2025高考化學專項1.2《化學能轉(zhuǎn)化為電能-電池》同步練習題（選擇性必修1）含答案

2025高考化學專項1.2化學能轉(zhuǎn)化為電能--電池同步練習題一、選擇題1．以氫氧化鉀溶液為電解液的鋅錳堿性電池，鋅和石墨為電極材料。該電池總反應為。下列說法中不正確的是A．石墨作正極B．電池工作時，電子從鋅電極經(jīng)過電解液流向石墨電極C．鋅電極發(fā)生氧化反應D．正極的電極反應為2．直接燃料電池是一種新型化學電源，其工作原理如圖所示。電池放電時，下列說法不正確的是A．電池工作時，電極I電勢低B．電極Ⅱ的反應式為：C．電池總反應為：D．當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，通過陽離子交換膜的為3.9g3．下列描述不正確的是A．，CO的燃燒熱為258kJ/molB．在稀溶液中，，若將含0.5mol的溶液與含1molNaOH的溶液混合，整個過程放出的熱量為57.3kJC．原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電子流出的極是負極D．已知，則反應物的總能量高于生成物的總能量4．下列裝置可以構(gòu)成原電池的是A． B． C． D．5．燃料電池應用前景非常廣闊，該電池原理示意圖如圖所示。下列說法正確的是A．電極a是正極B．由電極a移向bC．當通入時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為D．電極a的反應式為6．下列裝置的有關說法正確的是A．裝置Ⅰ用于制備無水 B．裝置Ⅱ可增大溶液中HClO的濃度C．裝置Ⅲ不能構(gòu)成原電池，電流表指針不偏轉(zhuǎn) D．裝置Ⅳ工作時，電子由鋅通過電解質(zhì)溶液流向碳棒7．某種電池充放電時的反應原理為。下列物質(zhì)為放電時負極產(chǎn)物的是A． B． C． D．8．燃料電池是燃料(如CO、、等)跟氧氣(或空氣)發(fā)生反應將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，若電解質(zhì)溶液是強堿溶液，下列關于甲烷燃料電池的說法正確的是A．負極反應式：B．正極反應式：C．隨著放電的進行，溶液的pH不變D．放電時溶液中的陰離子向負極移動9．新型鎂電池具有電壓高、成本低的優(yōu)點，其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是A．該電池的比能量高于鉛酸蓄電池B．鎂電極為負極，在工作時被氧化C．通入氧氣一極的電極反應式為D．用該電池電解飽和食鹽水，生成理論上消耗2.4g鎂10．2021年我國科研人員以二硫化鉬(MoS2)作為電極催化劑，研發(fā)出一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池同時具備合成氨和對外供電的功能，其工作原理如圖所示。已知雙極膜可將水解離為H+和OH—，并實現(xiàn)其定向通過，則下列說法錯誤的是A．Zn/ZnO電極電勢要比MoS2電極電勢低B．雙極膜的存在能保證兩側(cè)電解質(zhì)溶液的濃度不變C．Zn/ZnO電極表面發(fā)生的反應為Zn-2e—+2OH—=ZnO+H2OD．當電路通過1mole—時，整個電池系統(tǒng)質(zhì)量會增大2.6g二、填空題11．Ⅰ.化學反應伴隨能量變化，獲取化學反應中的能量有多條途徑。(1)下列反應中，屬于放熱反應且是氧化還原反應的是_______(填字母).A．與反應B．的燃燒反應 C．高溫煅燒 D．C與反應(2)如圖為反應的能量變化示意圖。①由和變成、需要(“放出”或“吸收”)能量。②和反應生成，共放出能量。Ⅱ.燃料電池在工作時，從負極連續(xù)通入、、等燃料，從正極連續(xù)通入，以或溶液為電解質(zhì)溶液，發(fā)生反應生成、或等，同時產(chǎn)生電能，目前已研制成功空氣燃料電池，它可以代替汽油為汽車提供動力，也可用作照明電源。(3)在上述畫橫線的九種物質(zhì)中，屬于電解質(zhì)的是(填序號，下同)；屬于非電解質(zhì)的是。(4)用和組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示：①電極M是(填“正極”或“負極”)，電極N的電極反應式為。②若該燃料電池消耗(標準狀況下)，則理論上電路中轉(zhuǎn)移電子。12．現(xiàn)有反應：A．CaCO3CaO+CO2↑B．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑C．C+CO22COD．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O(1)上述四個反應中屬于氧化還原反應且反應過程中能量變化符合如圖的是(填反應序號)。(2)在常溫下，上述四個反應中可用于設計原電池的是(填反應序號)，根據(jù)該原電池回答下列問題：①負極發(fā)生(填“氧化”或“還原”)反應；正極的電極反應式為。②當導線中有1mol電子通過時，理論上發(fā)生的變化是(填序號)。a.溶液增重32.5gb.溶液增重31.5gc.析出1gH2d.析出11.2LH2(3)對于反應B，將足量且等量的形狀相同的鋅塊分別加入到等濃度等體積的兩份稀硫酸X、Y中，同時向X中加入少量飽和CuSO4溶液，發(fā)生反應生成氫氣的體積(V)與時間(t)的關系如圖所示。反應速率變快的原因是_______(填序號)。A．CuSO4作催化劑B．加入硫酸銅溶液增大了c()C．Zn首先與Cu2+反應，生成的Cu與Zn、稀硫酸構(gòu)成原電池D．加入硫酸銅溶液增大了溶液體積13．氫氧燃料電池是一種清潔高效的燃料電池(1)基本構(gòu)造(2)工作原理酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)負極反應2H2-4e-＋4OH-=4H2O正極反應O2＋4e-＋4H＋=2H2O總反應2H2＋O2=2H2O(3)燃料電池電極的書寫如：CH4堿性(KOH溶液)燃料電池負極反應式書寫方法：第一步確定生成物CH4[H2O，CO2]CO、H2O故CH4的為CO和H2O；第二步確定價態(tài)變化及電子轉(zhuǎn)移：H4-8e-→O＋H2O；第三步依據(jù)電解質(zhì)性質(zhì)，用OH-使電荷守恒：CH4-8e-＋10OH-→CO＋H2O；第四步最后據(jù)氫原子守恒配平H2O的化學計量數(shù)：CH4-8e-＋10OH-=CO＋7H2O。14．A、B、C、D、E五種短周期元素，A與D同周期，A的單質(zhì)既可與鹽酸反應，又可與NaOH溶液反應，B的單質(zhì)在放電條件下能與氧氣反應，C元素的離子不含電子，D元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的，E元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的3倍。(1)A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)0.1mol／LA的硫酸鹽溶液與0.1mol／LNaOH溶液等體積混合，反應的離子方程式為。(3)以A的單質(zhì)和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，該電池總反應的化學方程式是。(4)化合物甲由元素A、B組成，具有良好電絕緣性?；衔锛啄芘c水緩慢反應生成含B的化合物乙，乙分子中含有10個電子。寫出該反應的化學方程式：。工業(yè)用A的單質(zhì)和化合物乙在高于1700K反應制備甲。已知該反應可以認為是置換反應，該反應的化學方程式是。(5)D和E兩種元素相比較，非金屬性較強的是(填元素名稱)，可以驗證該結(jié)論的是(填寫編號)；a.比較這兩種元素的常見單質(zhì)的沸點b.比較這兩種元素的單質(zhì)與氫氣化合的難易c.比較這兩種元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性(6)C、D、E間可形成丙、丁兩種分子，它們均含有18個電子，則丙與丁反應生成D單質(zhì)的化學方程式為；15．I.常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入電解質(zhì)A溶液中組成原電池，如圖1所示：(1)若A為稀鹽酸，則Al片作極。(2)若A為NaOH，則Al片作極，該電極的電極反應式為。(3)若A為稀，則Cu片作極，該電極的電極反應式為。II.某學生利用上述圖2實驗裝置探究鹽橋式原電池的工作原理。按照實驗步驟依次回答下列問題：(4)鋅電極為電池的極，電極上發(fā)生的是反應(“氧化”或“還原”)電極反應式為。(5)導線中電子流向為(用a、b表示)。(6)若裝置中銅電極的質(zhì)量增加0.64g，則導線中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為。(7)若溶液中含有雜質(zhì)，會加速Zn電極的腐蝕、還可能導致電流在較短時間內(nèi)衰減。欲除去，最好選用下列試劑中的_______(填代號)。A．NaOH B．Zn C．Fe D．(8)反應一段時間后右側(cè)燒杯濃度(填增大，減小或不變)【參考答案】一、選擇題1．B【分析】根據(jù)原電池工作原理，負極上失去電子，化合價升高，根據(jù)電池總反應，鋅為負極，電極反應式為Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，石墨為正極，正極上得到電子，電極反應式為2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-，據(jù)此分析；解析：A．根據(jù)上述分析，石墨作正極，故A說法正確；B．電池工作時，電子從鋅電極經(jīng)過外電路流向石墨電極，電池內(nèi)部是陰陽離子定向移動，內(nèi)部沒有電子通過，故B說法錯誤；C．鋅電極為負極，負極上失去電子，化合價升高，發(fā)生氧化反應，故C說法正確；D．根據(jù)上述分析，正極反應式為2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-，故D說法正確；答案為B。2．C【分析】電池工作時，電勢低的是負極，電子從負極流向正極，故電極I為負極，電極Ⅱ為正極，負極：H2O2-2e-+2OH-=O2+2H2O，正極:。解析：A．電池工作時，電勢低的是負極，電子從負極流向正極，故電極I電勢低，A正確；B．電極Ⅱ為正極，電極反應式為：，B正確；C．該電池放電過程中，負極區(qū)的OH-來自KOH，正極區(qū)的來自H2SO4，K+通過陽離子交換膜進入正極區(qū)與硫酸根結(jié)合生成K2SO4，因此電池總反應為：，C錯誤；D．當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，通過陽離子交換膜的為0.1mol，即3.9g，D正確；故選C。3．B解析：A．燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定物質(zhì)時放出的熱量，A項正確；B．是弱酸，電離吸熱，將含0.5mol的溶液與含1molNaOH的溶液混合，整個過程放出的熱量小于57.3kJ，B項錯誤；C．原電池電子由負極流出，C項正確；D．反應為放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，D項正確；答案選B。4．B【分析】原電池的構(gòu)成條件是：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)的進行氧化還原反應。解析：A．蔗糖溶液不導電，無法形成閉合回路，故A錯誤；B．該裝置有活潑性不同的兩個電極，能形成閉合回路，且有自發(fā)的氧化還原反應：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，故B正確；C．該裝置兩個電極相同，不能形成原電池，故C錯誤；D．該裝置沒有形成閉合回路，故D錯誤；故選B。5．D【分析】H2S燃料電池中通入H2S的a極為負極，通入氧氣的b極為正極。解析：A．H2S轉(zhuǎn)化為S2，硫的化合價升高，發(fā)生氧化反應，所以電極a為負極，故A錯誤；B．原電池中，陰離子移向負極，則O2-移向a極，故B錯誤；C．沒有給出溫度和壓強，無法計算氧氣的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，故C錯誤；D．電極a發(fā)生硫化氫失去電子轉(zhuǎn)化為S2的反應，電極反應式為：，故D正確；故選D。6．B解析：A．裝置Ⅰ中溶液會發(fā)生水解反應，A錯誤；B．裝置Ⅱ中可消耗溶液中的HCl，使的平衡正向移動，可增大溶液中HClO的濃度，B正確；C．裝置Ⅲ為簡易電池裝置，能構(gòu)成原電池，電流表的指針偏轉(zhuǎn)，C錯誤；D．裝置Ⅳ工作時，電子不能通過電解質(zhì)溶液，D錯誤；故選B。7．B解析：放電的總反應式為，負極上發(fā)生氧化反應，化合價升高，由放電的總反應式可知Al元素的化合價升高，故負極產(chǎn)物為，故B正確；故選B。8．D【分析】燃料電池中，通入燃料甲烷的電極失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CH4+10OH--8e-═+7H2O，所以為負極，通入氧氣的電極得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為：2O2+4H2O+8e-═8OH-，所以為正極；所以電池反應式為：2O2+CH4+2OH-═+3H2O，根據(jù)總反應式判斷溶液的pH變化；由電子的流向，判斷溶液中離子的移動方向。解析：A．燃料電池中，通入氧氣的一極為正極，O2+2H2O+4e=4OH－為正極反應式，負極反應式為：CH4+10OH--8e-═+7H2O，故A錯誤；B．通入燃料的一極為負極，甲烷失電子生成二氧化碳和水，堿性條件下生成碳酸鹽和水，則負極電極反應式為CH4+10OH--8e-═+7H2O，故B錯誤；C．由電池總反應2O2+CH4+2OH-═+3H2O可知，氫氧根離子在消耗，反應生成水，則導致氫氧根離子的濃度降低，pH減小，故C錯誤；D．原電池放電時，陰離子移向負極，故D正確；答案選D。9．D【分析】該裝置為化學電源，根據(jù)裝置圖以及原電池工作原理可知，Mg電極為負極，左端電極為正極，電極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，據(jù)此分析；解析：A．比能量是衡量電池優(yōu)劣，比能量是單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，1g鎂失去電子物質(zhì)的量為，1gPb轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為，顯然該電池比能量高于鉛酸蓄電池，故A說法正確；B．根據(jù)上述分析，鎂電極為負極，負極上失去電子，化合價升高，被氧化，故B說法正確；C．根據(jù)裝置圖，正極反應式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故C說法正確；D．題中沒有說明是否是標準狀況下的氣體體積，因此無法判斷氯氣物質(zhì)的量，故D說法錯誤；答案為D。10．B解析：A．Zn/ZnO電極為負極，MoS2電極為正極，正極電勢高于負極電勢，A正確；B．Zn/ZnO電極的反應式為Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，雙極膜中OH-移向負極，且負極區(qū)有水生成，故NaOH溶液變小，MoS2電極的反應式為NO+5e-+5H+=NH3+H2O，雙極膜中H+移向正極，且正極區(qū)有水生成，故Na2SO4溶液變小，B錯誤；C．Zn/ZnO電極的反應式為Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，C正確；D．正極1molNO轉(zhuǎn)化為NH3，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為5mol，故當電路通過1mole-時，理論上可以反應NO的物質(zhì)的量為0.2mol，整個電池系統(tǒng)質(zhì)量會增大0.2mol×(30g/mol-17g/mol)=2.6g，D正確；故選B。二、填空題11．(1)B(2)吸收484(3)(4)負極2解析：（1）A．Na2O與H2O反應Na2O＋H2O=2NaOH，該反應為放熱反應，不存在化合價的變化，不屬于氧化還原反應，故A不符合題意；B．CH4的燃燒CH4＋2O2CO2＋2H2O，該反應為放熱反應，存在化合價的變化，屬于氧化還原反應，故B符合題意；C．高溫煅燒CaCO3：CaCO3CaO＋CO2↑，該反應為吸熱反應，不存在化合價的變化，不屬于氧化還原反應，故C不符合題意；D．C與H2O反應C＋H2O=CO＋H2，該反應屬于吸熱反應，不存在化合價的變化，屬于氧化還原反應，故D不符合題意；故答案為B。（2）①斷鍵需要吸收能量，形成化學鍵需要放出能量，2molH2和1moLO2變成4molH、2molO，是斷鍵過程，該過程需要吸收能量；故答案為吸收；②根據(jù)圖象可知，2molH2(g)和1molO2(g)反應生成2molH2O(g)，放出484kJ的能量；故答案為484；（3）電解質(zhì)包括酸、堿、多數(shù)鹽、多數(shù)金屬氧化物、水，根據(jù)題中所給物質(zhì)，屬于電解質(zhì)的是KOH和H2O，即fg；非電解質(zhì)屬于化合物，根據(jù)非電解質(zhì)的定義，所給物質(zhì)中屬于非電解質(zhì)的是CH4、C2H5OH、CO2，即bch；故答案為fg；bch；（4）①根據(jù)原電池工作原理，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，依據(jù)裝置圖，電子從M極流出，即M為負極，電極N為正極，交換膜為質(zhì)子交換膜，電解質(zhì)環(huán)境顯酸性，即電極N的電極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O；故答案為負極；O2＋4H＋＋4e－=2H2O；②根據(jù)①分析，有11.3LO2參與反應，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為≈2mol，故答案為2。12．(1)C(2)B氧化2H++2e-=H2↑bc(3)C解析：（1）根據(jù)圖像可知反應物的總能量低于生成物的總能量，屬于吸熱反應，碳酸鈣分解是吸熱反應，但不是氧化還原反應，鋅和稀硫酸發(fā)生置換反應是放熱反應，碳和CO2反應生成CO是吸熱的氧化還原反應，中和反應是放熱反應，答案選C；（2）能自發(fā)進行的氧化還原反應可以設計為原電池，則在常溫下，上述四個反應中可用于設計原電池的是鋅和稀硫酸的置換反應，即答案選B；①原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發(fā)生氧化反應。電子經(jīng)導線傳遞到正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發(fā)生還原反應，則根據(jù)方程式可判斷負極材料是鋅，負極發(fā)生氧化反應；正極氫離子得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑；②當導線中有1mol電子通過時，理論上生成0.5mol氫氣，質(zhì)量是1g，消耗0.5mol鋅，質(zhì)量是32.5g，則a．溶液增重32.5g－1g＝31.5g，a錯誤；b．溶液增重31.5g，b正確；c．析出1gH2，c正確；d．析出0.5molH2，但體積不一定是11.2L，d錯誤，答案選bc；（3）Zn首先與Cu2+反應，生成的Cu與Zn、稀硫酸構(gòu)成原電池，加快反應速率，答案選C。13．2H2-4e-=4H＋O2＋4e-＋2H2O=4OH-最終產(chǎn)物解析：氫氧燃料電池在酸性介質(zhì)(H2SO4)中，負極氫氣失電子生成氫離子，電極反應式為2H2-4e-=4H+；在堿性介質(zhì)(KOH)中，正極O2得電子生成OH-，電極反應式為O2＋4e-＋2H2O=4OH-；CH4在堿性(KOH)介質(zhì)中，反應的實質(zhì)是CH4先和O2反應生成CO2和H2O，然后生成的CO2再與KOH反應生成CO和H2O，故CH4的最終產(chǎn)物為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的單質(zhì)既可與鹽酸反應，又可與NaOH溶液反應”可知A是Al；“B的單質(zhì)在放電條件下能與氧氣反應”，則B是N；“C元素的離子不含電子”，C是H；A與D同周期，D在第三周期，D元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的，說明D最外層有6個電子，則D是S；E元素原子的最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的3倍，那么E的次外層只能是K層，E的最外層就有6個電子，則E是O，據(jù)此回答。解析：(1)Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；(2)Al2(SO4)3與NaOH溶液等體積混合，Al3+過量，不能完全反應，故發(fā)生的反應為：Al3++3OH-＝Al(OH)3↓；(3)Al和NiO(OH)形成原電池，Al做負極，由于在NaOH溶液電解質(zhì)溶液中，Al就會反應轉(zhuǎn)變?yōu)镹aAlO2，又知道放電時NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，則該電池總反應的化學方程式是：Al+3NiO(OH)+H2O+NaOH=NaAlO2+3Ni(OH)2；(4)化合物甲由元素A、B組成，則甲是AlN，AlN與水反應生成含有10個電子乙，乙中有N元素，是10電子體，根據(jù)反應物中的元素種類可推出乙是NH3，則反應的化學方程式為：AlN+3H2O＝Al(OH)3↓+NH3↑；工業(yè)上用Al和NH3反應制取AlN，又是置換反應，