1.2化学能转化为电能--电池 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

1.2化学能转化为电能--电池 同步练习题 一、选择题 1．化学与科技、生活、环境密切相关，下列说法错误的是 A．高性能新型纤维聚合物钠离子电池，放电时将化学能转化为电能 B．选择性催化剂电催化还原制备乙烯有利于实现碳中和 C．石墨烯是一种新型化合物，在能源、催化方面有重要的应用 D．科学家研发催化剂，利用光合作用制备戊酸酯类生物燃油，该类燃油属于可再生能源 2．物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是 A．石墨能导电，可用作电极材料 B．溶液能腐蚀Cu，可制作印刷电路板 C．硬铝密度小强度高，可用作飞机外壳材料 D．氨气极易溶于水，可用作制冷剂 3．我国科研工作者将的脱除与的制备反应相结合，实现协同转化装置如图所示，已知双极膜可将解离为和，并向两极迁移。下列分析不正确的是 A．为正极，发生还原反应 B．极电极反应式为： C．双极膜的存在能保证两侧电解质溶液的浓度不变 D．协同转化总反应： 4．根据甲醇在酸性电解质溶液中与氧气作用生成二氧化碳和水的反应，设计一种燃料电池。该燃料电池工作时，正极上发生的反应为 A． B． C． D． 5．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 6．碱性锌锰电池总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法正确的是 A．该电池为二次电池 B．Zn为正极，MnO2为负极 C．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn D．负极电极反应Zn+2OH－−2e－=Zn(OH)2 7．一种生产和利用氢能的途径如图所示，下列说法错误的是 A．氢能属于二次能源 B．图中能量转化的方式至少有五种 C．太阳能电池的供电原理与燃料电池相同 D．太阳能、风能、氢能都属于新能源 8．由锌、铜和稀硫酸组成的原电池装置如图所示，下列说法正确的是 A．锌是负极 B．锌得电子 C．铜是负极 D．铜失电子 二、填空题 9．I.如图是利用电化学装置将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。 请回答下列问题： (1)该装置将 能转化为 能。 (2)催化剂b表面O2发生 反应，其附近溶液酸性 (填“增强”、“不变”或“减弱”)。 (3)催化剂a表面的电极反应式： 。 II.某废料铁泥主要成分是Fe2O3、FeO和Fe，其他杂质不与硫酸反应。实验室用该废料提取Fe2O3，设计实验流程如图： (4)步骤(I)充分反应后进行的实验操作名称是 。 (5)步骤(II)中加入H2O2溶液后需要适当加热但温度不能过高，原因是 。 (6)为了检验溶液B中是否有亚铁离子剩余，有同学提出只需要取少量溶液B于试管中并向其中滴加氢氧化钠溶液，然后观察现象即可证明。请你判断该同学的方法是否可行并说出理由 。 (7)步骤(III)中将NaOH溶液换成氨气也可以得到Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为 。 10．化学能在一定条件下可转化为电能。 (1)图A所示装置中，锌片是 (填“正极”或“负极”)。 (2)图A所示装置可将 (写化学方程式)释放的能量直接转化为电能，证明化学能转化为电能的实验现象是：铜片上有气泡产生、 。 (3)燃料电池已经开始应用于新能源汽车等领域，某氢氧燃料电池的原理如图B所示。下列说法正确的是 (填序号)。 ①氧气是负极反应物 ②总反应为2H2＋O2=2H2O ③电池工作时，其中H+定向移动 11．氢氧燃料固体电池(导固体电解质)如图所示，回答下列问题： (1)负极反应物为 ，负极反应式为 。 (2)正极反应式为 ，电池总反应为 。 12．A、B、D、E、F、G为短周期元素，且原子序数依次增大。A、F同主族，E、G同主族。A与其他非金属元素化合时易形成共价键，F与其他非金属元素化合时易形成离子键，且与核外电子排布相同。由以上元素组成的物质和具有相同的电子数。回答下列问题： (1)G在周期表中的位置为 。 (2)由A、D、E三种元素形成的离子化合物的化学式是 。 (3)的电子式为 ，含有 化学键(填“离子键”或“共价键”)。 (4)由A、F两种元素形成的一种离子化合物X，常温下与水迅速反应生成气体，该反应的化学方程式为 。 (5)D的最简单气态氢化物可用于燃料电池，电池工作时生成无毒物质，工作原理如图所示。该燃料电池的电解质溶液最好选择碱性溶液，则负极电极反应式为 。 【参考答案】 一、选择题 1．C 解析：A．新型纤维聚合物钠离子电池属于原电池，工作时将化学能转化为电能，故A正确； B．选择性催化剂电催化还原CO2制备乙烯，可减少CO2的排放，有利于实现碳中和，故B正确； C．石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，是碳的一种单质，不是新型化合物，故C错误； D．戊酸酯类生物燃油燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和水通过光合作用可转化为戊酸酯，戊酸酯在短时间内可再生成，属于可再生能源，故D正确； 故选：C。 2．D 解析：A．石墨具有良好的导电性，且性质稳定，可用作惰性电极材料，A不选； B．FeCl3和Cu发生反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，即FeCl3溶液能腐蚀Cu，利用这一原理可制作印刷电路板，B不选； C．硬铝中含Mg、S等合金元素，因其密度小、强度高且耐腐蚀，常用作飞机外壳材料，C不选； D．液氨气化时，吸收大量的热，使周围环境温度降低，因而常用作制冷剂，D选； 故选D。 3．C 【分析】根据题目中信息，b极是亚硫酸根离子失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，原电池中发生氧化反应的极为负极，a极上O2转化为H2O2发生还原反应为正极，双极膜中的氢离子移向正极，氢氧根离子移向负极。 解析：A．根据分析a为正极，发生还原反应，故A正确； B．b是负极，发生氧化反应，亚硫酸根离子失去电子结合双极膜产生的OH-离子生成硫酸根离子，方程式书写正确，故B正确； C．右侧反应生成了水，使溶液浓度变稀，故C错误； D．总反应的反应物是SO2、NaOH和O2，生成了硫酸钠和过氧化氢，方程式书写正确，故D正确； 答案选C。 4．B 解析：甲醇在酸性电解质溶液中与氧气构成的燃料中，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，故选B。 5．C 解析：A．部分化学电源含有重金属离子，危害环境和人体健康，A错误； 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错误； C．太阳能电池没有发生化学变化，不是化学电池，C正确； 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错误； 答案选C。 6．D 解析：A．该电池为一次电池，故A错误； B．根据碱性锌锰电池总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，锌化合价升高，失去电子，因此Zn为负极，MnO2在正极发生反应，故B错误； C．工作时电子由负极(Zn)经外电路流向正极(MnO2)，故C错误； D．根据总反应方程式得到负极电极反应Zn+2OH－−2e－=Zn(OH)2，故D正确。 综上所述，答案为D。 7．C 解析：A．氢能是一种高效且没有污染的二次能源，故A正确； B．图中能量转化方式有太阳能转化为电能、风能转化为机械能、机械能转化为电能、水能转化为机械能、电能转化为光能等，故B正确； C．太阳能电池是用半导体将光能转化为电能，燃料电池是将化学能转化为电能，二者供电原理不同，故C错误； D．太阳能、风能、氢能都是人类开发利用的新能源，故D正确； 答案选C。 8．A 解析：由装置图可知，该装置为原电池，金属性强的锌做原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应被还原，铜为正极，溶液中氢离子在正极得到电子被还原，故选A。 二、填空题 9．(1)化学 电 (2)还原 减弱 (3)SO2+2H2O-2e-=SO+4H+ (4)过滤 (5)适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解 (6)不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验 (7)3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH 【分析】II.铁泥中的Fe2O3、FeO和Fe和足量硫酸反应得含Fe3+、Fe2+、H+的溶液A，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+所得溶液B含Fe3+，加NaOH溶液将Fe3+沉淀，过滤得Fe(OH)3沉淀，将Fe(OH)3沉淀洗涤、加热得Fe2O3固体，据此解答。 解析：（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能。 （2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此b表面发生还原反应，催化剂b处的反应为：O2+2H++2e-=H2O，酸性减弱。 （3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2+2H2O−2e−==+4H+。 （4）将溶液和沉淀分离的操作名称为过滤，故答案为：过滤。 （5）适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解。 （6）不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验。 （7）氨水和Fe3+反应生成氢氧化铁的离子方程式为3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH。 10．负极 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 电流表指针偏转 ②③ 解析：(1)图A所示装置中，Zn失去电子作负极，Cu电极H+得到电子作正极，故锌片是负极； (2)图A所示装置为原电池，可将反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑释放的能量直接转化为电能，装置中Zn失去电子作负极，锌片溶解，Cu电极上H+得到电子作正极，铜片上有气泡产生，产生电流，电流表指针偏转； (3)图B为氢氧燃料电池，氧气在正极得到电子，氢气在负极失去电子，总反应为2H2＋O2=2H2O，电池在工作时，阳离子(H+)向正极定向移动，②③均正确，故答案选②③。 11． 【分析】根据题意，该装置为氢氧燃料电池，燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气(或空气)的一极为正极，结合图示，通入氢气的Pt电极为负极，通入氧气的Pt电极为正极，据此分析解答。 解析：(1)结合分析，是负极反应物，负极反应式为； (2)结合分析，是正极反应物，负极产生的移向正极，正极反应式为，正极和负极电极反应式加和，电池总反应为。 12．第3周期第VIA族 离子键 【分析】A、B、D、E、F、G为短周期元素，且原子序数依次递增，A、F同主族，F可以形成+1价F+离子，二者处于ⅠA族，由A、F的原子序数之差可以知道，F为Na元素；A与其它非金属元素化合时易形成共价键，则A为氢元素； F+离子与E2-离子核外电子排布相同，离子核外电子数为10，故E为氧元素；E、G同主族，则G为S元素；D形成双原子分子，D原子序数小于氧元素，处于第二周期，则D为N元素；物质BE和具有相同的电子数，则B原子核外电子数为27-8=6，则B为碳元素， 以此解答。 解析：(1)F为Na元素，位于第三周期第ⅠA族，故答案为：三；ⅠA； (2)由H、N、O三种元素形成的离子化合物的化学式是，故答案为：； (3)为Na2S，电子式为，含有离子键，故答案为：；离子键； (4)由A、F两种元素形成的一种离子化合物X为NaH，常温下NaH与水反应生成氢气和NaOH，化学方程式为：，故答案为：； (5)生成的无毒气体是N2，据此书写电极总反应式为：4NH3+3O2=2N2+6H2O，正极发生还原反应，氨气在负极反应，注意是碱性环境，氨气失电子生成氮气和水，所以正极的电极反应式为：，故答案为：。 学科网（北京）股份有限公司 $$