第2章 第2节 专题探究2 新型化学电池原理分析.-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学必修第二册（鲁科版）

专题探究2新型化 黑题 专题强化 1.**我国《政府工作报告》首次写入“推动充3 电、加氢等设施的建设”。如图是一种新型 “全氢电池”，能量效率可达80%。下列说 法错误的是 H NaOH HCIO H2 NaClO NaClO 吸附层A 离子交换膜 吸附层B A.该装置将化学能转化为电能 B.离子交换膜允许H和OH通过 C.吸附层A为负极，电极反应式为H2 2e+20H=2H20 D.H,可循环使用，基本不需要补充 2.*锌一空气二次电池在柔性能源方面应用 较多，是各类新能源电池中备受关注的储能 4 设备之一，一种强碱性锌一空气电池工作示 意图如下。下列说法正确的是 汝 散电极 Zn(OH).P 隔膜 A.电流从Zn电极流出 B.OH向气体扩散电极移动 C.隔膜应选氢离子选择性膜 D.负极区的反应为Zn-2e+40H= [Zm(0H)4]2,[Zm(0H)4]2Zn0+ 20H+H,0 第2章黑白 电 学电池原理分析 子错题本 限时：35min *(2025·天津高一期末)流动电池是一种 新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶 液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液， 以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。 某种流动电池装置如图所示，电池总反应为 Cu+PbO,+2H,SOa-CuSO+PbSOa+2H2O 下列说法正确的是 A.电池工作时电解质溶 H,SO.-CuSO 液循环流动，无需补 充电解液 B.b极的电极反应为 Cu-2e-Cu2+ C.该电池工作时PbO,电极附近溶液的pH 减小 D.a为正极，电子由b极流出，经电解质溶液 流向a极 *（2024·山东临沂高一期末) 我国科学家设计了一种新型Zn-S 可充电电池，该电池放电时硫电极发生两步反 应，分别为S+2Cu2++4e=Cu,S、5Cu2++02+ 10e一Cu+2Cu,0。下列说法错误的是 碳布 碳布 硫 Cu2 Zn2 离子交换膜 A.放电时，硫电极发生还原反应 B.放电时，锌电极发生的反应为Zn-2e =Zn2+ 题045 C.每生成1 mol Cu,外电路中通过10mol 电子 D.放电时，电流方向为硫电极→负载→锌电 极→电解质溶液→硫电极 5.*钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫 化钠(NaS,)分别作为两个电极的反应物， B-AL203陶瓷（可传导Na)为电解质，反应原 理为2Na+xS=Na2S,(x=3~5,难溶于熔融 硫)，其装置如图所示。下列说法正确的是 用电器 a极 b极 B-AL,O, 熔融钠 熔融硫 陶瓷 和NaS A.a极为电池的正极 B.电池放电时，Na由b极向a极移动 C.该电池不适宜在较高温度下工作 D.B-AL,03陶瓷的作用是传导离子和隔离钠 与硫单质 6.*科技前沿一种新一代集电致 变色功能和储能功能于一体的电 子器件的工作原理如图所示，放电时该器件 的透光率增强。下列说法错误的是 0接用电器0 或电源 (透明) 入射光 FePO 0 LiTisO2 0 LiFePO Li-TisO (透明)】 A.放电时，Li移向a极 B.放电时，b极材料中Li元素化合价升高 C.放电时，a极的电极反应式为FePO4+ Li*+e-LiFePO D.当a、b两极质量变化差为14g时，外电路 转移1mol电子 7.。电池是人类生产和生活中的重要能量来 源，各式各样电池的发明和应用是化学对人 必修第二册·LK黑 类的一项重要贡献。 (1)世博会中国馆、主题馆等建筑所使用的光 伏电池（如图1），总功率达4兆瓦，是历届世 博会之最。光伏电池能将 (填“化学 能”“太阳能”或“热能”)直接转变为电能，在 外电路中电流方向为 (填“从a流向 b”或“从b流向a”)。 太阳光子 N型半导体 P型半导体 网 电极 太阳光伏电池的光电转换系统 图1 (2)将C2H0H设计成燃料电池，其利用率更 高，装置如图2所示(A、B为多孔碳棒)，实验 测得电子定向移向A电极，则 （填 “A”或“B”)电极入口加乙醇，其电极反应式 为 用电器 盐桥 硫酸溶液 NaClO,溶液NaCl溶液 图2 图3 (3)用原电池装置探究c(H)对CIO,与Cl反 应生成Cl,的影响。 ①在酸性条件下，该反应的离子方程式为 ②图3中盐桥的作用原理是 0 ③图3装置验证增大c(H),可提高Cl0;的 氧化性，请补全操作和现象：闭合K,至指针读 数稳定后， 白题046解析：(1)原电池反应必须是自发进行的氧化还原反应，A反应中各 元素化合价不变，是非氧化还原反应，不能设计成原电池：B反应中 FeCl,中Fe的化合价由+3变为+2，单质铁中Fe的化合价由0变 为+2，是氧化还原反应，能设计成原电池。(2)可以用活泼的金属F 作负极，石墨棒作正极，电解质溶液为氯化铁溶液，电子从负极沿导 线流向正极，形成闭合回路。 压轴挑战 8.(1)①2AgN03+2KI=2KN03+2Ag↓+L2②6I+2N03+8H 3I2+2N0↑+4H201:3(2)①1②不合理，KI溶液暴露在空气 中或久置会变为黄色③Ag*+e—Ag0.05N 解析：(1)①如果猜测2成立，厂与Ag发生氧化还原反应，Ag具有 较强的氧化性，发生反应的化学方程式为2AgNO3+2KI 2KNO3+2Ag↓+L2;②NO3在酸性条件下具有较强的氧化性，也可能 氧化I厂，反应的离子方程式为6I+2NO3+8Ht一3L2+2N0↑+ 4H20,NO?中N元素化合价降低，NO3是氧化剂；I元素化合价升 高，I是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：3。(2) ①Ag具有较强的氧化性，石墨2上发生电极反应Ag+e一Ag,石 墨2是正极，该装置的负极为石墨1；③石墨2表面有银白色金属析 出，为银离子得电子生成银单质，发生反应的电极反应式为Ag+e 一Ag,增重5.4g为银单质的质量，则电路中转移电子数为 108g·ml可x1 N mal-1=0.05N。 5.4g 课时3化学电池 白题 基础过关 题号1 23456 答案DDD AAC 1.D解析：普通干电池工作时将化学能转化为电能，A正确；锌锰干电 池中，锌电极是负极，B正确：锌锰干电池属于一次电池，C正确：锌 锰干电池中，锌电极是负极，发生氧化反应，D错误。 2.D解析：根据总反应式可知，氧化银为正极，发生还原反应，电极反 应式为Ag20+2e+H20—2Ag+20H,D错误。 3.D解析：钠硫电池放电时，B-AL203作为电解质，内部是阳离子 (Na)向正极迁移，阴离子向负极迁移，D错误。 4.A解析：根据铅酸蓄电池充放电时的电池反应可得，放电时Pb电 极失电子作负极生成PbSO4,Pb02电极得电子作正极生成PbS04; 充电时Pb电极为阴极，PbO2电极为阳极。根据分析可知，放电时 Pb02得电子，被还原，A错误。 5.A解析：氢气作为燃料在负极发生氧化反应，a电极是负极，电极反 应式为H2-2e+20H=2H20,A错误。 6.C解析：由氢离子的移动方向可知，P1电极为负极，水分子作用下 二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子， P2电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成 水。由分析可知，P2电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子 发生还原反应生成水，则放电时正极附近溶液的pH增大，A、B错 误；Pt,电极为负极，水分子作用下二氧化硫在负极失去电子发生氧 化反应生成硫酸根离子和氢离子，C正确：气体所处的状况未知，无 法计算外电路通过0.2mol电子时，正极消耗氧气的体积，D错误。 黑题 应用提优 题号124 答案CCC 1.C解析：电池工作时，Zn电极为负极，负极上Zn失电子结合氢氧根 离子生成Z(OH)2,因此锌电极附近溶液的碱性减弱，A错误；负极 的电极反应为Zn-2e+20H一Zn(0H)2,外电路中每通过1mol 正本参考答案 电子，消耗0.5 mol Zn,质量为32.5g,B错误；电池正极上Mn02得电 子结合水生成Mn0(0H)和氢氧根离子，电极反应为MnO2+H20+e 一MnO(OH)+OH,C正确：碱性锌锰电池是一次电池，D错误。 2.C解析：电子只能在导线中流动，不能在电解质溶液中流动。在该 电池中，放电时，电子从Zn电极经外电路流向Mn0,电极：充电时 电子从MnO2电极经外电路流向Zn电极，C错误。 3.(1)①Mg+2H=Mg2++H2↑②负A1-3e+40H 光照 [AN(OH)4]”(2)SiH,S限花H,+S↓氧化 解析：(1)①甲中A1和Mg均能和硫酸反应，但是Mg的金属性较A1 强，所以总反应为Mg和硫酸反应；②乙中只有Al能和氢氧化钠溶液 反应，所以A1作负极。(2)该电池为太阳能光电催化分解HS的装 置，b极将光能转化为电能，故可用Si作电极：该装置发生的有关反 应为H2S+2e3+—2H+S↓+2Fe2+(a极区)、2Fe2+-2e—2Fe3+ (a极)、2H*+2e一H2↑(b极)，这三个反应相加，结合反应条件 到总反应为H2S保H,+S↓；a极发生氧化反应 压轴挑战 4.C解析：根据放电过程中总反应：2Li+Cu20+H20一2Cu+ 2Li+20H可知，Li元素化合价由0价变为+1价，Cu元素化合价 由+1价变为0价，则Li电极为负极，电极反应式为Li-e一Li*,Cu 电极为正极，电极反应式为Cu20+H20+2e一=2Cu+20H°，放电时 电解质中阳离子向正极移动。锂是活泼金属，能与溶液中的水发生 反应，不能将有机电解质换成NaCl溶液，A正确；正极的电极反应式 为Cu20+H20+2e一2Cu+20H,B正确；Li带正电荷，应向正极 移动，若有0.01 mol Li透过固体电解质时，参与反应的02的物质的 量为0.01m0l=0.025m0,在标准状况下的体积为0.056L,C错误； 4 根据反应4Cu+02—2Cu20和2Li+Cu20+H20—2Cu+2Li +20H,可得总反应为4Li+02+2H20一4Li0H,D正确。 专题探究2新型化学电池原理分析 黑题 专题强化 题号123456 答案BDBCDB 1.B解析：“全氢电池”工作时是原电池反应，能量变化是将化学能转 化为电能，A正确；由工作原理图可知，左边溶液呈碱性，右边溶液呈 酸性，所以离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发 生中和，因此该离子交换膜不能允许H和OH通过，B错误：根据氢 气的进出方向可知，氢气在吸附层A上发生氧化反应，H元素化合价 由0价变成+1价，吸附层A为负极，电极反应式为H2-2e+20H 一2H20,C正确：根据C项分析可知，吸附层B为正极，发生了还 原反应，电极反应是2H+2e=H2↑，因此总反应为H+OH 一H20,H2可循环使用，基本不需要补充，D正确。 2.D解析：Zn元素的化合价升高，根据原电池工作原理，Zn电极为负 极，气体扩散电极为正极，电流从正极流向负极，因此电流从气体扩 散电极流出，A错误：根据原电池工作原理，OH向负极移动，即向Zn 电极移动，B错误；根据装置图，负极反应式为Zn-2e+40H [Zm(0H)4]2,正极反应式为02+4e+2H,0一40H,隔膜应为氢 氧根离子选择性膜，C错误；根据装置图，负极反应式为Z-2e+ 40H—[Zn(0H)4]2,[Zn(0H)4]2再分解成Zn0,离子方程式 为[Zn(0H)4]2-Zn0+20H+H20,D正确。 3.B解析：由电池总反应可知，则调节电解质溶液的方法是补充 H2$04,A错误；b极上铜失电子发生氧化反应，为负极，电极反应式 为Cu-2e—Cu2+,B正确；Pb02得电子发生还原反应，为正极，电 极反应式为Pb02+4H++S0+2e一PbS04+2H20,所以Pb02电 极附近溶液的pH增大，C错误；电子不能在溶液中通过，D错误。 4.C解析：根据题意，放电时，S得到电子，化合价降低，作氧化剂被还 黑白题19 原，为正极，则Z为负极，作还原剂发生氧化反应，电极反应式为 Zn-2e=Zn2+。由分析可知，A、B正确；由反应5Cu2++02+10e 一Cu+2Cu20可知，每生成1mol铜，需要10mol电子，由于该电池 放电时硫电极发生两步反应，则反应S+2Cu2++4e—Cu,S也消耗 一部分电子，故外电路中通过电子的物质的量大于10mol,C错误； 放电时，电流方向从正极经负载流向负极，即硫电极→负载→锌电极 →电解质溶液→硫电极，D正确。 5.D解析：由图知，放电时，Na失电子发生氧化反应，所以a为负极，b 为正极，负极反应式为2Na-2e一2Na+,正极反应式为xS+2e 一S?,放电时，电解质中阳离子向正极(b极)移动，阴离子向负极 (a极)移动。放电时，Na失电子发生氧化反应，所以a为负极，A错 误；放电时，电解质中阳离子（钠离子）向正极(b极)移动，B错误：原 电池工作时，控制的温度应满足Na、S为熔融状态，则该电池适宜在 较高温度下工作，C错误；B-Al203陶瓷可传导Na,起到传导离子的 作用；同时将熔融钠和熔融硫（及多硫化钠）隔开，防止二者直接反 应，所以B-Al203陶瓷的作用是传导离子和隔离钠与硫单质，D 正确。 6.B解析：由题图可知，放电时，a极为原电池正极，在锂离子作用下 FeP04得到电子发生还原反应生成LiFeP(04,b极为负极，Li,Ti012 失去电子发生氧化反应生成Li4Ti012。放电时，a极为原电池正极， b极为负极，则阳离子锂离子移向正极a极，A正确：放电时， Li2Ti012在负极失去电子发生氧化反应生成Li4Ti012,钛元素的化 合价升高，i元素的化合价不变，B错误；放电时，a极为原电池正 极，电极反应式为FePO4+Li+e一L证ePO4,C正确；放电时总反 应为3FeP04+Li,Ti5012一3 LiFeP04+Li4Ti,012,则外电路转移 1mol电子时，负极质量减少7g,正极质量增加7g,两极质量变化差 为14g,D正确。 7.(1)太阳能从b流向a(2)BC,H,0H-12e+3H20—2C02↑+ 12H+(3)①6H*+C103+5CI—3CL2↑+3H,0②通过盐桥中离 子的定向移动，将两个相互隔离的电解质溶液连接起来，传导电流 ③向左边烧杯中加入少量硫酸，观察电压表示数逐渐变大，右边烧杯 有刺激性气味的气体产生 解析：(1)光伏电池能将太阳能转化为电能，从图中可知，正电荷向 下移动，电子向上移动，外电路中电流方向为从b流向a。(2)电子 定向移向A电极，则A为正极，B为负极，乙醇燃料电池中乙醇从负 极加入，即从B极入口加人。该装置电解质溶液为硫酸，乙醇在负极 失电子生成二氧化碳和氢离子。(3)①酸性条件下，氢离子、C0;和 C1发生氧化还原反应生成氯气和水：②阴、阳离子能在盐桥中自由 移动，因此盐桥的作用原理是通过盐桥中离子的定向移动，将两个相 互隔离的电解质溶液连接起来，形成闭合回路；③要验证氢离子浓度 增大，可提高C0?的氧化性，具体操作为：闭合K,至指针读数稳定 后，向左边烧杯中加入少量硫酸，此时随着NaCI03溶液酸性的增强， C0?的氧化性增强，则左侧石墨电极为正极，右侧石墨电极为负极， 右侧石墨电极上氯离子失电子生成氯气，故观察到电压表示数逐渐 变大，右边烧杯有刺激性气味的气体产生。 第2节阶段综合 黑题 阶段强化 题号123456 答案AD C DAC D 1.A解析：阳光照射，贮存氢气，将光能转化为化学能，氢气燃料电池 的使用，将化学能转化为电能，电能再转化为机械能，故选A。 2.D解析：反应开始后，针筒活塞向右移动，主要是因为反应产生氢气 使装置内压强变大，不能说明该反应一定放热，D错误。 3.C解析：根据电池总反应可知，铝元素的化合价升高，失去电子被氧 化，即A1作电池的负极，则Ag20作电池的正极，A、B正确：根据原电 池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，即由铝极流向氧化银 极，C错误：原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即0H向 必修第二册·LK 铝极迁移，D正确。 4.D解析：杠杆为导体时，向烧杯中央滴入CuS0,溶液，构成e、Cu 原电池，Fe为负极，电极反应为Fe-2e一Fe2+,Cu为正极，电极反 应为Cu++2eCu,则A端低，B端高：杠杆为绝缘体时，只发生 Fe与硫酸铜溶液的反应，在Fe的表面附着Cu,铁球质量变大，则A 端高，B端低：故选D。 5.AC解析：该反应的反应物总能量高于生成物的总能量，故为放热 反应，A正确；反应过程中，有0一0非极性键断裂，但没有非极性键 形成，B错误；由题干图示信息可知，化学方程式为HCH0+O, HCH,0+C0,C正确；反应后HAP中的氧原子来自02，若用180， 作示踪实验，反应后HAP中含180原子，D错误。 6.D解析：由题图可知，通人氢气的一极为负极，电极反应式为H2- 2e一2H,H与HC03反应生成C02,通入氧气的一极为正极，电 极反应式为02+4e+2H20一40H,C02与0H反应生成C03。 负极的电极反应式为H2-2e—2H+,A错误：正极反应消耗标准 状况下22.4L02,理论上需要转 2.4L·nF×4=4mol电子，但 22.4L 题目中未指明在标准状况下，则转移电子不一定为4mol,B错误：由 题图可知，该装置用于空气中C02的捕获，C02与正极生成的0H反 应生成C0},出口A流出的气体不含C02,C错误；由题图可知，短路 膜中存在电子移动，与常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还 可以传递电子，D正确。 7.(1)NH时+0H△NH,↑+H,0(2)①放热②NH+202 2H*+N03+H20(3)A(4)电子沿导线流向正极铜，溶液中 的H在正极Cu上得电子生成H2(5)根据能量守恒，能量的变化 相同，但温度变化不相同，则说明实验I中化学能主要转化为热能， 实验Ⅱ中化学能主要转化为电能，部分转化为热能(6)e-2e =fe24 解析：(1)铵盐和氢氧化钠在加热条件下反应生成氨。(2)①由题图 可知，第一步反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反 应。(3)Z片与稀硫酸的反应是放热反应，反应物的总能量高于生 成物的总能量，其能量变化关系符合图A。(5)实验I和Ⅱ产生等量 气体时，测得T2>T3。结合能量的转化形式，分析两溶液温度变化幅 度不同的原因是实验I和Ⅱ产生等量气体时，根据能量守恒定律可 知，能量改变相同，但温度变化不相同，则说明实验I中化学能主要 转化为热能，实验Ⅱ中化学能主要转化为电能，部分转化为热能。 (6)将Zn片和Cu片换成Fe片和石墨棒，重复实验Ⅱ，Fe片为负极， 石墨棒为正极，电流表指针发生偏转，铁片表面发生的电极反应为 Fe-2efe2*。 第3节化学反应的快慢和限度 课时1化学反应的快慢 白题 基础过关 题号12 345678910 答案DAC D AA DC CB 1.D解析：化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓 度的增加来表示，A错误；化学反应速率为0.2mol·L1·min1,是 指反应经过1min后，某物质的浓度减少或增加0.2mol·L-1,B错 误：有些反应无明显现象，如酸碱中和反应，C错误：化学反应速率可 以衡量化学反应进行的快慢，D正确。 2.A解析：用不同物质表示的反应速率比等于化学计量数比。 (W)=2(X)→化学计量数比W:X=2:1;v(Y)=2(X)→化学 计量数比Y:X=2:1;w(Z)=2w(W)+化学计量数比Z:W=2: 1:综上，反应式为2W(g)+X(g)一2Y(g)+4Z(g),A正确。 3.C解析：S03的浓度增加了0.4mol·L1,根据化学方程式可得，02的浓 度减小了0.2mdl·L,由(02)= 4c0）可得，4L=4c（0 △t (02) 黑白题20