6.1 化学反应与能量变化 第3课时（分层作业）化学人教版必修第二册

第一节 化学反应与能量变化 课时3 化学电源 分层作业 1．（25-26高二上·甘肃白银·期末）能源的使用是推动工业生产和交通运输的基础。下列能量转化形式属于化学能转化为电能的是 A．煤粉燃烧 B．光伏发电 C．自热式火锅 D．铅蓄电池放电 【答案】D 【详解】A．煤粉燃烧是将化学能转化为热能和光能的过程，不涉及电能转化，A不符合题意； B．光伏发电是将光能（太阳能）直接转化为电能，属于物理过程，不涉及化学能转化，B不符合题意； C．自热式火锅利用化学反应（如生石灰与水反应）产生热量，是化学能转化为热能，不涉及电能，C不符合题意； D．铅蓄电池放电时，内部发生氧化还原反应（如铅、二氧化铅与硫酸反应），产生电流，将化学能直接转化为电能，D符合题意； 故选D。 2．（24-25高一下·江苏无锡·期中）2022年2月，我国北京成功举办了第24届冬季奥运会。下列有关说法正确的是 A．速滑馆“冰丝带”使用二氧化碳制冷剂制冰，该制冰过程属于化学变化 B．火炬“飞扬”使用作燃料，火焰呈黄色是因为在喷口格栅处涂有钾盐 C．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 D．赛事服务用车使用氢燃料电池车代替普通燃油车，有利于实现“碳中和” 【答案】D 【详解】A．速滑馆“冰丝带”使用二氧化碳制冷剂制冰即水冷却结冰，该制冰过程属于物理变化，故A错误； B．火炬“飞扬”使用H2作燃料，焰色反应呈黄色是金属钠的特征焰色，钾的焰色呈紫色，则火焰呈黄色是因为在喷口格栅处涂有钠盐，故B错误； C．太阳能电池材料为硅，故C错误； D．赛事服务用车使用氢燃料电池车代替普通燃油车，可以减少CO2的排放，故有利于实现“碳中和”，故D正确； 故答案为D。 3．（25-26高二上·湖南·阶段练习）酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，其结构如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是 A．氯化铵固体和氯化锌固体均为电解质 B．石墨能导电，故石墨为电解质 C．石墨电极上发生还原反应，失去电子 D．锌筒上的电极反应式为 【答案】A 【详解】A．氯化铵和氯化锌均为离子化合物，在水溶液中或熔融状态下能导电，属于电解质，A正确； B．石墨是单质，电解质必须是化合物，单质不属于电解质，B错误； C．石墨电极为正极，正极发生还原反应，得到电子，而非失去电子，C错误； D．锌筒为负极，负极发生氧化反应，失去电子，电极反应式应为，D错误； 故答案选A。 4．（24-25高一下·北京丰台·期中）如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法不正确的是 A．石墨是电极材料 B．H2SO4可以传导电子和离子 C．O2是正极反应物、H2是负极反应物 D．该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行 【答案】B 【分析】氢氧燃料电池中氢气发生氧化反应，左侧为负极，右侧为正极。 【详解】A． 石墨是电极材料，不参加反应，故A正确； B． H2SO4可以传导离子，不能传导电子，故B错误； C． O2是正极反应物发生还原反应、H2是负极反应物发生氧化反应，故C正确； D．该装置中负极区发生氧化反应，正极区发生还原反应，氧化、还原反应在不同区域进行，故D正确； 故选B。 5．（24-25高一下·河南南阳·期末）氢氧燃料电池(假设以KOH溶液作为离子导体，电极材料均为惰性电极)应用在载人航天器上，产生的水还可以供航天员饮用。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式为 B．电池总反应为 C．氢氧燃料电池由于能量利用效率高，发展前景十分广阔 D．氢氧燃料电池的反应产物只有水，不产生污染 【答案】A 【详解】A．负极上氢气失去电子被氧化，在氢氧根参与下生成水，电极反应式应为，A错误； B．负极氢气失去电子生成水，正极氧气得到电子在水参与下生成氢氧根：，两电极上得失电子数相等，则氢氧燃料电池总反应为O2+2H2=2H2O，B正确； C．燃料电池直接把化学能转化为电能，则能量转化效率，发展前景十分广阔，C正确； D．总反应产物仅为水，故不产生污染，D正确； 故选A。 6．（24-25高一下·黑龙江绥化·期末）关于下列四个装置说法错误的是 装置I 装置II 原电池装置示意图 普通锌锰电池示意图 装置III 装置IV 铅蓄电池示意图 燃料电池示意图 A．装置I：铜电极质量增加 B．装置II：锌筒作负极，发生氧化反应 C．装置III：可充电，属于二次电池 D．装置IV：内电路中电子由b极移向a极 【答案】D 【详解】A．装置I：锌作负极，铜作正极，Cu电极表面铜离子得电子生成铜，铜电极质量增加，故A正确； B．装置II：锌锰电池中锌失电子作负极，发生氧化反应，故B正确； C．装置III：铅蓄电池可充、放电，属于二次电池，故C正确； D．装置IV：氢气燃料电池中通入氢气的一极失电子，作负极，通入氧气的一极得电子，作正极，则a为负极，b为正极，电子由负极a经外电路流向正极b，电子无法经过内电路，故D错误； 故选D。 7．（2025高二下·云南·学业考试）下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．b电极通入氧气作负极 B．该装置将化学能转化为电能 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的电源 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发电装置 【答案】A 【分析】氢氧燃料电池中通入燃料H2的一极为负极，通入O2的一极为正极，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，b电极通入氧气，为原电池的正极，A错误； B．该装置为原电池，将化学能转化为电能， B正确； C．氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，能源利用率高，是一种具有应用前景的绿色电源，C正确； D．由图可知，氢氧燃料电池可以在正负极分别通氧气和氢气，则是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置，D正确； 故答案为A。 8．（24-25高一下·湖北武汉·期中）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，下列有关电池的叙述正确的是 A．燃料电池是一种清洁、安全、高效的电池 B．北斗卫星的光伏发电系统工作时，将化学能转化为电能 C．手机内置的锂离子电池充电、放电的过程属于可逆反应 D．新能源汽车所使用的三元锂电池和磷酸铁锂电池都属于一次电池 【答案】A 【详解】A．燃料电池通过电化学反应直接将化学能转化为电能，产物清洁，能量转换效率高，属于安全高效的电池，故A正确； B．光伏发电系统直接将太阳能转化为电能，故B错误； C．锂离子电池的充放电过程在不同条件下进行，不属于热力学可逆反应，故C错误； D．三元锂电池和磷酸铁锂电池均可重复充放电，属于二次电池，故D错误； 选A。 9．（25-26高一上·河北衡水·开学考试）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 A．Al、Cu、稀组成原电池，负极反应式为：Al-3e-=Al3+ B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]- C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，负极反应式为：Al-3e-=Al3+ D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，负极反应式：Fe-2e-=Fe2+ 【答案】C 【分析】一般情况下，在原电池构成中，相对来说比较活泼的金属为负极，负极失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或能够导电的非金属单质为正极，正极上得到电子发生还原反应，但也有例外，要结合电解质溶液的酸碱性分析判断原电池的正负极并书写电极反应式。 【详解】A．由于金属活动性：Al＞Cu，所以在稀硫酸中Al比Cu活泼，Al失去电子被氧化，作原电池的负极，负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+，A正确； B．尽管金属活动性：Mg＞Al，但由于Al能够与NaOH溶液发生反应，而Mg不能反应，故Al为原电池的负极，Mg为正极。在负极上Al失去电子生成的Al3+与溶液中的OH-结合生成[Al(OH)4]-，负极的电极反应式为：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-，B正确； C．尽管金属活动性：Al＞Cu，但由于在室温下Al遇浓硝酸中会发生钝化而不能进一步反应，而Cu能够与浓硝酸剧烈反应，故Cu为原电池的负极，负极的电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，C错误； D．金属活动性：Fe＞Cu，在FeCl3中Fe比Cu活泼，所以Fe作为负极失去电子被氧化生成Fe2+，负极的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，D正确； 故合理选项是C。 10．（25-26高二上·辽宁·月考）检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法中不正确的是 A．工作过程中电极Ⅰ的电势低于电极Ⅱ B．电解质溶液中的向电极Ⅱ移动 C．工作一段时间后硫酸的浓度几乎不变 D．电极Ⅱ上发生反应：O2+4e-+4H+=2H2O 【答案】B 【分析】根据装置图可知：在电极Ⅰ上CO被氧化为CO2，因此电极Ⅰ为负极；在电极Ⅱ上O2得到电子被还原为H2O，因此电极Ⅱ为正极，然后结合原电池反应原理分析解答。 【详解】A．电极Ⅰ为CO发生氧化反应产生CO2，电极Ⅰ为原电池的负极，电极Ⅱ为O2发生得到电子的还原反应，故电极Ⅱ为正极，在原电池中负极电势低于正极，A正确； B．在电解质溶液中阴离子会向正电荷较多的负极移动，H+会向负电荷较多的正极电极Ⅱ方向移动，即向电极Ⅰ方向定向移动，B错误； C．负极的电极反应式为：CO-2e-+H2O=CO2+2H+；正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，总反应为2CO+O2=2CO2，可见：负极生成的H+与正极消耗的H+相等，H+浓度不变，故硫酸浓度几乎不变，C正确； D．在正极电极Ⅱ上O2得电子，在酸性条件下被还原生成H2O，正极的反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，D正确； 故合理选项是B。 11．（25-26高二上·河南南阳·开学考试）氢能是理想的清洁能源。科学家通过化学方法使能量按人们所期望的形式转化，从而提高能源的利用率。 (1)氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)；这是由于反应物的总能量 生成物的总能量(填“大于”或“小于”)；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成产物的化学键放出的总能量(填“大于”或“小于”)。 (2)通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，如图就是能够实现该转化的装置，被称为氢氧燃料电池。 该电池的正极是 (填“a电极”或“b电极”)，在负极发生的反应是反应 (填“氧化”或“还原”)，在正极发生的电极反应是 ，在负极发生的电极反应是 ，电池反应的总方程式 。 (3)当b电极消耗4.48L氧气(标准状况)时，消耗氢气的物质的量为 ，导线中通过了 mol电子。 【答案】(1) 放热 大于 小于 (2) b电极 氧化 H2-2e-=2H+ 2H2+ O2=2H2O (3) 0.4mol 0.8 【详解】（1）氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是放热反应；因为此反应是放热反应，放热反应的特点就是：反应物的总能量大于生成物的总能量；由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量小于形成产物的化学键放出的总能量。 （2）根据该电池的装置图，溶液中有氢离子移动，电解质溶液呈酸性。氢离子往b极移动，b极是正极；正极发生的电极反应式为：，通入氢气的一极失电子，发生氧化反应，则a极是负极，负极发生的电极反应式为：，电池反应的总方程式为：。 （3）当电极消耗氧气(标准状况)时，。根据总反应可知，消耗，根据电极反应式：可知，转移电子为：。 12．（25-26高二上·全国·课后作业）甲、乙两位同学均想利用原电池检测金属的活动性顺序，两人均用镁片与铝片作电极，甲同学将电极插入6 mol ·L-1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol ·L-1 NaOH 溶液中(如图所示)。 请回答下列问题： (1)甲池中的正极是 (填元素符号，下同)，负极反应式为 。 (2)乙池中的负极是 ，总反应的离子方程式为 。 (3)如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 的活动性更强，而乙会判断出 的活动性更强。 (4)由实验可得到的结论有 (填字母)。 a．利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意选择合适的电解质 b．镁的金属性不一定比铝的金属性强 c．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值 d．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析 e．直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正、负极是不准确的 【答案】(1) Al Mg-2e-=Mg2+ (2) Al (3) Mg Al (4)ade 【详解】（1）甲池镁、铝均和稀硫酸反应生成氢气，而镁的活泼性比铝强，镁作负极，铝作正极，镁在负极失去电子生成镁离子，所以甲池中负极的电极反应式为Mg-2e-=Mg2+。 （2）乙池中铝与氢氧化钠溶液反应生成和氢气，镁与NaOH溶液不反应，铝作负极，镁作正极，电池总反应的离子方程式为。 （3）如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼，则甲会判断出Mg活动性更强，而乙会判断出Al活动性更强。 （4）a．由装置甲、乙可知，利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质，a正确； b．镁的金属性比铝的金属性强，b错误； c．金属活动性顺序是被验证的反应规律，不会过时，具有很大使用价值，c错误； d．物质反应受条件影响较大，在不同的环境、不同的条件下发生的反应不同，因此应具体问题具体分析，d正确； e．由甲装置可知，原电池的负极是相对活泼的金属，但当溶液改为NaOH 溶液时，铝作负极，镁不反应，此时单纯利用金属活动性顺序判断原电池中的正、负极是不准确的，e正确； 答案选ade。 1．（24-25高一下·河北邯郸·期末）化学电源的广泛应用极大地改善了人们的生产生活，下列关于化学电源的说法正确的是 A．图1为暖贴的内部结构示意图，铁作负极，电极反应式为 B．图2为体温枪所用的银锌电池，电池工作时向锌负极移动 C．图3为氢氧燃料电池，负极反应为H2-2e-=2H+，电池工作一段时间后KOH浓度减小 D．图4为电动车的铅蓄电池，每消耗2mol 时，负极质量减少207g 【答案】A 【详解】A．暖贴中铁粉为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为：，A正确； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，故向氧化银正极移动，B错误； C．碱性氢氧燃料电池，负极反应为，C错误； D．铅蓄电池的负极反应式为，则每消耗2mol 时，负极应该增加，质量为，D错误； 故选A。 2．（24-25高一下·湖南益阳·期末）银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【详解】A．银锌纽扣电池中，Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A正确； B．正极Ag2O发生还原反应，Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，B错误； C．电池工作时，正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，C错误； D．电池工作时，阳离子(K+)向正极(Ag2O)移动，D错误； 故选A。 3．（24-25高一下·福建福州·期末）新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 【答案】B 【分析】由题干图示信息可知，金属锂电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，石墨烯电极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，放电时，金属锂为负极，石墨烯为正极，阳离子(Li+)向正极移动，即Li+应通过固体电解质向石墨烯电极移动，而非向金属锂电极移动，A错误； B．由分析可知，正极(石墨烯)反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，转移4 mol电子消耗1 mol O2，转移1 mol电子时消耗O2 0.25 mol，标准状况下体积为0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L，B正确； C．由分析可知，金属锂为活泼金属，在电池中作负极，失去电子被氧化，C错误； D．金属锂能与水反应生成LiOH和H2，有机电解液若用水性电解液代替，锂会与水反应，D错误； 故答案为：B。 4．（24-25高一下·四川南充·期中）对下列有关装置的说法正确的是 A．装置I中镁为原电池的负极 B．装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加 C．装置Ⅲ能构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 【答案】B 【详解】A．装置Ⅰ中电解质溶液为NaOH溶液，Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，则Al为原电池的负极，Mg为正极，A错误； B．装置Ⅱ中Pb为负极，电极反应式为：Pb+-2e-=PbSO4，PbO2为正极，电极反应式为：，所以装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加，B正确； C．装置Ⅲ中两材料都是Zn，稀硫酸为电解质溶液，不能构成原电池，C错误； D．Zn为较活泼电极，锌筒作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，反应中锌溶解，则锌筒会变薄，D错误； 故选B。 5．（25-26高三上·江西·阶段练习）新型碳中和电池会“吸”二氧化碳，反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，其装置如下图所示。下列说法错误的是 A．电极a的电势小于电极b的电势 B．可用活性炭或石墨做电极b的材料 C．可用水系电解质溶液 D．正极的反应式为：3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C 【答案】C 【详解】A．电子从电极a流向电极b，原电池中电子由负极流向正极，故a为负极，b为正极，正极电势高于负极，因此电极a的电势小于电极b的电势，A正确； B．电极b为正极，正极材料需为导体且不参与反应，活性炭或石墨导电性好且性质稳定，可用作电极b材料，B正确； C．Li是活泼金属，能与水剧烈反应生成LiOH和H2，若用水系电解质，Li会直接与水反应，无法实现原电池功能，C错误； D．总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，负极反应为Li-e⁻=Li+（4Li-4e-=4Li+），总反应减去负极反应得正极反应：3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C，D正确； 故答案选C。 6．（25-26高二上·福建龙岩·月考）一种氢氧燃料电池，结构如图，下列有关该电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．外电路中每有 0.4 mol 电子转移，必有6.72 L气体被消耗 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的电极移动 【答案】B 【详解】A．通入氢气的电极为负极，燃料在负极发生氧化反应，而非还原反应，A错误； B．正极通入氧气，在碱性电解液中，氧气得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应式为，B正确； C．外电路转移0.4 mol 电子时，消耗 0.2 mol、 0.1 mol，共0.3 mol气体，但未说明是否为标准状况，无法计算气体体积，C错误； D．电解液中阳离子向正极（通入氧气的电极）移动，通入氢气的电极为负极，D错误； 故答案选B。 7．（24-25高一下·内蒙古巴彦淖尔·期末）四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．纽扣式银锌电池中锌粉为负极，发生氧化反应，A错误； B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒（负极）经导线流向石墨棒（正极），B正确； C．，由方程式可知，铅酸蓄电池放电时，要消耗硫酸，电解质溶液的逐渐增大，C错误； D．氢氧燃料电池正极电极反应为：，外电路每转移，有在正极参与反应，但条件未注明标准状况，所以无法求参与反应的体积，D错误； 故答案选B。 8．（25-26高一上·北京·月考）乙醇()是生活中常见的物质，用途广泛，其合成方法和性质也具有研究价值。乙醇燃料电池具有很多优点，从而引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池： (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为 。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应为 。 (3)当酸性乙醇燃料电池工作一段时间后，若忽略溶液体积的变化，电极区域的会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。已知溶液的与相关，越大，溶液越小。结合化学用语解释说明 。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中，电极上发生的电极反应为 。 【答案】(1)O2 (2) (3) 减小 电极a的反应为，该反应生成了大量H+，导致增大，溶液pH减小 (4) 【分析】乙醇燃料电池中，氧气参与反应的一极为正极，乙醇参与反应的一极为负极，则： 碱性环境时，正极上被还原生成，发生电极反应：；负极上乙醇()被氧化生成，发生电极反应：； 酸性环境时，正极上被还原生成水，发生电极反应：；负极上乙醇()被氧化生成，发生电极反应：； 熔融盐环境时，正极上被还原生成，发生电极反应：；负极上乙醇()被氧化生成，发生电极反应：，据此作答。 【详解】（1）由分析可知，三种乙醇燃料电池中正极反应物均为O2； （2）由分析可知，碱性乙醇燃料电池中，电极a为负极，发生的电极反应为：； （3）由分析可知，酸性乙醇燃料电池中，电极a的反应为：，即生成，电极区域酸性增强，则工作一段时间后，若忽略溶液体积的变化，该区域的pH会减小。溶液的与相关，越大，溶液越小。结合化学用语解释说明：电极a的反应为，该反应生成了大量H+，导致增大，溶液pH减小； （4）由分析可知，熔融盐乙醇燃料电池中，电极b为正极，发生的电极反应为：。 1．科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是 A．放电时，负极反应为 B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol C．充电时，电池总反应为 D．充电时，阳极室溶液中OH−浓度升高 【答案】D 【分析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn，以此分析解答。 【详解】A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选； B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选； C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确，不选； D．充电时，阳极的电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意； 答案选D。 2．（2024·江苏·高考真题）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．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，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，转移电子数为 【答案】C 【分析】Zn为负极，电极反应式为：，MnO2为正极，电极反应式为：。 【详解】A．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极移动，故B错误； C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确； D．由电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，故D错误； 故选C。 3．能量转化率大；氧化剂和还原剂可以不断从外部输入；电极产物可以不断输出；且能代替汽油作为汽车的动力，能持续使用的新型电池为 A．锂电池 B．燃料电池 C．干电池 D．铅蓄电池 【答案】B 【详解】A. 锂电池中的氧化剂和还原剂不能从外部输入，电极产物不能不断输出，选项A错误； B. 燃料电池的能量转化率大；氧化剂和还原剂可以不断从外部输入；电极产物可以不断输出；且能代替汽油作为汽车的动力，选项B正确； C. 干电池的氧化剂和还原剂不能从外部输入，电极产物不能不断输出，选项C错误； D. 铅蓄电池的氧化剂和还原剂不能从外部输入，电极产物不能不断输出，选项D错误； 答案选B。 4．铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O 研读右图，下列判断不正确的是 A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42- B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol C．K闭合时，Ⅱ中向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 【答案】C 【分析】根据铅蓄电池的工作原理，可知左边是原电池，右边是电解池。 【详解】A．d连的是原电池的正极，所以为电解池的阳极，电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，正确； B．根据Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O，转移2mol电子，则消耗2mol硫酸，所以当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol，正确； C．K闭合时，Ⅱ是电解池，阴离子移向阳极，d是阳极，所以向d电极迁移，错误； D．K闭合一段时间后，Ⅱ中发生了充电反应：2PbSO4+2H2O = Pb+PbO2+2H2SO，c、d电极上的PbSO4分别转化为Pb和PbO2，所以可单独作为原电池，d电极上附着PbO2，放电时得到电子，为正极，正确； 故选C。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 化学反应与能量变化 课时3 化学电源 参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D D A B A D A A C B 11．【答案】(1) 放热 大于 小于 (2) b电极 氧化 H2-2e-=2H+ 2H2+ O2=2H2O (3) 0.4mol 0.8 12．【答案】(1) Al Mg-2e-=Mg2+ (2) Al (3) Mg Al (4)ade 1 2 3 4 5 6 7 A A B B C B B 8．【答案】(1)O2 (2) (3) 减小 电极a的反应为，该反应生成了大量H+，导致增大，溶液pH减小 (4) 1 2 3 4 D C B C / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 化学反应与能量变化 课时3 化学电源 分层作业 1．（25-26高二上·甘肃白银·期末）能源的使用是推动工业生产和交通运输的基础。下列能量转化形式属于化学能转化为电能的是 A．煤粉燃烧 B．光伏发电 C．自热式火锅 D．铅蓄电池放电 2．（24-25高一下·江苏无锡·期中）2022年2月，我国北京成功举办了第24届冬季奥运会。下列有关说法正确的是 A．速滑馆“冰丝带”使用二氧化碳制冷剂制冰，该制冰过程属于化学变化 B．火炬“飞扬”使用作燃料，火焰呈黄色是因为在喷口格栅处涂有钾盐 C．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 D．赛事服务用车使用氢燃料电池车代替普通燃油车，有利于实现“碳中和” 3．（25-26高二上·湖南·阶段练习）酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，其结构如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是 A．氯化铵固体和氯化锌固体均为电解质 B．石墨能导电，故石墨为电解质 C．石墨电极上发生还原反应，失去电子 D．锌筒上的电极反应式为 4．（24-25高一下·北京丰台·期中）如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法不正确的是 A．石墨是电极材料 B．H2SO4可以传导电子和离子 C．O2是正极反应物、H2是负极反应物 D．该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行 5．（24-25高一下·河南南阳·期末）氢氧燃料电池(假设以KOH溶液作为离子导体，电极材料均为惰性电极)应用在载人航天器上，产生的水还可以供航天员饮用。下列说法错误的是 A．负极的电极反应式为 B．电池总反应为 C．氢氧燃料电池由于能量利用效率高，发展前景十分广阔 D．氢氧燃料电池的反应产物只有水，不产生污染 6．（24-25高一下·黑龙江绥化·期末）关于下列四个装置说法错误的是 装置I 装置II 原电池装置示意图 普通锌锰电池示意图 装置III 装置IV 铅蓄电池示意图 燃料电池示意图 A．装置I：铜电极质量增加 B．装置II：锌筒作负极，发生氧化反应 C．装置III：可充电，属于二次电池 D．装置IV：内电路中电子由b极移向a极 7．（2025高二下·云南·学业考试）下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．b电极通入氧气作负极 B．该装置将化学能转化为电能 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的电源 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发电装置 8．（24-25高一下·湖北武汉·期中）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，下列有关电池的叙述正确的是 A．燃料电池是一种清洁、安全、高效的电池 B．北斗卫星的光伏发电系统工作时，将化学能转化为电能 C．手机内置的锂离子电池充电、放电的过程属于可逆反应 D．新能源汽车所使用的三元锂电池和磷酸铁锂电池都属于一次电池 9．（25-26高一上·河北衡水·开学考试）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 A．Al、Cu、稀组成原电池，负极反应式为：Al-3e-=Al3+ B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]- C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，负极反应式为：Al-3e-=Al3+ D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，负极反应式：Fe-2e-=Fe2+ 10．（25-26高二上·辽宁·月考）检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法中不正确的是 A．工作过程中电极Ⅰ的电势低于电极Ⅱ B．电解质溶液中的向电极Ⅱ移动 C．工作一段时间后硫酸的浓度几乎不变 D．电极Ⅱ上发生反应：O2+4e-+4H+=2H2O 11．（25-26高二上·河南南阳·开学考试）氢能是理想的清洁能源。科学家通过化学方法使能量按人们所期望的形式转化，从而提高能源的利用率。 (1)氢气在燃烧时，放出大量热量，说明该反应是 反应(填“放热”或“吸热”)；这是由于反应物的总能量 生成物的总能量(填“大于”或“小于”)；从化学反应的本质角度来看，是由于断裂反应物中的化学键吸收的总能量 形成产物的化学键放出的总能量(填“大于”或“小于”)。 (2)通过氢气的燃烧反应，可以把氢气中蕴含的化学能转化为热能，如果将该氧化还原反应设计成原电池装置，就可以把氢气中蕴含的化学能转化为电能，如图就是能够实现该转化的装置，被称为氢氧燃料电池。 该电池的正极是 (填“a电极”或“b电极”)，在负极发生的反应是反应 (填“氧化”或“还原”)，在正极发生的电极反应是 ，在负极发生的电极反应是 ，电池反应的总方程式 。 (3)当b电极消耗4.48L氧气(标准状况)时，消耗氢气的物质的量为 ，导线中通过了 mol电子。 12．（25-26高二上·全国·课后作业）甲、乙两位同学均想利用原电池检测金属的活动性顺序，两人均用镁片与铝片作电极，甲同学将电极插入6 mol ·L-1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol ·L-1 NaOH 溶液中(如图所示)。 请回答下列问题： (1)甲池中的正极是 (填元素符号，下同)，负极反应式为 。 (2)乙池中的负极是 ，总反应的离子方程式为 。 (3)如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 的活动性更强，而乙会判断出 的活动性更强。 (4)由实验可得到的结论有 (填字母)。 a．利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意选择合适的电解质 b．镁的金属性不一定比铝的金属性强 c．该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值 d．该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析 e．直接利用金属活动性顺序判断原电池中的正、负极是不准确的 1．（24-25高一下·河北邯郸·期末）化学电源的广泛应用极大地改善了人们的生产生活，下列关于化学电源的说法正确的是 A．图1为暖贴的内部结构示意图，铁作负极，电极反应式为 B．图2为体温枪所用的银锌电池，电池工作时向锌负极移动 C．图3为氢氧燃料电池，负极反应为H2-2e-=2H+，电池工作一段时间后KOH浓度减小 D．图4为电动车的铅蓄电池，每消耗2mol 时，负极质量减少207g 2．（24-25高一下·湖南益阳·期末）银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 3．（24-25高一下·福建福州·期末）新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 4．（24-25高一下·四川南充·期中）对下列有关装置的说法正确的是 A．装置I中镁为原电池的负极 B．装置Ⅱ在工作时正负极质量均增加 C．装置Ⅲ能构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 5．（25-26高三上·江西·阶段练习）新型碳中和电池会“吸”二氧化碳，反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，其装置如下图所示。下列说法错误的是 A．电极a的电势小于电极b的电势 B．可用活性炭或石墨做电极b的材料 C．可用水系电解质溶液 D．正极的反应式为：3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C 6．（25-26高二上·福建龙岩·月考）一种氢氧燃料电池，结构如图，下列有关该电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．外电路中每有 0.4 mol 电子转移，必有6.72 L气体被消耗 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的电极移动 7．（24-25高一下·内蒙古巴彦淖尔·期末）四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 A．A B．B C．C D．D 8．（25-26高一上·北京·月考）乙醇()是生活中常见的物质，用途广泛，其合成方法和性质也具有研究价值。乙醇燃料电池具有很多优点，从而引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池： (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为 。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应为 。 (3)当酸性乙醇燃料电池工作一段时间后，若忽略溶液体积的变化，电极区域的会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。已知溶液的与相关，越大，溶液越小。结合化学用语解释说明 。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中，电极上发生的电极反应为 。 1．科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是 A．放电时，负极反应为 B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol C．充电时，电池总反应为 D．充电时，阳极室溶液中OH−浓度升高 2．（2024·江苏·高考真题）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．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，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，转移电子数为 3．能量转化率大；氧化剂和还原剂可以不断从外部输入；电极产物可以不断输出；且能代替汽油作为汽车的动力，能持续使用的新型电池为 A．锂电池 B．燃料电池 C．干电池 D．铅蓄电池 4．铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O 研读右图，下列判断不正确的是 A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42- B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的为0.2mol C．K闭合时，Ⅱ中向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $