高一化学人教必修2同步课时检测22 第2课时 《发展中的化学电源》答案 解析.docx

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高一化学人教必修2同步课时检测22第2课时《发展中的化学电源》答案解析

2020年高一化学人教必修2：

——《发展中的化学电源》课时检测

一、选择题

1.（2019·福建师大附中高一期末考试）某普通锌锰干电池的结构如图所示。

下列说法正确的是（　C　）

A．锌筒是原电池的正极

B．石墨电极上发生氧化反应

C．铵根离子流向石墨电极

D．电子经石墨沿电解质溶液流向锌筒

解析：

由普通锌锰干电池的结构图中电子的移动方向可知，Zn为负极，A项错误；石墨为正极，正极上发生还原反应，B项错误；原电池工作时，电解质溶液中，阳离子从负极流向正极，C项正确；电子只能在外电路中流动，不能在电解质溶液中流动，D项错误。

2.（2019·河南郑州一中月考）将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，如图所示。

该装置在工作时，下列叙述正确的是（　D　）

A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2＋

B．铝是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成

C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流

D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理

解析：

一般情况下，在原电池中较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极，但在该原电池中电解质是氢氧化钠溶液，由于镁和氢氧化钠不反应，铝可以和氢氧化钠反应生成氢气，所以此装置中铝是负极，电解反应为Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－。

镁是正极，电极反应为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，A、B项错误；在原电池的电解质溶液中没有电子通过，而是离子的定向移动产生电流，C项错误；铝表面的氧化膜Al2O3能溶于NaOH溶液，所以不必处理，D项正确。

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（　B　）

A．锂电池　　　　　B．燃料电池

C．干电池D．铅蓄电池

解析：

只有燃料电池符合上述要求，选B。

4.酸性干电池装置示意图如图所示，电池总反应式为Zn＋2NH

===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑，下列说法正确的是（　B　）

A．碳为电池的负极

B．氨气在碳棒上生成

C．电流由锌极流向碳极

D．H2在Zn片上生成

解析：

放电时，Zn失电子，作负极，A项错；正极电极反应为2NH

＋2e－===2NH3↑＋H2↑，所以NH3在碳棒上生成，B项正确；电流由碳棒流向锌极，C项错误；H2在碳棒上生成，D项错误。

5．（2019·安庆高一检测）Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。

有关该电池的说法正确的是（　D　）

A．Mg为电池的正极

B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

C．不能被KCl溶液激活

D．可用于海上应急照明供电

解析：

由电池反应知，Mg是还原剂，作负极，负极反应为Mg－2e－===Mg2＋，A、B错，该电池能被海水激活，也能被KCl溶液激活，C错；电池能被海水激活提供电能，可用于海上应急照明，D正确。

6．（2019·银川高一期末）“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg（OH）2。

下列关于该电池的说法错误的是（　D　）

A．活性炭作正极

B．食盐水作电解质溶液

C．电池工作时镁片逐渐被消耗

D．实现了电能向化学能的转化

解析：

由电池反应式可知，Mg元素由0价变为＋2价，失电子作负极，活性炭作正极，食盐水作电解质溶液，电池工作时镁片逐渐被消耗，实现化学能向电能的转化，D项错误。

7．（2019·铜陵高一检测）有一种新型的碱性锌锰电池，它是在酸性锌锰电池的基础上改进的。

下列对于碱性锌锰电池的叙述中不正确的是（　C　）

A．碱性锌锰电池工作时，电子由Zn极经外电路流向碳极

B．这种电池较酸性锌锰电池使用寿命长

C．碱性锌锰电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化

D．这种电池的电解质由传统的NH4Cl换成湿的KOH

解析：

原电池只能实现化学能向电能的转化，电解池才实现电能向化学能的转化，C项不正确，选C。

8．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（　C　）

A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏

C．铅蓄电池工作时，电能转化成化学能

D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

解析：

干电池放电后不能再复原，属一次电池，铅蓄电池放电后可以充电继续使用，属二次电池，氢氧燃料电池把燃料的化学能转化成电能，属燃料电池，A项正确；干电池使用过程中，Zn为负极，失电子被氧化，因此锌筒被破坏，B项正确；铅蓄电池工作时，把化学能转化成电能，C项不正确；氢氧燃料电池最终产物为H2O，无污染，D项正确。

9．（2019·泰安高一检测）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。

该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。

关于该电池的下列说法不正确的是（　C　）

A．水既是氧化剂又是溶剂

B．放电时正极上有氢气生成

C．放电时OH－向正极移动

D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

解析：

该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中OH－向负极移动，C项错误。

10．（2019·淮北高一期中）某原电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O，两电极材料都是石墨，氢氧化钾为电解质溶液，下列说法不正确的是（　C　）

A．氧气在正极发生还原反应

B．负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O

C．该电池工作一段时间后电解质溶液中c（OH－）变大

D．若正极消耗的气体质量为4g，则转移的电子的物质的量为0.5mol

解析：

根据原电池的工作原理，在正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故A正确；根据电池总反应以及电解质的环境，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，故B正确；根据电池总反应，生成了H2O，对KOH溶液起到稀释作用，c（OH－）降低，故C错误；正极上消耗的是氧气，因此转移电子物质的量为4×

mol＝0.5mol，故D正确。

11．（2019·贵阳高一期末联考）如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（　B　）

A．对电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

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

解析：

由图示分析知在对电极上发生的反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A项正确；半导体电极是负极，发生氧化反应，B错误；电解质溶液中阳离子向正极即对电极移动，C项正确；据过程分析，整个过程实现了太阳能向电能、化学能的转化，D项正确。

12．（2019·武汉高一检测）LED产品的使用为城市增添色彩。

如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。

下列有关叙述正确的是（　C　）

A．电路中的电子从负极经外电路到正极，再经过KOH溶液回到负极，形成闭合回路

B．a处通入氢气，b处通入氧气，该装置将化学能最终转化为电能

C．电池放电后，OH－的物质的量浓度减小

D．通入O2的电极发生反应：

O2＋4e－===2O2－

解析：

电路中的电子从负极经外电路到正极，但是电子不经过KOH溶液，A不正确；由外电路中电子的运动方向可知，a是负极、b是正极，故a处通入氢气、b处通入氧气，该装置将化学能最终转化为光能，B不正确；电池放电后，电池反应产物是水，故OH－的物质的量浓度减小，C正确；通入O2的电极发生反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D不正确。

13.镁燃料电池具有能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于储运等特点。

如图为镁－次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是（　A　）

A．放电过程中OH－移向正极

B．电池的总反应式为Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2↓＋Cl－

C．镁电池中镁均为负极，发生氧化反应

D．正极反应式：

ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－

解析：

根据工作原理图判断反应过程，判断正、负极，正确书写电极反应式。

镁燃料电池，镁作负极失电子，碱性溶液中生成Mg（OH）2。

ClO－在正极反应，由图可知有Cl－和OH－生成，正极反应式：

ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，OH－向负极移动，生成Mg（OH）2。

14．（2019·三明高一期中）镍氢电池是新型的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池，镍氢电池的总反应式：

H2＋NiO（OH）

Ni（OH）2。

根据此反应式判断，下列叙述不正确的是（　A　）

A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B．电池放电时，镍元素被还原

C．电池充电时，是电能转化为化学能

D．电池放电时，H2是负极

解析：

电池放电时，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以电极周围OH－离子减少，pH减小，A项不正确；电池放电时，正极反应为NiO（OH）＋H2O＋e－===OH－＋Ni（OH）2，镍元素被还原，B项正确；电池充电时，电能转化成化学能，C项正确；电池放电时，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，H2是负极，D项正确。

二、非选择题

1．CH3OH是一种无色有刺激性气味的液体，在生活中有重要用途，同时也是一种重要的化工原料。

（1）甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气、KOH（电解质溶液）构成，则下列说法正确的有__CD__。

A．电池放电时通入空气的电极为负极

B．电池放电时负极的电极反应式为CH3OH－6e－===CO2↑＋2H2O

C．电池放电时，电解质溶液的碱性逐渐减弱

D．电池放电时每消耗6.4gCH3OH转移1.2mol电子

（2）写出甲醇燃料电池在酸性条件下负极的电极反应式：

　CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋　。

解析：

（1）根据甲醇燃烧过程中电子转移情况可知，通甲醇的电极为负极，通空气的电极为正极，A项错误；在碱性电解质溶液中负极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO

↑＋6H2O，B项错误；在放电过程中，OH－参与电极反应，不断被消耗，导致电解质溶液碱性减弱，C项正确；电池放电时每消耗6.4gCH3OH，即0.2molCH3OH，转移电子数为6×0.2mol＝1.2mol，D项正确。

（2）甲醇燃料电池中，在酸性条件下甲醇为负极失电子生成CO2，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋。

2．（2019·东莞高一检测）

（1）有一种燃料电池，总反应式为2H2＋O2

2H2O，则负极的电极反应式为　2H2＋4OH－－4e－===4H2O　；正极是__O2__。

（2）如将

（1）中的电解质由KOH改为稀硫酸，则电极反应式为　负极：

2H2－4e－===4H＋　，　正极：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O　。

两者的电解液不同，反应进行后，其溶液的pH变化是__前者变小，后者变大__。

（3）如把H2改为CO，KOH作导电物质，则电极反应式为　负极：

2CO＋8OH－－4e－===2CO

＋4H2O　，　正极：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－　。

解析：

（1）由该电池的总反应式及原电池的概念可知，H2在反应中被氧化，应在负极上反应；O2被还原，应在正极上反应，又因在碱性条件下不可能有H＋参加或生成，故负极反应式为2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

（2）若将碱性溶液换成酸性溶液，此时不可能有OH－参加或生成，负极反应式为2H2－4e－===4H＋；正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

由于前者在碱性条件下反应，KOH量不变，但原电池工作时，H2O增多，溶液变稀，pH将变小；而后者为酸性溶液，H2SO4量不变，H2O增多，溶液酸性减弱，故pH将变大。

（3）如把H2改为CO，用KOH作导电物质，CO生成的CO2与碱反应生成CO

，则负极反应式为2CO＋8OH－－4e－===2CO

＋4H2O；正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

3．化学电池在通迅、交通及日常生活中有着广泛的应用。

（1）

锌锰干电池是应用最普遍的电池之一（如图所示），锌锰干电池的负极材料是__锌__，负极发生的电极反应方程式为　Zn－2e－===Zn2＋　。

若反应消耗16.25g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为__0.5__mol。

（2）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池总反应式可以表示为Cd＋2NiO（OH）＋2H2O

2Ni（OH）2＋Cd（OH）2，已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是__②④__（填序号）。

①以上反应是可逆反应

②以上反应不是可逆反应

③充电时化学能转变为电能

④放电时化学能转变为电能

（3）

如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知X极为电池的__负__（填“正”或“负”）极，Y极的电极反应方程式为　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　。

解析：

（1）锌锰干电池中的负极是Zn，发生氧化反应，失去电子生成锌离子，电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋；16.25gZn的物质的量是

＝0.25mol，每个Zn失去2个电子，所以电池中转移电子的物质的量是0.5mol。

（2）该反应的反应条件不同，所以不是可逆反应，①错误，②正确；充电时是把电能转化为化学能，放电时是把化学能转化为电能，所以③错误，④正确。

（4）氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是电子流出的一极，所以X是负极；Y是正极，发生还原反应，结合电解质溶液，氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

4．锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质转移到MnO2晶格中生成LiMnO2。

请回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由__b__极流向__a__极（填字母）。

（2）负极的电极反应式为　Li－e－===Li＋　。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

__否__（填“是”或“否”）；原因是__电极Li是活泼金属，能与水反应__。

解析：

（1）该电池中Li失去电子生成Li＋，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，所以外电路中的电流方向由正极流向负极，所以从b流向a。

（2）负极发生氧化反应，即Li失去电子生成Li＋，电极反应式为Li－e－===Li＋。

（3）不能用水代替电池中的混合有机溶剂，因为Li是活泼金属，与水反应，无法参与原电池反应，不能产生电流。

5．氢气是未来最理想的能源之一，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气的新技术：

2H2O

2H2↑＋O2↑。

制得的氢气可用于燃料电池。

试回答下列问题：

（1）海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现__化学__能转变为__电__能。

水分解时，断裂的化学键为__共价__键，分解海水的反应属于__吸热__反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为

A极：

2H2＋2O2－－4e－===2H2O；

B极：

O2＋4e－===2O2－，

则A极是电池的__负__极；电子从该极__流出__（填“流入”或“流出”）。

（3）有人以化学反应：

2Zn＋O2＋4H＋===2Zn2＋＋2H2O为基础设计出一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H＋进行工作。

则原电池的负极材料是__Zn__，正极上发生反应的电极反应式为　O2＋4H＋＋4e－===2H2O　。

解析：

（1）海水分解生成的氢气用于燃料电池时，实现了化学能转变为电能。

水分解时，断裂的化学键为共价键，分解海水的反应属于吸热反应。

（2）根据电极反应可知，A极发生氧化反应，应该是电池的负极，电子从该极流出。

（3）负极发生氧化反应，所以该原电池的负极材料是Zn，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，则正极上发生反应的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。