4.1.2 化学电源 同步练习题-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

高二化学选择性必修一第四章第一节原电池 第2课时化学电源同步练习题 学校:___________姓名：___________班级：____________ 一、单选题 1．下列叙述正确的是 （ ） A．在碱性介质中氢氧燃料电池负极的电极反应式为 B．用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为 C．精炼铜时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为 D．钢铁发生电化学腐蚀时正极的电极反应式为 2．我国在探索太空、开发深海、建设高铁、5G 技术联通等方面取得举世瞩目的成就，这些成就与化学有着密切联系。下列说法正确的是（ ） A．长征五号运载火箭箭体采用铝合金是为了美观耐用 B．大力发展太阳能、风能、氢能等新能源有利于生态文明建设 C．网络强国战略铺设光缆线路超三千万公里，光缆的主要成分是晶体硅 D．5G 手机电池工作时，电池中化学能完全转化为电能 3．下列有关说法正确的是（ ） A．钢铁水闸可用牺牲阳极的阴极保护法或外加电流的阴极保护法进行保护 B．铜锌原电池中，盐桥中的和分别移向负极和正极 C．铅蓄电池放电时负极质量减轻，充电时阳极质量增加 D．在铁片上镀锌时，将铁片与电源的正极相连 4．《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A．a极为正极，发生还原反应 B．X膜为阳离子交换膜 C．当外电路通过2mol e-时，消耗22.4L O2 D．该装置可实现化学能与电能间的完全转化 5．下列关于如图所示的氢氧燃料电池说法正确的是（ ） A．H2在负极失去电子，电子沿导线传到正极，氧气在正极得到电子，溶液中的电子定向移动，构成闭合回路，产生电流 B．正负极材料都可以使用石墨棒 C．b电极反应式2H++2e-=H2↑ D．正极反应物是H2SO4 6．锌铜原电池装置如图所示(电解质溶液为1mol/L的稀硫酸)，其中阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（ ） A．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量减轻 B．铜电极上发生氧化反应 C．电池工作一段时间后，乙池的c(Zn2+)＞c() D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 7．有关原电池的下列说法中正确的是（ ） A．在外电路中电子由正极流向负极 B．在原电池中，只有金属锌作为负极 C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动 D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动 8．某甲烷燃料电池的构造如图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是（ ） A．b是电池负极 B．电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b C．出口Y中KOH的质量分数小于ω% D．a电极的电极反应式为：CH4−8e－+8OH－＝CO2+6H2O 9．一种肼()燃料电池的工作原理如图所示： 下列说法正确的是（ ） A．a极发生还原反应 B．该装置将电能转化为化学能 C．电池内发生的反应有 D．当有32 g 反应时，消耗22.4 L 10．化学与生活、科技密切相关，下列有关新闻事件的说法错误的是(　　) A．哥本哈根世界气候大会共商温室气体减排行动，温室气体二氧化碳是一种弱电解质 B．家庭抗击甲型流感常用“84消毒液”其主要成分是次氯酸钠发生水解 C．黑龙江鹤岗煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，瓦斯气是一种化石能源 D．我省年底有望实施电动自行车挂牌，电动车中的电池属于二次电池 11．神舟十三号载人飞船刷新了中国载人航天技术的新高度。下列说法正确的是（ ） A．逃逸系统复合材料中的酚醛树脂属于天然高分子材料 B．储能系统的锂离子蓄电池组在放电时将电能转化为化学能 C．计算机系统使用的国产CPU芯片主要成分为SiO2 D．飞船表面结构的铝合金具有高强、高韧的优点 12．下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是 （ ） A．对电极的电极反应为 B．半导体电极发生还原反应 C．电解质溶液中阳离子向对电极移动 D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化 13．锂电池行业正在形成以刀片电池(比亚迪-中国）、方壳电池（宁德时代-中国）、大圆柱电池(特斯拉-美国)为代表的三足鼎立之势，我国也正在大力布局全固态电池与氢燃料电池的研发与推广。以下说法错误的是（ ） A．锂电属于二次电池，锂属于有色金属 B．锂电的工作本质就是锂离子的吸附与脱嵌 C．全固态电池具有高安全性、高能量密度优势 D．氢燃料电池与以氢气做燃料的能量转化率相同 14．我国电动汽车产业发展迅猛，多种车型采用三元锂电池，该电池放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ） A．无论充电或放电，A极电势均低于B极 B．充电时，外电路中流过0.1mol电子，A极质量减少0.7g C．放电时，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋a Li＋＋a e-=LiNixCoyMnzO2 D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用 二、填空题 15．某化学小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置如下图。回答问题： (1)若电极a为、电极b为、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为：_______。 (2)若电极a为、电极b为、电解质溶液为浓硝酸时，该装置_______(填“能”或“不能”)形成原电池。 (3)燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(如)反应所放出的化学能直接转化为电能．现设计一燃料电池，以电极a为正极，电极b为负极，为燃料，采用酸性溶液为电解液；则应通入_______极(填a或b，下同)，电子从_______极流出。电池的负极反应式为：_______。 16．化学电池的分类：_______、_______和_______。 17．一种以铝-空气电池为电源的航标灯，只要把灯放入海水几分钟，就会发出耀眼的光。海水为电解质溶液，该电池靠空气中的氧气使铝氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高20~50倍。请写出该电池的电极反应及总反应_____。 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 参考答案： 1．B 【详解】A. 负极失去电子，电极反应式应为，故A错误； B. 在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故B正确； C. 精炼铜时，粗铜作阳极与电源的正极相连，故C错误； D. 钢铁发生电化学腐蚀时，铁作负极，铁失去电子转化为亚铁离子，则负极的电极反应式为，故D错误； 答案选B。 2．B 【详解】 A．长征五号运载火箭箭体采用铝合金是因为铝合金具有硬度大、密度小且耐高温、耐腐蚀的特点，故A错误； B．大力发展太阳能、风能、氢能等新能源可以减少化石燃料的使用，减少环境污染，有利于生态文明建设，故B正确； C．光缆的主要成分是二氧化硅，故C错误； D．手机电池工作时，电池中化学能部分转化为电能，还有一部分会转化为热能，故D错误； 答案选B。 3．A 【详解】A．用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法，铁分别为正极和阴极，都发生还原反应，可防止被氧化，故A正确； B．铜锌原电池中，盐桥中的和分别移向正极和负极，故B错误； C．铅蓄电池放电时，负极反应为：Pb- 2e- +SO=PbSO4，充电时阳极反应为PbSO4 + 2H2O- 2e-=PbO2 + 4H++ SO，所以负极质量增大，阳极质量减小，故C错误； D．电镀时，镀层金属为阳极，待镀金属作阴极，则在铁片上镀锌，铁片与电源的负极相连，故D错误； 故选A。 4．B 【分析】本题中通入H2的a极发生氧化反应，是原电池的负极，其电极反应式为：H2-2e-=2H+。通入O2的b极发生还原反应，是原电池的正极，考虑到最终产物为H2O2，故其电极反应式为：H2O+O2+2e-=HO+OH-。负极生成的H+通过阳离子交换膜进入到电解质中，正极生成的HO通过阴离子交换膜进入到电解质中，二者结合得到H2O2。据此可分析各个选项。 【详解】A．在该原电池中，a极通入氢气，发生氧化反应，是原电池的负极，A项错误； B．a极生成的H+需要穿过X膜进入到电解质中与HO结合，X膜是阳离子交换膜，B项正确； C．当外电路流过2mol e-时，根据b极的电极反应式可知需要消耗1mol O2，但本题中未指明是否为标准状况，不能确定O2体积一定为22.4L，C项错误； D．原电池不可能实现化学能与电能的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能，D项错误； 答案选B。 5．B 【分析】燃料电池中燃料发生氧化反应，因此通入燃料的一极为负极，a为负极，b为正极，据此解题。 【详解】A．溶液中无电子移动，是离子移动，故A错误； B．正负极材料都可以使用石墨棒，故B正确； C．b电极氧气得电子，反应式O2+4H++2e-=2H2O，故C错误； D．正极反应物是O2，故D错误； 故选B。 6．A 【分析】该图为锌铜原电池装置，Zn比Cu活泼，Zn做负极，失去电子，经导线向Cu移动，Cu做正极，氢离子在铜电极得电子，生成氢气，硫酸根离子向负极移动，使保持溶液呈电中性。但乙池中也是稀硫酸溶液，故Zn会直接与稀硫酸发生反应。 【详解】A． 经分析，甲池溶液中的硫酸浓度减小，乙池硫酸锌的浓度增大，水分子从甲池移向乙池，故乙池溶液总质量增加，甲池总质量减小，故A项正确； B．经分析，该原电池反应式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，Zn为负极，Zn-2e-Zn2+，发生氧化反应,，Cu为正极，2H++2e-H2↑，发生还原反应，故B项错误； C．乙池中是稀硫酸溶液，若不考虑乙池Zn直接与稀硫酸发生反应，阴离子交换膜只允许阴离子通过，乙池发生Zn-2e-Zn2+，不断产生Zn2+，而通过阴离子交换膜进入乙池，(Zn2+)＜c() ，若考虑Zn直接与稀硫酸发生反应，且乙中硫酸反应完全，则(Zn2+)＝c() ，综上所述，(Zn2+)c()， 故C项错误； D．其中阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过，阳离子不能通过阴离子交换膜，故D项错误； 故答案选A。 7．C 【详解】A．原电池工作时，外电路中电子从负极流向正极，故A错误； B．原电池工作时，金属活泼性强的金属作负极，不一定是锌，故B错误； C．原电池工作时，电解质溶液中的阳离子向正极移动，故C正确； D．原电池工作时，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D错误； 故选C。 8．B 【分析】某甲烷燃料电池的构造如图所示，根据图中分析甲烷是还原剂，因此a为原电池负极，氧气为氧化剂，因此b为原电池正极。 【详解】A．根据前面分析b是电池正极，a是电池负极，故A错误； B．电流由正极经导线流向负极即电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b，故B正确； C．KOH溶液中的钾离子穿过D膜向b移动，氧气变为氢氧根离子，因此出口Y中KOH的质量分数大于ω%，故C错误； D．a电极上甲烷变为碳酸根，其电极反应式为：CH4−8e－+10OH－＝+7H2O，故D错误。 综上所述，答案为B。 9．C 【分析】由图可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，a为原电池的负极，肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为N2H4-4e-=N2↑+4H+，b为正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，放电生成的亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为。 【详解】A．由分析可知，a为原电池的负极，发生氧化反应，故A错误； B．由分析可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，故B错误； C．由分析可知，电池内发生的反应为亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为，故C正确； D．缺标准状况下条件，无法计算32g肼反应时消耗氧气的体积，故D错误； 故选C。 10．A 【详解】A选项，二氧化碳的水溶液能导电，原因是二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸能电离出自由移动的阴阳离子而使溶液导电，碳酸是电解质，二氧化碳是非电解质，不是弱电解质，故A错误； B选项，“84消毒液”其主要成分是次氯酸钠，次氯酸钠是强碱弱酸盐，发生水解生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，从而使84消毒液能用于杀菌消毒，故B正确； C选项，瓦斯气的主要成分为甲烷，是一种化石能源，故C正确； D选项，电动车中的电池可实现电能与化学能的循环转化，属于二次电池，故D正确。 综上所述，答案为A。 【点睛】电解质必须是本身电离而导电，不能是水溶液导电而导电。 11．D 【详解】A．酚醛树脂是苯酚与甲醛的缩聚产物，属于人工合成的高分子材料，故A错误； B．锂离子蓄电池组在放电时将化学能转化成电能，故B错误； C．CPU芯片主要成分为Si，故C错误； D．铝合金具有高强度、高韧性的优点，故D正确； 故选：D。 12．B 【详解】A．图示分析可知，在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A正确； B．半导体电极是负极，负极失去电子发生氧化反应，故B错误； C．电解质溶液中阳离子向正极移动，即向对电极移动，故C正确； D．过程分析可知，整个过程中实现了太阳能向电能，电能向化学能的转化，故D正确； 故答案选B。 13．D 【详解】A．锂电可充电，属于二次电池，锂是银白色，属于有色金属，A正确； B．锂电放电时生成锂离子与基体脱嵌，充电时，锂离子得电子再次的吸附于基体，B正确； C．现行锂电多数使用有机电解质，其致命痛点在于有机物的燃爆，全固态电池采用固态电解质，具有高安全性、高能量密度优势，C正确； D．氢燃料电池与以氢气做燃料的能量转化率不同，燃烧导致大量的热损耗，D错误； 故选：D。 14．B 【详解】A．该电池放电时工作原理可知，放电时，A为负极B为正极，充电时，A为阴极B为阳极，故无论充电或放电，A极电势均低于B极，故A正确； B．充电时，A极电极反应为a Li++a e-+6C=LiaC6， 外电路中流过0.1mol电子，A极质量增加0.7g，故B错误； C．由该电池放电时工作原理可知，放电时B为正极，Li1- a Nix Coy MnzO2得电子结合Li+生成LiNixCoyMnzO2，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋a Li＋＋a e-=LiNixCoyMnzO2，故C正确； D．锂元素失去活性后，可采用化学方法再生，从而实现Li的循环利用，故D正确； 故选 B。 15．(1)2H++2e﹣=H2↑ (2)能 (3)     b     b     CH4+2H2O﹣8e﹣=CO2+8H+ 【分析】原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入助燃物的一极为正极，据此回答。 （1） 、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属铁做负极，金属铜为正极，发生还原反应，正极电极反应式为：2H++2e-=H2↑。 （2） 当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为浓硝酸时，Al与浓硝酸发生钝化，铜与浓硝酸可以发生氧化还原反应，故能设计成原电池。 （3） 燃料电池中，燃料甲烷需通在负极，即b极，正极上氧气得电子，电子从负极即b极流出，负极上甲烷失去电子发生氧化反应、酸性电解液中，电极反应式为CH4+ 2H2O—8e-= CO2+ 8H+。 16．     干电池(一次电池)     充电电池(二次电池)     燃料电池 【解析】略 17．负极：4Al-12e-=4Al3+，正极：3O2+6H2O+12e-═12OH-，总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 【分析】铝-空气电池中Al为负极，发生氧化反应，空气中的氧气在正极上发生还原反应，据此分析解答。 【详解】以铝-空气电池中Al为负极，发生氧化反应：4Al-12e-=4Al3+，空气中的氧气在正极上发生还原反应：3O2+6H2O+12e-═12OH-，总的反应方程式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3，故答案为：负极：4Al-12e-=4Al3+，正极：3O2+6H2O+12e-═12OH-，总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3。 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 $