6 课时精练(六) 化学电源-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（苏教版2019）

课时精练(六)　化学电源 (本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！) [基础达标练] 1．下列化学电池属于高效、环境友好电池的是(　　) A．镍镉电池 B．锌锰干电池 C．铅蓄电池 D．氢氧燃料电池 D　[A.镍镉电池中含有镍镉重金属，对环境有污染，故A不符合题意；B.锌锰干电池中含有锌、锰元素，对环境有污染，故B不符合题意；C.铅蓄电池中含有铅重金属，对环境有污染，故C不符合题意；D.氢氧燃料电池最终生成水，水对环境无污染，故D符合题意；故选D。] 2．下列说法正确的是(　　) A．镍镉电池、锂电池和锌锰干电池都是二次电池 B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C．化学电池的反应基础是氧化还原反应 D．铅蓄电池放电时正极是Pb，负极是PbO2 C　[锌锰干电池是一次电池，A不正确；燃料电池是一种高效不会污染环境的新型电池，B不正确；铅蓄电池放电时正极是PbO2，负极是Pb，D不正确。] 3．(2022·宿迁市宿豫中学下学期调研)如图所示装置中，属于电解池的是(　　) C　[A.电解池是把电能转化为化学能的装置，A没有电源，属于原电池，故A错误；B.B装置也没有电源，故B错误；C.C为电解氯化铜溶液的装置图，故C正确；D.没有形成闭合回路，不能构成电池，故D错误；故选C。] 4．已知空气­锌电池的电极反应如下： 锌电极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 石墨电极：O2＋H2O＋2e－===2OH－。 可以判断石墨电极是(　　) A．负极，发生还原反应 B．正极，发生氧化反应 C．负极，发生氧化反应 D．正极，发生还原反应 D　[在电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应。] 5．(2022·镇江新东方下学期第一次月考)碱性锌锰干电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)。下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g C　[A.电池工作时，锌作负极，失去电子，发生氧化反应，A说法正确；B.电池正极MnO2得电子生成MnO(OH)，电极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－，B说法正确；C.电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C说法不正确；D.外电路中每通过0.2 mol 电子，理论上锌减少0.1 mol，质量为6.5 g，D说法正确；答案为C。] 6．(2023·滨海县五汛中学期中)如图是氢氧燃料电池构造示意图，供电总反应为2H2＋O2===2H2O。关于该电池的说法不正确的是(　　) A．氢氧燃料电池工作时，发出淡蓝色火焰 B．a极是负极 C．氢氧燃料电池由外设装备提供燃料和氧化剂 D．氢氧燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高 A　[A.氢氧燃料电池工作时，将化学能转化为电能，不是燃烧反应，没有发出淡蓝色火焰，故A错误；B.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极是负极，故B正确；C.氢氧燃料电池总反应为2H2＋O2===2H2O，需要外设装备提供燃料H2和氧化剂O2，故C正确；D.氢气直接燃烧时还发光、放热，燃料电池将化学能直接转化为电能，能量损失少，所以氢氧燃料电池能量转换率比氢气直接燃烧高，故D正确；故选A。] 7．液态太阳燃料技术路线示意图如图。下列有关说法错误的是(　　) A．太阳能最终转化为电能和热能 B．燃料电池正极反应式为H2－2e－===2H＋ C．H2O和CO2可循环利用 D．该技术的关键是氢气如何安全、高效储存及转移 B　[A.从图中可以看出，通过光伏发电，太阳能转化为电能，水在电能作用下分解为氧气和氢气，最后氢气和氧气生成水，所以太阳能转化为电能、热能和化学能，太阳能最终转化为电能和热能，故A正确；B.氢气­氧气燃料电池的正极是氧气得到电子：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B错误；C.水分解为氢气和氧气，最后氢气和氧气又生成水，故水可以循环使用；氢气和二氧化碳反应生成水和甲醇，水和甲醇又生成二氧化碳，所以二氧化碳也可以循环利用，故C正确；D.氢气易燃易爆，使用氢气时如何安全、高效储存及转移是关键，故D正确；故选B。] 8．(2022·赣榆第一中学段考)如图所示装置，以石墨为电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是(　　) A．a电极为阳极，发生还原反应 B．b电极有红色物质析出，电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu C．若电解中有0.2 mol 电子转移，则阳极产生Cl2体积为2.24 L D．此装置为化学能转化为电能 B　[A.a极连接电源的正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，A错误；B.b电极为电解池的阴极，反应有红色物质析出，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B正确；C.阳极发生氧化反应2Cl－－2e－===Cl2↑，若电解中有0.2 mol 电子转移，则阳极产生Cl2体积在标准状况下为2.24 L，但题目中未说明是否在标准状况下，C错误；D.此装置为电解池，将电能转化为化学能，D错误；答案选B。] 9．Zn­MnO2干电池应用广泛，其示意图如下，电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。 (1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。 (2)如果该电池的工作原理为Zn＋2NH4Cl===ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑，其正极反应式为________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是____________________________________________________________________________ _________________________________________________________________。欲除去Cu2＋， 最好选用下列试剂中的____________(填字母)。 a．NaOH　　b．Zn　　c．Fe　　d．NH3·H2O (4)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑；若电解电路中通过2 mol 电子，MnO2的理论产量为________。 解析：　(1)负极上是失电子的，则Zn失电子为负极，电子由负极流向正极，故答案为：Zn(或锌)；正极； (2)该电池的工作原理为Zn＋2NH4Cl===ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑，正极得电子，发生还原反应，则其正极反应式为：2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑，故答案为：2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑； (3)电化学腐蚀较化学腐蚀更快，锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池从而加快锌的腐蚀；题目中a和d项除去杂质离子还会消耗ZnCl2，c项会引入新杂质，所以应选Zn，可以将Cu2＋置换为单质而除去，故答案为：电化学腐蚀较化学腐蚀更快、锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池，而加快锌的腐蚀；b； (4)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极Mn2＋失去电子，阴极H＋得到电子，阳极的电极反应为：Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，若电路中通过2 mol e－，则根据质量守恒和电子守恒，可得生成1 mol MnO2，m(MnO2)＝1 mol×87 g/mol＝87 g，故答案为87 g。 答案：　(1)Zn(或锌)　正极 (2)2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑ (3)电化学腐蚀较化学腐蚀更快，锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池，从而加快锌的腐蚀　b (4)87 g [能力提升练] 10．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(　　) A．水既是氧化剂又是溶剂 B．放电时正极上有氢气生成 C．放电时OH－向正极移动 D．总反应为2Li ＋2H2O===2LiOH＋H2↑ C　[金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋>Li＋，所以正极反应是：2H＋＋2e－===H2↑，由于H＋来自于水的电离，所以H＋放电的同时溶液中产生了OH－，即该反应的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动，C选项错误。] 11．(2023·广西桂林期中)某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．电子通过外电路从b极流向a极 B．每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L的H2 C．b极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 D　[A.氢元素化合价升高，失电子，则a为负极，则电子是通过外电路由a极流向b，A错误；B.根据反应为H2－2e－===2H＋，每转移0.1 mol 电子，消耗0.05 mol氢气，题中未给标况，无法计算气体体积，B错误；C.该电池为酸性燃料电池，则正极的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C错误；D.原电池中，阳离子向正极移动，所以H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极，D正确；答案选：D。] 12．(2022·徐州市下学期期末抽测)微生物燃料电池用厌氧微生物催化氧化葡萄糖等有机物，同时处理含Cu2＋废水(将Cu2＋转化为Cu)，装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．葡萄糖在M极附近发生还原反应 B．N极表面发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu C．电子从N电极沿导线流向M电极 D．温度越高该反应速率越快，电池工作效率越高 B　[A.根据图示可知：在M电极上含有葡萄糖，葡萄糖失去电子，发生氧化反应，所以M电极为负极；N电极为正极，Cu2＋得到电子，发生还原反应，A项错误；B.N极为正极，得到电子，发生还原反应，N电极的电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确；C.电子在外电路中定向移动，由负极M→导线→正极N，C项错误；D.温度升高，反应速率加快，但该电池是微生物电池，若温度过高，会导致微生物蛋白质发生变性而失去其生理活性，反而使电池的工作效率降低，D项错误；答案选B。] 13．(2022·石家庄市第二中学下学期月考)完成下列问题。 (1)以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型燃料电池成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池。一种以甲烷为燃料的电池装置示意图如图。 ①M口通入的气体是____________(填化学式)。 ②外电路中电流的流向是____________(填“由a极到b极”或“由b极到a极”)。 ③写出b极发生的电极反应式___________________________________________。 (2)铅蓄电池是一种常见的二次电池，其对外放电时总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，请写出铅蓄电池放电时正极的电极反应式： ________________________________________________________________________。 (3)下列反应通过原电池装置，不能实现化学能直接转化为电能的是________(填字母)。 A．2H2＋O22H2O B．CaO＋H2O===Ca(OH)2 C．Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ 解析：　(1)甲烷为燃料的电池为原电池工作原理，装置图中氢氧根离子移向a极，说明a极为负极，通入的是甲烷，发生氧化反应生成碳酸根离子；钾离子移向b极，说明b极为正极，氧气进入得电子生成氢氧根离子，据此结合原电池原理分析。 根据上述分析可知， ①M口通入的气体是CH4； ②原电池工作中，外电路中电流从正极流向负极，所以上述装置图中电流的流向是由b极到a极； ③b极氧气得电子生成氢氧根离子的过程，发生的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－； (2)根据铅蓄电池对外放电时总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O可知，则铅蓄电池放电时正极PbO2得电子转化为PbSO4，其电极反应式为：PbO2＋2e－ ＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O； (3)A.反应2H2＋O22H2O是放热的氧化还原反应，能够实现化学能向电能的转化，可以设计为原电池，A不符合题意； B．反应CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应，因此不能实现化学能向电能的转化，不能设计为原电池，B符合题意； C．反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋是放热的氧化还原反应，能够实现化学能向电能的转化，可以设计为原电池，C不符合题意；故合理选项是B。 答案：　(1)①CH4　②由b极到a极　③O2＋4e－＋2H2O ===4OH－ (2)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O (3)B 14．(2022·鄂北六校下学期期中联考)从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 (1)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，反应过程的离子方程式为_____________________， 若将此反应设计成原电池，请写出该原电池正极电极反应为______________________。 (2)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题： ①当电极a为Zn片，电极b为Cu片，且两极板质量相等。电解质溶液为CuSO4溶液时，当电路中有0.1 mol e－通过时，两极板的质量差为________g。 ②当电极a为Mg片，电极b为Al片，电解质溶液为NaOH溶液时，则负极的电极反应式为______________________________________________________________________。 (3)某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。 ①空气从________(填“A”或“B”)口通入，溶液中OH－移向________极(填“a”或“b”)。 ②若使用的燃料是甲烷，则负极的电极反应式为________________________________。 ③当电路中通过2 mol 电子时，理论上消耗标况下的O2________L。 解析：　(1)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，反应生成氯化亚铁和氯化铜，因此反应过程的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，若将此反应设计成原电池，则铜化合价升高，失去电子，作负极，铁离子得到电子，在正极反应，因此该原电池正极电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；故答案为：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (2)①当电极a为Zn片，电极b为Cu片，且两极板质量相等。电解质溶液为CuSO4溶液时，则负极是Zn－2e－===Zn2＋，正极是Cu2＋＋2e－===Cu，当电路中有0.1 mol e－通过时，说明负极有0.05 mol Zn溶解，正极有0.05 mol Cu生成，则两极板的质量差为0.05 mol ×(65＋64)g·mol －1＝6.45 g；故答案为：6.45。 ②当电极a为Mg片，电极b为Al片，电解质溶液为NaOH溶液时，由于Mg和NaOH溶液不反应，而Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极，则负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O；故答案为：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O。 (3)①根据图中电子转移方向得到a为负极，b为正极，则空气从B口通入，燃料从A口通入，根据原电池“同性相吸”，因此溶液中OH－移向a极；故答案为：B；a。 ②若使用的燃料是甲烷，甲烷失去电子，再和KOH溶液反应生成碳酸根，则负极的电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；故答案为：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 ③当电路中通过2 mol电子时，理论上消耗氧气0.5 mol，则标况下的O2 0.5 mol ×22.4 L· mol－1＝11.2 L；故答案为：11.2。 答案：　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ (2)①6.45　②Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O (3)①B　a　②CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　③11.2 学科网（北京）股份有限公司 $$