或“不能”)形成原电池。 (3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如)反应所放出的化学能直接转化为电能．现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，为燃料，采用酸性溶液为电解液；则应通入_______极(填a或b，下同)，电子从_______极流出。电池的负极反应式为：_______。 13．火力发电 (1)火力发电原理：通过_______燃烧时发生的氧化还原反应，使_______能转化为_______，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动_______发电。间接实现了_______转化为电能。 (2)能量转换过程：_______能_______能_______能_______能。 14．A、B、C、D、 E、F六种物质的相互转化关系如下图所示（反应条件未标出），其中反应①是置换反应，B、C、F都是气态单质，且B为黄绿色：反应③中有水生成，反应②需要放电才能发生，A是—种极易溶于水的气体，A和D相遇有白烟生成。 (1)反应③的化学方程式为_______________________________________________。 (2)反应①中每生成1 molC，转移的电子数为_______________________________。 (3)A与D的水溶液恰好完全反应时，其生成物的水溶液呈性___________（填“酸”“碱”或“中’’），该水溶液中存在着如下关系，用粒子浓度符号填写： ①c(H＋)+_________＝c(OH－)+_____________； ②c(H＋)＝c(OH－)+_____________。 (4)元素X与组成B的元素同周期，X的单质既可与酸反应也可与碱反应且都生成H2，则 ①X的单质与碱反应的离子方程式____________________________________； ②X、空气、海水可以组成新型海水标志灯的电池。该种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使X不断氧化而源源不断产生电流。则该新型电池的正极的电极反应式为___________________________；原电池的总反应方程式为__________________________。 15．某小组同学利用盐设计了如下实验，按要求回答下列问题。 I．某温度下，，，． 将溶液和溶液混合，得到悬浊液，后续实验如下． 序号 后续实验操作 现象或解释 ⅰ 取少量悬浊液的滤液于试管中 滴加几滴稀盐酸其体积忽略不计 可观察到现象是________________。 将________(填“增大”“减小”或“不变”)；将________(同上)。 ⅱ 取少量悬浊液的滤液于试管中 滴加几滴溶液 原滤液中________(不用化简)。 观察到滤液中出现黄色浑浊，可验证滤液中的阳离子有________。 ⅲ 取少量悬浊液于试管中 ①先滴加几滴溶液 现象为________________； 结论为________________。 ②再滴加几滴溶液 用离子方程式解释观察到的现象：________________。 (1)填写上表空白________；________；________；________；________；________；________；________。 (2)由步骤ⅲ-①可推知沉淀转化的规律：对于组成形式相同的沉淀，小的沉淀转化为更小的沉淀________(填“容易实现”“难以实现”)。 (3)步骤ⅲ-②反应的平衡常数________(列数式，不用化简)；通过估算判断此反应进行的程度________(填“基本完全”“基本不反应”或“可逆”)。 II．根据有一定的氧化性、有一定的还原性，猜想溶液和溶液可能发生氧化还原反应，设计原电池装置(a、b均为石墨)如图所示。 (4)当闭合K后，发现电流计指针偏转，b极附近溶液变蓝。 ①b极的电极反应式是________。 ②每当有转移时，理论上a极板质量增加________g。 (5)对比实验I与II，溶液与溶液混合条件下，只得到沉淀，却未观察到因发生氧化还原反应而产生的现象．从反应速率和平衡角度解释此实验事实的可能原因：________________。 【参考答案】 一、选择题 1．C 解析：根据题给信息，该燃料电池的总反应为2H2＋O2=2H2O。 A．电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH-，选项A错误； B．因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，选项B错误； C．燃料电池中负极通入氢气，氢气失电子产生H+，电极反应式为H2-2e-=2H＋，选项C正确； D．电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH-，选项D错误； 答案选C。 2．B 【分析】电极N上葡萄糖失去电子发生氧化反应、转变为二氧化碳，电子从N极流出，则N为负极，电子流入M极，M为正极； 解析：A． 据分析，N为负极，A错误； B． 电极M上氧气得到电子被还原，电极反应式为，B正确； C．负极产生氢离子通过离子交换膜进入正极参与反应，则交换膜应选择阳离子交换膜，C错误； D． 电路中有电子发生转移时，由于没有指明标准状况，难以计算电极N理论上产生的二氧化碳的体积，D错误； 答案选B。 3．A 解析：A．二次电池放电过程是原电池原理，将化学能转化为电能，故A错误； B．原电池将化学能转化为电能，故B正确； C．煤燃烧时化学能转化为热能和光能，故C正确； D．镁条燃烧时发光、放热，即化学能转化为光能和热能，故D正确； 答案选A。 4．A 解析：A．正常条件下乙醇与氢氧化钠是不反应，乙醇和氢氧化钠需要在特定条件下才能发生反应，必须在高温脱水的条件下才能反应，故A正确； B．甲醇燃料电池DMFC，由电极和质子交换膜构成，说明在酸性条件下，则正极反应式为，而不是阳极，故B错误； C．铜氨纤素是棉短绒等天然纤维在氢氧化钠或碱性铜盐的浓氨溶液中配成纺丝液，然后再生出纤维素，生成的水合纤维素加工得到铜氨纤素，黏胶纤维使天然纤维经过碱化，再与CS2作用后，经过一系列处理得到的纤维素，醋酸纤维的主要成分是纤维素醋酸酯，它们的成分不同，故C错误； D．蛋白质含有肽键，可以与双缩脲试剂呈现紫玫瑰色，而氨基酸中不存在肽键，不会与双缩脲试剂呈现紫玫瑰色，故D错误。 综上所述，答案为A。 5．C 解析：A．乙醇为纯液体，反应中浓度不变，增大无水乙醇的用量，反应速率不变，A错误； B．原电池中发生的反应达到平衡时，不再有电子转移，没有电流产生，B错误； C．催化剂降低反应所需活化能，增大单位体积内活化分子的百分数，增大反应速率，C正确； D．钠与水的反应是固体与液体反应生成气体的熵增反应，D错误； 故选C。 6．B 【分析】原电池中发生反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故Zn做负极，Cu做正极。 解析：A．原电池为化学能转化为电能的装置，故A正确； B．铜电极上发生Cu2++2e-=Cu，为还原反应，故B错误； C．总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故锌片质量减小，故C正确； D．Zn能置换出Cu，故可以证明金属的活泼性Zn>Cu，故D正确； 故选B。 7．D 【分析】由图可知，放电时镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，X为负极，则Y极为正极； 解析：A．放电时X为负极，Y极为正极，电极电势高低：，A正确； B．放电时Y极上发生还原反应，CoS2生成Co和Li2S，电极反应：，B正确； C．充电时X电极接电源负极，为阴极发生还原反应，C正确； D．由图可知，充电时电压为，才会发生氧化反应生成，D错误； 故选D。 8．A 【分析】原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应。 解析：A．NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮，所以电极反应式为：，故A正确； B．Pt极为原电池的正极，正极发生还原反应，故B错误； C．NiO极为原电池的负极，发生氧化反应，故C错误； D．由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，故D错误； 故答案选A。 【点睛】本题考查原电池知识，为高考常见题型和高频考点，注意把握原电池的工作原理，本题解答的关键是离子的定向移动，以此可确定电源的两极和反应类型，难度中等。 9．C 【分析】该装置中，负极上铜失电子发生氧化反应，正极上银离子得电子发生还原反应；总反应为；Cu+2Ag+=Cu2++2Ag； 解析：A．该装置没有外接电源，能自发的进行氧化还原反应，形成原电池，属于原电池，选项A错误； B．铜导线不能传导离子，故用铜导线代替盐桥不能正常工作，选项B错误； C．该装置中，负极上铜失电子发生氧化反应，正极上银离子得电子发生还原反应，所以电池反应式为Cu+2Ag＋=Cu2＋+2Ag，选项C正确； D．银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，电极反应式为Ag＋+e－=Ag，选项D错误； 答案选C。 10．C 解析：A．CO中毒原理为：，中毒者应及时移至空气流通处，有利于CO与血红蛋白分离而解毒，必要时应放入高压氧舱，A不符题意； B．去除锅炉水垢中的，先用溶液将转化为(属于沉淀的转化)，能用平衡移动原理解释，B不符题意； C．镀层破损后，锡、铁和电解质溶液构成原电池，铁为负极，铁皮腐蚀加快，与平衡移动原理无关，C符合题意； D．草木灰中的碳酸钾与铵盐水解相互促进，有更多的铵盐转化为氨气，脱离土壤，降低肥效，D不符题意； 故答案为：C。 二、填空题 11．(1) CH3COO--8e-＋2H2O=2CO2↑＋7H+ 5∶2 (2)在好氧微生物反应器中转化为：＋2O2=＋2H＋＋H2O，在MFC电池正极转化为N2：2＋12H＋＋10e-=N2↑＋6H2O 解析：（1）B极电极反应式为2N＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，A极电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋，A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5∶2。故答案为：CH3COO--8e-＋2H2O=2CO2↑＋7H+；5∶2； （2）在好氧微生物反应器中转化为：＋2O2=＋2H＋＋H2O，在MFC电池正极转化为N2：2＋12H＋＋10e-=N2↑＋6H2O，最终实现转化为无污染的氮气，故答案为：在好氧微生物反应器中转化为：＋2O2=＋2H＋＋H2O，在MFC电池正极转化为N2：2＋12H＋＋10e-=N2↑＋6H2O； 12．(1)2H++2e﹣=H2↑ (2)能 (3) b b CH4+2H2O﹣8e﹣=CO2+8H+ 解析：原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃物的一极为正极，据此回答。 （1）、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属铁做负极，金属铜为正极，发生还原反应，正极电极反应式为：2H++2e-=H2↑。 （2）当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，Al与浓硝酸发生钝化，铜与浓硝酸可以发生氧化还原反应，故能设计成原电池。 （3）燃料电池中，燃料甲烷需通在负极，即b极，正极上氧气得电子，电子从负极即b极流出，负极上甲烷失去电子发生氧化反应、酸性电解液中，电极反应式为CH4+ 2H2O—8e-= CO2+ 8H+。 13．(1) 煤炭 化学能 热能 发电机 化学能 (2) 化学能 热能 机械能 电能 解析：（1）火力发电是通过煤炭燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。间接实现了化学能转化为电能。 （2）煤炭燃烧时发生的氧化还原反应同时放出热量，使化学能能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电，使热能转化为机械能，发电机发电，使机械能转化为电能。最终间接实现了化学能转化为电能，所以能量的转化形式为：化学能热能机械能电能。 14． 4NH3＋5O24NO＋6H2O 3.612×1024 酸 c(NH4＋) c(Cl－) c(NH3·H2O) 2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑ O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3 【分析】B、C、F都是气态单质，且B为黄绿色，因此B是氯气。A是—种极易溶于水的气体，A和D相遇有白烟生成，这说明A应该是氨气，D是氯化氢。由于氯气具有强氧化性，且反应①是置换反应，因此反应①是氯气与氨气发生的氧化还原反应，生成物是氮气与氯化氢，其中C是氮气。反应②需要放电才能发生，因此F是氧气，在放电的条件下与氮气反应生成NO，则E是NO。反应③中有水生成，所以该反应是氨气与氧气发生的催化氧化生成NO与水，结合题目要求和物质的性质可解答该题。 解析：B、C、F都是气态单质，且B为黄绿色，因此B是氯气。A是—种极易溶于水的气体，A和D相遇有白烟生成，这说明A应该是氨气，D是氯化氢。由于氯气具有强氧化性，且反应①是置换反应，因此反应①是氯气与氨气发生的氧化还原反应，生成物是氮气与氯化氢，其中C是氮气。反应②需要放电才能发生，因此F是氧气，在放电的条件下与氮气反应生成NO，则E是NO。反应③中有水生成，所以该反应是氨气与氧气发生的催化氧化生成NO与水， （1）反应③的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O； （2）在反应①中氮元素的化合价从－3价升高到0价失去3个电子，因此每生成1mol氮气转移6mol电子，其电子数为6.02×1023/mol×6mol＝3.612×1024； （3）盐酸与氨水恰好反应时生成氯化铵，由于溶液中NH4＋水解，所以溶液显酸性； ①根据电荷守恒可知，在氯化铵溶液中存在c(H＋) + c(NH4＋)＝c(OH－)+ c(Cl－)； ②根据物料守恒可知c(Cl－)＝c(NH3·H2O)+ c(NH4＋)，则根据电荷守恒可知，溶液中c(H＋)＝c(OH－)+ c(NH3·H2O)； （4）元素X与组成B的元素同周期，X的单质既可与酸反应也可与碱反应且都生成H2，则X应该是金属铝； ①铝单质与碱反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑； ②原电池中较活泼的金属失去电子，发生氧化反应，电子沿导线传递到正极，正极得到电子发生还原反应。所以该原电池中负极是铝，正极是氧气得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－。由于负极是铝失去电子，产生的铝离子与OH－结合生成氢氧化铝，所以总反应式为4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3。 15．(1) 有白色沉淀生成 减小 不变 Ag+ 沉淀由白色变为黄色 (2)容易实现 (3) 基本完全 (4) 10.8 (5)溶液与溶液混合生成AgI的速率大于Ag+、I-发生氧化还原反应的速率，溶液与溶液混合生成AgI沉淀，使Ag+、I-浓度降低，氧化还原反应逆向进行，所以氧化还原反应而产生的现象 解析：（1）ⅰ．取少量氯化银悬浊液的滤液于试管中，滴加几滴稀盐酸，氯离子浓度增大，浓度商大于氯化银的Ksp，所以现象是有白色沉淀氯化银生成，将减小；溶度积常数只与温度有关，不变。 ⅱ．取少量悬浊液的滤液于试管中，滴加几滴溶液，原滤液银离子、氯离子浓度相等，中。观察到滤液中出现黄色浑浊，说明生成AgI沉淀，可验证滤液中的阳离子有Ag+； ⅲ．取少量悬浊液于试管中，①先滴加几滴溶液，白色氯化银沉淀变为黄色AgI沉淀，说明 ；②再滴加几滴溶液，沉淀变为黑色，说明AgCl沉淀转化为Ag2S沉淀，反应的离子方程式为； （2）由步骤ⅲ-①可推知沉淀转化的规律：对于组成形式相同的沉淀，小的沉淀转化为更小的沉淀容易实现； （3）反应的平衡常数；平衡常数，判断此反应进行的程度基本完全。 （4）①b极附近溶液变蓝，说明I-发生氧化反应生成I2，电极反应式是。 ②a极发生反应，每当有转移时，理论上生成0.1molAg，a极板质量增加0.1mol×108g/mol=10.8g。 （5）溶液与溶液混合生成AgI的速率大于Ag+、I-发生氧化还原反应的速率，溶液与溶液混合生成AgI沉淀，使Ag+、I-浓度降低，氧化还原反应逆向进行，所以氧化还原反应而产生的现象。 学科网（北京）股份有限公司 $$