1.2 化学能与电能的转化 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

2024—2025学年高中化学苏教版选择性必修第一册1.2 化学能与电能的转化 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．锌溴液流电池是液流电池的一种，能够大容量、长时间的充放电。放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2。下列说法正确的是 A．放电时电极M为负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．充电时ZnBr2溶液的浓度增大 D．电池中间使用阳离子交换膜或阴离子交换膜都可以 2．下列有关说法中错误的是(盐桥是浸满饱和溶液的琼脂) A．锌是负极，发生氧化反应 B．铜电极的电极反应式为： C．电子经盐桥从锌电极流向铜电极 D．盐桥中流向右侧烧杯 3．当在铜片上镀银时，下列说法正确的是 A．铜片应接在电池的正极上 B．CuSO4溶液作电解液 C．铜片上发生的反应为Ag++e-=Ag D．Ag作阳极，其表面有气体生成 4．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 5．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入适量的的硫酸 B．加入适量蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 6．一种碳纳米管(氢气)二次电池原理如下图，该电池的电解液为溶液，下列说法不正确的是 A．储存的碳纳米管作电池负极 B．电池负极的电极反应为 C．电池正极的电极反应为： D．放电时，电池总反应为 7．我国学者自主研发了一种Al-N2二次电池，以离子液体为电解质，其工作原理如图所示。石墨烯/Pd作为电极催化剂，可吸附N2。下列说法正确的是 A．充电时可实现“氮的固定” B．充电时阳极发生还原反应 C．Al箔为原电池的正极 D．放电时负极反应式： 8．某实验设计小组对和反应探究，得出结论，并根据此反应设计如图所示装置。下列说法错误的是 A．反应开始时，电流表指针发生偏转，该装置中能量转化形式为化学能转化为电能 B．反应开始时，石墨(a)作正极，石墨(b)上发生氧化反应 C．反应开始时，电子沿导线移动方向为 D．反应进行一段时间后，电流表读数为0，说明该反应已经达到平衡状态 9．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。下列叙述错误的是 A．装置B中锡极为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑ B．装置C中总反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ C．装置A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是B>A>C D．将装置B中的电解质溶液由稀硫酸改为浓硝酸，Fe始终为负极 10．利用电化学方法富集海水中的锂，其工作原理如下图所示．工作步骤如下：①向所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气．下列说法正确的是 A．上述过程中，电极1和电极2分别作阴极和阳极 B．启动电源1时，阴极上的电极反应： C．腔室2中通过阳离子交换膜从左向右移动 D．工作时电极1附近和电极2附近溶液的pH均增大 11．传统氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法错误的是 A．与电极A相连的是电源的正极 B．电极B的电极反应式为： C．选用阳离子交换膜，右室能获得浓度较高的NaOH溶液 D．该设计可大幅度降低能耗主要因为电极B上反应物的氧化性提高了 12．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池采用弱酸性电解质溶液，工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作一段时间后，正极区溶液的增大 B．转化为的反应为 C．该电池在工作时，升高温度有利于提高工作效率 D．若该电池中有参加反应，则有从向迁移 13．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成 B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率 C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过 D．转化为NO： 14．根据光合作用原理，设计如图原电池装置，下列说法不正确的是 A．该过程至少设计3种形式的能量转化 B．电子流向是a→b C．a电极的电极反应式为2H2O－4e－=O2＋4H＋ D．b电极上每消耗1 molO2，通过质子交换膜的H＋为4 mol 15．如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图，装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许通过。电池充、放电的化学方程式为。当闭合K时，X极附近溶液先变红色。下列说法正确的是 A．装置(Ⅰ)中从右到左通过离子交换膜 B．电极A的电极反应式为 C．电极X的电极反应式为 D．每有通过离子交换膜，电极X上就生成标准状况下的气体1.12L 二、填空题 16．一次电池 (1)特点：电池放电后 充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是Zn-2e-=Zn2+。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作 。 17．一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。 请回答下列问题： （1）a极的电极反应式为 。 （2）工作时，由电极 （填“a”或“b”，下同）向电极 移动。 （3）电子由电极 （填“a”或“b”，下同）通过传感器流向电极 。 18．回答下列问题： (1)如图电解饱和食盐水过程中，阳离子交换膜的作用为 。 (2)粗铜的电解精炼示意图如图所示。 ①在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极 (填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应为 。 ②若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，则阳极的电极反应为 ，粗铜中的Au、Ag的存在形式和位置为 ，溶液中c(Cu2＋) (填“变大”“变小”或“不变”)。 19．(1)把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。若a、b相连，a为正极；c、d相连，c为负极；a、c相连，c上产生气泡；b、d相连，b质量减小，则四种金属的活动性由强到弱顺序为： 。 (2)碱性锌锰干电池比普通锌锰电池的使用寿命长且性能高，其构造如图所示，电池反应为：，其中作 极，发生 反应，电极反应式为 。 (3)甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过。其工作原理的示意图如下，请回答下列问题： ①电极是电池的 极，电极反应式为 。 ②电解质溶液中的向 (填“a”或“b”)极移动，电子流入的电极是 (填“a”或“b”)极。 ③该电池工作时消耗(标准状况下)，则电路中通过 mol电子。 三、计算题 20．用铂作电极电解1000mL 0.1mol/L AgNO3溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了13.4g。请回答： (1)写现电解过程中阴极反应的电极反应式 。 (2)电解过程中流经外电路的电子数目为 。 (3)加入 使电解液彻底复原(填具体物质及其物质的量)。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年4月2日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C B C D D C D B 题号 11 12 13 14 15 答案 B A A D D 1．B 【分析】根据图示，Zn2+由N极移向M极，N是负极、M是正极。 【详解】A．放电时，Zn2+由N极移向M极，电极N为负极，故A错误； B．放电时负极发生氧化反应，根据总反应Zn+Br2= ZnBr2，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故B正确； C．放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2，则充电时ZnBr2生成锌和溴单质，ZnBr2溶液的浓度减小，故C错误； D．根据图示，Zn2+由N极移向M极，电池中间需使用阳离子交换膜，故D错误； 选B。 2．C 【分析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜。 【详解】A．由分析可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，A正确； B．由分析可知，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，B正确； C．电子不能进入内电路，电池工作时，电子从锌片通过导线流向铜片，C错误； D．锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，阳离子向正极移动，故盐桥中的进入右侧，D正确； 故选C。 3．C 【分析】要在铜片上镀银，需要用电解池装置，铜片上发生反应，，铜片作阴极，银作阳极，发生反应，溶液作电解液，据此解答。 【详解】A．铜片作阴极，铜片应接在电池的负极上，A项错误； B．铜片上发生反应，，应用溶液作电解液，B项错误； C．铜片上得电子，反应为，C项正确； D．Ag作阳极，发生反应，表面无气体生成，D项错误； 故选C。 4．B 【详解】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确； C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误； D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误； 故选B。 5．C 【详解】A．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入适量的的硫酸，增大氢离子的浓度，反应速率加快，也增大了氢离子的物质的量，生成氢气的总量增大，故A不选； B．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入适量蒸馏水，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故B不选； C．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入数滴硫酸铜溶液，Zn和Cu2+反应置换出Cu，构成Cu、Zn原电池，加快反应速率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成的氢气的总量，故C选； D．浓度为的硫酸跟过量的锌片反应，加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故D不选； 故选C。 6．D 【分析】由图可知，该二次电池是以H2在负极失去电子被氧化，然后和碱性介质中的反应生成，电极反应为，正极是得到电子被还原为，电极反应为；故放电时电池总反应式为。 【详解】A．该二次电池是以H2失去电子被氧化发生氧化反应，做电池负极，A正确； B．该二次电池是以H2在负极失去电子被氧化，然后和碱性介质中的反应生成，所以负极电极反应为，B正确； C．正极是得到电子被还原为，电极反应为，C正确； D．由以上分析可知，放电时电池总反应式为，D错误； 故选D。 7．D 【详解】A．氮元素从游离态变为化合态的过程称为氮的固定，放电时氮气在正极得电子发生还原反应转化为氮化铝，实现氮的固定；充电时，氮元素由游离态变为化合态，不是氮的固定，A项错误； B．充电时，阳极失电子发生氧化反应，故B错误； C．放电时，Al失电子发生氧化反应，Al箔为原电池的负极，故C错误； D．放电时，Al失电子发生氧化反应，负极反应式为，故D正确； 选D。 8．C 【分析】由总反应可知，I-发生氧化反应生成I2，则石墨(b)极为负极，那么石墨(a)极为正极。 【详解】A．该装置形成原电池，原电池是将化学能转化为电能的装置，A正确； B．由上述分析可知，石墨(a)为正极，石墨(b)为负极， 负极上发生氧化反应，B正确； C．原电池中，电子由负极经导线流向正极，即电子沿导线移动方向为b→a，C错误； D．反应进行一段时间后，电流表读数为0，电路中不再产生电流，此时反应达到平衡状态，D正确； 故选C。 9．D 【详解】A．B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，电极反应式：2H++2e-=H2↑，A正确； B．C中能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被氧化，铁为正极，保持不变，总反应：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，B正确； C．B中形成原电池，加快铁的腐蚀速率，A中发生常规置换反应，C中铁作正极，被保护，则铁被氧化由快到慢的顺序：B>A>C，C正确； D．常温时铁在浓硝酸中会钝化，而锌会与浓硝酸持续反应，故此时铁为正极，D错误； 故选D； 10．B 【分析】由图可知，该电化学系统工作时，先通入海水，启动电源1，形成LixMn2O4，Mn元素化合价降低得电子，故二氧化锰电极为阴极，电极反应式为2MnO2+xe-+xLi+=LixMn2O4，惰性电极1为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，关闭电源1和海水通道，启动电源2，LixMn2O4转化为MnO2，二氧化锰电极为阳极，电极反应式为LixMn2O4+xe-=2MnO2+xLi+，惰性电极2为阴极，氧气得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此作答。 【详解】A．由分析可知，上述过程中，电极1和电极2分别作阳极和阴极，A错误； B．由分析可知，启动电源1时，阴极上的电极反应：，B正确； C．由分析可知，启动电源2，MnO2电极为阳极，惰性电极2为阴极，则腔室2中Li+通过阳离子交换膜从阳极移向阴极即从右向左移动，C错误； D．由分析可知，工作时惰性电极1为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，即电极1附近pH碱性，惰性电极2为阴极，氧气得电子，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，即电极2附近溶液的pH增大，D错误； 故答案为：B。 11．B 【分析】电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，电极B为阴极，据此解答。 【详解】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确； B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误； C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确； D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确； 答案选B。 12．A 【详解】A．b电极为正极，电极反应式为，且每消耗，有通过质子交换膜进入到正极区，所以不变；又因为正极反应有水生成，溶液体积增大，所以减小，增大，故A正确； B．电解质溶液显酸性，不能大量存在，故B错误； C．高温环境不利于微生物保持活性，故C错误； D．没有说明在标准状况下，无法换算成物质的量，故D错误； 故选A。 13．A 【分析】微生物燃料电池是原电池装置，通入氧气得一极是正极，b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极a为负极。 【详解】A．通入的b极为正极，得电子发生还原反应，发生反应，A项正确； B．温度过高，微生物失去活性，电池效率降低，B项错误； C．离子交换膜Y为质子膜，只通过氢离子，不能通过，C项错误； D．转化为时失去电子，电极反应式为，D项错误； 故选A。 14．D 【分析】由氢离子移动方向可知，b电极是原电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋=H2O2，a电极是负极，光照条件下水在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－=O2＋4H＋。 【详解】A．由图可知，原电池工作时，存在着太阳能转化为化学能、化学能转化为电能的转化过程，故A正确； B．由分析可知，b电极是原电池的正极，a电极是负极，则电子流向是a→b，故B正确； C．由分析可知，a电极是负极，光照条件下水在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－=O2＋4H＋，故C正确； D．由分析可知，b电极是原电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋=H2O2，则b电极上每消耗1 mol氧气，通过质子交换膜的氢离子为2 mol，故D错误； 故选D。 15．D 【分析】当闭合开关时，极附近溶液变红色，说明极生成离子，为电解池的阴极，发生反应为；则为原电池的负极，为原电池的正极。根据电池充、放电的化学反应方程式为可知，负极反应为，正极反应为，极为电解池的阳极，电极反应为：，以此解答该题。 【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，则闭合时，钠离子从左到右通过离子交换膜，A错误；　 B．闭合K时，A为原电池的负极，负极发生氧化反应，电极反应为，B错误； C．闭合K时，X极附近溶液变红色，说明X极生成离子，为电解池的阴极，发生反应为，C错误； D．有通过离子交换膜，说明有电子转移，阴极上生成，标准状况下体积为，D正确； 故选D。 16．(1)不能 (2) 负极 正极 电解质溶液 【解析】略 17． b a a b 【分析】由元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为，b电极为正极，电极反应式为，总反应为。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，由电极b向电极a移动。 【详解】(1)由以上分析可知，a电极的电极反应式为，故答案为：； (2) 由电极b向电极a移动，故答案为：b；a； (3) 工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，由电极b向电极a移动，故答案为：a；b。 18．(1)只允许阳离子通过，阻止Cl2与H2混合，防止Cl2与NaOH反应 (2) c Cu2++2e-=Cu Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+ Ag、Au以单质形式沉积在c电极的下方，形成阳极泥 变小 【详解】（1）C为阳极，C电极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，Fe为阴极，Fe电极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳离子交换膜的作用是：只允许阳离子通过，阻止Cl2与H2混合，防止Cl2与NaOH反应。 （2）①粗铜的电解精炼中，粗铜板为阳极，与直流电源的正极相连，故粗铜板是图中电极c；电极d为阴极，电极d为精铜，电极d上发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu； ②若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，则阳极Fe、Cu放电，阳极的电极反应为Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+；粗铜中的Au、Ag不会在阳极放电，粗铜中的Au、Ag以单质形式沉积在c电极（阳极）的下方，形成阳极泥；c电极的电极反应为Fe-2e-=Fe2+、Cu-2e-=Cu2+，d电极（阴极）的电极反应为Cu2++2e-=Cu，溶液中c(Cu2+)变小。 19． 正极 还原 负极 b b 4 【详解】(1)把a、b、c、d四种金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。一般负极是活泼金属，失去电子，质量减小，正极为不活泼金属，溶液中的H+得到电子生成氢气。若a、b相连，a为正极，则b比a活泼；c、d相连，c为负极，则c比d活泼；a、c相连，c上产生气泡，则c为正极，a比c活泼；b、d相连，b质量减小，则b为负极，b比d活泼，则四种金属的活动性由强到弱顺序为。 (2)碱性锌锰干电池的电池反应为：，MnO2中Mn的化合价从+4价降低到MnOOH中的+3价，化合价降低，被还原，作正极，在碱性溶液中的电极反应式为：。 (3)甲烷燃料电池采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子(H+)和水分子通过。该电池是将甲烷和氧气的燃烧反应的化学能转化为电能。通入甲烷的电极为负极，通入空气的电极为正极。 ①由以上分析可知，电极是电池的负极，甲烷失去电子生成二氧化碳，电极反应式为：。 ②在原电池中，阳离子移向正极，所以电解质溶液中的向b极移动，电子从负极出发，流入正极，则电子流入的电极是b极。 ③该电池工作时消耗标准状况下即0.5molCH4，甲烷中碳元素的化合价从-4价升高到二氧化碳中的+4价，1molCH4失去8mol电子，则0.5mol甲烷失去4mol电子，即电路中通过4mol电子。 20．(1)、 (2)0.3NA (3)0.05mol Ag2O、0.1mol H2O 【详解】（1）用铂作电极电解1000mL 0.1mol/L AgNO3溶液，阴极反应首先是，假设所有的银离子0.1mol全部放电，转移电子的物质的量为0.1mol，则析出金属银的质量为0.1mol×108g/mol=10.8g，此时阳极放电的电极反应为：，转移0.1mol电子时生成的氧气的质量是0.025mol×32g/mol=0.8g，所以溶液质量减少总量为10.8g+0.8g=11.6g＜13.4g，接下来阴极放电的是氢离子，阳极仍是氢氧根放电，相当于此阶段电解水：，还要电解掉水的质量为13.4g-11.6g=1.8g，水为0.1mol，转移电子的物质的量为0.2mol，所以阴极反应式为、； （2）根据（1）知阴极上生成Ag和氢气，阳极上只有氧气生成，生成0.1molAg转移0.1NA个电子、生成1.8g水转移0.2NA电子，所以一共转移电子0.3NA个； （3）根据（1）知，用Pt作电极电解AgNO3溶液，阳极上OH-放电生成O2，阴极上有Ag和氢气生成，所以相当于析出Ag2O和水，根据“析出什么加入什么”原则加入物质即可使溶液恢复原状，生成0.1molAg、1.8g水，根据Ag原子守恒得n(Ag2O)=0.1mol÷2=0.05mol，生成n(H2O) =0.1mol，故需加入0.05mol Ag2O、0.1mol H2O。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$