4.1.2化学电源 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.1.2化学电源 A级 必备知识基础练 题组1.一次电池及分析 1.(2025·广西百色高二检测)常见锌锰干电池的构造如图所示,该电池放电时的电池总反应为Zn+2MnO2+2NZn2++Mn2O3+2NH3+H2O,下列说法错误的是(　　) 　　　　　 　　　　　 　　　　 A.该电池属于一次电池 B.电池正极反应式为2MnO2+2N+2e-Mn2O3+2NH3+H2O C.电池工作时,电子从锌筒经NH4Cl糊流向石墨棒 D.外电路中每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小3.25 g 2.(2025·河北邯郸六校高二联考)某锂锰一次电池的结构如图所示,电池工作时MnO2转化为LiMnO2,下列说法错误的是(　　) A.电极a为原电池的负极 B.电极b的反应式为MnO2-e-+Li+LiMnO2 C.电池中的有机溶剂不能使用乙酸 D.电池工作时Li+移向电极b 题组2.二次电池及分析 3.(2025·山东泰安高二检测)我国某汽车厂生产的全电动汽车使用的电池主要是磷酸铁锂电池。该电池放电时的工作原理如图所示,正极的反应式为FePO4+Li++e-LiFePO4。下列叙述正确的是 (　　) A.放电时,Li+通过隔膜移向正极 B.放电时,电子由铜箔经溶液流向铝箔 C.放电时,负极发生的电极反应:Cu-2e-Cu2+ D.该电池放电过程中C、Fe、P元素化合价均发生变化 4.高铁电池是一种新型二次电池,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池放电时总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。下列叙述不正确的是(　　) A.放电时,正极附近溶液的pH不变 B.放电时,负极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2 C.放电时,每转移3 mol 电子,正极有1 mol K2FeO4被还原 D.放电时,正极反应式为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH- 题组3.燃料电池及分析 5.(2025·重庆第一中学高二检测)科研人员设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如图所示,下列有关说法正确的是(　　) A.电池工作时,Na+向电极1移动 B.电池工作一段时间后停止,溶液pH变大 C.电极1发生的电极反应为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O D.电池工作中,消耗的氧气与生成的氮气的物质的量之比为2∶3 6.(2025·湖北黄冈高二检测)我国科学家在研究HCOOH燃料电池方面取得了重大进展,装置如图所示,两电极区间用离子交换膜隔开。下列说法正确的是(　　) A.正极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HC+H2O B.隔膜为阳离子交换膜,储液池中需补充的物质A为H2O C.放电时,1 mol HCOOH转化为KHCO3时,消耗11.2 L氧气 D.当电路中转移1 mol电子时,理论上生成87 g K2SO4 7.(2025·湖南长沙检测改编)某课题组设计如图所示的微生物燃料电池(a、b均为石墨电极),该电池可将工业废水中的乙胺(CH3CH2NH2)转化成无害物质。 (1)电池工作时,正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　,负极反应式为　 　。  (2)电池工作时,H+的移动方向是　　　　　　　　　　　　(填“由a极区到b极区”或“由b极区到a极区”)。  (3)该电池的环境温度不宜过高,因为 　。  B级 关键能力提升练 8.(2025·四川绵阳高二检测)我国科研人员将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池,实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 (　　) A.石墨Ⅰ电极为负极,发生还原反应 B.电池工作时,O2-向石墨Ⅱ电极处移动 C.石墨Ⅱ电极反应式为CO+2e-+O2-CO2 D.石墨Ⅰ生成22.4 L N2时,外电路中通过6 mol电子 9.(2025·山东济南莱芜高二检测)某种利用垃圾渗透液实现发电的装置示意图如下。当该装置工作时,下列说法不正确的是(　　) A.盐桥中K+向Y极移动 B.电路中通过7.5 mol电子时,产生标准状况下N2的体积为16.8 L C.电流由Y极沿导线流向X极 D.Y极发生的反应为2N+10e-+6H2ON2↑+12OH-,Y极周围pH增大 10.(2025·山东青岛二中高二检测)我国科研团队研究出一种新型的二次电池——Cu3(PO4)2水系双离子电池,该电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极,其工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.放电时,电极a为电源的正极 B.放电时,若电极a得到3.2 g Cu和14.4 g Cu2O,则电路中转移0.3 mol电子 C.放电时,电极b的电极反应式为Na0.44MnO2-xe-Na0.44-xMnO2+xNa+ D.放电时,电极a附近溶液的碱性减弱 11.最近科学家研发了“全氢电池”,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.吸附层a是负极,发生氧化反应,吸附层b是正极,发生还原反应 B.“全氢电池”的总反应为H++OH-H2O C.NaClO4的作用是传导离子并参与电极反应 D.Na+在装置中从左侧向右侧移动 12.(2025·辽宁辽阳高二检测)H2O2同时作为燃料和氧化剂的直接过氧化氢燃料电池的工作原理如图所示(电池工作过程中K2SO4溶液中溶质的种类不变且其质量减小)。下列有关说法错误的是 (　　) A.石墨1为负极,发生氧化反应 B.石墨2的电极反应式为H2O2+2H++2e-2H2O C.离子交换膜1、2分别为阴、阳离子交换膜 D.当外电路中转移0.3 mol e-时,K2SO4溶液的质量减小52.2 g C级 学科素养拔高练 13.(2025·山东济宁高二检测)化学电源在日常生活中有着广泛的应用。 (1)科研人员发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电,电池的总反应式为5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。 ①该电池负极的电极反应式为　。  ②电池中,Na+不断移动到“水”电池的　　　　　(填“正”或“负”)极。  ③外电路每通过4 mol电子时,生成Na2Mn5O10的物质的量是　　　　　。  (2)一种以石墨为电极、以稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池的工作原理如图所示。 ①电子由电极　　　　　(填“a”或“b”,下同)流向电极　　　　　。  ②理论上每消耗1 mol O2,可产生H2SO4的质量为　　　　　 g。  (3)科学家发明的一种光化学电池可充分利用太阳能,其结构如图所示,电池总反应为AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)。 ①Cl-的迁移方向为　　　　　　　　　(填“正极到负极”或“负极到正极”)。  ②正极的电极反应式为　。  1.C　解析 锌锰干电池不能充电,属于一次电池,A正确;锌锰干电池工作时,MnO2在正极得到电子,电极反应式为2MnO2+2N+2e-Mn2O3+2NH3+H2O,B正确;电池工作时,锌筒为负极,石墨棒为正极,电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒,C错误;电池工作时,锌筒为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,每通过0.1 mol电子,锌的质量理论上减小×65 g·mol-1=3.25 g,D正确。 2.B　解析 电池工作时MnO2转化为LiMnO2,锰元素价态降低,则电极b为正极,电极a为负极,A正确;电极b上MnO2被还原为LiMnO2,电极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2,B错误;乙酸能与锂单质反应,因此锂电池中的有机溶剂不能使用乙酸,C正确;电池工作时Li+移向正极,即移向电极b,D正确。 3.A　解析 放电时该装置为原电池,原电池中阳离子流向正极,A正确;电子不能在溶液中迁移,B错误;根据锂离子流向可知左侧为负极,根据图示可知放电时左侧电极有锂离子生成,则负极反应为LixC6-xe-xLi++6C,C错误;放电过程中,C和P的化合价没有发生变化,D错误。 4.A　解析 根据电池的总反应可知,Zn作负极,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,B正确;Fe在正极上得到电子,正极反应式为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH-,生成OH-,故正极附近溶液的pH增大,A错误、D正确;由正极反应式可知,每转移3 mol 电子,正极有1 mol K2FeO4被还原,C正确。 5.C　解析 在电极1上NH3失去电子被氧化为N2,同时反应产生H2O,则电极1为负极,原电池工作时,阳离子(Na+)向正极(电极2)定向移动,A错误;液氨-液氧燃料电池总方程式为4NH3+3O22N2+6H2O,反应生成水,使溶液体积增大,因此溶液pH减小,B错误;在燃料电池的负极上发生燃料(氨气)失电子的氧化反应,则碱性环境下电极1发生的电极反应为2NH3+6OH--6e-N2+6H2O,C正确;由电子得失守恒得:3O2~2N2~12e-,则消耗的氧气与生成的氮气的物质的量之比为3∶2,D错误。 6.D　解析 由图可知,HCOO-发生氧化反应生成HC,Fe3+发生还原反应生成Fe2+,则左侧电极是负极,电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HC+H2O,A错误;左侧通入HCOOH溶液、KOH溶液,右侧生成K2SO4溶液,K+要透过隔膜向右侧迁移,故隔膜为阳离子交换膜,右侧储液池中发生反应:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,反应中消耗H2SO4,因此储液池中需补充的物质A为H2SO4,B错误;题目中未指明是否处于标准状况,无法计算消耗氧气的体积,C错误;电路中转移1 mol电子时,生成0.5 mol K2SO4,其质量为0.5 mol×174 g·mol-1=87 g,D正确。 7.答案 (1)O2+4e-+4H+2H2O　2CH3CH2NH2+8H2O-30e-4CO2↑+N2↑+30H+ (2)由a极区到b极区 (3)温度过高时,微生物的主要成分蛋白质会发生变性,催化能力下降 解析 在酸性环境下,O2得电子并结合H+生成H2O,CH3CH2NH2失电子生成CO2和N2,结合电荷守恒可写出电极反应式。 8.B　解析 石墨Ⅰ电极上NO生成N2,发生还原反应,则石墨Ⅰ电极为正极,A错误;O2-为阴离子,阴离子由正极移向负极,B正确;石墨Ⅱ电极上发生氧化反应,电极反应式为CO-2e-+O2-CO2,C错误;未说明N2是否处于标准状况,不能计算电路中通过电子的物质的量,D错误。 9.B　解析 根据装置示意图分析可知,Y极为正极,电极反应式为2N+10e-+6H2ON2↑+12OH-,Y极一端负电荷增加,故钾离子向Y极移动,A正确;电池总反应为5NH3+3N4N2+6H2O+3OH-,生成4 mol氮气时转移15 mol电子,故电路中通过7.5 mol电子时生成2 mol氮气,标准状况下的体积为2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L,B错误;电池工作时,电子由负极(X极)沿导线流向正极(Y极),电流由正极(Y极)沿导线流向负极(X极),C正确;Y极为正极,电极反应式为2N+10e-+6H2ON2↑+12OH-,则Y极周围pH增大,D正确。 10.D　解析 根据电池放电时的原理可知,放电时a极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu,发生得电子的还原反应,则a极为正极,b极为负极,A正确;Cu3(PO4)2中Cu元素的化合价为+2价,3.2 g Cu的物质的量为0.05 mol,生成0.05 mol Cu转移0.1 mol电子,14.4 g Cu2O的物质的量为0.1 mol,生成0.1 mol Cu2O转移0.2 mol电子,故电路中共转移0.3 mol电子,B正确;放电时,Na0.44MnO2在电极b上发生氧化反应,电极反应式为Na0.44MnO2-xe-Na0.44-xMnO2+xNa+,C正确;放电时,a电极为正极,反应消耗水生成OH-,溶液的碱性增强,D错误。 11.C　解析 由图可知,吸附层a上H2反应生成H2O,发生氧化反应,吸附层b上H+反应生成H2,发生还原反应,则吸附层a是负极,吸附层b是正极,A正确;负极反应式为H2+2OH--2e-2H2O,正极反应式为2H++2e-H2↑,综合两极反应式可得电池总反应为H++OH-H2O,B正确;由图可知,NaClO4的作用仅是传导离子,并未参与电极反应,C错误;原电池中阳离子向正极移动,故Na+从左侧向右侧移动,D正确。 12.D　解析 由电子移动方向可知,石墨1为负极,发生氧化反应,A正确;石墨2为正极发生还原反应,正极上过氧化氢得到电子生成水,电极反应式为H2O2+2H++2e-2H2O,B正确;因K2SO4溶液的质量减小,其中阳离子移向正极,阴离子移向负极,则离子交换膜1、2分别为阴、阳离子交换膜,C正确;石墨1的电极反应式为H2O2+2OH--2e-2H2O+O2↑,石墨2的电极反应式为H2O2+2H++2e-2H2O,当电路中转移0.3 mol时,有0.15 mol S移向负极,有0.3 mol K+移向正极,K2SO4溶液的质量减小26.1 g,D错误。 13.答案 (1)①Ag+Cl--e-AgCl　②正　③2 mol (2)①b　a　②196 (3)①正极到负极　②AgCl+e-Ag+Cl- 解析 (1)①根据总反应可知,Ag发生氧化反应生成AgCl,该电池负极的电极反应式为Ag+Cl--e-AgCl。②原电池中,阳离子向正极移动、阴离子向负极移动,故Na+不断移动到“水”电池的正极。③根据总反应,Mn元素的化合价由+4降低为+,生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子,外电路每通过4 mol电子时,生成Na2Mn5O10的物质的量是2 mol。 (2)①氧气得到电子,二氧化硫失去电子,电极a是正极,电极b是负极,电子由电极b流向电极a。②理论上每消耗1 mol O2,转移4 mol电子,根据电子得失守恒可知应生成2 mol硫酸,则可产生H2SO4的质量为2 mol×98 g·mol-1=196 g。 (3)①原电池中,阴离子向负极移动,因此氯离子的迁移方向为正极到负极。②氯化银电极为正极,正极上氯化银得电子生成单质银,电极反应式为AgCl+e-Ag+Cl-。 学科网（北京）股份有限公司 $$