2025高考化学专项1.2《化学能转化为电能-电池》同步练习题（选择性必修1）含答案

2025高考化学专项1.2化学能转化为电能--电池同步练习题一、选择题1．以氢氧化钾溶液为电解液的锌锰碱性电池，锌和石墨为电极材料。该电池总反应为。下列说法中不正确的是A．石墨作正极B．电池工作时，电子从锌电极经过电解液流向石墨电极C．锌电极发生氧化反应D．正极的电极反应为2．直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是A．电池工作时，电极I电势低B．电极Ⅱ的反应式为：C．电池总反应为：D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g3．下列描述不正确的是A．，CO的燃烧热为258kJ/molB．在稀溶液中，，若将含0.5mol的溶液与含1molNaOH的溶液混合，整个过程放出的热量为57.3kJC．原电池是将化学能转化为电能的装置，电子流出的极是负极D．已知，则反应物的总能量高于生成物的总能量4．下列装置可以构成原电池的是A． B． C． D．5．燃料电池应用前景非常广阔，该电池原理示意图如图所示。下列说法正确的是A．电极a是正极B．由电极a移向bC．当通入时，转移电子数为D．电极a的反应式为6．下列装置的有关说法正确的是A．装置Ⅰ用于制备无水 B．装置Ⅱ可增大溶液中HClO的浓度C．装置Ⅲ不能构成原电池，电流表指针不偏转 D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过电解质溶液流向碳棒7．某种电池充放电时的反应原理为。下列物质为放电时负极产物的是A． B． C． D．8．燃料电池是燃料(如CO、、等)跟氧气(或空气)发生反应将化学能直接转化为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是A．负极反应式：B．正极反应式：C．随着放电的进行，溶液的pH不变D．放电时溶液中的阴离子向负极移动9．新型镁电池具有电压高、成本低的优点，其工作原理如图所示，下列说法错误的是A．该电池的比能量高于铅酸蓄电池B．镁电极为负极，在工作时被氧化C．通入氧气一极的电极反应式为D．用该电池电解饱和食盐水，生成理论上消耗2.4g镁10．2021年我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。已知双极膜可将水解离为H+和OH—，并实现其定向通过，则下列说法错误的是A．Zn/ZnO电极电势要比MoS2电极电势低B．双极膜的存在能保证两侧电解质溶液的浓度不变C．Zn/ZnO电极表面发生的反应为Zn-2e—+2OH—=ZnO+H2OD．当电路通过1mole—时，整个电池系统质量会增大2.6g二、填空题11．Ⅰ.化学反应伴随能量变化，获取化学反应中的能量有多条途径。(1)下列反应中，属于放热反应且是氧化还原反应的是_______(填字母).A．与反应B．的燃烧反应 C．高温煅烧 D．C与反应(2)如图为反应的能量变化示意图。①由和变成、需要(“放出”或“吸收”)能量。②和反应生成，共放出能量。Ⅱ.燃料电池在工作时，从负极连续通入、、等燃料，从正极连续通入，以或溶液为电解质溶液，发生反应生成、或等，同时产生电能，目前已研制成功空气燃料电池，它可以代替汽油为汽车提供动力，也可用作照明电源。(3)在上述画横线的九种物质中，属于电解质的是(填序号，下同)；属于非电解质的是。(4)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图所示：①电极M是(填“正极”或“负极”)，电极N的电极反应式为。②若该燃料电池消耗(标准状况下)，则理论上电路中转移电子。12．现有反应：A．CaCO3CaO+CO2↑B．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑C．C+CO22COD．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O(1)上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合如图的是(填反应序号)。(2)在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是(填反应序号)，根据该原电池回答下列问题：①负极发生(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为。②当导线中有1mol电子通过时，理论上发生的变化是(填序号)。a.溶液增重32.5gb.溶液增重31.5gc.析出1gH2d.析出11.2LH2(3)对于反应B，将足量且等量的形状相同的锌块分别加入到等浓度等体积的两份稀硫酸X、Y中，同时向X中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应速率变快的原因是_______(填序号)。A．CuSO4作催化剂B．加入硫酸铜溶液增大了c()C．Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池D．加入硫酸铜溶液增大了溶液体积13．氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池(1)基本构造(2)工作原理酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应2H2-4e-＋4OH-=4H2O正极反应O2＋4e-＋4H＋=2H2O总反应2H2＋O2=2H2O(3)燃料电池电极的书写如：CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法：第一步确定生成物CH4[H2O，CO2]CO、H2O故CH4的为CO和H2O；第二步确定价态变化及电子转移：H4-8e-→O＋H2O；第三步依据电解质性质，用OH-使电荷守恒：CH4-8e-＋10OH-→CO＋H2O；第四步最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数：CH4-8e-＋10OH-=CO＋7H2O。14．A、B、C、D、E五种短周期元素，A与D同周期，A的单质既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应，B的单质在放电条件下能与氧气反应，C元素的离子不含电子，D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的，E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍。(1)A的原子结构示意图为。(2)0.1mol／LA的硫酸盐溶液与0.1mol／LNaOH溶液等体积混合，反应的离子方程式为。(3)以A的单质和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是。(4)化合物甲由元素A、B组成，具有良好电绝缘性。化合物甲能与水缓慢反应生成含B的化合物乙，乙分子中含有10个电子。写出该反应的化学方程式：。工业用A的单质和化合物乙在高于1700K反应制备甲。已知该反应可以认为是置换反应，该反应的化学方程式是。(5)D和E两种元素相比较，非金属性较强的是(填元素名称)，可以验证该结论的是(填写编号)；a.比较这两种元素的常见单质的沸点b.比较这两种元素的单质与氢气化合的难易c.比较这两种元素的气态氢化物的稳定性(6)C、D、E间可形成丙、丁两种分子，它们均含有18个电子，则丙与丁反应生成D单质的化学方程式为；15．I.常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入电解质A溶液中组成原电池，如图1所示：(1)若A为稀盐酸，则Al片作极。(2)若A为NaOH，则Al片作极，该电极的电极反应式为。(3)若A为稀，则Cu片作极，该电极的电极反应式为。II.某学生利用上述图2实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：(4)锌电极为电池的极，电极上发生的是反应(“氧化”或“还原”)电极反应式为。(5)导线中电子流向为(用a、b表示)。(6)若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为。(7)若溶液中含有杂质，会加速Zn电极的腐蚀、还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去，最好选用下列试剂中的_______(填代号)。A．NaOH B．Zn C．Fe D．(8)反应一段时间后右侧烧杯浓度(填增大，减小或不变)【参考答案】一、选择题1．B【分析】根据原电池工作原理，负极上失去电子，化合价升高，根据电池总反应，锌为负极，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，石墨为正极，正极上得到电子，电极反应式为2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-，据此分析；解析：A．根据上述分析，石墨作正极，故A说法正确；B．电池工作时，电子从锌电极经过外电路流向石墨电极，电池内部是阴阳离子定向移动，内部没有电子通过，故B说法错误；C．锌电极为负极，负极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，故C说法正确；D．根据上述分析，正极反应式为2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-，故D说法正确；答案为B。2．C【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正极:。解析：A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确；故选C。3．B解析：A．燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定物质时放出的热量，A项正确；B．是弱酸，电离吸热，将含0.5mol的溶液与含1molNaOH的溶液混合，整个过程放出的热量小于57.3kJ，B项错误；C．原电池电子由负极流出，C项正确；D．反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，D项正确；答案选B。4．B【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。解析：A．蔗糖溶液不导电，无法形成闭合回路，故A错误；B．该装置有活泼性不同的两个电极，能形成闭合回路，且有自发的氧化还原反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，故B正确；C．该装置两个电极相同，不能形成原电池，故C错误；D．该装置没有形成闭合回路，故D错误；故选B。5．D【分析】H2S燃料电池中通入H2S的a极为负极，通入氧气的b极为正极。解析：A．H2S转化为S2，硫的化合价升高，发生氧化反应，所以电极a为负极，故A错误；B．原电池中，阴离子移向负极，则O2-移向a极，故B错误；C．没有给出温度和压强，无法计算氧气的物质的量和转移的电子数，故C错误；D．电极a发生硫化氢失去电子转化为S2的反应，电极反应式为：，故D正确；故选D。6．B解析：A．装置Ⅰ中溶液会发生水解反应，A错误；B．装置Ⅱ中可消耗溶液中的HCl，使的平衡正向移动，可增大溶液中HClO的浓度，B正确；C．装置Ⅲ为简易电池装置，能构成原电池，电流表的指针偏转，C错误；D．装置Ⅳ工作时，电子不能通过电解质溶液，D错误；故选B。7．B解析：放电的总反应式为，负极上发生氧化反应，化合价升高，由放电的总反应式可知Al元素的化合价升高，故负极产物为，故B正确；故选B。8．D【分析】燃料电池中，通入燃料甲烷的电极失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH4+10OH--8e-═+7H2O，所以为负极，通入氧气的电极得电子发生还原反应，电极反应式为：2O2+4H2O+8e-═8OH-，所以为正极；所以电池反应式为：2O2+CH4+2OH-═+3H2O，根据总反应式判断溶液的pH变化；由电子的流向，判断溶液中离子的移动方向。解析：A．燃料电池中，通入氧气的一极为正极，O2+2H2O+4e=4OH－为正极反应式，负极反应式为：CH4+10OH--8e-═+7H2O，故A错误；B．通入燃料的一极为负极，甲烷失电子生成二氧化碳和水，碱性条件下生成碳酸盐和水，则负极电极反应式为CH4+10OH--8e-═+7H2O，故B错误；C．由电池总反应2O2+CH4+2OH-═+3H2O可知，氢氧根离子在消耗，反应生成水，则导致氢氧根离子的浓度降低，pH减小，故C错误；D．原电池放电时，阴离子移向负极，故D正确；答案选D。9．D【分析】该装置为化学电源，根据装置图以及原电池工作原理可知，Mg电极为负极，左端电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，据此分析；解析：A．比能量是衡量电池优劣，比能量是单位质量或单位体积所能输出电能的多少，1g镁失去电子物质的量为，1gPb转移电子物质的量为，显然该电池比能量高于铅酸蓄电池，故A说法正确；B．根据上述分析，镁电极为负极，负极上失去电子，化合价升高，被氧化，故B说法正确；C．根据装置图，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C说法正确；D．题中没有说明是否是标准状况下的气体体积，因此无法判断氯气物质的量，故D说法错误；答案为D。10．B解析：A．Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；B．Zn/ZnO电极的反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，双极膜中OH-移向负极，且负极区有水生成，故NaOH溶液变小，MoS2电极的反应式为NO+5e-+5H+=NH3+H2O，双极膜中H+移向正极，且正极区有水生成，故Na2SO4溶液变小，B错误；C．Zn/ZnO电极的反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，C正确；D．正极1molNO转化为NH3，转移电子的物质的量为5mol，故当电路通过1mole-时，理论上可以反应NO的物质的量为0.2mol，整个电池系统质量会增大0.2mol×(30g/mol-17g/mol)=2.6g，D正确；故选B。二、填空题11．(1)B(2)吸收484(3)(4)负极2解析：（1）A．Na2O与H2O反应Na2O＋H2O=2NaOH，该反应为放热反应，不存在化合价的变化，不属于氧化还原反应，故A不符合题意；B．CH4的燃烧CH4＋2O2CO2＋2H2O，该反应为放热反应，存在化合价的变化，属于氧化还原反应，故B符合题意；C．高温煅烧CaCO3：CaCO3CaO＋CO2↑，该反应为吸热反应，不存在化合价的变化，不属于氧化还原反应，故C不符合题意；D．C与H2O反应C＋H2O=CO＋H2，该反应属于吸热反应，不存在化合价的变化，属于氧化还原反应，故D不符合题意；故答案为B。（2）①断键需要吸收能量，形成化学键需要放出能量，2molH2和1moLO2变成4molH、2molO，是断键过程，该过程需要吸收能量；故答案为吸收；②根据图象可知，2molH2(g)和1molO2(g)反应生成2molH2O(g)，放出484kJ的能量；故答案为484；（3）电解质包括酸、碱、多数盐、多数金属氧化物、水，根据题中所给物质，属于电解质的是KOH和H2O，即fg；非电解质属于化合物，根据非电解质的定义，所给物质中属于非电解质的是CH4、C2H5OH、CO2，即bch；故答案为fg；bch；（4）①根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，依据装置图，电子从M极流出，即M为负极，电极N为正极，交换膜为质子交换膜，电解质环境显酸性，即电极N的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O；故答案为负极；O2＋4H＋＋4e－=2H2O；②根据①分析，有11.3LO2参与反应，转移电子物质的量为≈2mol，故答案为2。12．(1)C(2)B氧化2H++2e-=H2↑bc(3)C解析：（1）根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，属于吸热反应，碳酸钙分解是吸热反应，但不是氧化还原反应，锌和稀硫酸发生置换反应是放热反应，碳和CO2反应生成CO是吸热的氧化还原反应，中和反应是放热反应，答案选C；（2）能自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池，则在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是锌和稀硫酸的置换反应，即答案选B；①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，则根据方程式可判断负极材料是锌，负极发生氧化反应；正极氢离子得到电子，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；②当导线中有1mol电子通过时，理论上生成0.5mol氢气，质量是1g，消耗0.5mol锌，质量是32.5g，则a．溶液增重32.5g－1g＝31.5g，a错误；b．溶液增重31.5g，b正确；c．析出1gH2，c正确；d．析出0.5molH2，但体积不一定是11.2L，d错误，答案选bc；（3）Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池，加快反应速率，答案选C。13．2H2-4e-=4H＋O2＋4e-＋2H2O=4OH-最终产物解析：氢氧燃料电池在酸性介质(H2SO4)中，负极氢气失电子生成氢离子，电极反应式为2H2-4e-=4H+；在碱性介质(KOH)中，正极O2得电子生成OH-，电极反应式为O2＋4e-＋2H2O=4OH-；CH4在碱性(KOH)介质中，反应的实质是CH4先和O2反应生成CO2和H2O，然后生成的CO2再与KOH反应生成CO和H2O，故CH4的最终产物为CO和H2O。14．Al3++3OH-＝Al(OH)3↓Al+3NiO(OH)+H2O+NaOH=NaAlO2+3Ni(OH)2AlN+3H2O＝Al(OH)3↓+NH3↑2Al+2NH32AlN+3H2氧bcH2S+H2O2=S↓+2H2O【分析】“A的单质既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应”可知A是Al；“B的单质在放电条件下能与氧气反应”，则B是N；“C元素的离子不含电子”，C是H；A与D同周期，D在第三周期，D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的，说明D最外层有6个电子，则D是S；E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍，那么E的次外层只能是K层，E的最外层就有6个电子，则E是O，据此回答。解析：(1)Al的原子结构示意图为；(2)Al2(SO4)3与NaOH溶液等体积混合，Al3+过量，不能完全反应，故发生的反应为：Al3++3OH-＝Al(OH)3↓；(3)Al和NiO(OH)形成原电池，Al做负极，由于在NaOH溶液电解质溶液中，Al就会反应转变为NaAlO2，又知道放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，则该电池总反应的化学方程式是：Al+3NiO(OH)+H2O+NaOH=NaAlO2+3Ni(OH)2；(4)化合物甲由元素A、B组成，则甲是AlN，AlN与水反应生成含有10个电子乙，乙中有N元素，是10电子体，根据反应物中的元素种类可推出乙是NH3，则反应的化学方程式为：AlN+3H2O＝Al(OH)3↓+NH3↑；工业上用Al和NH3反应制取AlN，又是置换反应，