第四章第一节 原电池同步练习 试卷—高二上学期化学人教版选择性必修1化学反应原理

**基本信息** 该同步练习通过基础概念辨析、综合应用分析及创新情境探究的分层设计，构建从单一知识点到实际应用的知识巩固路径，适配新授课教学需求，体现化学观念与科学思维的培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|原电池构成、电极判断、金属活动性等单一知识点|以单选题（1-5）和填空题（15）为主，通过概念辨析题夯实基础，如判断正负极及电子流向| |进阶层|电极反应式书写、离子移动、多装置比较等综合应用|结合单选题（6-10）和填空题（16-17），通过装置分析题深化理解，如不同原电池能量利用率比较| |挑战层|微生物电池、新型电池等创新情境应用|以单选题（11-14）和填空题（18）呈现，通过实际问题情境题培养科学探究与实践能力，如三室污水处理电池系统分析|

高二化学人教版选择性必修1化学反应原理 4.1原电池同步练习 一、单选题 1．化学与生产、生活密切相关，下列说法错误的是 A．铅蓄电池为二次电池，可重复使用 B．氢能被称为绿色能源的原因是燃烧所得产物基本无污染 C．工业上燃煤时，将块状煤粉碎的目的是加快反应速率 D．氨气作燃料电池的燃料，燃料电池工作时，主要是由电能转化为化学能 2．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀溶液中，电流由D流向C；③A、C相连后，同时浸入稀溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是 A．A>B>C>D B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 3．某同学利用如图所示装置探究原电池原理。下列说法正确的是 A．Zn电极是该电池的正极 B．Cu电极表面产生的气体是 C．电子经导线由Cu电极流入Zn电极 D．该装置可将电能转化为化学能 4．燃料电池(如CO、CH4、CH3OH等与O2组成)，用惰性电极插入KOH溶液中，在两极分别通入CH3OH和O2，有关此电池判断正确的是 A．正极反应式：2CH3OH+2H2O-12e-→2CO2↑+12H+ B．放电一段时间后，负极的pH值升高 C．放电一段时间，阳离子向负极移动，阴离子向正极移动 D．该电池在工作时，每消耗32gCH3OH，外电路中通过6mole- 5．锌粒(过量)与100 mL 0.01 mol⋅L-1的稀硫酸反应，为了加快此反应速率而不改变生成H2的量，下列方法可行的是 A．改用100 mL 0.01 mol⋅L-1稀硝酸 B．加入10 mL 0.5 mol⋅L-1的稀硫酸 C．滴入几滴硫酸铜溶液 D．将0.01 mol⋅L-1的稀硫酸换成98%的浓硫酸 6．利用反应构成的电池，既能实现有效减少氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图。说法不正确的是 A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．电极A上发生氧化反应，电极B为正极 C．当有0.1mol 被处理时，转移电子的物质的量为0.4mol D．电极A上的电极反应式为 7．锂离子电池通常以碳材料为负极，、等锂的活性化合物为正极。放电时，下列有关碳材料电极的说法不正确的是 A．失去电子 B．发生氧化反应 C．移向该极 D．外电路电流流向该极 8．将、设计成固体氧化物燃料电池，总反应方程式为，该装置如图所示。下列关于装置工作时的叙述正确的是 A．电极X为正极，发生氧化反应 B．电池工作时，氧离子从Y极向X极移动 C．Y极的电极反应式： D．若参与反应，则通过外电路电子的物质的量是 9．如图为两种不同的铜锌原电池，下列相关说法错误的是 A．图a与图b的反应原理均为 B．图a中电流流向为Cu片→导线→Zn片→溶液→Cu片 C．图b所示原电池能量利用率比图a所示原电池要高 D．图b盐桥中移向溶液 10．Mg-CuCl电池是一种海水电池。下列说法错误的是 A．电解质溶液是海水 B．负极材料是镁，发生还原反应 C．电池工作时电子由Mg经导线向CuCl移动 D．正极反应式为CuCl+e-=Cu+Cl- 11．Romanenko利用微生物电池将催化还原的工作原理如图所示；下列说法正确的是 A．电池工作过程中，电子由a极经溶液流向b极 B．升高温度一定可以提高该电池的工作效率 C．每处理1 mol，理论上可生成(标准状况下)33.6 L D．a极的电极反应式为： 12．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该微生物燃料电池，负极为b B．该电池正极电极反应式为 C．当有1 mol的通过质子交换膜，则电路中有0.5 mol电子发生转移 D．升高温度可以加快化学反应速率，故应在较高温度下工作，保证该电池的供电速率 13．我国报道了一种新型电池，为的治理和利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示，电池放电时的总反应为。下列有关该电池工作时的说法正确的是 A．外电路电流的方向：a极→电流表→b极 B．极的电极反应： C．有机电解液能换成含的水溶液 D．当外电路通过时，b极质量增加 14．一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 二、填空题 15．下图为某实验小组依据氧化还原反应设计的两套原电池装置。 (1)该实验小组是依据哪个氧化还原反应设计的原电池装置，请写出该反应的离子方程式________________________。 (2)该反应的负极反应式是___________________。 (3)正极材料是__________。铜能代替它的原因是_____________________________。 (4)盐桥(装有含琼胶的KCl饱和溶液)中离子移动方向是：Cl−移向_______(填“正极”或“负极”)。 (5)装置乙优于装置甲的原因：_______________________________ 。 16．微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种乙醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如下： (1)该电池外电路电子的流动方向为_______。(填写“从A到B”或“从B到A”) (2)A电极附近乙醇发生的电极反应式为_______。 (3)工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将_______(填写“增大”、“减小”或“不变”)，结合化学用语说明原因_______。 17．一种三室微生物电池污水处理系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用表示，咸水为一定浓度的溶液。回答下列问题： (1)离子交换膜I是______(填“阴”或“阳”，下同)离子交换膜，离子交换膜Ⅱ是______离子交换膜。 (2)该装置工作时，发生还原反应的电极为______(填“a”或“b”)极。 (3)a极上的电极反应式为______；该装置工作一段时间后，a极区溶液的pH______(填“减小”“增大”或“不变”，下同)；b极区溶液的______。 (4)当极生成(标准状况下)，理论上极可处理______，通过离子交换膜Ⅱ的离子数目有______。 18．一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。请回答下列问题。 (1)反应，每消耗0.1 mol CH4理论上转移的电子数目为___________。 (2)电池工作时，向电极___________(填“A”或“B”)移动。 (3)电极A上发生的电极反应式为___________、___________。 (4)电极B上发生的电极反应式为___________。 (5)装置甲放置固态试剂是___________(写名称)，目的是___________。 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 《高二化学人教版选择性必修1化学反应原理4.1原电池同步练习6-3（含解析）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B B D C D C C D B 题号 11 12 13 14 答案 C B B B 1．D 【详解】A．铅蓄电池属于可充电的二次电池，放电后可充电重复使用，A正确； B．氢气燃烧的产物为，基本无污染物产生，因此氢能被称为绿色能源，B正确； C．将块状煤粉碎可增大煤与空气的接触面积，从而加快燃烧反应速率，C正确； D．燃料电池工作时是将化学能转化为电能，而非电能转化为化学能，D错误； 故选D。 2．B 【详解】①中形成原电池，A为负极，活动性；②中电流由D流向C，说明C为负极，活动性；③中C极产生气泡，说明C为正极，活动性；④中D极发生氧化反应，说明D为负极，活动性，故活动性：，选B。 3．B 【详解】A．Zn的金属活动性强于Cu，在该原电池中Zn失电子作负极，A错误； B．Cu为正极，电解质溶液中的在Cu电极表面得电子发生还原反应，生成，B正确； C．原电池中电子由负极经导线流向正极，即电子经导线由Zn电极流入Cu电极，C错误； D．该装置为原电池，可将化学能转化为电能，D错误； 故选B。 4．D 【分析】CH3OH和O2的燃料电池中，氧气发生还原反应，作正极；CH3OH发生氧化反应，作负极，据此分析： 【详解】A．正极发生得电子的还原反应，正极反应方程式为，A错误； B．负极反应为，反应消耗，负极附近浓度降低，pH值降低，B错误； C．原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误； D．32g CH3OH的物质的量为，根据负极反应，1mol CH3OH外电路中通过6mole-，D正确； 故选D。 5．C 【详解】A．改用100 mL 0.01 mol⋅L-1稀硝酸并不会产生氢气而会产生NO，不符合题意； B．加入高浓度的稀硫酸会增加溶液中氢离子的浓度，从而加快反应速率，但是，这会增加生成氢气的总量，不符合题意； C．滴入几滴硫酸铜溶液会形成锌铜原电池加快反应速率，但因氢离子总量未变，不影响氢气总量，符合题意； D．将的稀硫酸换成的浓硫酸，并不会产生氢气而会产生二氧化硫，不符合题意。 故答案选C。 6．D 【分析】根据题干中给出的反应，发生还原反应，故通入的电极B为正极，发生氧化反应，故通入的电极A为负极，由此分析。 【详解】A．该原电池中，通入的电极A为负极，通入的电极B为正极，电流从正极流出经负载流向负极，即从右侧电极流向左侧电极，A正确； B．电极A上失电子发生氧化反应，为负极，电极B上得电子发生还原反应，为正极，B正确； C．中N元素从+4价被还原为0价，1mol 参与反应转移4mol电子，则0.1mol 被处理时，转移电子物质的量为，C正确； D．电解质溶液为碱性溶液，电极反应式中不能出现，电极A的正确反应式为，D错误； 故选D。 7．C 【详解】A．放电时碳材料为原电池负极，负极发生失电子的反应，A正确； B．负极发生失电子的反应，有元素化合价升高，发生氧化反应，B正确； C．原电池中阳离子向正极移动，应移向正极，不会移向碳材料电极(负极)，C错误； D．外电路中电流方向与电子流动方向相反，电子从负极流出经外电路流向正极，因此电流从正极流向碳材料电极(负极)，D正确； 故选C。 8．C 【详解】A．由装置图可知，二氧化氮从电极X一侧通入并被还原，电极反应为，因此X为正极，但发生还原反应，A错误； B．氧离子在X极生成、在Y极参与氨的氧化反应，故工作时氧离子通过固体电解质由X极移向Y极，B错误； C．Y极通入氨，氨失电子发生氧化反应，其电极反应式为，C正确； D．题目未说明二氧化氮气体所处的温度和压强，不能由其体积确定物质的量，因而不能据此确定通过外电路电子的物质的量，D错误； 故选C。 9．D 【分析】铜锌原电池，根据金属活动性顺序表，Zn比Cu活泼，所以铜为正极，得电子被还原生成铜，Zn为负极，Zn失电子生成，据此分析； 【详解】A．两个铜锌原电池的总反应均为失电子被氧化，得电子被还原，总反应为，A不符合题意； B．原电池中电流在外电路由正极（片）流向负极（片），内电路由负极经溶液流向正极，形成闭合回路，即流向为片→导线→片→溶液→片，B不符合题意； C．图a中直接与溶液接触，部分直接与发生非原电池反应放热，降低了电能转化率，图b的盐桥避免了该副反应，能量利用率更高，C不符合题意； D．原电池中阳离子向正极区移动，图b的正极区为溶液，因此移向溶液，而非溶液，D符合题意； 故答案选D。 10．B 【详解】A. 电解质溶液是海水：Mg-CuCl电池利用海水作为电解质溶液，提供离子导电，符合海水电池的定义，A正确； B. 负极材料是镁，发生还原反应：负极发生氧化反应（），还原反应发生在正极，B错误； C. 电池工作时电子由Mg经导线向CuCl移动：电子从负极（Mg）流出，经导线流向正极（CuCl），符合电子流向原理，C正确； D. 正极反应式为：氯化亚铜（CuCl）在正极得到电子还原为铜和氯离子，反应式正确。D正确； 故选B。 11．C 【分析】由图可知，在b极被还原生成，在a极被氧化生成，则a极为负极，电极反应式为：，b极为正极，电极反应式为：。 【详解】A．电池工作过程中，电子由负极流向正极，故由a极经导线流向b极，A错误； B．该电池为微生物电池，高温条件会杀死微生物，因此不能在高温下工作，B错误； C．处理1 mol时转移6 mol，据得失电子守恒可知，负极上生成，在标准状况下的体积为，C正确； D．a极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为：，D错误； 故选C。 12．B 【详解】A．该微生物燃料电池，b极通入氧气，氧气发生还原反应，则b为正极，A错误； B．正极上得电子，在酸性环境下与结合生成，电极反应式为，B正确； C．根据电荷守恒，1 mol 带1 mol正电荷，当有1 mol 通过质子交换膜时，电路中有1 mol电子发生转移，C错误； D．较高温度下微生物的蛋白质会变性失活，导致电池无法正常工作，不能在高温下工作，D错误； 故选B。 13．B 【分析】利用原电池原理实现的转化，由总反应和图示可知在b电极转化为，b极为正极，电极反应式为，a极为负极，电极反应式为，据此回答。 【详解】A．根据电池放电时的总反应可知，失电子发生氧化反应，a极为负极，b极为正极，电流方向：b极(正极)→电流表→a极(负极)，A错误。 B．b极为正极，正极反应式为，B正确。 C．原电池工作时，锂箔是活泼金属锂，用水溶液作电解液会造成锂与水不断反应，故不能选择水溶液为电解液，C错误。 D．每生成1 mol则转移2 mol 电子，外电路中通过时，会生成附着在b极上，b极质量增加，D错误。 故选B。 14．B 【分析】该扣式电池中，活泼金属作负极，作正极，以此解答。 【详解】A．石墨具有良好的导电性，添加到电极材料中可增强电极的导电性，A正确； B．题干明确难溶于有机溶剂，无法电离出自由移动的，正极反应物是固体，正极反应应为，B错误； C．原电池放电时，阳离子向正极移动，因此从负极向正极移动，C正确； D．负极反应为，2.1g 的物质的量为，理论上外电路中通过，D正确； 故选B。 15．(1)Fe+Cu2+=Fe2++Cu (2)Fe-2e− =Fe2+ (3) 石墨 铜是能导电的固体，且不与电解质溶液反应 (4)负极 (5)避免Fe直接与Cu2+接触发生置换反应，减小能量损耗，能获得更稳定、持续的电流，电池转化效率高 【详解】（1）在给定的装置中，铁比C活泼，活泼金属铁作负极，失去电子；氯化铜溶液中的铜离子在正极得到电子。因此，总反应为铁与铜离子的置换反应，对应的离子方程式为 。 （2）铁比碳活泼，铁作为负极失去电子生成亚铁离子，其电极反应式为 。 （3）根据图示，装置中的正极材料是石墨（或C）。原电池的正极材料通常只需满足两个条件：一是能够导电，二是活泼性弱于负极材料。铜的金属活动性比铁弱，且具有良好的导电性，因此完全可以代替石墨作为该原电池的正极。 （4）在原电池工作时，负极不断产生阳离子（），正极不断消耗阳离子（）。为了维持两侧溶液的电中性，盐桥中的阴离子（）会向负极区移动，阳离子（）会向正极区移动。因此， 移向负极。 （5）装置甲（单液原电池）中，铁片直接与氯化铜溶液接触，铁会直接置换出铜并附着在铁片表面，形成无数微小的原电池，导致部分化学能转化为热能损耗，电流不稳定且电池寿命短。装置乙（双液原电池）采用盐桥将还原剂（Fe）和氧化剂（）隔离，避免了它们直接接触发生化学反应，使得电子只能通过外电路转移，从而能够产生持续、稳定的电流，大大提高了化学能转化为电能的效率。 16．(1)从A到B (2)C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+ (3) 不变 B电极反应是O2+4e-+4H+=2H2O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变 【分析】A电极乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子，A是负极；B电极氧气得电子生成水，B是正极。 【详解】（1）A是负极、B是正极，该电池外电路电子的流动方向为从A到B； （2）A电极乙醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+； （3）B电极反应是O2+4e-+4H+=2H2O ，当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将不变。 17．(1) 阴 阳 (2)b (3) 减小 增大 (4) 23.5 7 【分析】由图示和已知可知，在三室微生物电池污水处理系统中，电极a处发生的反应为：，故电极a为负极，失去电子，其电极反应为：；电极b处发生的反应为：，故电极b为正极，得到电子，其电极反应为：。 【详解】（1）由图可知，在三室微生物电池污水处理系统中，咸水进入，流出为淡水，故在电池中钠离子和氯离子分别移动到两个电极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，离子交换膜I是阴离子交换膜；离子交换膜Ⅱ是阳离子交换膜； （2）由分析可知，电极b为正极，得到电子，发生还原反应； （3）由分析可知，电极a为负极，其电极反应为：；由分析可知随着反应的继续，电极a处，氢离子浓度增加，减小；电极b处，氢氧根离子浓度增加，增加； （4）当极生成(标准状况下)，即生成氮气的物质的量为，带入电极b处电极反应方程式：，可知其转移电子数：，故。带入电极a的电极方程式：，可知参加反应的有机物的物质的量：，故，带入可知其质量为；依据电极反应，生成氮气时，电极b处，生成，消耗，故需要补充，故通过离子交换膜Ⅱ的离子数目有。 18．(1) (2)A (3) (4) (5) 氯化钙或无水氯化钙 除去二氧化碳中的水 【分析】一种熔融碳酸盐燃料电池，电极A通入燃料，则A为负极A极主要有两种燃料CO和，极反应为、；电极B通入氧气，为正极，发生。阴离子向负极A移动，故向电极A移动。 【详解】（1）反应，每个中碳元素化合价升高失6个电子得CO，故每消耗0.1 mol CH4理论上转移的电子数目。 （2）电池工作时是原电池，阳离子移向正极、阴离子移向负极，故向电极A移动。 （3）根据分析，电极A上进入CO和氢气两种气体，电极A上发生的电极反应式为、。 （4）根据分析可知电极B上发生的电极反应式为。 （5）根据电极A得极反应可判断产物有，故装置甲用于除去二氧化碳中的水，可放置固态试剂。 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 $