专题6 第三单元 化学能与电能的转化 综合练习-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中化学必修第二册（苏教版2019)

第3关（蛛思维宽度） 5.CD解析：该装置为原电池，活动性比较强的A山在反应中为负 14.(1)02+2C02+4e=2C0}C,H。+6C03-12e=8C02+ 极，失去电子，发生氧化反应，活动性比较弱的N电极为正极，正 2H203:414(2)负H2S0,Pb02+4H+S0+2e= 极上得到电子发生还原反应，A错误：根据选项A分析可知A1为 PbS0,+2H,0 原电池的负极，失去电子发生氧化反应，B错误：该电池的电解质 解析：(1)乙烯熔融盐燃料电池，乙烯发生氧化反应生成二氧化 溶液呈碱性，MnO:在正极上发生还原反应产生MnO2,则正极的 碳，作原电池的负极：氧气发生还原反应，作原电池的正极：电解 电极反应式为Mn0,+2H,0+3e一Mn0,+40H,C正确：根据 质为熔融碳酸盐，因此正极反应式为02+2C02+4e一2C0: 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则可知：该原电池工 负极反应式为C2H4+6C03-12e一8C02+2H20:根据电极反 作时，阳离子向负电荷较多的正极移动，即K向正极区移动，D 应式可知，为使电解质中c(CO号)保持不变，则正极生成的碳酸 正确。 根离子的量等于负极消耗的碳酸根离子的量，因此从理论上讲进 第三单元综合练习 人石愚Ⅱ电极上的C0,与石墨I电极上生成的C0,的物质的量 之比是6：8=3：4：根据电极反应可知：C2H,~12~302, 1.C解析：电解质为能够传导氧离子的固体氧化物，正极氧气得电 48g02的物质的量为1.5mdl,则消耗021.5mol时，消耗乙烯的 子生成氧离子，故A不选：电解质溶液是氢氧化钾溶液，正极上氧 量为0.5mol,消耗乙烯的质量为0.5m0l×28g·m0=14g。 气得电子与水反应生成氢氧根离子，故B不选：正极上氧气得电子 (2)根据装置图可知，铜失电子发生氧化反应为负极，电极反应式 和氢离子反应生成水，故C选：电解质为熔融碳酸盐，正极氧气得 为C-2e=Cu2+:二氧化铅得电子发生还原反应为正极，电极 电子结合二氧化藤生成碳酸根离子，故D不选。 反应式为Pb02+4H+S0子+2e°—PhS04+2H20,电池的总反应 2.C解析：一般情况下，原电池中不同活动性的金属作为两极，活泼 式为Cu+Pb02+2H,S0,一CuS0,+Pbs0,+2H20,则X为 性：负极>正极，把两个实验从左到右分别编号为①②，则由实验① PbS04,Y为H2S0。:据以上分析可知，铜为原电池的负极，发生氧 可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b:由实验 化反应：二氧化铅为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为 ②可知，b极有气体产生，c极无变化.则金属活动性：b>6。故三种 P02+4H+S0子+2e=PhS0,+2H20,硫酸不新被消耗，所以 金属的活动性：>b>e,故选C。 需要不断补充H,S0,,所以Y为H2S04。 3.B解析：铁较活泼，发生氧化反应为负极，石墨电极为正极：由分 析可知，工作时，铁作负极，A正确：总反应为铁和稀硫酸生成硫酸 专题突破2化学电池原理分析 亚铁和氢气：Fe+2H一fe2*+H2↑，B错误：电子由负极流向正 1.C解析：原电池中发生锌与硫酸的反应，故a锌棒做负极，发生反 极，故从铁片经导线流向石墨，C正确：H在正极石墨表而被还原 应Zm-2e=Za2+,b碳棒做正极，发生反应2H*+2e一H2↑。 生成氢气，D正确。 原电池装置为化学能转化为电能的装置，A正确：b极发生反应 4,C解析：正极得电子发生还原反应，A错误；金属M要做负极，故 2H+2e—H2↑，有无色气体产生，B正确：电子不能进入溶液， 金属M的活动性比Fe的活动性强，B错误：金属M失电子，电子经 C错误：根据分析，a锌棒做负极，发生反应Zn-2e一Za2,D 导线流人钢铁设施，使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再 正确。 失电子从而被保护，C正确：海水中含有大量的氟化钠等电解质， 2.B解析：负极室发生氧化反应，负极通入氢气，气体a为H2,A错 而河水中电解质较少，故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水 误；正极蜜通入氧气，气体b是氧气，氧气发生还原反应，B正确： 中的慢，D错误。 该装置为原电池，该装置实现了化学能向电能的转化，C错误：正 5.B解析：根据电池反应6Li+N2一2i3N可知，山i为负极，N2为 极室通人氧气，氧气得电子生成水，电极反应式为0，+4+4H* 正极，A错误；山为负极，电极反应式为-0一L”,B正确；N2 —2H20,D错误。 为正极，发生还原反应，C错误：电池工作时，电子由负极经导线流 3.D解析：Na为负极，发生氧化反应，A项错误：碳纳米管为正极， 向正极，a为负极，b为正极，所以电子从电极经导线流向电 C02得电子发生还原反应，B项错误：电子由负极金属钠经导线流 极，不进入溶液，D错误。 向正极碳纳米管，C项错误：该电池为原电池，能量变化形式为化6.D解析：由图中信息可知，电极甲是负极，电极乙是正极，负极上 学能转化电能，D项正确。 发生氧化反应，A正确：是阳离子，向正极移动，B正确：电极甲 4.C解析：装置甲中金属W不断溶解，则W失电子作原电池负极， 上发生的电极反应为2H2S-4e52+4H,有H生成，故电极甲 原电池中阴离子移向负极，A正确：Y上制离子得电子生成C山，则 附近溶液的酸性增强，C正确：电极乙上发生的电极反应为02+ Y电极上的反应式为Cu2+2Ca,B正确：W上氢离子得电子 4e+4H*=2H20. n(02）清装。1 生成氢气，溶液中氢离子浓度减小，溶液的pH增大，C错误：甲中 (旷)本，D错误。 W为负极，X为正极，活动性：W>X:乙中X为负极，Y为正极，活动 7.D解析：题述装置为原电池装置，锌作负极，铜作正极，电解质溶 性：X>Y:丙中Z为负极，W为正极，活动性：Z>W,所以四种金属的 液由水果提供。实验1和2可以研究电极间距离对电池电流的影 活动性强弱顺序为Z>W>X>Y,D正确 响：实验2和3可以研究水果种类对电池电流的影响。根据分析， 参考答案学霸11 实验日的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流的影响，A 极：燃料氢气在负极发生失电子的氧化反应，通入氢气的一极为 错误：实验所用装置中，负极材料是锌，B错误：实验装置将化学能 负极，故a错误：电子由负极a经导线流向正极b,故b错误：总反 转化为电能，C错误：根据分析，实验2和3能表明水果种类对电流 应为2H2+02一2H20,故e错误。 大小有影响，D正确」 12.(1)C2H,0H+160H-12e=2C03+11H20(2)02+4H+ 8.C解析：燃料电池中，通入H2的一极为负极，H2失去电子发生氧 4e=2H20(3)a02+2C02+4e=2C0}(4)3.5 化反应，电子沿着导线流向正极，通入0，的一极为正极，正极上发 解析：(1)碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，负极上乙醇失去 生还原反应，内电路中阴离子移向负极，阳离子移向正极。由图 电子发生氧化反应，由于电解质溶液是K0H,电极反应式为 知，左侧失去电子，电子流出，则为电泡负极，A正确：右侧为正极。 C,H,0H+160H-12e■2C0方+11H20。(2)酸性乙醇燃料 有质子交换膜的环境中，正极反应式为02+4H+4e一2H20,B 电池中，电极b是正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反 正确：没有指明5.6LH2是否处于标准状况，则不能计算外电路中 应式为0，+4H+4e一2H20。(3)原电池工作时.阴离子移向 转移的电子数，C错误：电池总反应为02+2H2一2H,0,有水生 负极，因此培融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电 成，则电池工作一段时间后，电解质溶液的浓度将降低，D正确。 池工作时，C0好移向a极：电极b上氧气得电子结合a极生成的 9.D解析：电极I上山失电子，为该电池的负极，被氧化，故A项正 二氧化碳生成碳酸根，电极反应式为02+2C02+4e一2C0}。 确：电极材料Se可由S02通入亚硒酸(H2SO1)溶液中反应制 (4)铅蓄电池放电时的总反应式为P+Pb02+2H,S04一 得，H2SO,中Se得电子，作氧化剂，二氧化硫作还原剂，反应 2PhS0,+2H,0,Ph作负极，Ph02作正极，负极反应式为Pb 为H,Sc0,+2S02+H20=5e+2H2S0:,则该反应中氧化剂与还原 2e+S0}PhS04,正极反应式为P02+2e+4+S0方 剂的物质的量之比为1：2，故B项正确：锂晒电池放电时S失电 PS0,+2H20,转移3mal电子，消耗3mal硫酸，则硫酸浓度由 子，正极的电极反应式为2i+xSe+2e,Se,故C项正确； 5mdlL下降到2LX5mL-3ml-35mlLr。 2L 该电池放电时，电子不能进人溶液，故D项错误。 13.(1)负有气泡生成电流(2)不能CCL为非电解质，不能 10.AC解析：外电路中电流从正极流向负极，故电流从右侧电极经 构成闭合回路(3)①B②C2++2eCu9.2 过负载后流向左侧电极，A项正确：A极电极反应式为2NH3 解析：(1)铁比铜活泼，所以当电解质溶液为稀硫酸时，铁作负极 6e+6OH一N2+6H20,B项错误：A极电极反应式为2NH,- 铜为正极，铜电极的电极反应式为2H+2心一H2↑，所以铜片 6e+60H一N2+6H20,B极电极反应式为2N02+8g+4H20 上的现象是有气泡生成：图中的箭头方向是由正极指向负极，故 =2+80H,因此，负极消耗OH,而正极生成0H,为使电池 应是电流方向。(2)由于四氯化碳不导电，所以不能构成闭合问 持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，C项正确：没有指明 路，图Ⅱ所示装置不能形成原电池。(3)①由图Ⅲ可知两电极的 温度和压强，无法根据气体摩尔体积计算4.48LNO2的物质的 质量均在变化，Fc电极的质量诚小而Cu电极的质量增加，故电 量，故无法计算转移的电子数，D项错误。 解质溶液为硫酸铜溶液：②Cu电极的电极反应式为Cu++2e 11,(1)②④(2)①铜电极上产生气泡②bac 一Cu,Fe电极的电极反应式为Fe-2e一fe“,6min时Fe电 极减少的质量为6.0g-3.2g=2.8g,根据得失电子守恒求得Cm 电极增加的质量为3.2g,放m=6.0g+32g=9.2g (3)Gu C(共他合理均)(4)c 14.(1)A(2)2i+2H20-2Li0H+H2↑2Li202+2H20 4Li0H+02↑(3)①02+2e+2i'i202②B FCl,溶液 解析：(1)根据锂-空气电池的反应原理可知，锂化合价升高，发 生氧化反应，故锂作负极，氧元素化合价降低，发生还原反应，故 解析：(1)原电池构成条件之一：有能够自发进行的放热的氧化还 B作正极，故电池工作时，发生氧化反应的是A极。(2)A极锂为 原反应，其中②④属于自发进行的放热的氧化还原反应，可通过 活泼金属，能与空气中的水发生反应21+2H20一2L0H+ 原电池装置直接将化学能转化为电能。(2)①当形成原电池时， H2↑；B极反应生成的i202与水反应2i202+2H20 可以产生电流使电流表指针偏转，同时在铜电极上有气泡冒出 410H+02↑。(3)①放电时，实验i中通入氧气，则B极上氧气 ②7m的作用：做负极电极材料和电极反应物（负极反应为Zn一 2e—Zn2):电子经导线移动，离子在电解质溶液中定向移动： 放电，电极反应式为02+2e+2i一i202。②放电时，i,苗中 稀硫酸的作用：做电极反应物（正极反应为2H*+2e一H2↑） 氧气的物质的量不同，(。二近似相同，故通过外电路的电子数 n(02) 和离子导体。(3)根据原电池总反应Cu+2FeCl,一CuCl2+ 不相等，A错误：与实验ⅱ对比，西中B极主要发生的电极反应为 2FcC2以及装置图中电子移动方向，可知左端C山作负极失电子 02+2e+2Li—i202,故产物主要为Li202,B正确：与实验i对 发生氧化反应，右端可以使用惰性电极如石盟，电解质溶液为氯 化铁溶液。(4)燃料电池中燃料在负极发生失电子的氧化反应， 比，西中氧气的物质的量少，面0二-2，说明c0,与，0，反 n(02)】 氧气在正极发生得电子的还原反应，a电极为负极，b电极为正 应，C错误 必修第二册·SJ学霸12第三单元综合练习 1.(2023·黑龙江哈九中高一阶段练习)下面四种 石为 燃料电池中正极的反应产物为水的是( A B 负找 稀硫酸 A.工作时，铁作负极 102 空气电 电H B.总反应式为2Fe+6H=2Fe3++3H2↑ 极0-极 H.O C.电子从铁片经导线流向石墨 电解质 ，多孔碳电极 D.H在石墨表面被还原 固体氧化物 碱性燃料 4.(2023·江苏宿迁高一期末)将金属M连接 燃料电池 电池 在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的 C D 腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说 法正确的是 () 急然 悲 C0片 空气电电 电0+2C0 水体 极H极 钢铁设施 ☐金属M 电解质 电解质 A.正极的电极反应式为Fe-2e—Fe 酸性燃料 熔融盐燃 B.金属M的活动性比Fe的活动性弱 电池 料电池 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 2.(2023·江苏昆山中学高一期末)有a、b、c三 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中 种金属电极，有关的实验装置及部分实验现 的快 象如下： 5.(2023·福建福州高一 期末)我国科研人员研 制出一种Li-N2电池， Li 实验装置 玻璃纤维C不锈钢 电池反应为6Li+N2一2i,N,其放电过程为 原电池工作原理，电池结构如图所示。下列说 部分实 a极质量减小， b极有气体产生， 法正确的是 () 验现象 b极质量增大 c极无变化 A.a为正极，b为负极 由此可判断这三种金属的活动性顺序是( B.a极的电极反应式为Li-e=Li A.b>a>e B.c>b>a C.N2发生氧化反应 C.a>b>c D.c>a>b D.电池工作时，电子从a电极经导线流向b 3.(2023·福建泉州高一期末)某电化学的实验 电极，再从b电极经电解质溶液流向a 装置如图所示，下列说法错误的是( 电极 必修第二册·SJ学霸024 6.(2023·河南周口高一期末)石油冶炼工业产 部结构如图，下列说法错误的是 ( 生的硫化氢可通过如图所示的电化学装置进 A.左侧为电池负极 行处理。下列说法错误的是 ( B.右侧的电极反应式为0，+4H+4e 2H20 C.a处通人的气体为H2,若每消耗5.6LH2, 外电路转移电子数为0.5N. 电极甲 D.电池工作一段时间后，电解质溶液的浓度 将降低 质子圆体电解质脱 A.电极甲是电子流出极，发生氧化反应 用电器 B.H通过质子固体电解质膜流向电极乙 硫酸溶液 C.工作时，电极甲附近溶液的酸性增强 电板/隔膜 (02)消耗_1 催化剂 D.工作时，电极乙上 (H)痛耗 2 (第8题) (第9题) 7.(2023·北京西城高一期末)某同学以大小相 9.(2022·重庆长寿中学高一月考)新一代电池 同的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到 体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应 的实验数据如表所示： 用技术的前沿。如图锂硒电池具有优异的循 环稳定性。下列有关说法不正确的是() A.电极I为该电池的负极，被氧化 B.若电极材料Se可由SO2通入亚硒酸 (H,Se03)溶液中反应制得，则该反应中氧 电极间 实验编号 水果种类 电流/μA 化剂与还原剂的物质的量之比为1：2 距离/cm C.锂硒电池放电时正极的电极反应式 1 番茄 1 98.7 为2Li+xSe+2e=Li2Se 2 番茄 2 72.5 D.该电池放电时，电子由电极I经电解质溶 3 苹果 2 27.2 液通过LAGP隔膜流向电极Ⅱ 下列关于上述实验的说法正确的是( 10.（双选)(2022·四川凉山高一月考)利用反 A.实验目的是探究水果种类和电极材料对水 应6N02+8NH,=7N2+12H20构成电池的 果电池电流的影响 装置如图所示。此方法既能实现有效清除 B.实验所用装置中，负极材料是铜 氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分 C.实验装置将电能转化为化学能 利用化学能。下列说法正确的是( D.实验2和3能表明水果种类对电流大小有 NH:+ 负 +NO, 电A 电极B 影响 8.(2022·河北唐山高一期末)氢燃料电池被誉 209%-30% KOH家液 为氢能源汽车的心脏。某种氢燃料电池的内 离子交换膜 专题6学霸025 A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.电极A的反应式为2NH3-6e N2+6H C.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴 离子交换膜 图2 (4)氢氧燃料电池是一种新型发电装置（如 D.当有4.48LN0,被处理时，转移电子数为 图3所示)，下列叙述不正确的是 0.8N a.通氢气的一极是正极，发生氧化反应 11.(2023·北京昌平高一期末)某研究小组探 b.电子由a电极经溶液流向b电极 究原电池的原理并进行实验。 (1)下列反应中，可通过原电池装置实现化 c.总反应为2H,+0,点槛2H,0 学能直接转化为电能的是 (填 序号)。 0,(空气) ①CaC03=Ca0+C02t H.SO. 落液 ②Zn+Cu2+Cu+Zn2+ ③Fe,03+6H=2Fe3++3H,0 图3 12.(2022·山西大附中高一月考)人们应用原 ④CH4+202—C02+2H20 电池原理制作了多种电池，以满足不同的需 (2)甲同学用导线将电流表与Zn片、Cu片 要。现有以下三种乙醇燃料电池。 相连接，插入盛有稀硫酸的烧杯中进行实验 I,如图1所示。 用电器 (Pu KOH溶液 质子交换膜 碱性乙醇燃料电池 酸性乙醇燃料电池 用电器门b 稀硫酸 乙醇「 图1 碳酸韭 ①能证明化学能转化为电能的实验现象是： 电流表指针偏转 CO.H.O CO. 熔融盐乙解燃料电池 ②从构成原电池的基本要素来看，Zn的作 (1)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的 用是 (填序号，下同)，稀硫酸的作 电极反应式为 d 用是 (2)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的 a.电极反应物 b.电极材料 电极反应式为 c.离子导体 d.电子导体 (3)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸 (3)乙同学想利用反应Cu+2FeCl3一 钾为介质，电池工作时，0向电极 CuCL2+2FeCL2设计一个原电池，请在图2上 (填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极 标明所使用的用品。 反应式为 必修第二册·SJ学霸026 (4)铅酸蓄电池放电时的总反应式为14.(2022·重庆南开中学高一月考)锂-空气电池 Pb+Pb02+2H2S0,=2PbS04+2H20。若电 的反应原理可表示为2Li+0 电i,0。 充电 解液体积为2L(忽略溶液体积变化)，放电 (1)其放电时的工作原理如图所示，电池工 过程中外电路中转移3mol电子，则硫酸浓 作时，发生氧化反应的是 (填“A” 度由5mol·L1下降到 mol·L。 或“B”)极。 13.(2022·辽宁六校高一联考)现有如下原电 池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的 质量相等。请回答下列问题： 空气 多孔电极 G 非水电解液 (2)探究H,0对放电的影响：向非水电解液 中加入少量水，放电后检测A、B电极上的固 电解质溶液 四氯化碳 体物质。 (1)当图I中的电解质溶液为稀硫酸时，铁 A极：LiOH B极：Li2O2、LiOH 片作 极，铜片上的现象是 A、B电极产生LiOH的化学方程式分别是： :图中箭头的方向表示 (填“电子”或“电流”)的流向。 (2)若将图I中的U形管虚线以下的电解 (3)探究C02对放电的影响：使电池在三种 质溶液换为四氯化碳（不导电），如图Ⅱ所 不同气体（物质的量相等）中放电，测量外电 示，则该装置 (填“能”或“不能”) 路转移的电子与消耗02的比值 831 形成原电池，原因是 (3)①当电解质溶液为某溶液时，两电极的质 实验 i ii i进 量变化曲线如图Ⅲ所示，则该电解质溶液可以 气体 02 C02 90%02+10%C02 是下列中的 (填字母)。 n(e) ≈2n(e)=0 ≈2 A.稀硫酸 B.CuSO4溶液 n(02) C.稀盐酸 D.FeSO,溶液 ①放电时，实验i中B极的电极反应式为 m/g Cu ②下列分析正确的是 (填字母)。 6.0 A.放电时，i、ⅲ中通过外电路的电子数相等 3.2 t/min B.ⅲ中B极所发生的电极反应的产物主要 012345678910 M 为Li202 ②Cu电极的电极反应式为 c.ⅲ中n(0≈2，说明C0,未与，0，反应 n(02) 6min时Cu电极的质量为 专题6学霸027