1.2化學能轉(zhuǎn)化為電能電池練習題高二上學期化學選擇性必修1

1.2化學能轉(zhuǎn)化為電能電池同步練習題一、選擇題1．下列對如圖所示裝置實驗現(xiàn)象的描述正確的是a電極b電極X溶液實驗現(xiàn)象A石墨石墨a極質(zhì)量增加，b極放出無色氣體B石墨Fea極質(zhì)量增加，b極放出無色氣體CCuFea極質(zhì)量增加，b極質(zhì)量減少D石墨石墨HCla、b極都放出無色氣體A．A B．B C．C D．D2．某原電池總反應為，該原電池的組成物質(zhì)中正確的是選項ABCD正極負極電解質(zhì)溶液A．A B．B C．C D．D3．氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率較高，且產(chǎn)物是，無污染，是一種具有應用前景的綠色電源。下列有關氫氧燃料電池的說法不正確的是A．通入氫氣的電極發(fā)生氧化反應B．堿性電解液中陽離子向通入氫氣的方向移動C．放電過程中堿性電解液的pH不變D．正極的電極反應式為4．下列裝置可以構成原電池的是A． B． C． D．5．化學家正在研究尿素動力燃料電池，尿液也能發(fā)電。用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產(chǎn)生凈化的水，又能發(fā)電，尿素燃料電池結構如圖所示，下列有關描述正確的是A．電池工作時H＋移向負極B．該電池用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液C．甲電極反應式：CO(NH2)2＋H2O6e=CO2＋N2＋6H＋D．電池工作時，理論上每凈化1molCO(NH2)2，消耗33.6LO26．下圖原電池裝置中，用鹽橋連接兩燒杯中的電解質(zhì)溶液。鹽橋中陽、陰離子的電遷移率應盡可能地相近。(電遷移率用表示，單位：)。下列有關說法不正確的是陽離子陰離子已知：左、右燒杯中溶液體積相同4.074.615.197.406.597.917.628.27A．鹽橋中的電解質(zhì)可以為B．鹽橋中的陽離子進入右側燒杯溶液中C．電流計讀數(shù)不變時，向右側燒杯中加入硫酸鐵固體，指針會繼續(xù)偏轉(zhuǎn)D．電池反應一段時間后，測得左側溶液中增加了，則右側溶液中為7．關于如圖所示的原電池，下列說法正確的是A．石墨電極上發(fā)生氧化反應B．電子由鋅片通過導線流向石墨棒C．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學能D．將稀硫酸換成乙醇，燈泡亮度不變8．理論上任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。下列能設計成原電池且極質(zhì)量增加的是選項極極溶液稀硫酸酒精溶液溶液A． B． C． D．9．化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用，如圖所示是幾種常見的化學電源示意圖，下列說法正確的是A．干電池工作時，可能轉(zhuǎn)化為B．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池C．鉛蓄電池工作一段時間后硫酸溶液的濃度減小，負極質(zhì)量減輕D．氫氧燃料電池的正極反應一定是10．以KOH溶液為離子導體，分別組成CH3OHO2、N2H4O2、(CH3)2NNH2O2清潔燃料電池，下列說法正確的是A．放電過程中，每消耗1molO2，則有4mol電子經(jīng)電解質(zhì)溶液從負極流向正極B．放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小C．消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1molO2時，理論上N2H4O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標準狀況下為11.2L二、填空題11．各種新型的電池有3000多種，金屬常作為電池的電極材料。(1)關于金屬元素在自然界存在情況的敘述，不正確的是；A．金屬元素僅存在于礦物中B．金屬元素存在于礦物和動物體內(nèi)，但植物體內(nèi)不含C．少量金屬元素以游離態(tài)存在，大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在D．金屬元素不僅存在礦物中，動物和植物體內(nèi)也存在少量金屬元素(2)30號元素鋅常用作電池的電極材料，畫出鋅的原子結構示意圖；(3)堿性鋅錳電池是日常生活中消耗量最大的電池，放電時總反應為：Zn+2H2O+2MnO2=Zn(OH)2+2MnOOH。MnOOH中，Mn元素的化合價為；該電池的負極反應式為；若某堿性鋅錳電池維持電流強度0.5A(相當于每秒通過5×106mol電子)，連續(xù)工作80分鐘即接近失效。如果制造一節(jié)電池所需的鋅粉為6g，則電池失效時仍有%的鋅粉未參加反應。12．磷及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要用途?；卮鹣铝袉栴}：(1)提純白磷樣品(含惰性雜質(zhì))的流程如圖1所示。過程I中，被還原的元素是(填元素符號)，過程III的化學方程式為。(2)磷酸釩鋰／碳復合材料[Li3V2(PO4)3/C]是一種十分具有商業(yè)潛力的電極材料，其制備流程如圖2：①A的主要成分為V2(C2O4)3，H2C2O4溶液與V2O5反應生成A的化學方程式為。②流程中加入碳球的作用是。③已知常溫下，Li2CO3微溶于水，LiHCO3可溶于水。工業(yè)級Li2CO3中含有少量難溶于水且與CO2不反應的雜質(zhì)。提純工業(yè)級Li2CO3的實驗方案是：將工業(yè)級Li2CO3與水混合，，得到LiHCO3溶液；控溫加熱使LiHCO3分解形成Li2CO3沉淀，再過濾、洗滌、干燥，得到Li2CO3純品?！跋礈臁睍r用乙醇而不用水的目的是。④鋰離子電池是一種二次電池。若用LixC6和Li3V2(PO4)3/C作電極，放電時的電池總反應為LixC6+Li3xV2(PO4)3=Li3V2(PO4)3+C6。電池放電時，正極的電極反應式為。13．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗。裝置甲乙丙現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題(用符號A、B、C、D回答下列問題)(1)裝置甲中負極為。裝置丙中負極為。(2)裝置乙中正極的電極反應式是。(3)四種金屬活潑性由強到弱的順序是。14．已知存在如下反應：①②③（均未配平）其中A和C為常見金屬單質(zhì)；B和D為氧化物且B具有磁性；E為無色氣體單質(zhì)。據(jù)此回答：(1)D可溶于強酸和強堿，寫出D與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式。(2)物質(zhì)E是(填化學式)；在反應①中，1molB發(fā)生反應時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是。(3)將單質(zhì)A和C用導線連接，與稀硫酸構成原電池，則該原電池的負極是(填元素符號)，正極的電極反應式是。(4)B與過量稀硝酸相遇，可生成一種無色氣體，寫出此反應的離子方程式；若將B溶于鹽酸中可形成溶液F，F(xiàn)中存在的兩種金屬陽離子是(填離子符號)?，F(xiàn)有如下三種檢驗F中的低價金屬陽離子的實驗方案(包括實驗步驟及預設實驗現(xiàn)象)：分別取少量F溶液于三支潔凈的試管中，①向第一支試管中滴加KSCN溶液，溶液不變色，再滴加氯水，溶液變紅色；②向第二支試管中溶液的底部用滴管注入NaOH溶液，生成白色沉淀，然后迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；③向第三支試管中滴加酸性KMnO4溶液，振蕩，KMnO4溶液紫色褪去。上述三種方案中合理的是(填①、②或③)；若向溶液F中加入少量銅粉，振蕩后，銅粉逐漸溶解，請寫出此過程中發(fā)生反應的離子方程式。15．常溫下，為了研究化學反應的能量變化情況，某同學設計了如圖所示裝置。A與B均為無色晶體粉末，當向盛有A的試管中加入粉末B時，在試管中聞到有刺激性氣味，且該氣體能使酚酞溶液變紅；在U形管中甲處液面上升乙處液面下降。試回答下列問題：(1)試管內(nèi)發(fā)生化學反應過程中，能轉(zhuǎn)化成能。(2)該反應為(填“放熱”或“吸熱”)反應、(3)下列各圖中，能表示該反應過程中的能量變化的是_______。A． B．C． D．(4)寫出一個符合題中條件的化學方程式：。(5)用和組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結構如圖：①則電極c是(填“正極”或“負極”)，物質(zhì)b為(填化學式)。②若線路中轉(zhuǎn)移1.6mol電子，則該燃料電池理論上消耗的在標準狀況下的體積為L?！緟⒖即鸢浮恳?、選擇題1．C解析：A．沒有自發(fā)的氧化還原反應，不能構成原電池，A錯誤；B．符合原電池構成條件，且Fe(b)為負極，發(fā)生反應：Fe2e=Fe2+，電極質(zhì)量減小，無氣體放出，石墨(a)為正極，發(fā)生反應：O2+4e+2H2O=4OH，無質(zhì)量增加，B錯誤；C．符合原電池構成條件，且Fe(b)為負極，發(fā)生反應：Fe2e=Fe2+，電極質(zhì)量減小，Cu(a)為正極，發(fā)生反應：Cu2++2e=Cu，電極質(zhì)量增加，C正確；D．沒有自發(fā)的氧化還原反應，不能構成原電池，沒有反應發(fā)生，D錯誤；故選C。2．B解析：原電池總反應是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，原電池中負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，故負極為活潑性較強的Zn，失去電子生成Zn2+，正極反應為溶液中的銅離子在正極發(fā)生還原反應，生成銅單質(zhì)，附在正極表面。故選B。3．B解析：A．通入氫氣的電極，H2失電子發(fā)生氧化反應，A正確；B．電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動，通入氫氣的電極為負極，B錯誤；C．該原電池的總反應為2H2+O2=2H2O，且最終生成的水排出了裝置，故堿性電解液的pH不變，C正確；D．正極上O2得電子結合H2O生成氫氧根離子，電極反應式為，D正確；故答案選B。4．B【分析】原電池的構成條件是：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．C【分析】在原電池中負極失電子，正極得電子，乙電極中O2得電子轉(zhuǎn)化為H2O為正極，則甲電極為負極，尿素失去電子轉(zhuǎn)化為氮氣和二氧化碳，據(jù)此分析解答。解析：A．原電池中陽離子向正極移動，則電池工作時H+移向正極，A錯誤；B．該原電池是酸性電解質(zhì)，質(zhì)子交換膜只允許氫離子通過，電解質(zhì)溶液不能使KOH溶液，B錯誤；C．負極上是CO(NH2)2失電子生成二氧化碳和氮氣，則負極反應式CO(NH2)2+H2O6e=CO2+N2+6H+，C正確；D．未指明是否是標準狀況，無法準確計算氧氣的體積，D錯誤；故答案為：C。6．A【分析】由圖可知電極反應為：鐵電極發(fā)生的反應為：Fe2e=Fe2+，石墨電極發(fā)生的反應為：2Fe3++2e=2Fe2+，即左側為負極，右側為正極，以此解題。解析：A．在鹽橋中，為維持兩個燒杯中溶液的電荷平衡，兩個鹽橋中陰陽離子的遷移率應盡可能接近，由表格可知，鉀離子和氯離子以及硝酸根離子的遷移率最接近，硫酸亞鐵和硫酸鐵由于水解會顯酸性，硝酸根離子在酸性條件下具有強氧化性，可將電解質(zhì)溶液中的亞鐵離子氧化，所以應選擇氯化鉀作為電解質(zhì)，A錯誤；B．電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極，則鐵電極為負極，石墨電極為正極，鹽橋中陽離子向正極移動，則鹽橋中的陽離子進入石墨電極溶液中，B正確；C．電流計讀數(shù)不變時，說明右側三價鐵反應完，此時向右側燒杯中加入硫酸鐵固體，則三價鐵可以繼續(xù)參與反應，指針會繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，C正確；D．鐵電極發(fā)生的反應為：Fe2e=Fe2+，石墨電極發(fā)生的反應為：2Fe3++2e=2Fe2+，當鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.01mol·L?1時，由電極反應可知，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量濃度為0.02mol·L?1，根據(jù)石墨電極的電極反應可計算得出石墨電極增加的c(Fe2+)為0.02mol·L?1，原溶液中c(Fe2+)為0.05mol·L?1，所以反應后c(Fe2+)=0.02mol·L?1+0.05mol·L?1=0.07mol·L?1，D正確；故選A。7．B解析：A．該原電池中Zn為負極，發(fā)生氧化反應，石墨為正極，發(fā)生還原反應，A錯誤；B．Zn失去的電子由鋅片通過導線流向石墨棒，B正確；C．該裝置為原電池，可以將化學能轉(zhuǎn)化為電能，C錯誤；D．乙醇為非電解質(zhì)，若將稀硫酸換成乙醇，不能構成原電池，燈泡不亮，D錯誤；故答案選B。8．D解析：A．鐵與稀硫酸反應是氧化還原反應，但表現(xiàn)為b極的溶解，A錯誤；B．銅和銀插在酒精溶液中，不存在反應且未形成閉合回路，B錯誤；C．鋅與氯化鐵發(fā)生氧化還原反應生成氯化鋅和氯化亞鐵，b極質(zhì)量不會增加，C錯誤；D．鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應，是氧化還原反應，且b極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)吸附從而質(zhì)量增重，D正確；故選D。9．B解析：A．干電池工作時，中元素化合價降低，不可能生成，A項錯誤；B．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池，B項正確；C．根據(jù)電池總反應式：，可看出反應消耗硫酸，工作一段時間后硫酸溶液的濃度減小，硫酸鉛不溶于水，負極質(zhì)量增加，C項錯誤；D．未給出電解質(zhì)的具體環(huán)境，在酸性條件下，氫氧燃料電池的正極反應為，在堿性條件下，氫氧燃料電池的正極反應為，D項錯誤；故答案為：B。10．C【分析】堿性環(huán)境下，甲醇燃料電池總反應為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；N2H4O2清潔燃料電池總反應為：N2H4+O2=N2+2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合價均為2價，H元素化合價為+1價，所以根據(jù)氧化還原反應原理可推知其燃料電池的總反應為：(CH3)2NNH2+4O2+4KOH=2K2CO3+N2+6H2O，據(jù)此結合原電池的工作原理分析解答。解析：A．放電過程中，每消耗1molO2，則有4mol電子，但電子的流向為從負極經(jīng)外電路流向正極，A錯誤；B．根據(jù)上述分析可知，N2H4O2清潔燃料電池的產(chǎn)物為氮氣和水，其總反應中未消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量不變，其他兩種燃料電池根據(jù)總反應可知，KOH的物質(zhì)的量減小，B錯誤；C．理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關，設消耗燃料的質(zhì)量均為mg，則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放電量（物質(zhì)的量表達式）分別是：、、，通過比較可知(CH3)2NNH2理論放電量最大，C正確；D．根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒和總反應式可知，消耗1molO2生成的氮氣的物質(zhì)的量為1mol，在標準狀況下為22.4L，D錯誤；故答案選C。二、填空題11．AB+3Zn2e+2OH=Zn(OH)287解析：(1)A．金屬元素在自然界中分布廣泛，不僅存在礦物中，海水中也含有大量金屬元素，動物和植物體內(nèi)也存在少量金屬元素，A錯誤；B．植物體內(nèi)也含有金屬元素，比如葉綠素中有Mg元素，B錯誤；C．大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在，但有少數(shù)不活潑的金屬元素以游離態(tài)存在，如Au，C正確；D．金屬元素在自然界中分布廣泛，金屬元素不僅存在礦物中，動物和植物體內(nèi)也存在少量金屬元素，如Ca（骨骼中）、Fe（血紅蛋白中）、Mg（葉綠素中）等元素，D正確；故選AB；(2)Zn是30號元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，K、L、M、N層電子數(shù)分別為2、8、18、2，故原子結構示意圖為；(3)MnOOH中，O為2價，H為+1價，設Mn的化合價為x，則有x+12×2=0，解得x=+3，故Mn的化合價為+3價；由電池的總反應可知Zn為負極，失電子發(fā)生氧化反應，電解質(zhì)為堿性，負極反應的方程式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2；電流強度0.5A(相當于每秒通過5×106mol電子)，連續(xù)工作80分鐘，轉(zhuǎn)移的電子總物質(zhì)的量為5×106mol×80×60=2.4×102mol，Zn的物質(zhì)的量為×2.4×102mol=1.2×102mol，Zn的質(zhì)量為1.2×102mol×65g/mol=0.78g，未參加反應的Zn的質(zhì)量為6g0.78g=5.22g，百分比為=87%。12．(1)Cu、P2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO3+10CO↑+P4(2)V2O5+5H2C2O4=V2(C2O4)3+4CO2↑+5H2O增強復合材料的導電性通入足量CO2氣體后過濾減少產(chǎn)品損耗Li3xV2(PO4)3+xLi++xe=Li3V2(PO4)3解析：（1）由圖可知，Ⅰ反應中P4和CuSO4反應生成Cu3P和H3PO4，根據(jù)化合價的變化可知，Cu元素由+2價降到+1價，P元素部分由0價降到3價，部分由0價升到+5價，故被還原的元素是P和Cu；由圖可知，過程Ⅲ的反應為2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO3+10CO↑+P4。（2）①由H2C2O4溶液與V2O5反應制取V2(C2O4)3，V元素的化合價由+5降到+3，故C元素化合價升到+4，其化學方程式為V2O5+5H2C2O4=V2(C2O4)3+4CO2↑+5H2O；②流程中加入碳球的目的是增強復合材料的導電性；③將Li2CO3與水混合制備LiHCO3，需要在溶液中通入足量的CO2，得到的LiHCO3可溶于水，故可過濾除去難溶性雜質(zhì)；得到純品洗滌時用乙醇，是為了減少產(chǎn)品的損失；④放電時的電池總反應為LixC6+Li3xV2(PO4)3=Li3V2(PO4)3+C6。其中元素化合價降低的半反應即為正極反應，故正極的電極反應式為Li3xV2(PO4)3+xLi++xe=Li3V2(PO4)3。13．ADCu2++2e=CuD＞A＞B＞C【分析】甲、乙、丙均為原電池裝置，結合原電池工作原理分析解答。解析：(1)依據(jù)原電池原理，裝置甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，金屬活動性A＞B；裝置丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，說明A作正極，D作負極；(2)裝置乙中C的質(zhì)量增加，即析出Cu，則B為負極，C作正極，正極的電極反應式是Cu2++2e=Cu；(3)甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，活動性A＞B；裝置乙中C的質(zhì)量增加，即析出Cu，則B為負極，活動性B＞C；丙中A上有氣體即H2產(chǎn)生，則A為正極，活動性D＞A，四種金屬活潑性由強到弱的順序是：D＞A＞B＞C。14．(1)Al2O3+2OH=2AlO+H2O(2)O28mol(3)Al2H++2e=H2↑(4)3Fe3O4+28H++NO=9Fe3++NO↑+14H2OFe2+、Fe3+③2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+【分析】根據(jù)題給信息及題中問題可知，B的氧化物具有磁性，B為Fe3O4；D的氧化物可溶于強酸和強堿，D為Al2O3，根據(jù)反應①可知：8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3；②2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑；③3Fe+2O2=Fe3O4；所以C為Fe，A為Al(符合A和C為常見金屬單質(zhì)條件)；E為無色氣體單質(zhì)氧氣；據(jù)以上分析解答。解析：（1）D為氧化物，可溶于強酸和強堿，D為Al2O3，與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為：Al2O3+2OH=2AlO+H2O；因此，故為：Al2O3+2OH=2AlO+H2O；（2）B的氧化物具有磁性，B為Fe3O4；根據(jù)題給信息可知，A為Al，C為Fe，D為Al2O3，電解熔融的氧化鋁生成鋁和氧氣(E)，符合E為無色氣體單質(zhì)條件；在反應①中，F(xiàn)e3O4中鐵元素的化合價由+8/3價降低到0價，1molFe3O4參加反應后轉(zhuǎn)移電子的量為1×(0)×3=8mol；故為：O2；8mol；（3）將單質(zhì)Al和Fe用導線連接，與稀硫酸構成原電池，鋁比鐵活潑，鋁做負極，氫離子在正極得電子，發(fā)生還原反應，極反應：2H++2e=H2↑