考点9-化学电源(分层测试)(解析版).docx

考点9 化学电源
【合格考达标练】
1．（2021年北京市西城区）下列设备工作时，将化学能转化为电能的是( )
A
B
C
D

硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
【答案】B
【详解】
A．硅太阳能电池将太阳能转化为电能，A不符合题意；
B．锂离子电池的放电过程是将化学能转化为电能，B符合题意；
C．太阳能集热器将太阳能转化为热能，C不符合题意；
D．燃气灶将化学能转化成热能，D不符合题意；
故选B。
2．下列有关电池的说法中不正确的是（ ）
A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．充电电池可以无限制地反复使用
C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D．废旧电池不能乱扔，需回收处理
【答案】B
【解析】
试题分析：A、二次电池是可充电电池，手机的锂电池可以充电，故说法正确；B、充电电池有使用寿命，故说法错误；C、电池是把化学能转化成电能的装置，故说法正确；D、电池中含有重金属离子，不能随意丢弃，对环境有污染，故说法正确。
3.（2021年四川省绵阳市期末）微型银－锌电池电极分别是Ag/Ag2O和Zn，KOH溶液作电解质溶液，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 。对电池工作过程中的下列叙述错误的是
A．电流由Ag/Ag2O电极流出
B．电解液中OH－向负极迁移
C．负极反应为Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2
D．正极反应为Ag2O＋2H＋＋2e－＝2Ag＋H2O
【答案】D
【解析】A项，电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2，锌化合价升高，失去电子，作原电池负极，Ag2O中Ag化合价降低，得到电子，作原电池正极，因此电流由Ag/Ag2O电极流出，正确；B项，根据原电池“同性相吸”，因此电解液中OH－向负极迁移，正确；C项，根据电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2，锌化合价升高，失去电子，作原电池负极，因此负极反应为Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2，正确；D项，KOH溶液作电解质溶液，因此正极反应为Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－，错误。

4．（2021年江苏省苏州市期末）锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。下列有关说法错误的是

A．石墨为正极
B．电池放电时Zn电极逐渐溶解
C．电子由石墨经导线流向Zn片
D．电池放电时实现了化学能向电能的转化
【答案】C
【解析】A项，锌空气电池中O2在石墨电极上得电子发生还原反应，石墨为正极，正确；B项，锌空气电池，锌电极为负极，锌失电子发生氧化反应，逐渐溶解，正确；C项，锌空气电池中，Zn为负极，石墨为正极，因此，电子是从Zn电极经过导线流向石墨电极，错误；D项，原电池是将化学能转变为电能的装置，正确。
5．“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，电池反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是 ( )

A．镁片作为正极
B．食盐水作为电解质溶液
C．电池工作时镁片逐渐被消耗
D．电池工作时实现了化学能向电能的转化
【答案】A
【解析】
A．从电池反应看，Mg由0价升高到+2价，则镁片失电子，作负极，A错误；
B．食盐水中含有Na+和Cl-，具有导电性，可作为电解质溶液，B正确；
C．电池工作时，镁片不断失电子生成Mg2+进入溶液，所以镁片逐渐被消耗，C正确；
D．电池工作时，通过发生化学反应产生电流，从而实现化学能向电能的转化，D正确；
故选A。
6．锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。电池反应为2Li＋2H2O2LiOH＋H2↑。电池工作时，下列说法错误的是（ ）

A．金属锂作负极 B．电子从锂电极经导线流向镍电极
C．可将电能转化为化学能 D．海水作为电解质溶液
【答案】C
【解析】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，据此判断。A. 锂是活泼的金属，因此金属锂作负极，A正确；B. 锂是负极，失去电子，电子从锂电极经导线流向镍电极，B正确；C. 该装置是原电池，可将化学能转化为电能，C错误；D. 海水中含有氯化钠等电解质，因此海水作为电解质溶液，D正确。答案选C。
【等级考提升练】
7．目前科学家已开发出一种新型燃料电池——固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是（ ）
A．电池工作时，氧气发生氧化反应
B．电池负极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－
C．电池负极的电极反应：C8H18＋25O2－－50e－=8CO2↑＋9H2O
D．若消耗的O2为11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol电子发生转移
【答案】C
【分析】
该燃料电池中，辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e-=2O2-，再结合物质之间的反应来分析解答。
【解析】
A．该电池工作时，正极上氧气得电子发生还原反应，故A错误；
B．负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，故B错误；
C．负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18+25O2--50e-=8CO2+9H2O，故C正确；
D．标况下11.2L氧气的物质的量为0.5mol，根据O2+4e-=2O2-知，当消耗0.5mol氧气转移电子的物质的量为氧气的4倍，所以转移电子的物质的量为2mol，故D错误；
答案选C。
8．（2021年四川省南充市期末）微生物燃料电池结构示意图如图，下列说法正确的是

A．电子从a电极流出
B．该电池可以高温条件下工作
C．a电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O
D．放电过程中b电极附近pH值升高
【答案】C
【解析】b电极上碳水化合物被氧化，是负极，a电极上发生还原反应，作正极，原电池内部阳离子移向正极。
A项，b为负极，电子从b电极流出错误；B项，该电池有微生物参加，温度太高，微生物可能变质，因此该电池不可以在高温条件下工作，错误；C项，a电极上二氧化锰得电子，发生还原反应，a电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O，正确；D项，放电过程中b电极附近产生氢离子，pH值降低，错误。

9．（2021年江苏省泰州市期末）“碳呼吸”电池原理如图所示，电解质溶液为含C2O42—的盐溶液，电池总反应为2A1＋6CO2＝Al2(C2O4)3，下列有关说法正确的是

A．Al作负极
B．C2O42—由负极迁移至正极
C．该装置将电能转变为化学能
D．每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗134.4 L的CO2
【答案】A
【解析】根据电池总反应为2A1＋6CO2＝Al2(C2O4)3可知，Al的化合价升高，被氧化，故Al是负极，CO2在反应中C的化合价降低，被还原，故通CO2的一极为正极。
A项，根据分析可知Al作负极，正确；B项，原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故C2O42—由正极迁移至负极，错误；C项，原电池装置是实现将化学能转变为电能，错误；D项，通过反应2A1＋6CO2＝Al2(C2O4)3可知每生成1 mol Al2(C2O4)3，需要消耗6 mol CO2，这些二氧化碳在标准状况下的体积为：6 mol×22.4L/mol＝134.4 L，但是题干未告知标准状况下，故无法求算CO2的体积，错误。

10．（2022·河南省林州一中高一月考）已知铅蓄电池放电过程可以表示为PbO2+ 2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O下列关于铅蓄电池的说法正确的是
A．Pb为正极，PbO2为负极
B．正极电极反应式为PbO2+ SO42-+2H+=PbSO4+H2O
C．硫酸溶液中，H+移向负极
D．放电一段时间后，SO42-浓度减小
【答案】D
【解析】
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；
A．因此根据总的方程式可知，Pb是还原剂，失去电子，因此负极是Pb，正极是二氧化铅，A不正确；
B．正极得到电子，发生还原反应，正确的极反应为：PbO2+2e－＋SO42-+4H+=PbSO4+2H2O，B不正确；
C．原电池中阳离子向正极移动，C不正确；
D．反应中消耗SO4 2-，生成硫酸铅固体，因此放电一段时间后，SO42-浓度减小，D正确；答案选D。
11．镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池，镁—海水燃料电池，镁—过氧化氢燃料电池，镁—次氯酸盐燃料电池。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．放电过程中OH−移向正极
B．电池的总反应式为Mg+ClO−+H2OMg(OH)2↓+Cl−
C．镁电池中镁均为负极，发生氧化反应
D．镁—过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应式为H2O2+2H++2e−2H2O
【答案】A
【解析】根据图像判断反应过程，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，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液生成Mg2+，若为碱性溶液生成Mg(OH)2。ClO−在正极反应，由图可知有Cl−和OH−生成，OH−向负极移动，生成Mg(OH)2。
12．铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe+2OH−−2e−===Fe(OH)2
C．电池放电过程中，阴离子向负极移动
D．电池放电时，正极发生氧化反应
【答案】D
【解析】A、根据电池总反应，电解液为碱性溶液，根据原电池的工作原理，正极上得到电子，化合价降低，负极上失去电子，化合价升高，因此Fe为负极，Ni2O为正极，A正确；B、根据电池总反应，负极反应式为Fe−2e−+2OH−===Fe(OH)2，B正确；C、根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C正确；D、根据A选项分析，正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，D错误。答案选D。
13．电子表中电子计算器的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，放电时锌极上的电极反应式为；氧化银电极上的反应式为，总反应为。下列说法不正确的是( )
A．锌是负极，氧化银是正极
B．锌发生氧化反应，氧化银发生还原反应
C．溶液中向正极移动，K＋向负极移动
D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH会增大
【答案】C
【详解】
A．根据总反应以及原电池的工作原理，锌元素的化合价升高，即Zn为负极，Ag2O为正极，A项正确；
B．Zn为负极，发生氧化反应，Ag2O中Ag的化合价降低，发生还原反应，B项正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C项错误；
D．电解质溶液呈碱性，根据总反应可知，该反应消耗水，KOH浓度增大，pH增大，D项正确；
故选C。
14．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的构造简图如图所示，比较二者的异同，回答问题：

(1)酸性锌锰干电池的负极反应为_________________________________________________。
(2)碱性锌锰干电池在放电过程产生MnOOH，写出正极反应式：________________________。
(3)维持电流强度为0.6 A，电池工作10分钟，理论消耗Zn________ g。(结果保留到小数点后两位，F＝96 500 C/mol)
【答案】(1)Zn－2e－===Zn2＋ (2)MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－ (3)0.12
【解析】(1)酸性锌锰干电池的负极是锌，正极为石墨棒，电解质为二氧化锰和氯化铵，负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)在反应中Zn元素化合价升高，被氧化，Zn为负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；Mn元素化合价降低，被还原，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－。(3)维持电流强度为0.6 A，电池工作10分钟，则通过的电量是0.6 A×600 s＝360 C，因此通过电子的物质的量是 mol＝3.73×10－3mol，锌在反应中失去2个电子，则理论上消耗Zn的质量是mol×65 g/mol＝0.12 g。
15．（2022·河南省登封市实验高级中学高一期中）(1)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。其正极反应方程式为________________________，若将负极材料改为CH4，写出其负极反应方程式_________________________。

(2)以NH3代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点。使用的电解质溶液是2mol•L﹣1的KOH溶液，电池总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为 ____________________；每消耗3.4g NH3转移的电子数目为_________。
(3)图为青铜器在潮湿环境中因发生电化学反应而被腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中，负极是_______（填图中字母“a”或“b”或“c”）；
②环境中的Cl- 扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为______________；
③若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_______L（标况）。
【答案】（1）O2+2H2O+4e-=4OH- CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
（2）2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O 0.6NA
（3）c 2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓ 0.448L
【解析】【分析】(1)装置图分析为原电池反应，通氢气的电极为负极，氢气失电子发生氧化，反应在碱性溶液中生成水，通入氧气的电极为原电池正极，氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，若将负极材料改为CH4，负极为燃料甲烷失电子发生氧化反应，写出方程式；
(2)电池反应为: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，该电池负极是氨气失电子生成氮气，写出方程式；根据消耗NH3的物质的量，计算转移的电子数；
(3) ①根据原电池相关原理，进行分析；
②Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2 (OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2 (OH)3Cl沉淀；
③计算生成Cu2 (OH)3Cl沉淀的物质的量，再转化为氧气，进行相应计算。
【详解】(1)装置图分析为原电池反应，通氢气的电极为负极，氢气失电子发生氧化，反应在碱性溶液中生成水，通入氧气的电极为原电池正极，氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；若将负极材料改为CH4，负极为燃料甲烷失电子发生氧化反应，负极的电极反应方程式为: CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
(2)电池反应为: 4NH3+3O2=2N2+6H2O，该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4gNH3物质的量=， 转移的电子数为0.6NA，故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O；0.6NA；
(3)①根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极，即c是负极，故答案为：c；
②Cl-扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2 (OH)3Cl，负极上生成铜离子、正极上生成氢氧根离子，所以该离子反应为氯离子、铜离子和氢氧根离子反应生成Cu2 (OH)3Cl沉淀，离子方程式为2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓，故答案为：2Cu2++3OH-+ Cl-=Cu2 (OH)3Cl↓；
③n[Cu2 (OH)3Cl] =，根据转移电子得n(O2)=，V(O2)= ，故答案为：0.448L。

【新情境创新练】
16．Ⅰ.氢能是重要的新能源。他的开发、储存和应用，是当前人们关注的热点之一。
(1)开发氢能的方法之一是分解水。开发特殊物质做催化剂，_______（填“能”或“不能”）降低水分解过程中所需能量。
(2)用高压氢气、氧气制作的氢氧燃料电池是氢能源利用的一种重要方式。某氢氧燃料电池的两个电极的极性标志模糊不清，小明利用如图所示装置进行实验判断。

①根据观察到的现象判断电极a(或b)极性：若石墨1表面覆盖一层红色固体，则a电极是_____极。,
②写出U型管中阳极的电极反应式：______________，发生________反应（填“氧化”、“还原”）。电解一段时间后发现阴极增重6.4g，则外电路中通过的电子的物质的量是________mol。若该电解反应所需的电子全部由氢氧燃料电池提供，则至少需要消耗__________ L氢气（标准状况下）才能满足需要。
Ⅱ.汽车行驶、某些化工厂生产过程，会向空气中排放出NOx、CO、SO2等有害气体。
(1)NOx对环境的主要影响有___________（填字母标号）。
A．硝酸型酸雨 B．温室效应 C． 破坏臭氧层 D． 光化学烟雾
(2)为了减少重型柴油车排放NOx，向尾气处理装置内自动喷入的尿素溶液在一定条件下先转化为NH3，NH3再与NOx反应生成两种无污染的物质。其中NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式为____________________。
(3)通过CO传感器可监测CO的含量，其工作原理为2CO+O22CO2，示意图如下：

①通入CO的一极为_______极（填“正”或“负”、“阴”、“阳”），溶液中H+移向_____极（填“A”或“B”）。
②写出B电极的电极反应式：_____________。
【答案】Ⅰ. (1)不能
(2)①负 ②2C1−−2e−Cl2↑ 氧化 0.2 2.24
Ⅱ. (1)ACD
(2)8NH3+6NO27N2+12H2O
(3)①负 A ②CO−2e−+H2OCO2+2H+
【解析】Ⅰ. (1)催化剂只能降低反应的活化能，不能改变ΔH；开发特殊物质做催化剂，不能降低水分解过程中所需能量。
(2)①石墨1表面覆盖一层红色固体，石墨1的电极反应式为Cu2++2e−Cu，石墨1为阴极，阴极与氢氧燃料电池的负极相连，则a电极为负极。
②由于Cl−放电能力大于OH−，U型管中阳极的电极反应式为2Cl−−2e−Cl2↑，电解池中阳极发生氧化反应。阴极析出n(Cu)==0.1 mol，阴极电极反应式为Cu2++2e−Cu，外电路中通过电子物质的量为0.1 mol2=0.2 mol。H2参与负极反应，1 mol H2失去2 mol电子，若该电解反应所需的电子全部由氢氧燃料电池提供，至少消耗H2物质的量为0.1 mol，在标准状况下H2的体积为0.1 mol22.4 L/mol=2.24 L。
II. (1)NOx对环境的影响有：硝酸型酸雨、破坏O3层、光化学烟雾，答案选ACD。
(2)NH3与NOx反应生成两种无污染的物质，根据原子守恒，生成N2和H2O，NH3与NO2在一定条件下反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。
(3)根据工作原理2CO+O22CO2，其中CO发生失电子的氧化反应，O2发生得电子的还原反应。
①原电池中负极发生失电子的氧化反应，阳离子移向正极；通入CO的一极为负极，B极为负极，通入O2的一极为正极，A极为正极，溶液中H+移向A极。
②B电极为负极，1 mol CO失去2 mol电子生成1 mol CO2，结合酸性电解质溶液以及原子守恒，B电极的电极反应式为CO−2e−+H2OCO2+2H+。