高中化学考点规范练习：化学能转化为电能_电池

课时规范练21 化学能转化为电能——电池一、选择题(本题共8小题，每小题7分，共56分.每小题只有一个选项符合题目要求)1.关于原电池的叙述正确的是( )A.原电池工作时，电极上不一定都发生氧化或还原反应B.某可充电电池充、放电时的总反应式为L NiO2+x Li LiNiO2，放电时此电池的负极材料是Li1-x NiO2C.铅、银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.175 g铅溶解，正极上就有1 120 mL(标准状况)气体析出D.在理论上可将反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0设计成原电池2.有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是( )Ⅰ.碱性锌锰电池Ⅱ.铅—硫酸蓄电池Ⅲ.铜锌原电池Ⅳ.银锌纽扣电池A.Ⅰ所示电池工作中，MnO2的作用是催化剂B.Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C.Ⅲ所示电池工作过程中，盐桥中K+移向硫酸锌溶液D.Ⅳ所示电池放电过程中，Ag2O是氧化剂，在电池工作过程中Ag2O被还原为Ag3.用铜片、银片设计成如图所示的原电池.以下有关该原电池的叙述正确的是( )A.电子通过盐桥从乙池流向甲池B.用铜导线替换盐桥，原电池将能继续工作C.开始时，银片上发生的反应是Ag-e-Ag+D.将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同4.下面是4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极的反应产物为水的是( )5.深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关的说法错误的是( )A.正极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH-B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀C.这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·x H2OD.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀6.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护，下列说法不正确的是( )A.若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀B.若X为锌棒，开关K置于M处，铁电极的反应为Fe-2e-Fe2+C.若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀D.若X为碳棒，开关K置于N处，铁电极的反应为2H++2e-H2↑7.(广东汕头模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置.某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是( )A.电子从b流出，经外电路流向aB.HS-在硫氧化菌作用下转化为S的反应是HS-+4H2O-8e-S+9H+C.如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化D.若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H+通过质子交换膜8.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S8材料，电池反应为:16Li+x S88Li2S x(2≤x≤8).下列说法错误的是( )A.电池工作时，正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC.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Li2S2的量越多二、非选择题(本题共3小题，共44分)9.(14分)(1)如图所示，若溶液C为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe，A电极材料为Cu，则B电极的电极反应式为，A电极的电极反应式为;反应进行一段时间后溶液C的pH会(填“升高”“降低”或“基本不变”).(2)我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光.则电源的负极材料是(填化学名称)，负极反应为;正极反应为.(3)熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，其负极反应式为2CO+2C-4e-4CO2，则正极反应式为，电池总反应式为.10.(15分)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题:(1)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气.已知:①N2(g)+2O2(g)N2O4(l) ΔH1=-19.5 kJ·mol-1②N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534.2 kJ·mol-1写出肼和N2O4反应的热化学方程式: .(2)肼—空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为.(3)科研人员开发出一种由甲醇和氧气构成，以强碱溶液作电解质溶液的新型手机电池，充一次电可供手机连续使用一个月，则通入甲醇的是(填“正”或“负”)极，写出该电池的负极反应式: .(4)Zn-MnO2干电池应用广泛，电解质溶液是ZnCl2和NH4Cl的混合溶液.①该电池的负极材料是(填名称).电池工作时，电子流向(填“正极”或“负极”).②若ZnCl2和NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，则会加速某电极的腐蚀，其主要原因是.③MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液.阳极的电极反应式为.若电路中通过4 mol电子，标准状况下产生气体的物质的量为.11.(15分)SO2、CO、CO2、NO x是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径.(1)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要的化工原料，装置如图所示:①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的一极为极.②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为.③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则正极的电极反应式为.(2)某碳酸盐燃料电池，以一定比例的Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气(CO、H2的体积比为1∶1)直接做燃料，其工作原理如图所示.①电池总反应为.②以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为21.6 g，则阳极产生气体标准状况下体积为L.若电解后溶液体积为2 L，溶液的pH约为.(3)某研究小组利用下列装置用N2O4生产新型硝化剂N2O5.①现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2.在该电极上同时还引入CO2的目的是.②电解过程中，生成N2O5的电极反应方程式为.课时规范练21化学能转化为电能——电池1.D A中原电池工作时电极上一定都发生氧化反应或还原反应;B中电池放电时，负极材料是Li;C中通过计算知正极上生成的气体在标准状况下的体积应为560 mL.2. D 碱性锌锰电池中二氧化锰为氧化剂，A项错误;铅蓄电池放电时电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，H2SO4浓度减小，B项错误;原电池中阳离子向正极移动，故盐桥中K+移向硫酸铜溶液，C项错误;该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以Ag2O作氧化剂，D项正确.3.D 题给原电池负极铜失电子，正极上Ag+得电子，电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液通过离子的定向移动形成电流，所以电子不会经过电解质溶液，故A项错误;用铜线代替盐桥，乙池是原电池，甲池是电解池发生电镀，所以不是原来的原电池反应原理，故B项错误;银片是原电池的正极，溶液中的银离子得到电子发生还原反应，电极反应为Ag++e-Ag，故C项错误;铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应都是Cu+2Ag+2Ag+Cu2+，故D项正确.4.C A项，通空气的电极作正极，正极反应式为O2+4e-2O2-，不符合题意;B项，通入氧气的一极作正极，电解质溶液是碱性溶液，电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-，不符合题意;C项，通入空气的一极作正极，电解质传递H+，正极反应式为O2+4H++4e-2H2O，符合题意;D项，通入氧气的一极作正极，依据电池内部传递C，正极反应式为O2+2CO2+4e-2C，不符合题意.5.C 原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH-，故A正确;硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，会失去催化活性，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故B正确;由图示可知，Fe腐蚀的最终产物不会是Fe2O3·x H2O，故C错误;管道上刷富锌油漆，可形成Zn-Fe原电池，Fe作为正极，可以延缓管道的腐蚀，故D正确.6.B 若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，金属铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故A项正确;若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，此时金属锌为负极，金属铁为正极，氧气在该极发生还原反应，故B项错误;若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，此时金属铁为阴极，铁被保护，可减缓铁的腐蚀，故C项正确;若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，X极为阳极，发生氧化反应，铁电极为阴极，发生还原反应，故D项正确.7.B b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a电极流出，经外电路流向b电极，A错误;a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS-在硫氧化菌作用下转化为S，电极反应为HS-+4H2O-8e-S+9H+，B正确;如果将反应物直接燃烧，会有部分化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C 错误;若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H+通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水，D错误.8.D A项，在该电池中电极a为正极，发生的反应依次为:S8+2Li++2e-Li2S83Li2S8+2Li++2e-4Li2S62Li2S6+2Li++2e-3Li2S4Li2S4+2Li++2e-2Li2S2，故A正确;B项，原电池工作时，转移0.02 mol电子时，被氧化的Li的物质的量为0.02 mol，质量减少0.14 g，正确;C项，石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，正确;D项，电池充电时由于Li+得到电子生成Li，则电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越少，错误.9.答案 (1)4H++2N+2e-2NO2↑+2H2OCu-2e-Cu2+升高(2)铝4Al-12e-4A3O2+6H2O+12e-12OH-(3)O2+2CO2+4e-2C2CO+O22CO2解析 (1)Fe在浓硝酸中发生钝化，作正极，B电极的电极反应式为4H++2N+2e-2NO2↑+2H2O，A电极的电极反应式为Cu-2e-Cu2+;反应消耗H+，反应进行一段时间后溶液C的pH会升高.(2)电源的负极材料是铝，负极反应为4Al-12e-4A;正极反应为3O2+6H2O+12e-12OH-.(3)正极反应式为O2+2CO2+4e-2C，电池总反应式为2CO+O22CO2.10.答案 (1)2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1(2)N2H4-4e-+4OH-N2↑+4H2O(3)负CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O(4)①锌正极②Zn与Cu2+反应生成Cu，Zn、Cu形成原电池而加快Zn的腐蚀③Mn2+-2e-+2H2O MnO2+4H+ 2 mol解析 (1)根据盖斯定律，由2×②-①得肼与N2O4反应的热化学方程式:2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(g)ΔH=2ΔH2-ΔH1=-1 048.9 kJ·mol-1.(2)肼在负极上参加反应，根据反应②以及环境是碱性，可知电极反应式为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O.(3)根据燃料电池的原理可知，通入甲醇的一极为负极，其电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O.(4)①锌是活泼金属，因此锌为负极，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极;②锌比铜活泼，能把铜置换出来，锌、铜与电解质溶液构成原电池，可加快锌的腐蚀;③阳极失电子发生氧化反应，因此阳极的电极反应式为Mn2++2H2O-2e-MnO2+4H+，阴极的电极反应式为2H++2e-H2↑，因此电路中通过4 mol e-，生成氢气的物质的量为2 mol.11.答案 (1)①正②SO2-2e-+2H2O S+4H+③O2+4e-+4H+2H2O(2)①CO+H2+O2CO2+H2O ②1.12 1(3)①在电极上与O2共同转化为C，保持熔融盐成分不变②N2O4+2HNO3-2e-2N2O5+2H+解析 (1)一氧化碳和氢气反应转化为甲醇的过程中氢元素的化合价升高，碳元素的化合价降低，因此氢气被氧化在负极反应，一氧化碳被还原在正极反应.二氧化硫、氧气和水反应生成硫酸过程中，硫元素化合价升高，二氧化硫被氧化在负极反应.二氧化氮、氧气和水反应生成硝酸过程中，氧元素的化合价降低，氧气被还原在正极反应.(2)一氧化碳和氢气按物质的量1∶1混合，再与氧气反应生成二氧化碳和水.电解硝酸银溶液时阴极反应为Ag++e-Ag，阳极反应为4OH--4e-2H2O+O2↑，生成21.6 g银时转移0.2 mol电子，根据电子守恒可知，阳极生成氧气0.05 mol，其在标准状况下的体积为1.12 L.生成氢离子0.2mol，则氢离子的浓度为=0.1 mol·L-1，因此溶液的pH=1.(3)燃料电池工作时燃料失电子，在负极反应，因此氢气在负极失去电子被氧化，转化为氢离子，氢离子和碳酸根离子结合，最终转化为二氧化碳和水.氧气在正极反应，得到电子被还原，转化为氧负离子，氧负离子和二氧化碳结合，最终转化为碳酸根离子，进而保证了电解质熔融盐成分不变.二氧化氮转化为五氧化二氮，氮元素化合价升高，发生失电子的氧化反应.。