高二化学原电池燃料电池专项练习题(附答案)
2020年03月04日xx 学校高中化学试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1.人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池,其电极反应为: 2Zn 2OH 2ZnO H O e --=+-+,
22Ag O H O 22Ag 2OH e --=+++。据此判断,氧化银是 ( ) A.负极,被氧化
B.正极,被还原
C.负极,被还原
D.正极,被氧化
2.有A 、B 、C 、D 四块金属片,用导线两两相连插入稀硫酸中,可以组成各种原电池.若A 和B 相连时,A 为负极;C 与D 相连时,C 溶解,D 上有氢气生成;A 与C 相连时,C 为正极;B 与D 相连时,电子由D 极经导线流向B 极,则这四种金属的活泼性由强到弱的顺序为( ) A.A>B>C>D
B.A>C>D>B
C.C>A>D>B
D.B>D>C>A
3.已知空气—锌电池的电极反应为锌片：Zn ＋2OH －
－2e －
＝ZnO ＋H 2O;石墨：O 2＋2H 2O ＋4e －
＝4OH －
,根据此判断，锌片是( ) A. 负极，并被氧化
B ．负极，并被还原
C ．正极，并被氧化
D ．正极，并被还原 4.对于原电池的电极名称叙述有错误的是( ) A.发生氧化反应的为负极 B.正极为电子流入的一极 C.比较不活泼的金属为负极
D.电流的方向由正极到负极
5.把2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑ 设计成原电池,负极材料应该是( )
A.碳棒
B.铝
C.氢氧化钠
D.无法判断 6.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H +
Fe 2+
+H 2↑,则下列说法正确的是( ) A.硝酸可能为电解质溶液 B.锌可能为原电池正极 C.铁的质量不变 D.铜可能为原电池正极 7.如图为氢氧燃料电池工作原理示意图,其中a 、b 为惰性电极。下列有关说法不正确的是()
A.a 电极为负极,电子由a 电极流向b 电极
B.b 电极的电极反应式为--224OH -4e =2H O+O
C.当有1mol 2H O 生成时,外电路中有2mol 电子通过
D.若将2H 改为等物质的量的4CH ,则2O 的用量增多
8.原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关.还与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )
A.由Al 、Cu 、稀H 2SO 4组成原电池,其负极反应式为Al-3e -=Al
3+
B.由Mg 、Al 、NaOH 溶液组成原电池,其负极反应式为Al-3e -+4OH -
=2
AlO +2H 2O C.由Fe 、Cu 、FeCl 3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu-2e -
=Cu
2+
D.由Al 、Cu 、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu-2e -=Cu 2+
9.如图装置中,M 棒变细,N 棒变粗。由此判断下表所列M 、N 、R 物质,其中合理的是( )
选项 M N R A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 铁 铜
硝酸银
D
铜 铁 蔗糖溶液
C.C
D.D
10.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体,电解质是掺杂氧化钇(Y 2O 3)的氧化锆(ZrO 2)晶体,在熔融状态下能传导O 2-
。对该燃料的说法正确的是( ) A.在熔融电解质中,O 2-由负极移向正极 B.电池的总反应是:2C 4H 10+13O 2
8CO 2+10H 2O
C.通入空气的一极是正极,电极反应为:O 2+4e -=2O
2- D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C 4H 10 +26e -+13O 2-=4CO 2↑+5H 2O
11.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆?氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O 2
?)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极a 、b 均不参与电极反应。下列判断正确的是( )
A.有O 2放电的a 极为电池的负极
B.O 2-
移向电池的正极
C.b 极对应的电极反应为2H 2?4e ?+2O 2
?
2H 2O
D.a 极对应的电极反应为O 2+2H 2O+4e ?4OH ?
12.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低、燃料易于贮运等特点。研究的燃料电池可分为镁—空气燃料电池,镁—海水燃料电池,镁—过氧化氢燃料电池,镁—次氯酸盐燃料电池。如图为镁—次氯酸盐燃料电池的工作原理图,下列有关说法不正确的是( )
A.放电过程中OH -
移向正极
B.电池的总反应式为Mg+ClO ?+H 2O Mg(OH)2↓+Cl ?
C.镁电池中镁均为负极,发生氧化反应
D.镁—过氧化氢燃料电池,酸性电解质中正极反应式为H 2O 2+2H +
+2e ?2H 2O
13.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni 2O 3+3H 2O Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关
该电池的说法不正确的是( )
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni 2O 3、负极为Fe
B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH ??2e ?Fe(OH) 2
C.电池放电过程中,阴离子向负极移动
D.电池放电时,正极发生氧化反应
14.下图各装置中,能形成原电池的是( )
A.①中液体为FeCl 3溶液
B.②中液体为酒精
C.③中液体为H 2SO 4溶液
D.④中液体为稀盐酸
15.将编号为① ② ③ ④ 的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可构成原电池,① ② 相连时,外电路电流从② 流向① ;① ③ 相连时,③为正极;② ④ 相连时,②上有气泡逸出;③ ④ 相连时,③的质量减少。
据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是( ) A.①③②④
B.①③④②
C.③④②①
D.③①②④
16.Mg-AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( ) A.负极反应式为-2+=Mg e Mg -2 B.正极反应式为+-Ag +e =Ag C.电池放电时-Cl 由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应()222Mg+2H O =Mg OH +H ↑
17.下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是( )
A.电池Ⅰ中锌是正极
B.电池Ⅱ是一次电池
C.电池Ⅲ工作时,氢气发生还原反应
D.电池Ⅳ工作时,电子由锌通过导线流向碳棒
18.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池，该电池的反应原理如图所示，其中电解质4LiClO 溶于混合有机溶剂中，+Li 迁移入2MnO 晶格中，生成2LiMnO 。下列判断正确的是( )
A.可用水代替电池中的混合有机溶剂
B.电池正极反应式为-+22MnO +e +Li =LiMnO
C.该电池可反复充电使用
D.外电路的电流由a 流向b
19.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A ．反应CH 4＋H 2O
3H 2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子
B ．电极A 上H 2参与的电极反应为：H 2＋2OH －
－2e －
=2H 2O
C ．电池工作时，2-3CO 向电极B 移动
D ．电极B 上发生的电极反应为：O 2＋2CO 2＋4e －
=22-3
CO
20.全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a 常用掺有石墨烯的8S 材料,电池反应为:()8216Li S 8Li S 28x x x +=≤≤。下列说法错误的是( )
A.电池工作时,正极可发生反应:+-26242Li S +2Li +2e =3Li S
B.电池工作时,外电路中流过0.02mol 电子,负极材料减重0.14g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性
D.电池充电时间越长,电池中的22Li S 量越多
二、填空题
21.一般说来,根据一个氧化还原反应便可设计一个原电池。例如,某种燃料电池的总反应是
CH 4+2O 2+2OH -=23CO -
+3H 2O 。在此燃料电池中,每消耗1mol CH 4,转移电子_____mol,负极发生的电
极反应是_______________,正极发生的电极反应是_______________。 22.如图所示,组成一种原电池。试回答下列问题(灯泡功率合适):
1.电解质溶液为稀硫酸时,灯泡__________(填“亮”或“不亮”,填“亮”做a 题,填“不亮”做b 题)。
a.若灯泡亮,则Mg 电极上发生的反应为__________;Al 电极上发生的反应为__________。
b.若灯泡不亮,其理由为__________。
2.电解质溶液为NaOH 溶液时,灯泡__________(填“亮”或“不亮”,填“亮”做a 题,填“不亮”做b 题)。
a.若灯泡亮,Al 电极上发生的反应为__________。
b.若灯泡不亮,其理由为__________。
23.将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100 mL 相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
1.下列说法中正确的是( )
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D.两烧杯中H+的浓度均减小
2.在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲__________乙(填“>”“<”或“=”)。
3.当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时,理论上通过导线的电子数目为__________。
4.当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=__________。
24.如下图所示,可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题:
1.酸式电池的电极反应:负极__________, 正极__________;电池总反应:__________。
2.碱式电池的电极反应:负极__________, 正极__________;电池总反应:__________。
参考答案
1.答案：B
解析：氧化银的电极上得电子,发生还原反应,是正极。 2.答案：B
解析：若A 和B 相连时,A 为负极,B 为正极,所以活泼性A>B;
C 与
D 相连时,C 溶解,D 上有氢气生成,较活泼金属溶解,较不活泼金属上析出氢气,所以活泼性C>D; A 与C 相连时,C 为正极,A 为负极,所以活泼性A>C;
B 与D 相连时,电子由D 极经导线流向B 极,电子从负极沿导线流向正极,所以活泼性D>B; 所以这几种金属的活泼性顺序为A>C>D>B. 故选B. 3.答案：A
解析：根据化合价可知:电极反应中锌的化合价升高,被氧化;原电池中负极发生氧化反应,则锌为原电池的负极。 4.答案：C
解析：原电池中相对活泼的金属为负极，不活泼的为正极，C 项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，A 项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出，由正极流入，电流方向与电子流动方向相反，B 、D 项正确。 5.答案：B
解析：负极上发生的是氧化反应,故2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2↑,设计成原电池时,负极材料是Al,故B 正确。 6.答案：D
解析：由原电池反应的离子方程式知,电池的负极为铁,则正极应是比铁不活泼的金属或能导电的非金属;在反应中负极不断被消耗,由于反应中放出了氢气并生成了Fe 2+
,故知电解质溶液不是硝酸。由以上分析可知正确选项为D 。
7.答案：B
解析：氢氧燃料电池工作时,通入氢气的一极为负极,则电子由负极a 经外电路流向正极b,A 项正
确;b 电极上发生还原反应,电极反应式为--22O +2H O+4e =4OH ,B 项错误;氢氧燃料电池的总反
应为2222H +O =2H O ,所以每生成1mol 2H O ,转移2mol 电子,C 项正确;将2H 改为等物质的量的
4CH ,则转移电子数增多,2O 的用量增多,D 项正确。
8.答案：C
解析：本题考査原电池中的电极反应。A 项,铝比铜活泼,且可与稀硫酸反应,所以铝作负极.正确:B 项.只有Al 能与NaOH 反应,故Al 为负极,正确;C 项,Fe 比Cu 活泼,故Fe 先于Cu 与Fe 3+
反应,而作负极.错误;D 项,Al 虽比Cu 活泼,但由于其与浓HNO 3发生钝化反应,故Cu 作负极,正确。 9.答案：C
解析：由于D 中蔗糖溶液不是电解质溶液,故D 不正确;M 棒变细,N 棒变粗,则M 为负极,N 为正极,M 的金属活动性比N 强,故B 错;N 棒变粗则电解质溶液中有能得电子的金属阳离子,故A 不正确。 10.答案：C 解析：
11.答案：C
解析：A 、电子流向a 电极，因此a 电极正极，A 错误；B 、原电池中阴离子向负极移动，则O 2－
移向电池的负极，B 错误；C 、b 电极是正极，氢气得到电子，电极反应式为2H 2－4e －
＋2O 2－
==2H 2O ，C 正确；D 、a 极是负极，氧离子失去电子，电极反应为2O 2—
—4e －
==O 2↑，D 错误，答案选C 。 考点：考查原电池原理的应用 12.答案：A
解析：根据图像判断反应过程,判断正、负极,正确书写电极反应式。镁燃料电池,镁作负极失电子,产物由电解质溶液决定,若为酸性溶液生成Mg 2+
,碱性溶液生成Mg(OH)2。ClO -在正极反应,由图可知有Cl -和OH -生成,OH -向负极移动,生成Mg(OH)2。 13.答案：D
解析：A 、根据电池总反应,电解液为碱性溶液,根据原电池的工作原理,正极上得到电子,化合价降低,负极上失去电子,化合价升高,因此Fe 为负极,Ni 2O 为正极,故A 说法正确;B 、根据电池总反应,负极反应式为Fe ?2e ?+2OH ?Fe(OH)2,故B 说法正确;C 、根据原电池的工作原理,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,故C 说法正确;D 、根据A 选项分析,正极上得到电子,化合价降低,发生还原反应,故D 说法错误。 14.答案：A
解析：A 、该装置符合原电池的构成条件，所以能形成原电池,故A 正确;B 、乙醇不是电解质溶液,金属锌和乙醇不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故B 错误;C 、因为两电极的活泼性相同,所以该装置不能构成原电池,故C 错误;D 、该装置没有构成闭合回路，所以不能形成原电池,故D 错误； 15.答案：B
解析：在两种金属片相连浸入稀硫酸的原电池中,较活泼的金属作负极、较不活泼的金属作正极,电子从负极流向正极,负极上金属失电子而导致质量减少,正极上氢离子得电子生成氢气,①②相连时,外电路电流从②流向①,则②是正极、①是负极,金属活动性②<①;①③相连时,③为正极,则金属活动性①>③;②④相连时,②上有气泡逸出,④为负极、②为正极,活动性④>②;③④相连时,③的质量减少,则③为负极、④为正极,活动性③。通过以上分析知,金属活动性强弱顺序是①③④②,答案选B 。 16.答案：B
解析：Mg-AgCl 电池中，Mg 为负极，AgCl 为正极，故正极反应式应为--AgCl+e =Ag+Cl ，B 项错误。 17.答案：D
解析：Zn 的活动性比Cu 强,Zn 为负极,A 项错误; 铅蓄电池属于二次电池,B 项错误;
在氢氧燃料电池中.氢气失电子被氧化,C 项错误;
干电池中Zn 作负极,电子由锌经导线流向碳棒.D 项正确。 18.答案：B
解析：Li 是活泼金属，能与2H O 反应生成LiOH 和2H ，故不能用2H O 代替混合有机溶剂，A 项错误;2MnO 为电池正极，则2MnO 得电子并与Li 结合生成2LiMnO ，其电极反应式为
-+22MnO +e +Li =LiMnO ，B 项正确;该电池为一次电池，所以不能当作充电电池使用,C 项错误；该
电池中Li失去电子生成Li+，所以Li作电池的负极，则a是负极，b是正极，外电路中的电流由b 流向a,D项错误。
19.答案：D
解析：A. ，化合价有，升高6，则参加反应共转移6mol电子，故A错误；
B. 通入氧气的一极为正极，则B为正极，A为负极，负极上和被氧化生成二氧化碳和水，故电极A的反应为，电解质中没有，故B错误；
C. 原电池中阴离子向负极移动，A为负极，所以向电极A移动，故C错误；
D. 电极上氧气得电子发生还原反应：，故D正确。
故选：D。
20.答案：D
解析：电池工作时,正极反应为x S8+16e-+16Li+=8Li2S x,可发生2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4的还原反应,A 正确;外电路流过0.02mol电子,则负极耗Li:0.02mol×7g/mol=0.14g,B正确;石墨烯具有良好的导电性,而S8没有,故石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性,C正确;电池充电时,a接电源的正极,发生氧化反应,故充电时间越长电池中Li2S2的量会越少,D错误。
CO-+7H2O;O2+4e-+2H2O=4OH-
21.答案：8;CH4-8e-+10OH-=2
3
解析：根据电池的总反应,可知原电池的介质为碱性环境,因此负极产物不能为CO2。
22.答案：1.亮;a.Mg-2e-Mg2+;2H++2e-H 2↑
2.亮 a.Al+4OH--3e-AlO 2-+2H2O
解析：1.因为两电极金属的活泼性不同且相连,Mg与稀硫酸反应,符合原电池的形成条件,所以灯泡发亮。
2.Al与NaOH溶液反应:2Al+2OH-+2H 2O 2AlO2-+3H2↑,所以也符合原电池的条件,负极为Al,失电子,由方程式可知2 mol Al失6 mol 电子,生成2 mol AlO2-,因为是碱性溶液,所以用OH-、H2O 配平即可。
23.答案：1.BD; 2.>; 3.0.1N A(或6.02×1022)
4.1.0 mol·L-1
解析：1.甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A 项错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B项正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。
2.甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲>乙。
3.甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=1.12/22.4×2=0.1 mol,通过导线的电子数目为0.1N A或6.02×1022。
4.当乙中产生1.12 L(标准状况)即0.05 mol氢气气体时,根据2H+~H2↑,则消耗的氢离子物质的量
是0.1 mol,剩余的氢离子是0.1 mol,所以氢离子的物质的量是0.2 mol,硫酸的物质的量是0.1 mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=1.0 mol·L-1。
24.答案：1.2H2-4e-4H+;O2+4e-+4H+2H2O;2H2+O22H2O
2.2H2-4e-+4OH-4H2O; O2+4e-+2H2O4OH- ;2H2+O22H2O
解析：1.正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在;酸性条件下与H+结合生成H2O。负极上,H2失电子变为H+,H+进入电解质溶液。电池总反应为H2和O2生成水的反应。
2.正极上,O2得电子变为O2-,溶液中O2-不能单独存在,碱性条件下与H2O分子结合生成OH-;负极上,H2失去电子变为H+,碱性条件下H+不能大量存在,与OH-结合生成水。电池总反应也是H2和O2生成水的反应。