第六章 第1节 第3课时 化学电源-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第二册知能达标训练word（人教版 多选）

[对应知能达标训练P30] [基础训练] 1．(2025·浙江宁波期中)电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　) A．碱性锌锰电池比普通锌锰电池的性能更好 B．氢氧燃料电池工作时氢气在正极被氧化 C．铅蓄电池在放电过程中，负极质量减少，正极质量增加 D．镍氢电池、锂离子电池和锌锰干电池都是二次电池 解析　氢氧燃料电池工作时，通入氢气的电极为负极，被氧化，B错误；铅蓄电池在放电过程中，负极、正极上均生成硫酸铅，质量均增加，C错误；镍氢电池、锂离子电池是二次电池，锌锰干电池是一次电池，D错误；故选A。 答案　A 2．(2024·江苏扬州高一段考)锌­空气电池可用作电动车的动力电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该装置将电能转化为化学能 B．石墨为负极 C．电子经外电路由Zn电极流向石墨电极 D．氧气在石墨电极上发生氧化反应 解析　该装置为原电池，将化学能转化为电能，活泼电极Zn为负极，电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，氧气在石墨电极上发生还原反应。 答案　C 3．(2025·浙江台州期中)汽车用铅酸蓄电池示意图如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．电池工作时，正极的反应式为PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O B．电池工作时，化学能转化为电能 C．该电池属于二次电池 D．电池工作时，电子由负极流出经过电解质溶液流向正极 解析　负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电极的反应式为PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，A正确；铅酸蓄电池工作时，化学能转化为电能，B正确；铅酸蓄电池可反复放电、充电，该电池属于二次电池，C正确；电池工作时，电子由负极流出经过导线流向正极，D错误。 答案　D 4．(2024·河北邢台高一月考)镍氢电池因其高能量密度、高重量比能量、充电速度快等优点而被广泛用作动力电池，其装置示意图如图所示，放电反应为NiOOH ＋MH===Ni(OH)2＋M(M为储氢合金)。下列说法正确的是(　　) A．镍氢电池属于一次电池 B．MH中氢元素的化合价为－1 C．电解质溶液适合选用碱的溶液 D．放电时，电解质溶液中阳离子向MH电极附近迁移 解析　根据放电反应NiOOH ＋MH===Ni(OH)2＋M(M为储氢合金，因此H显0价)，可判断MH为电源的负极，NiOOH为电源的正极，放电时，电解质中阳离子移向正极，NiOOH、Ni(OH)2均会溶于酸，故电解质溶液适合选用碱的溶液，故选C。 答案　C 5．(2025·山东日照期中)碱性锌锰干电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，其剖面图如下。下列说法正确的是(　　) A．MnO2为正极材料 B．KOH是离子导体，不参与电极反应 C．负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2+ D．环境温度过低时，不利于电池放电 解析　碱性锌锰干电池为原电池，则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2MnO2－2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－，KOH参与了电极反应，A、B、C错误；环境温度过低，反应速率减慢，不利于电池放电，D正确。 答案　D 6．(2025·湖南期中)氢氧燃料电池已用于航天飞机，其工作原理如图所示。下列关于该燃料电池的说法错误的是(　　) A．电子从a电极经外电路流向b电极 B．通入氢气的一极为负极，发生氧化反应 C．放电时正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．理论上当转移4 mol电子时消耗22.4 L氧气 解析　由题干氢氧燃料电池装置图可知，电极a通入H2，发生氧化反应：H2－2e－===2H＋，则a为电池负极，电极b通入O2，发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则b电极为正极，故电子从a电极经外电路流向b电极；理论上当转移4 mol电子时消耗O2的物质的量为1 mol，但题干未告知O2所处的状态，无法计算其体积；故选D。 答案　D 7．如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOx的生成，某种燃料电池的工作原理如图所示，a、b均为惰性电极。 (1)使用时，空气从________口通入(填“A”或“B”)；当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗O2的体积________ L(标况下)。 (2)假设使用的燃料是甲烷(CH4)，a极的电极反应式为_____________________ ___________________________________________________。 解析　(1)由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入，b为正极发生电极反应式为O2＋H2O＋4e－===4OH－，当外电路通过0.4 mol的电子时，消耗0.1 mol O2，标况下氧气的体积为V＝0.1 mol×22.4 L/mol＝2.24 L； (2)假设使用的燃料是CH4，则a为负极，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 答案　(1)B　2.24　(2)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O [能力提升] 8．(2024·东北育才中学高一期中)有一种被称为“软电池”的纸质电池，其总反应为：Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法正确的是(　　) A．该电池中Zn作负极，发生还原反应 B．该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2 C．正极电极反应为：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－ D．当6.5 g Zn完全溶解时，流经电解质溶液中的电子个数约为1.204×1023 解析　该电池中锌化合价升高，Zn作负极，发生氧化反应，A错误；锌是负极，MnO2得电子发生还原反应，MnO2是正极，放电时电流由MnO2经导线流向Zn，B错误；根据总反应式，正极电极反应为：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－，C正确；电子不下水，即电子不会流经电解质溶液中，D错误。 答案　C 9．(双选)(2025·山东滨州期中)科学家设计出质子(H＋)膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图，如下图所示。(注：质子膜只允许H＋通过)下列说法错误的是(　　) A．外电路中电流方向由电极a→b B．电路中每通过0.4 mol电子，理论上在电极a消耗4.48 L H2S C．电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 解析　根据图知，该燃料电池中，a电极上H2S失电子生成S2和H＋，为负极，电极反应式为2H2S－4e－===S2＋4H＋，b电极为正极，正极上O2得电子和氢离子反应生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，外电路中电流方向由电极b→a，A错误，C正确；电路中每转移0.4 mol电子，未说明气体的状态，无法计算H2S的体积，B错误；n(H2S)＝17 g÷34 g/mol＝0.5 mol，根据2H2S－4e－===S2＋4H＋知，每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区，D正确。 答案　AB 10．(2024·江苏扬州高一期中)肼(N2H4)­空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。下列说法中，正确的是(　　) A.该电池放电时，通入O2的一极为负极 B．电池每释放1 mol N2转移的电子数为6 mol C．电池工作一段时间后，电解质溶液中c(OH－)不变 D．通入空气的一极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析　肼(N2H4)­空气燃料电池，通入燃料的一极是负极，电极反应式为：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，通入氧气的一极是正极，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A错误，D正确；电池每释放1 mol N2转移的电子数为4 mol，B错误；由电极反应式N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O、O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池工作一段时间后，会有水生成，电解质溶液中c(OH－)减小，C错误；故选D。 答案　D 11．(双选)(2025·海南海口期中)锂碘电池常用作心脏起搏器的电源，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．b极发生氧化反应 B．放电时，电子经过电解质流向a极 C．a极的电极反应式为I2＋2Li＋－2e－===2LiI D．b极有14 g Li参与反应，理论上电路中转移2 mol电子 解析　b极发生反应Li－e－===Li＋，b是负极，a极I2＋2Li＋＋2e－===2LiI，a是正极，A正确，C错误；放电时，电子由b极经过导线流向a极，电子不能进入溶液，B错误；b极发生反应Li－e－===Li＋，有14 g Li参与反应，理论上电路中转移电子×1＝2 mol，D正确。 答案　AD 12．(2024·江苏扬州高一期中)原电池和电解池都能实现能量的转换。回答下列问题： (1)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电、放电过程可表示为2Ag＋Zn(OH)2Ag2O＋Zn＋H2O，电池的放电过程是__________(填“①”或“②”)，Ag2O电极发生的反应是__________(填“氧化反应”或“还原反应”)。 (2)科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇(CH3OH)，同时向一个电极通入空气制得燃料电池，此电池的正极发生的电极反应为____________________________________________________________。 (3) ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。若ZnCl2－NH4Cl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 解析　(1)①是自发反应，即放电反应；Ag2O电极得到电子转化为Ag，发生的反应是还原反应，作正极； (2)甲醇(CH3OH)的酸性燃料电池，通入空气的电极为正极，电极反应式：O2＋4e－＋4H＋===2H2O； (3)若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会发生反应：Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，会加快锌的腐蚀；欲除去Cu2+，最好选用的试剂是Zn，不会引入新的杂质离子，故选B。 答案　(1) ①　还原反应　(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(3)Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀　B 13．(2025·山东泰安期中)原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。人们应用原电池原理制作了多种电池，广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面，以满足不同的需要。请按要求回答下列问题： (1)新一代锂二次电池体系和全固态锂二次电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。Li­CuO二次电池的比能量高、工作温度宽。Li­CuO二次电池中，放电时金属锂作________极。比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，可用来衡量电池的优劣，则Li、Na、Al分别作为电极时比能量由大到小的顺序为________。 (2)新型电池的开发与使用在现代社会中已很普遍，一种水煤气(主要成分为CO和H2)燃料电池的能量转化率较高，其工作原理如图。 ①负极反应式为H2－2e－===2H＋、_________________________________________。 ②电路中通过0.4 mol电子，电极消耗________ L(标准状况下)水煤气(CO∶H2＝1∶1)。 (3)CH3OH可作为燃料使用，使用CH3OH和O2组合设计的燃料电池的结构如图所示，电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，质子(H＋)交换膜左右两侧的溶液均为等浓度的稀硫酸。 ①物质a为________(填化学式)。 ②电极d为________极(填“正”或“负”)，电极d上发生的电极反应式为________________________________________________________________________。 ③若电路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗O2在标准状况下的体积为________L。 解析　(1)设金属质量均为m，相同质量的Li、Na、Al作电极时转移电子的物质的量为、、×3，＞×3＞，则比能量由大到小的顺序为Li>Al>Na； (2)①负极反应物是H2和CO，介质是有机固体超强酸，因此，负极反应为H2－2e－===2H＋、CO－2e－＋H2O===CO2＋2H＋。②正极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，电路中通过0.4 mol电子，正极消耗0.1 mol O2，根据总反应式CO＋H2＋O2===CO2＋H2O可知消耗H2和CO共0.1 mol，因此标准状况下水煤气的体积为4.48 L。 (3)由图可知，H＋向正极移动，则电极d为正极，电极c为负极；①CH3OH在负极上失去电子生成CO2，则物质a为CH3OH；②电极d为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；③4 mol电子转移，消耗O2 1 mol，当有2 mol电子转移时，消耗O2为0.5 mol，标况下的体积为0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L。 答案　(1)负　Li>Al>Na　(2)①CO－2e－＋H2O===CO2＋2H＋　②4.48 L　 (3)①CH3OH ②正　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　③11.2 学科网（北京）股份有限公司 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