鲁科版高中化学选修一 3.1电池探秘 同步测试

鲁科版高中化学选修一 3.1电池探秘同步测试
一、单选题（共9题；共18分）
1.图是土豆电池的示意图．土豆电池工作时，下列有关说法正确的是（）
A. Fe用作正极
B. Cu片质量减少
C. 电子由Fe并经导线流向Cu片
D. 实现了电能向化学能的转化
2.某同学将Fe+2FeCl3=3FeCl2设计成原电池装置如图所示．下列说法正确的是（）
A. 电子由铁极经溶液向铂极迁移
B. 放电过程中交换膜右侧溶液颜色逐渐变浅
C. 正极的电极反应式为Fe3++3e﹣=Fe
D. 若转移2mole﹣，交换膜右侧溶液中约减少3mol离子
3.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，下列关于该装置的说法正确的是（）
A. 外电路电流方向为：X→外电路→Y
B. 若两极分别为铁棒和碳棒，则X为碳棒，Y为铁棒
C. X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D. 若两极都是金属，则它们的活动顺序为X＞Y
4.如图中X为电源，Y为浸透饱和硫酸钠溶液的滤纸，滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液，通电后Y中央的紫红色斑向d端扩散，下列判断正确的是（）
A. c电极的电极反应式为：2H++2e﹣=H2↑
B. Cu电极质量减小，Pt电极质量增大
C. Z中溶液的pH先减小，后增大
D. a为电源正极，b为电源负极
5.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0 kJ•mol﹣1
②CH3OH（g）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）；△H=﹣192.9 kJ•mol﹣1
下列说法正确的是（）
A. 反应①中的能量变化如图所示
B.
C. CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D. 根据②推知反应：的△H＞﹣192.9kJ•mol﹣1
6.下列说法不正确的是（）
A. 原电池外电路中电子由负极流向正极
B. 原电池中发生还原反应的电极是正极
C. 电解池中发生还原反应的电极是阳极
D. 电解池中质量增加的电极是阴极
7.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源．一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl﹣KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能．该电池总反应为：
PbSO4+2LiCl+Ca═CaCl2+Li2SO4+Pb．下列有关说法正确的是（）
A. 正极反应式：Ca+2Cl﹣﹣2e﹣═CaCl2
B. 放电过程中，Li+向负极移动
C. 每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D. 常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转
8.对化学电源的叙述正确的是()
A. 化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B. 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C. 化学电源均是安全、无污染的
D. 化学电源即为可充电电池
9.镁镍蓄电池放电时的总反应为Mg+Ni2O3+3H2O═Mg（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Ni2O3、负极为Mg
B. 电池放电时，负极反应为Mg+2OH﹣﹣2e﹣═Mg（OH）2
C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D. 电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH﹣﹣2e﹣═Ni2O3+3H2O
二、填空题（共4题；共20分）
10.有人设想用SO2制取少量硫酸，其装置如图所示：
①H+移向________极（填“a”或“b”），c极的电极名称是________，
②a极发生的电极反应式为________．
③c极发生的电极反应式为________．
④标准状况下，A装置吸收3.36LSO2时，B装置中溶液最多减重________ g．（装置中气体的溶解性忽略不计）
11.请根据氧化还原反应Fe+2H+=Fe2++H2↑设计成原电池：
①负极材料为：________发生的电极反应是：________，
电流________（填“流出”或“流入”）
②正极发生的电极反应是：________
该反应为________（填“氧化反应”或“还原反应”）
③若电路中转移6.02×1022个e﹣，则产生标况下H2的体积为________．
12.已知：某原电池的总反应为：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+．则：①该原电池的正极材料可以选用（填材料名称）：________，该电极的电极反应式是：________，
②若负极质量减少1.28克，那么电路中转移的电子数为：________．
13.由铜、锌和稀盐酸组成的原电池中，铜是________极，发生________反应，电极反应式是________；锌是________极，发生________反应，电极反应式是________
三、综合题（共2题；共18分）
14.按要求对下图中两极进行必要的连接并填空：
（1）在A图中，使铜片上冒H2气泡．请加以必要连接，则连接后的装置叫________．电极反应式：锌板：________；铜板：________．
（2）在B图中，使a极析出铜，则b析出：________．加以必要的连接后，该装置叫________．电极反应式，a极：________ b极：________．在经过一段时间后，停止反应并搅均溶液，溶液的pH________（升高、降低、不变），加入一定量的________后，溶液能恢复至与电解前完全一致．
15.化学能在一定的条件下可以转化为电能．
（1）现有如下两个反应：
①2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2②Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
根据两个反应的本质判断，您认为可以设计成原电池的是________（填反应序号），理由是________．
（2）请根据Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应，选择适宜的材料和试剂设计一个原电池
画出原电池装置图，并在图中标注出电极和电解质溶液的名称．
（3）写出该原电池电极反应式：正极：________；负极：________．
四、实验探究题（共1题；共5分）
16.图是以Zn和Cu为电极，稀H2SO4为电解质溶液形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：
（1）在卡片上，叙述合理的是________（填序号）．
（2）在实验中，甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是
________．
（3）如果把锌片换成石墨，发现电流计指针几乎不能偏转，原因________．
（4）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，猜测________（填“锌极”或“铜极”）变粗，原因是________（用电极方程式表示）．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】解：A．该原电池中，Fe的活泼性比Cu强，Fe作负极，故A错误；B．铁为负极，发生氧化反应，正极上的金属Cu不会参加电极反应，故B错误；
C．Fe作负极，铜作正极，电子从Fe沿导线流向Cu，故C正确；
D．形成原电池反应，化学能转化为电能，故D错误；
故选C．
【分析】根据金属的活泼性知，Fe作负极，Cu作正极，负极上Fe失电子发生氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，电子从负极沿导线流向正极，据此解答．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：A、电子不能从溶液中转移，故A错误；B、Fe3+在正极得到电子而被还原，Fe3+浓度减小，左侧溶液中铁离子不能通过阴离子交换膜，所以右侧溶液颜色变浅，故B正确；
C、正极电极反应式为Fe3++e﹣=Fe2+，故C错误；
D、右侧为正极，电极反应式为Fe3++e﹣=Fe2+，所以转移2mole﹣，交换膜右侧溶液中约减少2mol离子，故D错误；
故选B．
【分析】根据反应“Fe+2FeCl3═3FeCl2”可知，反应中Fe被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为Pt，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为FeCl3，原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子从负极经导线流向正极，据此分析．
3.【答案】D
【解析】【解答】解：A、根据图片知该装置是原电池，外电路中电子从X电极流向Y电极，电流的流向与此相反，即Y→外电路→X，故A错误；B、原电池中较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，故B错误；
C、X是负极，负极上发生氧化反应；Y是正极，正极上发生还原反应，故C错误；
D、原电池中较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，该原电池中X是负极，Y是正极，所以若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X＞Y，故D正确；
故选D．
【分析】根据图片知，该装置是原电池，根据电子的流向判断正负极，电流的流向正好与电子的流向相反；较活泼的金属作负极，不活泼的金属或导电的非金属作正极；负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应．4.【答案】A
【解析】【解答】由图可知，为电解装置，由通电后Y中央的紫红色色斑向d端扩散，则d为阳极极，b 为电源的正极，a为负极，
A．c为电解池的阴极，发生还原反应，电极方程式为2H++2e﹣=H2↑，所以A正确；
B．Cu为阴极，发生还原反应生成铜，电极质量增大，所以B错误；
C．Pt电极上氢氧根离子失去电子，电解生成铜和硫酸，则烧杯中溶液的pH减小，所以C错误；
D．由以上分析可知a负极，b为正极，所以D错误．所以选A．
【分析】本题考查电解原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，明确装置为电解池及通电后Y 中央的紫红色色斑向d端扩散是解答本题的关键．
5.【答案】D
【解析】【解答】解：A、根据图显示内容知道：反应物的能量高于生成物的能量，则反应是放热的过程，而①是吸热的过程，故A错误；B、燃烧热是指完全燃烧1mol物质生成最稳定的产物的过程放出的热量，甲醇燃烧对应产物应该是二氧化碳气体和液态的水，不是氢气，故B错误；
C、根据化学方程式②知道，甲醇转化为氢气的过程就是放热的，故C错误；
D、气体甲醇变为液态甲醇的过程是放热的过程，根据反应②CH3OH（g）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）；△H=﹣192.9 kJ•mol﹣1 知道，液态甲醇发生此反应放出的热量会小于192.9kJ，故D正确．
故选D．
【分析】A、反应物的能量高于生成物的能量，则反应是放热的过程；
B、燃烧热是指完全燃烧1mol物质生成最稳定的产物的过程所放出的热量；
C、根据化学反应焓变的意义以及反应能量变化和反应物、产物能量的关系来回答判断；
D、气体甲醇变为液态甲醇的过程是放热的过程．
6.【答案】C
【解析】【解答】解：A、原电池中负极失电子，正极上溶液中的离子得电子，所以外电路中电子由负极流向正极，故A正确；
B、原电池中，正极上溶液中的离子得电子，化合价降低，发生还原反应，故B正确；
C、电解池中，阳极上电极或溶液中的阴离子失电子，失电子发生氧化反应，故C错误；
D、电解池中，阴极上阳离子得电子，若电极的质量增加，说明该极有金属单质生成，则该极为阴极，故D 正确．
故选C．
【分析】A、原电池中负极失电子，正极上溶液中的离子得电子；
B、原电池中，正极上溶液中的离子得电子；
C、电解池中，阳极上电极或溶液中的阴离子失电子；
D、电解池中，阴极上阳离子得电子．
7.【答案】D
【解析】【解答】解：A．正极发生还原反应，电极方程式为PbSO4+2e﹣+2Li+=Li2SO4+Pb，故A错误；B．放电过程中阳离子向正极移动，故B错误；
C．根据电极方程式PbSO4+2e﹣+2Li+=Li2SO4+Pb，可知每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05molPb，质量为10.35g，故C错误；
D．常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，故D正确．
故选D．
【分析】由原电池总反应可知Ca为原电池的负极，被氧化生成反应H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g），反应的电极方程式为Ca+2Cl﹣﹣2e﹣=CaCl2，为原电池的正极，发生还原反应，电极方程式为PbSO4+2e﹣
+2Li+=Li2SO4+Pb，原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，结合电解方程式计算．
8.【答案】A
【解析】【解答】由于是化学能与电能的直接转化，节省了许多中间环节，所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多，但火力发电仍居世界耗电量的首位；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染；有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池)，有些是不可充电的(如干电池)。

故答案为：A
【分析】化学电源是利用氧还原反应原理将化学能转化为电能的装置，据此进行解答即可。

9.【答案】C
【解析】【解答】解：A．放电时，Mg失电子作负极、正极为Ni2O3，Mg和Ni2O3都生成氢氧化物，说明溶液呈碱性，故A正确；
B．放电时，Mg失电子和氢氧根离子反应生成氢氧化镁，电极反应式为Mg+2OH﹣﹣2e﹣═Mg（OH）2，
故B正确；
C．充电过程中，阴极反应式为Mg（OH）2+2e﹣═Mg+2OH﹣，有氢氧根离子生成，所以溶液的pH增大，
故C错误；
D．充电时，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2Ni（OH）2+2OH﹣﹣2e﹣═Ni2O3+3H2O，故D正确；故选C．
【分析】根据电池反应式知，放电时，Mg和Ni2O3都生成氢氧化物，说明溶液呈碱性，Mg失电子作负极、正极为Ni2O3，负极反应式为Mg+2OH﹣﹣2e﹣═Mg（OH）2，正极反应式为Ni2O3+3H2O+2e﹣═2Ni（OH）
+2OH﹣，充电时，阴阳极与负极、正极反应式正好相反，据此分析解答．
2
二、填空题
10.【答案】b；阳极；SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣；4OH﹣﹣4e﹣=O2+2H2O；12
【解析】【解答】解：①根据以上分析，A装置为原电池，H+移向正极b，与b相连的c为阳极，故答案为：b；阳极；②a通二氧化硫为负极发生氧化反应，电极反应式为SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣，故答案为：SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣；③与b相连的c为阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为4OH﹣﹣4e ﹣=O2+2H2O，故答案为：4OH﹣﹣4e﹣=O2+2H2O；④根据a通二氧化硫为负极发生氧化反应，电极反应式为SO2﹣2e﹣+2H2O=4H++SO42﹣，当标准状况下，A装置吸收3.36LSO2时，则转移电子数为：
×2=0.3mol，B属于电解池即惰性电极电极硫酸铜溶液，阳极电极反应式为4OH﹣﹣4e﹣=O2+2H2O
放出氧气，阴极Cu2++2e﹣=Cu析出铜，所以B装置中溶液最多减重×32+ ×64=12（g），故答案为：12．
【分析】A装置能自发的进行氧化还原反应且没有外接电源，所以原电池，则a通二氧化硫为负极发生氧化反应，b通氧气为正极发生还原反应，B属于电解池，与a相连的d为阴极得电子发生还原反应，与b 相连的c为阳极失电子发生氧化反应，据此分析解答．
11.【答案】Fe；Fe﹣2e﹣═Fe2+；流出；2H++2e﹣═H2↑；还原反应；1.12L
【解析】【解答】解：①由方程式可知，Fe元素化合价由0价变为+2价，则负极应为Fe，发生氧化反应生成Fe2+，电极反应式为Fe﹣2e﹣═Fe2+，电子从负极沿导线流向正极，所以负极上电子流出，故答案为：Fe；Fe﹣2e﹣═Fe2+；流出；②正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e﹣═H2↑，故答案为：2H++2e﹣═H2↑；还原反应；③根据2H++2e﹣═H2↑知，生成22.4L氢气需要转移2×6.02×1023
个e﹣，电子，则转移6.02×1022个e﹣生成氢气体积= =1.12L，故答案为：1.12L．
【分析】①②由方程式可知，Fe元素化合价由0价变为+2价，则负极应为Fe，发生氧化反应生成Fe2+，
正极为活泼性比铁弱的金属或非金属，发生还原反应，H+被还原生成H2，则电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸；③根据氢气和转移电子之间的关系式计算氢气体积．
12.【答案】不如Cu活泼的金属或石墨电极；2Fe3++2e﹣=2Fe2+；0.04N A
【解析】【解答】解：①正极材料是不如Cu活泼的金属或石墨电极，Fe3+在正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：2Fe3++2e﹣=2Fe2+；故答案为：不如Cu活泼的金属或石墨电极；2Fe3++2e﹣=2Fe2+；
② Cu﹣2e﹣=Cu2+；
64g 2mol
1.28g n
n= =0.04mol，转移电子个数为0.04N A，
故答案为：0.04N A．
【分析】原电池的总反应为：2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+，Cu作负极，失电子发生氧化反应，正极材料是不如Cu活泼的金属或石墨电极，Fe3+在正极上得电子发生还原反应，据负极的电极反应式计算有1.28gCu反应时，转移电子的数目．
13.【答案】正；还原；2H++2e﹣=H2↑；负；氧化；Zn﹣2e﹣=Zn2+
【解析】【解答】解：在铜、锌和稀盐酸组成的原电池中，锌的活泼性大于铜，所以铜作正极，铜上氢离子得电子反应还原反应生成气体2H++2e﹣=H2↑；锌作负极，锌失电子变成阳离子进入溶液，发生氧化反应，电极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+．故答案为：正；还原；2H++2e﹣=H2↑；负；氧化；Zn﹣2e﹣=Zn2+．【分析】铜、锌和稀盐酸组成的原电池中，根据金属的活泼性判断正负极，根据得失电子判断发生反应的反应类型并写出相应的电极反应式．
三、综合题
14.【答案】（1）原电池；Zn﹣2e﹣=Zn2+；2H2++2e﹣=H2↑
（2）O2；电解池；Cu2++2e﹣=Cu；4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，；降低；CuO
【解析】【解答】解：（1）在A图中，使铜片上冒H2气泡．可以用导线连接两极，锌做负极失电子发生氧化反应，电极反应为：Zn﹣2e﹣=Zn2+；溶液中氢离子在铜电极得到电子发生还原反应；2H2++2e﹣=H2↑；故答案为：原电池，锌板：Zn﹣2e﹣=Zn2+铜板：2H2++2e﹣=H2↑；（2）在B图中，使a极析出铜，则b析出物质，必须是电解池，a电极为阴极，电极反应为：Cu2++2e﹣=Cu；b电极为阳极，材料为惰性电极时，溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应；生成O2，电极反应为：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O；电解反应过程中生成硫酸，溶液PH降低；恢复原硫酸铜溶液浓度需要加入氧化铜；
故答案为：电解池，a极：Cu2++2e﹣=Cu，b极：4OH﹣﹣4e﹣=O2↑+2H2O，降低，CuO．
【分析】（1）依据原电池的工作原理分析判断；失电子的为负极，发生氧化反应；在正极得到电子发生还原反应；（2）若b电极析出物质则必须是电解池，a做阴极，b做阳极；依据电极硫酸铜过程离子的变化判断溶液PH；依据电极产物和电极特征分析恢复原溶液浓度的方法，原则是电解析出什么，需要加入什么；
15.【答案】（1）①；反应①是氧化还原反应，有电子转移
（2）
（3）Cu2++2e﹣=Cu；Zn﹣2e﹣=Zn2+
【解析】【解答】解：（1）原电池是将化学能转变为电能的装置，只有氧化还原反应才有电子的转移，而①为氧化还原反应，能设计成原电池，②为非氧化还原反应，不可以设计成原电池，故答案为：①；
①为氧化还原反应，可以设计成原电池；
（2）根据自发的氧化还原反应：金属锌失电子，为负极，正极可以用活泼性较差的金属铜，溶液中的铜
离子得电子，必须用可溶的铜盐作电解质，结合原电池的构成条件，装置为：，
故答案为：；
（3）负极是失去电子的极，金属要比正极活泼，所以Cu为正极，正极是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应，即Cu2+2e﹣=Cu；负极为锌，金属锌失电子生成锌离子，即Zn﹣2e﹣=Zn2+；故答案为：Cu2+2e﹣=Cu；Zn﹣2e﹣=Zn2+．
【分析】（1）从原电池反应必须是氧化还原反应的角度分析；
（2）原电池的构成条件：有活泼性不同的两个电极；有电解质溶液；形成闭合回路；自发的氧化还原反
应；
（3）电极中负极比正极活泼，是失电子的极，电解质中的阳离子在正极得电子．
四、实验探究题
16.【答案】（1）③⑤
（2）锌片不纯，在锌片上形成原电池
（3）Cu和石墨都不与硫酸反应，不会形成原电池
（4）铜极；Cu2++2e﹣=Cu
【解析】【解答】解：（1.）Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，①锌易失电子作负极、Cu作正极，故错误；
②氢离子向正极Cu移动，故错误；③电子经外电路流动方向Zn→Cu，故正确；④负极反应式为Zn﹣2e ﹣=Zn2+、正极反应式为2H++2e﹣=H2↑，Cu电极上生成氢气，故错误；⑤若有1mol电子流过导线，则产生氢气的物质的量为0.5mol，故正确；⑥正极反应式为2H++2e﹣=H2↑，故错误；故答案为：③⑤；（2.）在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池导致，故答案为：锌片不纯，在锌片上形成原电池；
（3.）如果把锌片换成石墨，该装置不能自发进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，所以没有电流产生，故答案为：Cu和石墨都不与硫酸反应，不会形成原电池；
（4.）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，正极Cu上析出Cu，电极反应式为Cu2++2e﹣=Cu，故答案为：铜极；Cu2++2e ﹣=Cu．
【分析】（1）Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，锌易失电子作负极、Cu作正极，负极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+、正极反应式为2H++2e﹣=H2↑，电子从负极沿导线流向正极，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动；（2）当锌片不纯时，在锌片上形成原电池；（3）如果把锌片换成石墨，该装置不能自发进行氧化还原反应，所以不能构成原电池；（4）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，正极上析出Cu．。