第一章化学反应与能量转化第二节化学能转化为电能-电池2021- 高中化学鲁科版选择性必修1

…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○……○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第一章化学反应与能量转化第二节化学能转化为电能——电解高中化学鲁科版选择性必修一一、单选题（共16题）1.火星大气中含有大量CO2，一种有COA.

负极上发生还原反应B.

CO2在正极上得电子

C.

阳离子由正极移向负极2.锂空气电池因其比能量非常高，具有广阔应用前景。下图是两种不同的锂空气(Li-O2)电池，下列分析错误的是（

）A.

放电时图1中电流从a电极经电解液流回b电极

B.

放电时，两种电池负极反应式均为：Li-e-=Li+

C.

转移相同电子，两种电池正极产物的物质的量相同

D.

两种不同的锂空气电池比能量不同3.下列说法正确的是（

）A.

化学电源均无害

B.

化学电源即为可充电电池

C.

太阳能电池不是化学电池

D.

化学电池所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位4.一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（

）A.a电极是该电池的正极B.电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极

C.b电极发生还原反应D.H＋由右室通过质子交换膜进入左室5.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2二次电池，内部结构如图所示。电解质分别为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个区域。放电后B区域电解质溶液浓度增加。下列说法错误的是（

）A.

电池中PbO2为正极B.

B区域的电解质为K2SO4溶液

C.

图中的b膜为阳离子交换膜D.

当电路中转移0.2mol电子时，B区溶质质量增大17.4g6.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，该电池在放电时的总反应方程式为PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，根据此反应判断下列叙述正确的是(

)A.

PbO2是电池的负极，发生氧化反应

B.

负极的电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4

C.

铅酸蓄电池放电时，溶液的酸性增强，每转移2mol电子消耗2molH2SO4

D.

电池放电时，两电极质量均增加，且每转移1mol电子时正极质量增加48g7.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为：Ag2A.电池工作时，Ag2O是正极

B.负极的电极反应是Zn+2OH--2e8.下列装置能形成原电池的是（

）ABCDA.A

B.B

C.C

D.D9.几位同学以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示：实验编号水果种类电极间距离/cm电流/μA1番茄198.72番茄272.53苹果227.2下列关于水果电池的说法错误的是（

）A.

负极都是锌片

B.

能表明水果种类对电流大小影响的实验编号是2和3

C.

影响水果电池电流大小的因素可能还有同种水果的成熟程度

D.

该实验的目的只是探究水果种类对水果电池电流大小的影响10.下列装置能构成原电池，且在铜电极上能产生大量气泡的是（

）A.

B.

C.

D.

11.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（

）A.

太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

B.

氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C.

铅蓄电池充电时也发生了氧化还原反应

D.

氢氧燃料电池工作时，H2在负极上得到电子12.科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法错误的是（

）A.

a为负极，b为正极

B.

生产过程中氢离子由左移向右

C.

从左下口流出的硫酸的质量分数一定大于10%

D.

正极反应式为O2＋2H2O+4e－=4OH－13.在原电池构成的闭合回路中，关于电子和阴、阳离子运动方向的描述正确的是（

）A.

电流从原电池的负极通过导线流向正极

B.

电子从原电池的正极通过导线流向负极

C.

阴离子在电解质溶液中向正极移动

D.

阳离子在电解质溶液中向正极移动14.关于化学电源：①银锌纽扣电池；②氢氧燃料电池；③锌锰干电池；④铅蓄电池，有关说法正确的是（

）A.

②和③都属于绿色电池

B.

①和③都属于一次电池

C.

①和④都属于二次电池

D.

②可将化学能全部转化为电能15.关于原电池及其电极名称的下列叙述中正确的是(

)A.

原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的金属

B.

正极上发生还原反应，一定产生气体

C.

电子流出的一极为负极

D.

阴离子在电解质溶液中向正极移动16.汽车的启动电源常用铅蓄电池。放电时的电池反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,根据此反应判断下列说法正确的是（

）A.

PbO2是电池的负极B.

电池放电时，溶液的酸性增强

C.

PbO2得电子，被氧化D.

负极电极反应式：Pb-2e-+SO42-=PbSO4二、综合题（共4题）17.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。编号电极材料电解质溶液电流表指针偏转方向①Al、Mg稀盐酸偏向Al②Al、Cu稀盐酸偏向Cu③Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨④Al、Mg氢氧化钠溶液偏向Mg⑤Al、Zn冷浓硝酸偏向Al根据上表中的实验现象回答下列问题：（1）实验1、2中Al所作的电极（正极或负极）________

（填“相同”或“不相同”）。（2）写出实验3中铝电极的电极反应式：________

。（3）写出实验4中铝电极的电极反应式：________

。（4）解释实验5中电流表指针偏向Al的原因：________

。（5）根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：________。18..根据题意解答（1）.原电池是一种把

1

直接转化为

2

的装置．其反应本质是

3

．在原电池中，相对较活泼的金属材料做电池的

4

极，在该电极上发生

5

反应．（2）.根据已具备的氧化还原反应知识和电学的相关知识，利用提供的实验用品，设计一套电池装置．供选择的用品：铜片、铁片、碳棒、稀硫酸、蔗糖溶液、电流表、导线、250mL烧杯；请填写下列空白：（i）实验用品：电极（正极

1

负极

2

）、电解质溶液（

3

）、导线、250mL烧杯、电流表．（ii）电极反应式：正极

4

（iii）总反应的离子方程式

5

．19.人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，填写空格。（1）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生2（2）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+通过电解质迁移入MnO2①外电路的电流方向是由________极流向________极(填字母)。②电池正极反应式为________。③是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________。（3）近几年开发的甲烷—氧气燃料电池采用铂作电极催化剂，用KOH作为电池中的电解液。则通入CH4的电极为________极(填“正”或“负”)，通入O2的电极反应为________。20.A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。（1）B中反应的离子方程式为________。（2）A中作正极的金属是________，该电极上看到的现象为________。（3）C中作负极的金属是________，该电极反应方程式为________。（4）现有未知金属A，将A与Fe用导线相连后放入稀硫酸溶液中，观察到A上有气泡，在A上发生________反应。(填“氧化”或“还原”)。

答案解析部分一、单选题1.【答案】B【解析】【解答】A.在原电池中，负极上发生失电子的氧化反应，A不符合题意；B.在该原电池中，CO2在正极发生得电子的还原反应，生成碳单质，B符合题意；C.在原电池中，阳离子移向正极，C不符合题意；D.原电池是一种将化学能转化为电能的装置，D不符合题意；故答案为：B【分析】A.在原电池中，负极发生失电子的氧化反应；B.结合CO2转化为C的过程分析；C.在原电池中阳离子移向正极；D.原电池是将化学能转化为电能的装置；2.【答案】C【解析】【解答】A．放电时，根据图1右侧充入的氧气判断，b为正极，a为负极，则电流从a电极经电解液流回b电极，故A不符合题意；B．放电时，图1和图2中负极都为Li，根据电解质液传导离子判断，传导离子为锂离子，故电极反应为：Li-e-=Li+，故B不符合题意；C．图1中正极反应为：O2+2e-+2Li+=Li2O2，图2中正极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，根据电子数相同判断正极产物的物质的量不同，故C符合题意；D．比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，根据正极氧气的化合价变化不同判断比能量不同，故D不符合题意；故答案选C。【分析】根据化合价的变化判断电池的正负极，根据化合价的升降、电荷守恒及电解液进行书写电极反应。3.【答案】C【解析】【解答】A．部分化学电源含有重金属离子，危害环境和人体健康，A不符合题意；B．化学电源分为一次电源和二次电源，只有二次电源才是可充电电池，B不符合题意；C．太阳能电池没有发生化学变化，不是化学电池，C符合题意；D．火力发电居于人类社会现阶段总耗电量的首位，不是化学电池，D不符合题意；故答案为：C。【分析】A.不是所有的电池均无害，比如一些化学电池中含有重金属离子

B.可充电电源是二次电源。一般的化学电源可能是一次可能是二次电源

C.化学电池是需要发生化学变化，而太阳能电池没有发生化学变化

D.化学电池提供的电量不是首位，火力发电占主要地位4.【答案】C【解析】【解答】A．a电极上，苯酚转化为CO2，C元素的化合价升高，发生氧化反应，故a电极是该电池的负极，A项不符合题意；B．a电极为负极，b电极为正极，则电池工作时，电流由b电极沿导线流向a电极，B项不符合题意；C．b电极上，NO3-转化为ND．阳离子向电池正极移动，b电极为正极，故H＋由左室通过质子交换膜进入右室，D项不符合题意；故答案为：C。【分析】根据苯酚变为二氧化碳，化合价升高，发生的是氧化反应，失去电子，做电池的负极，而硝酸根变为氮气化学将降低，发生的还原反应，做电池的正极，氢离子是向正极移动，结合选项进行判断即可5.【答案】C【解析】【解答】A．Zn与PbO2构成原电池，Zn→Zn(OH)42-，Zn失电子为负极，则PbO2为正极，故A不符合题意；B．A区域发生反应：Zn→Zn(OH)42-，A为碱性区域，故A为KOH，C中应为酸性条件，故C为H2SO4，故B为K2SO4溶液，故B不符合题意；C．B为K2SO4，B中的SO42-是由C中硫酸溶液提供，b需要能使阴离子通过，故b为阴离子交换膜，故C符合题意；D．闭合回路中电荷转移守恒可知，0.2mol电子转移时，溶液中应该有0.2molK+和0.1molSO42-，B区域中K2SO4物质的量增加0.1mol，质量增加17.4g，故D不符合题意；故答案为：C。【分析】根据图示，A区是负极，电解质溶液是氢氧化钾，C区是正极区，电解质溶液是硫酸，B区的电解质是硫酸钾溶液，c中的硫酸根进入B，A中的钾离子进入B中，写出B电极的电极式即可计算出转移电子数与电极质量的关系6.【答案】B【解析】【解答】A.PbO2转化为PbSO4的过程中发生得电子的还原反应，为电池的正极，A不符合题意；B.由分析可知，负极的电极反应式为：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4，B符合题意；C.由电池总反应可知，蓄电池放电过程中，溶液的H2SO4参与反应，导致溶液的酸性减弱，C不符合题意；D.每转移1mol电子时，正极参与反应的PbO2为0.5mol，反应生成的PbSO4为0.5mol，电极增加的质量为：0.5mol×303g·mol－1－0.5mol×239g·mol－1=32g，D不符合题意；故答案为：B【分析】由电池总反应可知，Pb发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Pb－2e－＋SO42－=PbSO4；PbO2为正极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为：PbO2＋2e－＋SO42－＋4H＋=PbSO4＋2H2O；据此结合选项进行分析。7.【答案】C【解析】【解答】A．反应中锌失去电子，被氧化，锌是负极，氧化银得到电子，被还原，因此电池工作时，Ag2B．锌是负极，负极的电极反应是Zn+2C．电池工作时，电子从锌极经过导线流向Ag2D．负极的电极反应是Zn+2OH--2e-=Zn(故答案为：C。【分析】根据总反应式为：

Ag2O+Zn+H28.【答案】D【解析】【解答】A．该装置没有形成闭合回路，无法形成原电池，A不符合题意；B．酒精不导电，无法形成原电池，B不符合题意；C．该装置只有一个电极，Fe与稀硫酸直接反应，无法形成原电池，C不符合题意；D．该装置有两个活泼性不同的电极，稀盐酸可以导电，Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑为自发进行的氧化还原反应，整个装置可以形成闭合回路，则可以形成原电池，D符合题意；故答案为：D。【分析】根据形成原电池的条件需要电极和电解质溶液以及自发的氧化还原反应以及形成回路，结合选项进行判断即可9.【答案】D【解析】【解答】A．以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，故A不符合题意；B．根据实验数据，实验2和3所用水果种类，电流不同，因此实验2和3表明水果种类对电流大小有影响，故B不符合题意；C．水果的成熟程度不同，电解质溶液的浓度不同，也会影响水果电池电流大小，故C不符合题意；D．根据表中数据，实验目的是探究水果种类、电极间距离对水果电池电流大小的影响，故D符合题意；故答案为：D。【分析】以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，据此分析判断。10.【答案】B【解析】【解答】A．铜、铁和硫酸铜构成原电池，铁是负极，铜是正极，铜离子在正极放电析出铜，正极上不会产生大量气泡，A不符合题意；B．铜、铁和硫酸构成原电池，铁是负极，铜是正极，氢离子在正极放电生成氢气，正极上产生大量气泡，B符合题意；C．没有构成闭合回路，不能形成原电池，C不符合题意；D．酒精是非电解质，不能形成原电池，D不符合题意；故答案为：B。【分析】形成原电池，需要有自发的氧化还原反应，且有电解质和电极导线将电极连接形成闭合回路，要求铜电极上产生气泡，因此需要用酸电极，活泼金属做负极即可11.【答案】C【解析】【解答】A．太阳能电池的主要材料是高纯度的硅，A不符合题意；B．氢氧燃料电池可将化学能直接转变为电能，B不符合题意；C．铅蓄电池在充电、放电时发生的反应中都有元素化合价的变化，因此发生的反应为氧化还原反应，C符合题意；D．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子发生氧化反应，D不符合题意；故答案为：C。【分析】A.二氧化硅是制备光导纤维的材料，而硅单质是制备太阳能电池板和芯片的成分

B.氢氧燃料电池是通过氢气和氧气的的电子转移将化学能转为电能

C.铅蓄电池在充电和放电时电极材料有电子的得失，发生了氧化还原反应

D.氢氧燃料电池在工作时，氢气在负极失去电子发生的是氧化反应，正极是氧气得到电子发生的还原反应12.【答案】D【解析】【解答】A.a电极上SO2发生氧化反应生成硫酸，则a为负极，b为正极，故A不符合题意；B．质子膜只允许H+通过，向正极移动，即氢离子由左向右移动，故B不符合题意；C．负极区有硫酸生成，则硫酸的质量分数一定大于10%，故C不符合题意；D．正极上发生的是还原反应，其电极反应式为O2＋4H++4e－=2H2O，故D符合题意；故答案为D。【分析】考查原电池相关的知识。根据原电池工作原理进行分析。SO2→SO42-化合价升高作还原剂，在负极通入，O2→H2O化合价降低，做氧化剂，在正极通入，据此分析。13.【答案】D【解析】【解答】A．原电池工作时，电流从正极经导线流向负极，A项不符合题意；B．原电池工作时，电子从负极经导线流向正极，B项不符合题意C．原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，C项不符合题意；D．原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，D项符合题意；故答案为：D。【分析】原电池中，负极失去电子发生氧化反应，吸引大量的阳离子，正极得到电子发生还原反应，聚集大量的阳离子。电子的流向是负极导线正极14.【答案】B【解析】【解答】A．锌锰干电池含有重金属元素，不是绿色电池，A不符合题意；B．①银锌纽扣电池和③锌锰干电池完全放电后均不能再使用，属于一次电池，B符合题意；C．①银锌纽扣电池完全放电后不能再使用，属于一次电池，C不符合题意；D．燃料电池放电过程中会有一部分化学能转化为热能，D不符合题意；故答案为：B。【分析】一次电池就是原电池，不能进行充放电，主要是锌锰干电池，纽扣电池，二次电池主要是可以充放电的电池，主要是铅蓄电池。绿色电池主要是燃料电池以及不产生污染性物质的电池，氢氧燃料电池15.【答案】C【解析】【解答】A．构成原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的电极，可以是两种不同金属，也可以是一种金属、一种非金属等，选项A不符合题意；B、原电池中正极上发生还原反应，但不一定产生气体，选项B不符合题意；C、原电池中电子流出的一极为负极，电子由负极经导线流向正极，选项C符合题意；D．原电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，选项D不符合题意。故答案为：C。【分析】构成原电池时，需要电解质溶液，电极，以及导线，一般情况下，至少有一个电解和可电解质溶液发生自发的氧化还原反应，电池的负极发生的是氧化反应，失去电子，阴离子向负极移动，正极发生的是还原反应，得到电子，阳离子向正极移动16.【答案】D【解析】【解答】A.PbO2得到电子，是电池的正极，A不符合题意；B.电池放电时消耗硫酸，溶液的酸性减弱，B不符合题意；C.PbO2得电子，被还原，C不符合题意；D.铅是负极，失去电子，负极电极反应式：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，D符合题意，故答案为：D。【分析】放电时的电池反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，根据元素化合价的变化，铅发生的是氧化反应，铅做负极，铅失去电子与硫酸根结合形成硫酸铅，二氧化铅发生的还原反应，二氧化铅做正极，放电时，消耗硫酸，酸性在减弱二、综合题17.【答案】（1）不相同（2）2Al-6e-=2Al3+（3）Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O

（4）铝在冷浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，即在浓硝酸中Al作原电池的正极

【解析】【解答】（1）实验1中，金属活动性Mg>Al，活泼金属做负极，因此Mg做负极，Al做正极；实验2中，金属活动性Al>Cu，活泼金属做负极，因此Al做负极，Cu做正极；故实验1、2中Al所作电极不相同；

（2）实验3中发生的氧化还原反应为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑，铝电极做负极，其电极反应式为：2Al-6e-=2Al3+；

（3）实验4中发生的氧化还原反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，其中铝电极做负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；

（4）实验5中浓硝酸能使Al钝化，Al做正极，Zn做负极，因此电流表指针偏向铝电极一边；

（5）由实验1和实验2可知，活动性强的金属做负极；由实验4和实验5可知，活动性强的金属不一定做负极；因此，在分析原电池的正负极时，应结合电极材料的活动性和电解质溶液进行分析；

【分析】（1）根据金属活动性确定正负极；

（2）实验3中发生的氧化还原反应为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑，据此写出电极反应式；

（3）实验4中发生的氧化还原反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，据此写出电极反应式；

（4）实验5中浓硝酸能使Al钝化，Al做正极，Zn做负极；

（5）对电极的判断，应结合金属活动性和电解质溶液分析；18.【答案】（1）化学能；电能；氧化还原反应；负；氧化

（2）铜片；铁片；稀硫酸；2H++2e﹣=H2↑；Fe+2H+=Fe2++H2↑【解析】【解答】解：（1）原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，原电池反应中存在电子转移，属于氧化还原反应；活泼性强的失电子作负极，发生氧化反应；故答案为：化学能；电能；氧化还原反应；负；氧化；（i）铁和硫酸可以构成自发的