1、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3一、选择题1. 空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池。右图为RFC工作原理示意图，则有关说法正确的是（） A. 当有01mol电子转移时，a极产生1.12LO2（标准状况下）B. b极上发生的电极反应是：4H2O+4e2H2+4OHC. d极上发生的电极反应是：O2+4H+4e2H2OD. c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入A2下图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是（）A. 锌是负极，电子流向为“
2、锌片LED灯铜片稀H2SO4锌片”B. 如果将硫酸换成橙汁，LED 灯不能发光C. 氢离子在铜片表面被还原D. 该电源工作时，烧杯中阳离子向Zn极移动，且c（H）减小，c（Cu2）增大3下列电池属于二次电池的是（ ）锌银钮扣电池氢氧燃料电池铅蓄电池锌锰干电池A. B. C. D. 4韩国三星公司因为手机电池爆炸而屡屡曝光，电池的安全性和环保性再次被公众所重视。一种以引火性高的联氨(N2H4)为燃料的环保电池，工作时产生稳定无污染的物质，原理如图所示。下列说法正确的是（）A. N极为电源负极，联氨从c口通入B. 负极上每消耗lmol N2H4，转移6mol电子C. 正极的电极反应式为:O2+2H
3、2O+4e-=4OH-D. 可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4H2O5工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是（）A. 通入氢气的电极为原电池的正极B. 两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液C. 电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动D. 通氯气的电极反应式为Cl2+2e-=2Cl6氢氧燃料电池已用于航于飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2 + 4OH4e- =4H2O； O2 + 2H2O +4e- = 4OH据
4、此判断，下列说法中错误是（ ）A. H2在负极发生氧化反应B. 燃料电池的能量转化率可达100%C. 产物为无污染的水，属于环境友好电池D. 供电时的总反应为：2H2+O2=2H2O7液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液关于该电池的叙述正确的是（）A. b极发生氧化反应B. a极为该电池的正极C. 放电时，电流从a极经过负载流向b极D. a极的反应式：N2H4+4OH4eN2+4H2O8通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯笨酚（），其原理如下图所示，下列说法正确的是（）A. B为
5、电池的正极，发生还原反应B. 电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极C. A极的电极反应式为: D. 当外电路中有0.2mole-转移时，A极区增加的H+的数目为0.1NA92015年斯坦福大学研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCl4和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如下图所示。下列说法不正确的是（）A. 放电时，铝为负极、石墨为正极B. 放电时的负极反应为：Al 3e-+ 7AlCl4 = 4Al2Cl7C. 充电时的阳极反应为：Cn+ AlCl4e- = CnAlCl4D. 放电时，有机阳离子向铝电极方向移动10如下图所示，某同学设计了一个燃料电
6、池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是（）A. 反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区B. 乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe - 2e-=Fe2+C. 通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2-4e-+2H2O -4OH -D. 反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变11韩国三星公司因为手机电池爆炸而屡屡曝光，电池的安全性和环保性再次被公众所重视。一种以引火性高的联氨(N2H4)为燃料的环保电池，工作时产生稳定无污染的物质，原理如图所示。下列说法正确的是（） A. N极为电源负极，联氨从c口通入B. 负极上每消耗lmol
7、 N2H4，转移6mol电子C. 正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-D. 可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4H2O12高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压，高铁电池的总反为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是( )A. 放电时负极反应式为：Zn2e2OH=Zn(OH)2B. 放电时每转移3mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原C. 放电时正极反应式为：Fe(OH)33e5OH=FeO42-4H2OD. 放电时正极附近溶液的碱性增强13全钒电池以惰性材
8、料作电极，在电解质溶液中发生的电池总反应为：VO2（蓝色）H2OV3（紫色）VO2（黄色）V2（绿色）2H 下列说法错误的（ ）A. 充电时，反应每生成2molH时电子转移的物质的量为2molB. 放电过程中，正极附近溶液的酸性减弱C. 放电时，正极反应为VO2+2HeVO2H2OD. 充电时，阳极附近溶液由蓝色逐渐变为黄色14环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（）A. “对电极”是负极B. “工作电极”上发生的电极反应为NO2+2e-+2H+NO+H2OC. 传感器工作时H+由工作电极移向对电极D. 对电极的
9、材料可能为活泼金属锌二、非选择题15. 如图所示，某同学设计一个甲醚燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜根据要求回答相关问题：（1）写出负极的电极反应式_；（2）铁电极为_（填“阳极”或“阴极”），石墨电极（C）的电极反应式为_：（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_（填“增大”“减小”或“不变”）；（4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则丙装置中阴极析出铜的质量为_；假设乙装置中氯化钠溶液足够多，若在标准状况下，有224mL氧气参加反应，则乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将_（填“增大”“减 小”或“不变”），
10、且变化了_克；（5）若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换，其他装置不变，此时乙装置中发生的总反应式为_。16. (1)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：2H22O24e=2H2O；B极：O24e=2O2 则A极是电池的_极；(2)有人以化学反应：2ZnO24H=2Zn22H2O为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H、Zn2进行工作。则原电池的负极材料是_，发生的电极反应为_。17. （1）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。太阳光分
11、解海水时，光能转化为_能，二氧化钛起_作用。水分解时，断裂的化学键是_（填“离子键”、“极性共价键”、“非极性共价键”），分解海水的反应属于_反应（填“放热”或“吸热”）；（2）现有两个反应：NaOH+HCl=NaCl+H2O，Fe+H2SO4=FeSO4+H2。其中为放热反应的是_，（填序号，下同）能设计成原电池的是_；（3）ZnMnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。该电池的负极材料是_，该电极反应式为_；若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是_；欲除去Cu2，最好选用下列试剂中的_(填代号)。ANaOH BZn CFe
12、 DNH3H2O18. 为满足不同的需要，人们应用原电池原理制作了多种电池。（1）有人以化学反应2Zn+O2+4H+=2Zn2+2H2O为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H+、Zn2+进行工作，则该原电池负极的电极反应为_；（2）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应的离子方程式为_，若将此反应设计或原电池，则负极所用电极材料为_，正极反应为_；（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型发电装置氢氧燃料电池，其构造如图所示，其中A、B两个电极均由多孔的碳炔组成，该电池的正极反应式为_，若该电池工作时溶液中增加1molH2O，则理论上
13、电路中通过电子的物质的量为_。参考答案1. 【答案】 D【解析】A、a接电源的负极，电极反应式2H2e=H2，没有氧气产生，故A错误；B、b接电源的正极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，故B错误；C、d极通入H2，电极反应式为H22e=2H，故C错误；D、c电极通入O2，环境是酸性，电极反应式为O24H4e=2H2O，发生还原反应，根据原电池的工作原理，H通过隔膜进入A，故D正确。2【答案】C【解析】A、原电池中电子从负极流向正极，但是电子不能通过溶液，选项A错误；B、柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流到，LED 灯能发光，选项B错误；
14、C、铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子被还原生成氢气，选项C正确；D、电解质溶液中阳离子向正极移动，即烧杯中阳离子向Cu极移动，溶液中没有铜离子，选项D错误。答案选C。本题考查原电池和电解池的工作原理。锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，铜为正极，正极发生还原反应生成氢气，电子不能通过溶液，电解质溶液中阳离子向正极移动，以此解答该题。3【答案】C【解析】锌锰干电池、锌银钮扣电池、氢氧燃料电池等属于不可充电电池，完全放电后不能再使用，属于一次电池，铅蓄电池属于可充电电池，可以反复充电放电，属于二次电池，故选C。4【答案】D【解析】A、H 移向N极，N极为电源正极，联氨从b
15、口通入，故A错误；B、原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，负极反应为N2H4+4H -4e=8H +N2，负极上每消耗lmol N2H4，转移4mol电子，故B错误；C、电解质溶液呈酸性，正极反应有氢离子参加，正确的为O2+4H+4e=2H2O，故C错误；D、可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4H2O，故D正确；故选D。点睛：本题考查原电池的工作原理，题目难度不大，本题注意把握电极反应式的书写，正确判断离子的定向移动。解题关键：肼（N2H4）一空气燃料电池中，负极反应为：N2H4+4H -4e=8H +N2，正极反应为：O2+4H+4e=2H2O，电池总反应为：N2H4+O2=N
16、2+2H2O，以此解答题中A、B、C各问，原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。5【答案】A【解析】试题分析：根据燃料电池的工作原理，利用原电池原理直接制盐酸的方程式为：H2+Cl2=2HCl。A、氢气发生氧化反应，故通入氢气的电极为原电池的负极，错误；B、两极材料可以都用石墨，一极通入氢气，一极通入氯气，可以用稀盐酸做电解质溶液，正确；C、在原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，氯气发生还原反应，通氯气的电极为正极，正确；D、通氯气的电极为正极，发生得电子得还原反应，电极反应式为：Cl2+2e-=2Cl-，正确。6【答案】B【解析】A、由电极反应式可知，通入氢气的一极为电池的负极
17、，发生氧化反应，故A正确；B、氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，还会伴有热能等能量的释放，能量转化率不会达100%，故B错误；C、氢氧燃料电池产物是水，对环境物污染，且能量转化率高，故C正确；D、电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为2H2+O22H2O，故D正确；故选B。7【答案】D【解析】A该燃料电池中，通入氧化剂空气的电极b为正极，正极上氧气得电子发生还原反应，故A错误；B、a极为该电池的负极，故B错误；C、放电时，电流从正极b经过负载流向a极，故C错误； D、通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+4OH-4e=N2+4
18、H2O，故D正确；故选D。点睛：本题考查了燃料电池，明确正负极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液的酸碱性书写，注意电流的方向和电子的流向相反，解题要点：该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+4OH-4e=N2+4H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。8【答案】D【解析】原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，电流从正极经导线流向负极，则AB为电
19、池的负极，发生氧化反应，A错误；B电流从正极A沿导线流向负极B，B错误；CA为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，C错误；D据电荷守恒，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，D正确；答案选D。9【答案】D【解析】试题分析：A、放电时是原电池，铝是活性电极，石墨为惰性电极，铝为负极、石墨为正极，A正确；B、根据示意图，放电时，铝为负极，铝跟AlCl4 得到电子生成Al2Cl7，负极反应为：Al 3e-+ 7AlCl4 =4Al2Cl7，B正确；C、充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为Cn+ AlCl4 e
20、- =CnAlCl4，C正确；D、放电时是原电池，在原电池中，阳离子向正极移动，有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动，D错误，答案选D。10【答案】A【解析】试题分析：甲装置为甲醚燃料电池，投放氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，投放燃料的为电极的负极；乙装置为电解饱和氯化钠的装置，根据串联电池中，电子的转移，可知Fe电极为阴极，C极为阳极；丙装置为电解精炼铜的装置，精铜为阴极，粗铜为阳极。A乙装置中铁极反应2H+2e-H2，所以反应一段时间后，装置中生成的氢氧化钠在铁极区，A正确；B乙装置中铁极反应为2H+2e-H2， B错误；C投放氧气的一极发生还原反应，为电极的正极，发生的电极反应为：
21、O2+2H2O+4e-4OH-，C错误；D丙装置中，粗铜极除了铜发生氧化反应外，活动性在铜前面的金属也要反应，但是在精铜极，除铜离子被还原外，没有其他离子能被还原，根据得失电子相等，可知硫酸铜溶液浓度减小，D错误，答案选A。考点：考查电化学11【答案】D【解析】A、H 移向N极，N极为电源正极，联氨从b口通入，故A错误；B、原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，负极反应为N2H4+4H -4e=8H +N2，负极上每消耗lmol N2H4，转移4mol电子，故B错误；C、电解质溶液呈酸性，正极反应有氢离子参加，正确的为O2+4H+4e=2H2O，故C错误；D、可将联氨改进为引火性低、稳定
22、性好的N2H4H2O，故D正确；故选D。本题考查原电池的工作原理，题目难度不大，本题注意把握电极反应式的书写，正确判断离子的定向移动。解题关键：肼（N2H4）一空气燃料电池中，负极反应为：N2H4+4H -4e=8H +N2，正极反应为：O2+4H+4e=2H2O，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O，以此解答题中A、B、C各问，原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。12【答案】C【解析】A根据电池的总反应可知，高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故A正确；B放电时正极反应为FeO42+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5O
23、H-，每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原，故B正确；C放电时，正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2FeO42-+6e-+8H2O2Fe(OH)3+10OH-或FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，故C错误；D、高铁电池放电时是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，负极附近溶液的碱性减弱，正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2FeO42-+6e-+8H2O2Fe(OH)3+10OH-，正极附近溶液的碱性增强，故D正确；故选C。本题考查了原电池和电解池的工作原理。理解原电池和电解池的工作原理，书写电
24、极方程式是解题的关键。本题中高铁电池放电时必定是锌在负极失去电子，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，高铁酸钠在正极得到电子，电极反应式为FeO42+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-。13【答案】A【解析】试题分析：A、阳极上电极反应式为：VO2H2Oe=VO22H，因此每生成2molH时转移电子的物质的量为1mol，故说法错误；B、放电时正极反应式为：VO22He=H2OVO2，消耗H，酸性减弱，故说法正确；C、根据选项B的分析，故说法正确；D、根据A选项的分析，颜色蓝色变为黄色，故说法正确。14 【答案】D【解析】A、a接电源的负极，电极反应式2H2e=H2，没有
25、氧气产生，故A错误；B、b接电源的正极，电极反应式为4OH4e=O22H2O，故B错误；C、d极通入H2，电极反应式为H22e=2H，故C错误；D、c电极通入O2，环境是酸性，电极反应式为O24H4e=2H2O，发生还原反应，根据原电池的工作原理，H通过隔膜进入A，故D正确。15【解析】（1）燃料电池中通入氧化剂氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，负极上燃料失电子和氢氧根离子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OCH3 - 12e- + 16OH- = 2CO32+ 11H2O，故答案为：CH3OCH3 - 12e- + 16OH- = 2CO32+ 11H2O；（2）铁
26、电极连接原电池负极而作电解池阴极，碳作阳极，电解氯化钠饱和溶液时，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl-2e-=Cl2，故答案为：阴极；2Cl-2e-=Cl2；（3）丙装置中，阳极上金属失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子生成铜，根据转移电子守恒，阳极上铜消耗的质量小于阴极上析出铜的质量，所以溶液中硫酸铜浓度减小，故答案为：减小；（4）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，转移电子4=0.4mol，则丙装置中阴极上铜离子得电子生成铜单质，析出铜的质量=64g/mol=12.8g，根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气的关系式为：O22H2，则生成氢气的物质的量是2=0.2mol，所以消
27、耗0.022=0.04mol氢离子，则乙装置中阳离子交换膜右侧进入左侧的钠离子也为0.04mol，所以乙装置中阳离子交换膜左侧溶液质量将增大0.0423-0.041=0.88g，故答案为：12.8g；增大；0.88；（5）若将乙装置中铁电极与石墨电极位置互换，其他装置不变，则阳极上铁失电子发生氧化反应，阴极上氢离子放电生成氢气，所以电池反应式为Fe+2H2OFe（OH）2+H2，故答案为：Fe+2H2OFe（OH）2+H2。【答案】CH3OCH3 - 12e- + 16OH- = 2CO32+ 11H2O 阴极 2Cl2e=Cl2 减小 128 增大 0.88 Fe+2H2OFe(OH)2+H
28、216【解析】(1) 由A极的电极反应式2H22O24e=2H2O可知，A电极上发生的是氧化反应，所以A极是电池的负极。 (2)由总反应2ZnO24H=2Zn22H2O看，反应中还原剂是锌，反应后被氧化为锌离子，所以原电池的负极材料是锌，发生的电极反应为Zn-2e=Zn2。【答案】负 锌 Zn-2e=Zn217【解析】（1）太阳光分解海水时，光能转化为化学能，二氧化钛起催化作用。水分解时，断裂的化学键是极性共价键，分解海水的反应属于吸热反应。（2）能自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池，是中和反应，属于放热反应，不是氧化还原反应；是置换反应，是放热反应，属于氧化还原反应，可以设计为原电池；（
29、3）锌是活泼的金属，该电池的负极材料是Zn，电极反应式为Zn-2e- =Zn2+。由于Zn置换出Cu，形成Zn-Cu原电池加快Zn的溶解。由于不能引入杂质，因此欲除去Cu2，最好选用锌，把铜置换出来，答案选B。【答案】化学 催化 极性共价键 吸热 Zn Zn-2e- =Zn2+ Zn置换出Cu，形成Zn-Cu原电池加快Zn的溶解 B18.【解析】（1）原电池的负极发生失去电子的氧化反应，则负极是锌失去电子，反应式为Zn-2e-=Zn2+。（2）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应的离子方程式为2Fe3+Cu=2Fe3+Cu2+；铜失去电子，作还原剂，因此若将此反应设计或原电池，则负极所用电极材料为铜，正极铁离子得到电子，反应为Fe3+e-=Fe2+。（3）氧气得到电子，在正极通入，该电池的正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，若该电池工作时溶液中增加1molH2O，根据氧原子守恒消耗0.5mol氧气，则理论上电路中通过电子的物质的量为0.5mol42mol。【答案】Zn-2e-=Zn2+ 2Fe3+Cu=2Fe3+Cu2+ 铜（或Cu） Fe3+e-=Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH- 2mol
