鲁科版高中化学选修4第1章第3节 化学能转化为电能电池第2课时化学电源测试题2Word文档下载推荐.docx

鲁科版高中化学选修4第1章第3节 化学能转化为电能电池第2课时化学电源测试题2Word文档下载推荐.docx

《鲁科版高中化学选修4第1章第3节 化学能转化为电能电池第2课时化学电源测试题2Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鲁科版高中化学选修4第1章第3节 化学能转化为电能电池第2课时化学电源测试题2Word文档下载推荐.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

C.光照时，Cl－向Pt电极移动

D.光照时，电池总反应为：

AgCl（s）+Cu+（aq）

Ag（s）+Cu2+（aq）+Cl－（aq）

5．装置（Ⅰ）为铁镍（Fe-Ni）可充电电池：

Fe+NiO2+2H2O

Fe（OH）2+Ni（OH）2；

装置（Ⅱ）为电解示意图。

当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。

下列说法正确的是（　　）

A.闭合K时，X的电极反应式为：

2H++2e-=H2↑

B.闭合K时，A电极反应式为：

NiO2+2e-+2H+=Ni（OH）2

C.给装置（Ⅰ）充电时，B极参与反应的物质被氧化

D.给装置（Ⅰ）充电时，OH-通过阴离子交换膜，移向A电极

6．最近我国科学家发明“可充电钠-二氧化碳电池”（如图），放电时电池总反应为：

4Na+3CO2=2Na2CO3+C。

下列说法错误的是（　　）

A.电池工作温度可能在200℃以上

B.该装置可以将化学能转化为电能

C.放电时，Na+向正极移动

D.放电时，正极的电极反应为：

4Na++3CO2+4e－=2Na2CO3+C

7．我国科学家构建了一种双微生物燃料电池，以苯酚（QH60）为燃料，同时消除酸性废水中的硝酸盐。

下列说法正确的是:

（）

A.a为正极

B.若右池产生0.672L气体（标况下），则转移电子0.15mol

C.左池电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+

D.左池消耗的苯酚与右池消耗的的物质的量之比为別28:

5

8．常温常压下，某生物燃料电池（BFC）以乙醇为燃料，直接或间接利用酶作催化剂，其总反应为C2H5OH+302

2C02+3H20,其工作原理如图所示。

下列有关说法正确的是（）

A.乙醇发生还原反应

B.b极上的电极反应式为O2+4e-+H2O=4OH-

C.电池工作时，电解液中的H+由a极向b极迁移

D.当外电路中有1.2mol电子转移时，能产生4.48LCO2

9．Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池，该电池的模拟装置如图所示，原电池总反应为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。

下列说法不正确的是（　　）

A.镁电极是该电池的负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

B.石墨电极上发生还原反应

C.电池工作时，电流从石墨电极经过外电路流向镁电极

D.当有12g镁参与原电池反应时，电解质溶液中通过1mol电子

10．As2S3和HNO3有如下反应：

As2S3+10HNO3=2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O，下列说法正确的是（）

A.该反应的氧化产物仅为S

B.生成lmolH3AsO4时转移电子个数为10NA

C.将反应设计成一原电池，则NO2应该在正极附近逸出

D.反应产生的NO2与56LO2（标况）混合在水中正好完全反应生成硝酸

11．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。

下列有关该电池的说法正确的是（）

A.反应CH4＋H2O

3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol电子

B.电极A上H2参与的电极反应为：

H2＋2OH－－2e－=2H2O

C.电池工作时，CO32－向电极B移动

D.电极B上发生的电极反应为：

O2＋2CO2＋4e－=2CO32－

12．下列说法中，正确的是

A.铅蓄电池放电时铅电极发生还原反应

B.钢铁吸氧腐蚀的正极反应：

O2+2e-+2H2O=4OH-

C.给铁钉镀铜可采用Cu2+作电镀液

D.生铁浸泡在食盐水中发生析氢腐蚀

13．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，

下图是利用一种微生物将废水中的尿素[CO（NH2）2]转化为对环境无害物质的装置。

下列叙述错误的是（）

A.M电极有CO2和N2生成

B.H＋透过质子交换膜由左向右移动

C.微生物促进了反应中电子的转移

D.N电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

14．一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中含酚废水中有机物可用C6H5OH表示，左、中、右室间分别以离子交换

膜分隔。

A.右室电极为该电池的正极

B.左室电极反应式可表示为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋

C.右室电极附近溶液的pH减小

D.工作时中间室的Cl－移向左室，Na＋移向右室

二、非选择题

15.

（1）燃料电池已广泛应用于航空领域。

如图是一种新型燃料电池装置，其总反应方程式为N2H4＋O2＝N2＋2H2O，通入N2H4（肼）的一极是电池的_______（填“正极”或“负极”），该电极的电极反应式为_________________。

放电过程中，溶液中的阳离子移向_______（填“正极”或“负极”）；

（2）在上述燃料电池中，若完全消耗16gN2H4，则理论上外电路中转移电子的物质的量为________mol，消耗氧气的体积为________L（标准状况）；

（3）与传统火力发电相比，燃料电池的优点是_________、________。

16.MgH2和Mg2Cu可用作贮氢材料，MgO可用作炉膛内脱硫脱硝的试剂。

（1）MgH2是一种离子化合物，其电子式为_______________；

（2）Mg2Cu在加压条件下储氢时生成MgH2和MgCu2,该反应的化学方程式为_____________；

（3）已知MgH2的有关热化学方程式如下：

MgH2（s）=Mg（s）+H2（g）△H1=+74.4kJ•mol-1；

H2（g）+l/2O2（g）=H2O（g）△H2=-241.8kJ•mol-1；

Mg（s）+l/2O2（g）=MgO（s）△H3=-141.6KJ•mol-1。

①氢化镁燃烧生成氧化镁和水蒸气的热化学方程式为______________；

②MgH2作贮氢材料时，单位贮氢材料释放出氢气的质量随时间的变化如图甲所示，其中温度T1、T2、T3由小到大的顺序为__________________。

（4）炉膛内脱除SO2、NO反应为2MgO（s）+2SO2（g）+2NO（g）

2MgSO4（s）+N2（g）△H=akJ/mol，其平衡常数与温度的关系如图乙所示；

①上述反应的平衡常数表达式为K=_________；

②a_________0（填“>

”或“,<

”）。

；

（5）全固态锂离子电池的结构如图丙所示，放电时电池反应为2Li+MgH2=Mg+2LiH。

放电时，X极的电极反应式为_________。

充电时，Y极的电极反应式为______________。

17.海水电池是我国1991年研制的以铝-空气-海水为能源的新型电池，可用于航海标志灯的供电。

（1）下列装置的模型，能体现海水电池工作原理的是__________（填字母）；

（2）海水电池工作过程中，负极的电极反应式为___________，该极是电子______（填“流出”或“流入”）的一极，发生___________反应。

18.航天飞机常用新型燃料电池作为电能来源，燃料电池一般指采用H2、CH4等可燃物质与O2一起构成的电池装置。

它可直接将化学能转化为电能，甲烷电池以KOH溶液为电解质，其总反应的化学方程式为CH4＋2O2＋2OH－==CO32－＋3H2O。

（1）负极上的电极反应为______________；

（2）消耗16.8L（标准状况下）O2时，有___________mol电子发生转移；

（3）开始放电时，正极附近溶液的氢氧根离子浓度_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

参考答案

1.【答案B

【解析】A．Pt1电极通入SO2，SO2在负极失电子生成SO42-，则电极反应为SO2+2H2O-2e-＝SO42-+4H+，A正确；

B．酸性条件下，氧气得电子生成水，则Pt2电极附近发生的反应为O2+4H++4e-＝2H2O，B错误；

C．放电时，电子从负极流向正极，Pt1电极为负极，Pt2电极为正极，则该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极，C正确；

D．该电池的原理为二氧化硫与氧气的反应，即2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，所以放电过程中消耗的SO2和O2的体积之比为2：

1，D正确，答案选B。

本题考查了原电池原理的应用，侧重考查原电池原理，明确电解质溶液酸碱性、电极的判断以及电极方程式的书写方法是解本题关键，难点是电极反应式的书写，注意结合电解质的溶解性以及是否存在交换膜等。

2．【答案D

【解析】A．因为a极为负极，则溶液中的阴离子向负极移动，故A正确；

B．反应中N元素化合价升高3价，O元素化合价降低4价，根据得失电子守恒，消耗NH3与O2的物质的量之比为4：

3，故B正确；

C．负极是氨气发生氧化反应变成氮气，且OH-向a极移动参与反应，故电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故C正确；

D．电子在外电路移动，则负极移向正极，而内电路只有离子在移动，故D错误；

故选D。

3．【答案D

【解析】试题分析：

A、根据反应式可知，放电时消耗溶剂水，因此氢氧化钾溶液的密度增大，A不正确；

B、原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。

电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，所以放电时K+向正极NiO（OH）区移动，B不正确；

C、充电可以看做是放电的逆反应，所以充电时原来的正极与电源的正极相连，做阳极，电极反应式为Ni（OH）2－e－＋OH－＝NiO（OH）＋H2O，因此充电时Ni元素被氧化，C不正确；

D、充电时Cd（OH）2是阴极，得到电子，电极反应式为Cd（OH）2+2e-＝Cd+2OH-，所以充电时阴极附近的pH增大，D正确，答案选D。

考点：

考查镍镉（Ni—Cd）可充电电池的有关判断

4．【答案B

该装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极。

A．光照时，电流从正极银X流向负极铂Y，故A正确；

B．光照时，Pt电极作负极，负极上亚铜离子失电子发生氧化反应，电极反应式为）Cu+（aq）-e-=Cu2+（aq），故B错误；

C．光照时，该装置是原电池，银作正极，铂作负极，电解质中氯离子向负极铂移动，故C正确；

D．光照时，正极上氯原子得电子发生还原反应，负极上亚铜离子失电子，所以电池反应式为AgCl（s）+Cu+（aq）

Ag（s）+Cu2+（aq）+Cl-（aq），故D正确；

故选B。

本题考查了原电池原理，根据图中得失电子确定正负极，再结合电流方向、电极反应来分析解答，原电池原理通常与电解原理同时考查，涉及金属的腐蚀与防护、电解精炼、电镀等知识点，有时还考查实验设计，注意基础知识的积累和灵活运用。

该装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极，电流从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阴离子向负极移动。

5．【答案D

A、闭合开关K时，Y附近溶液变红，说明此电极产生OH－，电极反应式：

2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，因此Y电极为阴极，则X为阳极，其电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，故错误；

B、根据A选项分析，电极A应是电源的正极，根据原电池的总电极反应式，推出正极上的反应式为：

NiO2＋2H2O＋2e－=Ni（OH）2＋2OH－，故错误；

C、对装置（I）充电时，电极B应接电源负极，其电极反应式为：

Fe（OH）2＋2e－=Fe＋2OH－，化合价降低被还原，故错误；

D、充电时，则为电解池，根据电解池的工作原理，OH－通过阴离子交换膜，移向A电极，故正确。

6．【答案A

【解析】A、二甲醚易挥发，所以温度不能过高，故A错误；

B、放电时发生原电池反应，原电池是将化学能转化为电能的装置，故B正确；

C、原电池中阳离子向正极移动，所以阳离子钠离子向正极移动，故C正确；

D、放电时正极发生还原反应，二氧化碳中碳得电子生成单质碳，电极反应式为：

4Na++3CO2+4e-=2Na2CO3+C，故D正确；

故选A。

本题考查化学电源新型电池，明确各个电极上发生的反应是解本题关键。

解答本题需要知道熟悉原电池的基本原理，难点是电极反应式的书写。

7．【答案C

【解析】该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上C6H6O失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+；

则A．该原电池中，左边装置电极a是负极，A错误；

B．右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，产生0.672L气体（标况下），则转移电子0.672L/22.4L/mol×

10=0.3mol，B错误；

C．左边装置电极a是负极，负极上C6H6O失电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，C正确；

D．放电时，右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O，左边装置电极a是负极，电极反应式为C6H6O+11H2O-28e-=6CO2↑+28H+，根据得失电子守恒，则消耗的苯酚与右池消耗的NO3-的物质的量之比为5：

28，D错误；

答案选C。

8．【答案C

【解析】A．由总反应式C2H5OH+302=2C02+3H20可知乙醇发生氧化反应，故A错误；

B．b极能氧气，为正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故B错误；

C．原电电池工作时，电解液中的H+向正极移动，即由a极向b极迁移，故C正确；

D．当外电路中有1.2mol电子转移时，能产生0.2molCO2，在标准状况下的体积为4.48L，故D错误；

答案为C。

9．【答案D

【解析】A、镁在反应中失去电子，因此镁电极是该电池的负极，电极反应式为Mg－2e－＝Mg2＋，A正确；

B、电池的正极发生还原反应，根据所给的方程式，可知AgCl在正极发生还原反应，生成Ag和氯离子，即石墨电极上发生还原反应，B正确；

C、石墨是正极，电池工作时，电流从石墨电极经过外电路流向镁电极，C正确；

D、12gMg的物质的量是0.5mol，失去1mol电子，电子只能通过导线传递，不能通过溶液，D错误，答案选D。

10．【答案C

【解析】A、As、S的化合价升高，发生了氧化反应，故氧化产物有两种，A错误；

B、由方程式可知，生成2molH2AsO4的同时生成10molNO2，转移电子数为10NA，B错误；

C、原电池中正极发生还原反应生成还原产物，C正确；

D、在NO2的量未知的前提下无法确定消耗O2的量，D错误。

注意氧化还原反应的分析思路：

判价态、找变价、双线桥、分升降、写得失、算电子、定其他。

其中“找变价”是非常关键的一步，特别是反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清它们的变化情况。

11．【答案D

A、1molCH4→CO，化合价由-4价→+2上升6价，1molCH4参加反应共转移6mol电子，错误；

B、环境不是碱性，否则不会产生CO2，其电极反应式：

CO＋H2＋2CO32－－4e－=3CO2＋H2O，错误；

C、根据原电池工作原理，电极A是负极，电极B是正极，阴离子向负极移动，错误；

D、根据电池原理，O2、CO2共同参加反应，其电极反应式：

O2＋2CO2＋4e－=2CO32－，正确。

12．【答案C

【解析】A．铅蓄电池放电时，该装置是原电池，铅易失电子发生氧化反应而作负极，二氧化铅作正极，故A错误；

B．钢铁吸氧腐蚀时，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2H2O═4OH-，故B错误；

C．电镀时，电解质溶液中必须含有与镀层材料相同的金属元素，所以在铁上镀铜时，电解质必须为可溶性的铜盐，故C正确；

D．生铁在弱酸性或中性条件下发生吸氧腐蚀，在强酸性溶液中发生析氢腐蚀，故D错误；

故选C。

13．【答案D

【解析】因为是质子交换膜，因此反应的环境是酸性，有O2的一边（N）是正极反应区，即O2＋4H＋＋4e－===2H2O；

由题意尿素[CO（NH2）2]转化为对环境无害物质知，M极反应为CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，H＋应该透过质子交换膜由左向右移动；

在微生物的作用下，此装置构成原电池，加速了反应的进行，促进了反应中电子的转移。

A、B、C正确，D错误。

14．【答案】C

【解析】该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极是正极，A正确；

左边装置电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，B正确；

右边装置中电极是正极，电极反应式为2NO

＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，C错误；

放电时，电解质溶液中阳离子Na＋移向正极室

右室，阴离子Cl－移向负极室左室，D正确。

15．【解析】

（1）根据总反应方程式为N2H4＋O2＝N2＋2H2O可知肼是还原剂，氧气是氧化剂，因此通入N2H4（肼）的一极是电池的负极，电解质溶液显碱性，因此该电极的电极反应式为N2H4＋4OH――4e－＝N2＋4H2O。

放电过程中，溶液中的阳离子移向正极。

（2）16gN2H4是0.5mol，则理论上外电路中转移电子的物质的量为0.5mol×

2＝2.0mol，消耗氧气的物质的量是2mol÷

4＝0.5mol，在标准状况下的体积为11.2L。

（3）与传统火力发电相比，燃料电池的优点是能量转化率高、排出物不污染环境，环境友好。

【答案】负极N2H4＋4OH――4e－＝N2＋4H2O正极211.2高效（能量转化率高）环境友好（排出物不污染环境）

16．【解析】

（1）MgH2是一种离子化合物，其电子式为[H:

]-Mg2+[:

H]-，故答案为：

[H:

H]-；

（2）Mg2Cu在加压条件下储氢时生成MgH2和MgCu2，反应的化学方程式为2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2，故答案为：

2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2；

（3）①根据①MgH2（s）=Mg（s）+H2（g）△H1=+74.4kJ•mol-1；

②H2（g）+l/2O2（g）=H2O（g）△H2=-241.8kJ•mol-1；

③Mg（s）+l/2O2（g）=MgO（s）△H3=-141.6KJ•mol-1。

将①+②+③得：

MgH2（s）+O2（g）=MgO（s）+H2O（g）△H=（+74.4kJ•mol-1）+（-241.8kJ•mol-1）+（-141.6KJ•mol-1）=-309kJ·

mol-1，故答案为：

MgH2（s）+O2（g）=MgO（s）+H2O（g）△H=-309kJ·

mol-1；

②温度越高，放出氢气的速率越快，温度由小到大的顺序为T3<

T2<

T1，故答案为：

T3<

T1；

（4）①反应2MgO（s）+2SO2（g）+2NO（g）

2MgSO4（s）+N2（g）的平衡常数表达式为K=

，故答案为：

②根据图像，升高温度，平衡常数减小，说明平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，a＜0，故答案为：

＜；

（5）根据图像，固态锂为负极，X极为正极，结合放电时的电池反应2Li+MgH2=Mg+2LiH。

放电时，X极的电极反应式为MgH2+2Li++2e-=Mg+2LiH。

充电时，Y极为阴极，电极反应式为Li++e-=Li，故答案为：

MgH2+2Li++2e-=Mg+2LiH；

Li++e-=Li。

【答案】[H:

H]-2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2MgH2（s）+O2（g）=MgO（s）+H2O（g）△H=-309kJ·

mol-1T3<

T1

<

MgH2+2Li++2e-=Mg+2LiHLi++e-=Li

17．【解析】

（1）铝-空气-海水电池中，铝为负极，碳为正极，铝被氧化失去电子，而氧气在正极得到电子，答案选C；

（2）负极发生氧化反应，Al失去电子生成铝离子，电极反应式为：

Al-3e-＝Al3+，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极。

点睛：

本题考查了原电池原理，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握原电池的电极判断以及电解方程式的书写，明确原电池的工作原理是解答的个键。

【答案】CAl-3e-=Al3+流出氧化

18.【解析】本题分析：

本题主要考查原电池原理。

（1）负极上的电极反应为CH4＋10OH――8e―==CO32―＋7H2O。

（2）消耗16.8L即0.75molO2时，O2～4e―，有3mol电子发生转移。

（3）正极反应式为O2+2H2O+4e－

4OH－，开始放电时产生OH－，正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大。

【答案】CH4＋10OH――8e―==CO32―＋7H2O3增大