专题1 第2单元 第2课时 化学电源-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

0 专题1　化学反应与 能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第2课时　化学电源 能力作业 02 目录 CONTENTS 基础作业 01 基础作业 (建议用时：10分钟) 考点一　一次电池 1．(江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．电池工作时，MnO2发生氧化反应 B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 4 解析：Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－=== ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O ===MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电 子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向 负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不 利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 5 2．Mg­AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应的离子方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－，有关该电池的说法正确的是(　　) A．Mg为电池的正极 B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．不能被KCl溶液激活 D．可用于海上应急照明供电 解析：Mg是还原剂，AgCl是氧化剂，故金属Mg作负极，A错误；金属Mg作负极，其电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，B错误；因为该电池能被海水激活，故KCl溶液也可以激活该电池，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 6 3．银铝电池具有能量密度高的优点，其工作原理如图所示，电池放电时的反应为2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O。 下列说法错误的是(　　) A．Al为电池负极 B．正极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ C．放电时负极区pH增大 D．放电时Na＋通过交换膜向右侧移动 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 7 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 8 解析：铅蓄电池充电和放电是两个相反的过程，硫酸在使用过程中没有损耗，不需要定期补充。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 9 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 10 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 11 考点三　燃料电池 7．如图为氢氧燃料电池工作原理示意图，下列叙述不正确的是(　　) A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂 全部储藏在电池内的新型发电装置 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 12 8．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为(　　) A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析：负极失电子，则B、D错误；电解质为磷酸，故A错误，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 13 能力作业 (建议用时：40分钟) 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列说法错误的是(　　) A．化学电源是将化学能转化为电能的装置 B．化学电源中电解质溶液的作用是传递电子 C．碱性锌锰电池以锌作负极，KOH为电解质 D．铅蓄电池是一种二次电池，以PbO2作正极 解析：化学电源中，电子不会进入电解质溶液中，电解质溶液的作用是形成闭合回路，提供反应环境，有时还可提供反应物，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 15 2．如图所示是铅蓄电池构造图，下列说法不正确 的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 16 3．可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(　　) A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 18 [方法技巧]　电极反应式的书写 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 19 4．如图所示为NH3­O2燃料电池装置，下列说法错误的是(　　) A．燃料电池可以把化学能全部转化为电能 B．电极b上的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－=== N2＋6H2O C．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应 D．电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 20 5．锌－空气电池可用作电动车的动力电源。该电池的电解质溶液为KOH溶液，总反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2[Zn(OH)4]2－，下列有关说法不正确的是(　　) A．放电时，电解质溶液中K＋向正极移动 B．放电时，电路中通过4 mol电子，消耗22.4 L O2 C．充电时，通空气一极连接电源正极 D．充电时，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 21 6.锂锰电池是最常见的一次性3 V锂电池，电池的总反应 为Li＋MnO2=== LiMnO2，电池结构如图所示，下列说法正确 的是(　　) A．电解液可用氯化锂溶液代替 B．a极发生还原反应，电极反应式为Li－e－===Li＋ C．电池放电时，Li＋移向a极 D．电路中转移0.1 mol电子时，b极质量增重0.7 g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 22 解析：由总反应和电子移动方向可知，a极为电池的负极， 锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为 Li－e－===Li＋，b极为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋ ===LiMnO2。金属锂会和水发生反应生成氢氧化锂和氢气， 所以电解液不能用氯化锂溶液代替，故A错误；由分析可知B 错误；由分析可知，a极为电池的负极，b极为电池的正极，所以电池放电时，阳离子锂离子向正极b移动，C错误；由b极电极反应式MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2，可知电路中转移0.1 mol电子时，b极质量增重0.1 mol×7 g/mol＝0.7 g，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 23 7．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是(　　) A．电池总反应式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O B．若有0.4 mol e－转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 解析：酸性乙醇燃料电池的负极反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正极上O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，总反应式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O，A正确，D错误；由正极反应式可知，若有0.4 mol e－转移，则应有0.1 mol氧气被还原，在标准状况下的体积为2.24 L，B错误；电解质溶液中的H＋应向正极移动，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 24 [解题规律]　燃料电池电极反应式的书写方法 第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。例如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)中发生的反应： ①CH4＋2O2===CO2＋2H2O ②CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ①＋②得总反应式为 CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 25 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同。常见的有以下四种情况： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 26 8．甲酸燃料电池与传统氢气燃料电池相比更容易储存 和运输，如图是研究甲酸燃料电池性能的装置，两电极之间 用阳离子交换膜隔开，下列说法错误的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 28 9．科学家开发了一种新型中温全瓷铁－空气 电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的 说法正确的是(　　) A．a极发生氧化反应 B．正极的电极反应为FeOx＋2xe－===Fe＋xO2－ C．铁表面发生的反应为xH2O(g)＋Fe===FeOx＋xH2 D．若有11.2 L(标准状况下)空气参与反应，则电路中有2 mol电子转移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 30 10．近年来AIST正在研制一种高容量、低成本的 锂－铜空气燃料电池。该电池通过一种复杂的铜腐蚀 “现象”产生电力，其中放电过程的离子方程式为2Li＋ Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确 的是(　　) A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－ C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O D．整个反应过程中，铜相当于催化剂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 31 解析：放电时，锂是负极，发生失电子的氧化反应；在电池内部Li＋(阳离子)透过固体电解质向正极(铜电极)移动；由题意可知，通空气时铜被腐蚀，表面产生Cu2O，放电时Cu2O又转化成铜，整个反应过程中，铜相当于催化剂。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 32 11．我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的 水性电池，其工作示意图如下。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 34 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 36 ①A电极为微生物燃料电池的______极。 ②正极的电极反应式为______________________。 ③放电过程中，H＋由_____(填“正”或“负”，下同)极区向_____极区迁移。 ④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。 二、非选择题 13．(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如图所示： 正 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负 正 22.4 L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 37 (2)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O2－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： ①a极的电极反应式为____________________。 ②工作时，O2－由电极_____(填“a”或“b”，下同)向电极_____移动。 ③电子由电极_____通过传感器流向电极_____。 CO＋O2－－2e－===CO2 b a a b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 38 解析：(1)燃料电池通入O2的一极为正极，由图可知 A电极为燃料电池的正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－ ===2H2O；B电极为燃料电池的负极，电极反应式为 C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。放电过程中， H＋由负极区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应式 为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下的CO2气体22.4 L。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 39 　　　　　　　　　　　　　 R 　 解析：放电时Al被氧化，因此Al为电池负极，A正确；Ag2O为电池正极，放电时被还原成Ag，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B正确；负极的电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O，反应时负极区c(OH－)减小，则pH减小，C错误；电池放电时，阳离子移向正极，因此Na＋通过交换膜向右侧移动，D正确。 考点二　二次电池 4．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO4＋2H2Oeq \o(,\s\up15(充电),\s\do13(放电))PbO2＋Pb＋2H2SO4。下列对铅蓄电池的说法错误的是(　　) A．需要定期补充硫酸 B．工作时铅是负极，PbO2是正极 C．工作时负极上发生的反应是Pb－2e－＋SOeq \o\al(2－,4)===PbSO4 D．工作时电解质溶液的密度减小 5．镍－镉电池是一种可充电的“干电池”，镍－镉电池的总反应为Cd＋2NiO(OH)＋2H2Oeq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。镍－镉电池的负极材料是(　　) A．Cd B．NiO(OH) C．Ni(OH)2 D．Cd(OH)2 6．某种锂电池的反应原理为FePO4＋Lieq \o(,\s\up17(放电),\s\do15(充电))LiFePO4，内部为能够导电的固体电解质。下列有关该电池说法正确的是(　　) A．可加入硫酸以提高电解质的导电性 B．放电时电池内部Li＋向负极移动 C．放电时，Li发生还原反应 D．放电时正极反应为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4 A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，H＋移向Pb极 C．电池工作时，电子由Pb极通过外电路流向PbO2极 D．电池工作时，负极发生的反应是Pb－2e－＋SOeq \o\al(2－,4)===PbSO4 解析：铝作负极，铝失电子，中性溶液(NaCl)中的负极反应为Al－3e－===Al3＋，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－===AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O，B错误；在碱性电解液中总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－===4AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O，溶液pH降低，C错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D错误。 (1)酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (2)碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。 (4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3)。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式，电池的总反应式－正极反应式＝负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要消去正极的反应物O2。 A．电池工作时，电流由a电极经外电路流向b电极 B．负极的电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O C．放电时，1 mol HCOO－转化为KHCO3时，消耗0.5 mol O2 D．理论上每消耗1 mol O2，有4 mol K＋通过阳离子交换膜 解析：b电极Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，b电极是正极、a电极是负极，电池工作时，电流由b电极经外电路流向a电极，故A错误；负极的电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O，故B正确；放电时，1 mol HCOO－转化为KHCO3时失2 mol电子，根据得失电子守恒，可知消耗0.5 mol O2，故C正确；理论上每消耗1 mol O2，转移4 mol电子，根据电荷守恒，有4 mol K＋由负极通过阳离子交换膜进入正极区，故D正确。 解析：由新型中温全瓷铁－空气电池的装置图可知，a极空气中氧气得电子发生还原反应，为正极；铁与水反应生成氢气，氢气在b极失电子发生氧化反应，为负极。由分析可知A、B错误；有11.2 L(标准状况)空气参与反应，则氧气的物质的量为eq \f(11.2 L,22.4 L/mol)×eq \f(1,5)＝0.1 mol，则电路中转移0.4 mol电子，D错误。 下列说法错误的是(　　) A．放电时，K＋从负极向正极迁移 B．放电时，[Zn(OH)4]2－的生成说明Zn(OH)2具有两性 C．充电时，电池总反应为[Zn(OH)4]2－＋2S2Oeq \o\al(2－,3)===Zn＋S4Oeq \o\al(2－,6)＋4OH－ D．充电时，若生成1.0 mol S4Oeq \o\al(2－,6)，则有4.0 mol K＋穿过离子交换膜 解析：由电池装置图可知，放电时Zn为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，多孔碳为正极，电极反应为S4Oeq \o\al(2－,6)＋2e－===2S2Oeq \o\al(2－,3)；充电时Zn为阴极，电极反应为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，多孔碳为阳极，电极反应为2S2Oeq \o\al(2－,3)－2e－===S4Oeq \o\al(2－,6)。由电极反应2S2Oeq \o\al(2－,3)－2e－===S4Oeq \o\al(2－,6)可知，生成1.0 mol S4Oeq \o\al(2－,6)转移电子的物质的量为2.0 mol，应有2.0 mol K＋穿过离子交换膜，D错误。 12．微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源 或得到有价值的化学产品，图1为电池的工作原理，图2 为废水中Cr2Oeq \o\al(2－,7)的浓度与其去除率的关系。下列说法正确 的是(　　) A．电池工作时，M电极的电势高于N电极的电势 B．电池工作时，N极附近溶液pH减小 C．图2中Cr2Oeq \o\al(2－,7)浓度较大时，其去除率下降，可能 是Cr2Oeq \o\al(2－,7)浓度较大造成还原菌失活所致 D．1 mol Cr2Oeq \o\al(2－,7)被净化时，有8 mol H＋从质子交换膜右侧向左侧迁移 解析：该电池中有机物在微生物作用下发生氧化反应生成二氧化碳，M极为负极；Cr2Oeq \o\al(2－,7)在还原菌作用下被还原，N极为正极。M极为燃料电池的负极，则M极的电势低于N极的电势，A错误；正极的电极反应式为Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，正极上的反应消耗氢离子，N极附近溶液中c(H＋)减小，pH增大，B错误；Cr2Oeq \o\al(2－,7)具有强氧化性，能使蛋白质变性，浓度较大时，可能会造成还原菌失活，C正确；由B项分析可知，处理1 mol Cr2Oeq \o\al(2－,7)转移电子的物质的量为6 mol，则有6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移，D错误。 $$