专题6第三单元化学能与电能的转化同步练习（答案）2022——2023高一化学下学期苏教版（2019）必修第二册

专题6第三单元化学能与电能的转化同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法中错误的是
A．燃料电池的反应物必须储存在电池的内部
B．锌锰干电池是一次电池，铅酸蓄电池是二次电池
C．锂电池是新一代可充电电池
D．二次电池的充电是电能转变为化学能
2．下列可设计成原电池的化学反应是
A．H2O(l) + CaO(s)＝Ca(OH)2(s)
B．Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2+2NH3·H2O+8H2O
C．BaCl2+Na2SO4 ＝ BaSO4↓+2NaCl
D．CH4(g) +2O2(g)CO2(g) +2H2O(l)
3．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，指针指向M，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的组合是
M N P
A 锌 铜 稀硫酸溶液
B 铜 铁 稀盐酸溶液
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
A．A B．B C．C D．D
4．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
5．某小组设计如图装置(盐桥中盛有浸泡了KNO3溶液的琼胶)研究电化学原理。下列叙述正确的是
A．银片为负极，发生的反应为：Ag++e-=Ag
B．用稀硫酸代替AgNO3溶液，也可形成原电池
C．进行实验时，琼胶中K+移向Mg(NO3)2溶液
D．取出盐桥，电流表指针依然偏转
6．某科研机构研发的NO—空气质子交换膜酸性电池工作原理如下图所示(已知：Pt电极对电极反应有催化作用)：
当该电池工作一段时间后，下列叙述正确的是
A．“多孔"电极对化学反应速率没有影响
B．具有催化作用的电极能提高电极反应的活化能
C．Pt(B)电极的电极反应式为
D．若有生成，则有向Pt(B)电极区域移动
7．碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法正确的是
A．Zn为正极，MnO2为负极
B．该电池为二次电池
C．负极的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
D．工作时电子由MnO2经外电路流向
8．常见的锌锰干电池构造示意图如图所示，下列说法不正确的是
A．该电池属于一次电池
B．电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为Zn-2e =Zn2+
C．电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒
D．电池工作时，电能转化为化学能
9．某燃料电池以乙醇为燃料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解质组成，有关该电池的说法正确的是
A．放电时正极发生氧化反应
B．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小
C．放电时负极电极反应为：
D．消耗0.2mol乙醇，有1.2mol转移
10．某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述中不正确的是
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应式是O2+4OH--4e-=2H2O
C．总反应方程式为2H2+O2=2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
11．如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有气泡出现，则以下叙述正确的是
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
12．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法中正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中在负极发生反应的物质是O2
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
13．用铜片、银片设计成如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含琼胶的饱和溶液。下列说法正确的是
A．外电路中电子由银片流向铜片 B．盐桥可以用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替
C．铜电极发生还原反应 D．电路中每转移2mol电子，正极增重216g
14．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：负极的电极反应为：
D．图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
15．在理论上可设计成原电池的化学反应是
A．
B．
C．
D．
二、实验题
16．为了验证和的氧化能力相对强弱，利用如图所示电池装置进行实验。
(1)用固体配制溶液，下列仪器中没有用到的是___________(填标号)，需称取的质量为___________g
(2)电池装置中，盐桥中盛装浸有高浓度电解质溶液的琼脂，要求该电解质溶液中阴、阳离子扩散速率相近，即电迁移率尽可能相接近。已知的电迁移率分别为7.62、7.91、7.40，本实验盐桥中的电解质选择，而不选的可能原因是___________。
(3)根据电流表指针偏向知，电流由电极材料X流出，则电极材料X可能为___________。
(4)一段时间后，左侧溶液中浓度增大，右侧溶液中浓度减小。则电极的电极反应式为___________。
(5)检验右侧电极室溶液中存在应选用___________溶液，由此可证明氧化性：___________(填“大于”或“小于”)。
(6)实验前通常将电极用特殊的酸腐蚀，造成接触面粗糙的目的是___________。
17．氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是KOH溶液。试回答下列问题：
(1)通入Cl2(g)的电极是___(填“正”或“负”)极；
(2)投入Al(s)的电极是___(填“正”或“负”)极；
(3)外电路电子从__(填“Al”或“Cl2”)极流向__(填“正”或“负”)极；
(4)每消耗8.1gAl(s)，电路中通过的电子数目为__NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
三、原理综合题
18．通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题：
(1)在酸式介质中，负极反应的物质为_________，正极反应的物质为_______，酸式电池的电极反应：负极：_______，正极：_______。电解质溶液pH的变化_______（填“变大”，“变小”，“不变”）。
(2)在碱式介质中，碱式电池的电极反应：负极：_______，正极：______。电解质溶液pH的变化_______（填“变大”，“变小”，“不变”）。
(3)氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法不正确的是___。
A．太阳光催化分解水制氢气比电解水气氢气更为科学
B．氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式相同
D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
(4)纯电动车采用了高效耐用的一种新型可充电电池，该电池的总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
①该电池放电时负极反应式为________。
②放电时每转移3 mol电子，正极有_____molK2FeO4被还原。
③放电时，正极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应；正极反应为______。
④放电时，_______(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
19．铁及其化合物在工农业生产和人们的日常生活中具有广泛的用途。请回答下列与铁有关的化学反应原理问题：
(1)铁制品暴露在潮湿的空气中容易发生腐蚀，通过图甲所示装置可验证铁钉是否发生电化学腐蚀，该电化学腐蚀的类型是______，正极反应是_________。
(2)利用电化学方法可对钢铁的腐蚀进行防护，图乙装置为铁闸门的阴极电保护法示意图，铁闸门接电源______(填“正极”或“负极”)。
(3)利用图丙装置可模拟工业生产高铁酸盐()，阳极反应为_______，阴极区溶液的pH______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)利用高铁酸盐可制作新型可充电电池，该电池的总反应为。充电时阳极反应为______，放电时每转移电子，正极有_____被还原。
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参考答案：
1．A
【详解】A．燃料电池的反应物不需要储存在电池的内部，A项错误；
B．锌锰干电池为依次电池不能充电而铅蓄电池为二次电池可充电重复利用，B项正确；
C．锂电池由于其高的能量比称为新一代的可充电电池，C项正确；
D．二次电池充电即电解池将电能转化为化学能，D项正确；
故选A。
2．D
【详解】A．H2O(l) + CaO(s)＝Ca(OH)2(s)属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故不选A；
B．Ba(OH)2·8H2O + 2NH4Cl＝BaCl2+2NH3·H2O+8H2O属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故不选B；
C．BaCl2+Na2SO4 ＝ BaSO4↓+2NaCl属于非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，故不选C；
D．CH4(g) +2O2(g)CO2(g) +2H2O(l)是放热的氧化还原反应，有电子转移，能设计成原电池，故选D；
选D。
3．C
【分析】电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，说明M、N与池中液体构成了原电池。N棒变细，作负极，M棒变粗，说明溶液中的金属阳离子在M极上得到电子，生成金属单质，M变粗，M做原电池的正极。
【详解】A．如果是锌、铜、稀硫酸构成原电池，则电池总反应式为Zn+2H＋=Zn2++H2↑，Zn作负极，M极变细，A项错误；
B．如果是铁、铜、稀盐酸构成原电池，电池总反应式为Fe+2H＋= Fe2++H2↑，则铁是负极，铜棒M是不会变粗的，B项错误；
C．如果是银、锌、硝酸银溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Ag+=Zn2++2Ag，则锌是负极，N棒变细，析出的银附在银上，M棒变粗，C项正确；
D．如果是锌、铁、硝酸铁溶液构成原电池，电池总反应式为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，Zn作负极，M极变细，D项错误；
故选C。
4．C
【详解】A．根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，电子不能经过电解质溶液，选项A错误；
B．X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，选项B错误；
C．原电池中，阴离子向负极移动，移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生，选项C正确；
D．X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子发生的是还原反应，选项D错误；
答案选C。
5．B
【详解】A．该装置为MgAg原电池，镁的活泼性大于银，镁作负极，失电子形成镁离子，故A错误；
B．若把硝酸银换成稀硫酸，H+同样在银电极处得到电子析出氢气，可以构成原电池，故B正确；
C．MgAg原电池，镁的活泼性大于银，镁作负极、银为正极，原电池中阳离子移向正极，所以盐桥中的阳离子往右侧硝酸银溶液迁移，故C错误；
D．取出盐桥，由于无法构成闭合回路，不能形成原电池，所以电流表不发生偏转，D错误；
选B。
6．D
【分析】氧气得电子产生OH-，故多孔Pt（B）为正极，NO失电子产生HNO2，故多孔Pt（A）为负极，质子在电池中移动到正极多孔Pt（B）；
【详解】A．“多孔”电极有利于增大气体的接触面积，增大反应速率，选项A错误；
B．具有催化作用的电极能降低电极反应的活化能，选项B错误；
C．Pt(B)电极的电极反应式为，选项C错误；
D．Pt(A)电极为负极，失电子发生氧化反应，其电极反应式为：，若有1mol生成，则有向Pt(B)电极区域移动，选项D正确；
答案选D。
7．C
【详解】A．碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn的化合价升高，失去电子，被氧化，则Zn为负极，Mn元素的化合价降低，得到电子，被还原，MnO2为正极，故A错误；
B．碱性锌锰电池为一次电池，故B错误；
C．Zn为负极，Zn失去电子转化为Zn(OH)2，负极的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，故C正确；
D．Zn为负极，MnO2为正极，原电池中电子从负极经导线流向正极，则工作时电子由经外电路流向MnO2，故D错误；
故选C。
8．D
【详解】A．锌锰干电池属于一次电池，故A正确；
B．电池工作时，锌筒作负极，电解液呈酸性，电极反应式为Zn-2e =Zn2+，故B正确；
C．电池工作时，锌为负极、碳棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C正确；
D．电池工作时，化学能转化为电能，故D错误；
选D。
9．C
【分析】由题意可知，乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e－+2H2O=4OH－。
【详解】
A．由分析可知，放电时，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，A错误；
B．由分析可知，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正极附近溶液的氢氧根离子浓度增大，溶液碱性增强，B错误；
C．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，C正确；
D．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，由电极反应式可知，消耗0.2 mol乙醇，转移电子的物质的量为2.4mol，D错误；
故选C。
10．B
【详解】A．a极通入氢气，氢气失电子发生氧化反应，a是负极，故A正确；
B．b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式是O2+2H2O +4e-=4OH-，故B错误；
C．氢氧燃料电池，总反应方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确；
D．氢氧燃料电池反应产物是水，氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确；
选B。
11．C
【详解】A．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液可以为硫酸，A项错误；
B．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，负极b是铁片，烧杯中的溶液不可以为硫酸铜，否则a极上会析出金属铜，B项错误；
C．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，烧杯中的溶液可以为硫酸，C项正确；
D．a极上有大量气泡生成，说明a是正极，a是碳棒，b是铁片，b为负极，烧杯中的溶液不可以为硫酸铜，否则a极上会析出金属铜，D项错误；
答案选C。
12．C
【详解】A．该图中有太阳能向电能的转化，化学能向电能的转化，电能向化学能、机械能的转化，不止3种形式的能量转化，错误；
B．装置Y是原电池装置，负极发生反应的物质为氢气，失去电子，发生氧化反应，错误；
C．装置X应是电解池，电解水生成氢气和氧气，实现燃料电池的燃料和氧化剂再生，正确；
D．无论原电池海水电解池能量的转化率都不是100%，所以不可能实现零排放，错误；
答案选C。
13．D
【分析】该原电池中，铜片作负极，在反应中失去电子，电极方程式为Cu-2e-=Cu2+，银片为正极，在反应中得到电子，电极方程式为Ag++e-=Ag，据此分析作答。
【详解】A．电子通过外电路从负极流向正极，则外电路中电子由铜片流向银片，A项错误；
B．用装有含琼胶的KCl饱和溶液代替，氯离子会与银离子反应，生成沉淀，B项错误；
C．铜片为负极，在反应中失去电子，发生氧化反应，C项错误；
D．电路中每转移2mole-，生成2molAg，则正极增重216g，D项正确；
答案选D。
14．D
【详解】A．原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置中多孔碳材料是正极、锂是负极，所以放电时溶液中Li+从锂电极向多孔碳材料电极迁移，故A错误；
B．该装置中Zn易失电子作负极，故B错误；
C．PbSO4为难溶于水的盐，故负极的电极反应式为Pb+SO-2e-=PbSO4，故C错误；
D．放电时，电池反应式为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，消耗硫酸且生成水，导致反应后硫酸浓度减小，故D正确；
故选D。
15．D
【详解】A．盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．二氧化碳与氢氧化钠溶液生成碳酸钠的反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．氧化钙与水反应生成氢氧化钙的反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；
D．甲烷的燃烧反应为氧化还原反应，且为放热反应、能设计成原电池，故D正确；
故选D。
16．(1) ③ 2.5
(2)在酸性环境下可以和发生反应
(3)石墨、银、铂、金等(或惰性材料)
(4)Cu-2e-=Cu2+
(5) 大于
(6)增大接触面积，提高电极活性
【详解】（1）用固体配制溶液，用天平称取固体，在烧杯中溶解，用玻璃棒搅拌加快溶解速率，再用100mL容量瓶中定容，定容时，当液面低于刻度线1~2cm时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线，所以用不到250mL容量瓶，故选③；需称取的质量为；
（2）在酸性环境下可以和发生反应，所以选择电迁移率相差较大的而不选电迁移率相差较小；
（3）根据电流表指针偏向知，电流由电极材料X流出，说明X是正极，则电极材料X可能为石墨、银、铂、金等(或惰性材料)；
（4）一段时间后，左侧溶液中浓度增大，说明电极失电子生成，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；
（5）与溶液反应生成蓝色沉淀，检验右侧电极室溶液中存在应选用溶液，由此可知总反应为，证明氧化性：大于。
（6）实验前通常将电极用特殊的酸腐蚀，造成接触面粗糙的目的是增大接触面积，提高电极活性。
17． 正 负 Al 正 0.9
【详解】(1)根据具体反应物间的化学反应式：2Al+3Cl2==2AlCl3，可知Cl2得电子在正极发生还原反应，所以通入Cl2(g)的电极是正极；
故答案为：正。
(2)Al失电子在负极发生氧化反应，投入Al(s)的电极是负极；
故答案为：负。
(3)外电路电子由负极(Al)流向正极；
故答案为：Al；正。
(4)8.1 g Al(s)的物质的量为＝0.3mol，1 mol Al反应转移3 mol电子，0.3 mol Al反应在电路中通过的电子数目为0.9NA；
故答案为：0.9。
18． H2 O2 2H2-4e-=4H+ O2+4e-+4H+=2H2O 变大 2H2-4e-+4OH-=2H2O O2+4e-+2H2O=4OH- 变小 C Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2 1 还原 +3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH- 正
【分析】在燃料电池中，通入燃料的电极为负极，失去电子，发生氧化反应；通入氧气或空气的电极为正极，正极上得到电子，发生还原反应，两个电极的反应式随电解质溶液的酸碱性的不同而不同，结合溶液中c(H+)或c(OH-)的变化分析判断pH的变化，利用燃烧反应产生的物质分析对环境的影响。对于可充电电池，可根据放电时的反应方程式判断正负极电极反应式及电子转化情况。
【详解】(1)在酸性氢氧燃料电池中，在负极上由H2失电子生成H+，负极的电极反应为：2H2-4e-=4H+；在正极由O2得电子生成OH-，生成的OH-结合H+生成水，正极的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O；总电极反应式为2H2+O2=2H2O，由于正、负极消耗与生成的H+等量，所以H+的总量不变，但水的总量增加，c(H+)减小，故溶液的pH变大；
(2)在碱式介质中，H2在负极失去电子生成H+，H+结合OH-生成水，故负极的电极反应式为：2H2-4e-+4OH-=2H2O；O2在正极得电子生成OH-，正极的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，总电极反应式为2H2+O2=2H2O，由于正、负极消耗与生成的OH-等量，所以OH-的总量不变，而水的总量增加，c(OH-)减小，故溶液的pH变小；
(3)A．电解水获得H2消耗较多的能量，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为科学，A正确；
B．氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；
C．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的负极电极反应式分别为：H2-2e-=4H+，H2-2e-+2OH-=2H2O，可见电解质溶液的酸碱性不同，负极的电极反应式不相同，C错误；
D．以稀H2SO4、KOH为介质的氢氧燃料电池的总反应式均为2H2+O2=2H2O，D正确；
故合理选项是C；
(4)①放电时，负极上Zn失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；
②放电时，正极上1 mol K2FeO4得3 mol电子发生还原反应生成1 mol Fe(OH)3，所以每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原；
③放电时，正极上得到电子发生还原反应，正极的电极反应式为：+3e-+4H2O═Fe(OH)3+5OH-；
④放电时，正极上发生反应：+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-，反应产生OH-，使附近溶液中c(OH-)增大，故正极附近溶液的碱性会增强。
【点睛】本题考查燃料电池与可充电电池，需要明确在燃料电池中，燃料在负极失去电子，发生氧化反应，氧气在正极上得到电子，发生还原反应；在不同介质中，氢氧燃料电池的正、负极电极反应式不同，但总反应方程式相同。
19． 吸氧腐蚀 负极 增大 19.8
【分析】原电池，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应；电解池，阳极失电子，发生氧化反应，阴极得电子，发生还原反应。由电池总反应可知关系式，根据关系式计算。
【详解】(1)铁在中性溶液中发生吸氧腐蚀；吸氧腐蚀的正极上得电子生成，电极反应为。故答案为：吸氧腐蚀；；
(2)金属防护中，被保护的金属需要接电源负极，防止发生氧化反应。故答案为：负极；
(3)由题图丙装置可知，接电源正极，为阳极，发生氧化反应，生成，电极反应为；阴极得电子生成与，故阴极区浓度增大，溶液的增大。故答案为：；增大；
(4)根据给出的电池总反应可知，充电时阳极失电子，与反应生成，故阳极反应为；由电池总反应可知关系式，的化合价由降为，故放电时每转移电子，有被还原，转移电子时，被还原的质量为。故答案为：；19.8。
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