化学能与电能的转化——2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修第二册随堂检测
一、单选题
1．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血糖浓度以葡萄糖浓度计）
电池工作时，下列叙述错误的是( )
A.电池总反应为
B.b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D.两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a
2．科学家使用研制了一种可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是( )
A.充电时，向阳极方向迁移
B.充电时，会发生反应
C.放电时，正极反应有
D.放电时，电极质量减少，电极生成了
3．以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.电极a连接电源负极
B.加入Y的目的是补充
C.电解总反应式为
D.催化阶段反应产物物质的量之比
4．甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一，一种以合成气和氧气为原料的熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图，下列说法正确的是( )
A.电极A作负极，发生还原反应
B.电池工作时，向电极A移动
C.电极B上发生的电极反应为：
D.假设、CO全部参与电极反应，每消耗1mol，外电路中通过8mol电子
5．我国科学家研发了一种由废水（含、等）提铀并同步产电的工艺，其工作原理和相关物质转化关系如图所示，下列有关该过程的说法不正确的是( )
A.电子从电极经导线流向CCF电极
B.CCF电极上发生的反应有：
C.生成的反应中，
D.利用电解法再次获得含溶液，需将附着、的电极置于阳极
6．解题思路如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A.①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极
B.②中Mg作为正极，电极反应式为
C.③中Fe作为负极，电极反应式为
D.④中Cu作为正极，电极反应式为
7．肼是一种可燃性液体，以其为原料的燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示。电解质溶液为20% 30%的溶液，下列叙述正确的是( )
A.电流从a电极经过负载流向b电极
B.若离子交换膜为阴离子交换膜，则两侧电解质溶液的都不变
C.电路中通过电子时，消耗空气的体积在标准状况下为
D.若离子交换膜为阳离子交换膜，则消耗的质量与正极区电解质溶液增加的质量相等
8．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为。关于该电池的下列叙述不正确的是( )
A.正极反应为
B.Zn极发生氧化反应，极发生还原反应
C.使用时电子由Zn极经外电路流向极，Zn是负极
D.使用时溶液中电流的方向是由极流向Zn极
9．下列装置能形成原电池的是( )
A. B. C. D.
10．下列关于如图所示原电池装置的叙述中，正确的是( )
A.电子的流动方向：锌片→电解质溶液→铜片
B.Zn上发生的是还原反应，Cu上发生的是氧化反应
C.移向Cu电极，Cu电极上有氢气产生
D.该装置将化学能转化为电能
11．结合下图判断，下列叙述正确的是( )
A.I和II中正极材料均未被腐蚀
B.I和II中负极反应均是
C.I和II中正极反应均是
D.I和II电解质溶液中的阳离子均向负极作定向移动
12．一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，其装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.铅电极为正极
B.银电极上发生的反应为
C.电子由铅电极经过KOH溶液流向银电极
D.工作过程中，传感器的质量不变
13．利用如图装置，工业上燃料燃烧产生的废气可与协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是( )
A.电极A为负极，X为阴离子交换膜
B.电极B上发生的电极反应为：
C.电池工作时，消耗、物质的量之比为1：1
D.电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化
14．燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下（忽略溶液体积的变化）。
注：质子交换膜只允许通过。
下列说法不正确的是( )
A.通过质子交换膜向a极室迁移
B.工作一段时间后，a极室中减小
C.电极b的电极反应：
D.电池的总反应：
15．盐酸酸洗钢材的废液中含有大量的盐酸、。研究人员利用如图装置可将部分铁元素在a极区转化为沉淀，实现资源和能源的再利用。下列说法不正确的是( )
A.电子由b极流向a极
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.该装置实现了化学能向电能转化
D.a极可发生电极反应：
二、填空题
16．丙烷作为奥运火炬的燃料，价格低廉，燃烧后只生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染。丙烷燃烧产生的火焰呈亮黄色，比较醒目。
已知：①某些常见化学键的键能数据如下。
化学键
键能 803 463 348 413 497
②。
（1）写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式：_______；该反应中反应物的总能量_______（填“>”、“<”或“=”）的生成物的总能量。
（2）丙烷的爆炸极限窄，故其为比较理想的便携式燃料电池的燃料。以丙烷为燃料的固体氧化物（能传导）燃料电池的结构示意图如图。该电池利用催化剂对正、负极气体选择催化性的差异而产生电势差进行工作。
①电池工作时，丙烷在_______（填“正”或“负”）极上发生_______（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应式为_______。
②电池工作时，丙烷会与氧气反应转化成合成气（成分为CO和）而造成电能损失。若1mol丙烷先完全转化成合成气后再发生电极反应，则电能损失率为_______%，总反应消耗氧气的物质的量_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
17．我国科研团队首次在月球上发现的新矿物命名为“嫦娥石”，嫦娥石的一种伴生矿物为方石英，其晶体结构和金刚石相似，嫦娥石的另一种伴生矿物为陨硫铁，主要成分为FeS， FeS可用于制备净水剂。
已知：①
②
③
④
（1）FeS煅烧可生成和，该反应的热化学方程式为__________________。
（2）在一密闭容器中加入一定量的，只发生反应：，下列指施能提高平衡转化率的是______（填标号）。
A.加入
B.使液化并及时分离
C.选择合适的催化剂并加入
D.保持压强不变充入氦气
（3）温度为，压强为时，在体积可变的密闭容器中加入一定量的固体，只发生反应：，达到平衡后，的物质的量为0.1 mol，此时压强平衡常数_______（列出计算式）。[提示：用分压计算的平衡常数为，分压=总压×气体物质的量分数]保持温度和压强不变，向容器中充入Ar，随着通入Ar的量增大，的量增大的原因是____________。若测得平衡状态下与的关系如图甲所示，为0.1 mol时，的物质的量为____________。
（4）嫦娥石中的阴离子结构单元为，的VSEPR模型名称为______。采用新型电池作为动力的汽车有极好的加速性能，这种电池中的铁元素与嫦娥石阴离子中铁元素价态_____（填“相同”或“不同”）。新型磷酸铁锂电池广泛应用于移动电源、电动汽车等领域，放电时正极材料为，写出该电池放电时正极的电极反应式：____________________。
（5）嫦娥石的一种伴生矿物为方石英，其晶体结构与金刚石类似，晶胞结构如图丙所示，Si-O键长为a nm，若A原子的原子坐标为（0,1,1），C原子的原子坐标为（0,0,0），则白球E原子的原子坐标为________。∠AED=109°28'，晶胞的边长为________cm（列出计算式即可）。
18．电池在许多领域中扮演着重要角色，从移动设备到太空探索，从医疗设备到军事科技，无处不在。
（1）伏打电池是意大利教授伏打发明的电池组，开创了电学发展的新时代。一种伏打电池结构如图1所示，银片和锌片间隔有浸渍溶液的纸板.伏打电池的正极为_________（填“a”或“b”），若将银片换成__________（填标号），则电流计中没有电子流过。
A.陶瓷片
B.锌片
C.铜片
D.镁片
（2）1859年，法国物理学家普兰特发明了铅酸蓄电池，其结构如图2所示.放电时，负极的质量________（填“增大”“减小”或“不变”），正极上的电极反应式为_______________。
（3）镍镉电池（如图3）是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的可充放电电池，放电时总反应为，下列说法正确的是_______（填标号）。
A.镍镉电池充电时，化学能转化为电能
B.放电时，负极发生了氧化反应
C.电解质溶液为稀硫酸
D.镍镉电池为二次电池
（4）近年来，采用非贵重金属作为催化剂的节能环保的熔融碳酸盐燃料电池备受青睐，其工作原理如图4。该电池负极上的电极反应式为_______，相同条件下，正、负极消耗的气体的体积之比为______。
三、实验题
19．如图所示，是原电池的装置图。请回答：
(1)若溶液C为稀溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，B电极反应式为___________；在反应中溶液中的阴离子移向____________(填“A”或“B”)，反应进行一段时间后溶液C中H+浓度___________。(填“增大”“减小”或“基本不变”)
(2)若需将反应设计成如图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为___________，B极电极反应式为___________。
参考答案
1．答案：C
解析：由题图可知，在a电极上得电子生成，a电极为原电池正极，在b电极上失电子转化成CuO,b电极为原电池负极。在负极区，葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，该电池的总反应为，A正确；由题图可知，b电极上发生转化：，反应前后CuO的性质和数目不变，故b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用，B正确；根据负极的电极反应式可知当消耗18 mg（0.1 mmol）葡萄糖时，转移0.2 mmol电子，故理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中，阳离子向正极迁移，由解题思路知，b电极为负极，a电极为正极，故两电级间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a，D正确。
2．答案：C
解析：充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即向阴极方向迁移，A不正确；放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确；放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010 mol），电路中转移0.020 mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020 mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020 mol，D不正确。
3．答案：B
解析：根据解题思路，电极a为阴极，连接电源负极，A正确；根据解题思路电解过程中消耗和，而催化阶段被还原成循环使用，故加入Y的目的是补充，维持NaBr溶液为一定浓度，B错误；阴极主要反应为
，阳极主要反应为，所以电解总反应式为，C正确；催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成1 mol 得到6 mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1 mol 失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比，D正确。
4．答案：D
解析：A.电极A上CO、被氧化生成和，则电极A作负极，发生氧化反应，A错误；
B.电极A作负极，电极B作正极，则电池工作时，阳离子向正极B移动，B错误；
C.电解质为熔融碳酸盐，电极B上氧气得电子生成碳酸根离子，电极反应为：，C错误；
D.甲烷水蒸气重整制合成气的反应为：，假设、CO全部参与电极反应，则此时负极反应式为：，所以每消耗1mol，生成1molCO和，若全部参与电极反应，外电路中通过8mol电子，D正确；
故选D。
5．答案：C
解析：A.由解题思路可知，铁电极为原电池的负极，CCF电极为正极，则电子从Fe电极经导线流向CCF电极，故A正确；
B.由解题思路可知，CCF电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化氢和氢氧根离子、在正极得到电子发生还原反应生成，电极反应式为、，故B正确；
C.由解题思路可知，生成的化学方程式为，则反应中氧化剂 与还原剂的物质的量之比为1：1，故C错误；
D.利用电解法再次获得含溶液时，与直流电源的正极相连的CCF电极为阳极，、在阳极失去电子发生氧化反应生成，故D正确；
故选C。
6．答案：B
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子，故Al作负极，③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子，故Cu作负极，A、C项错误；
②中电池总反应为，负极反应式为，二者相减得到正极反应式为，B项正确；
④中Cu作正极，电极反应式为，D项错误。
7．答案：C
A.aA.a电极为负极，b电极为正极，电流从b电极经过负载流向a电极，A错误；
B.正极反应式为，负极反应式为，若电路中通过电子，则有由正极区移向负极区，两侧的物质的量不变，但是正极区水的量减少，则增大，而负极区水的量增加，则减小，B错误；
C.根据电极反应式，电路中通过电子时，消耗的体积在标准状况下为，空气的体积为，C正确；
D.根据电极反应式，若电路中通过电子，则负极消耗，正极消耗，同时有由负极区移向正极区，则正极区电解质溶液增加的质量为，故消耗的质量与正极区电解质溶液增加的质量不相等，D错误；
选C。
8．答案：D
解析：银元素的化合价降低被还原，为正极，正极反应为，故A正确；Zn失电子作负极，发生氧化反应，得电子作正极，发生还原反应，故B正确；Zn作负极，作正极，所以电子由Zn极经外电路流向极，C正确；溶液中离子的定向移动形成电流，使用时溶液中电流的方向是由Zn极流向极，故D不正确。
9．答案：C
解析：A.该装置中两个电极活动性相同，所以不能形成原电池，故A不选；
B.酒精是非电解质，不能导电，该装置中不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故B不选；
C.该装置中符合原电池构成条件，所以能形成原电池，且锌作负极，铜作正极，故C选；
D.该装置中不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，故D不选；
故选C。
10．答案：D
解析：A.原电池工作时，电子从负极出发，沿导线流入正极，则电子的流动方向：锌片→导线→铜片，A不正确；
B.Zn为负极，Zn失电子生成，发生氧化反应，Cu上得电子发生还原反应，B不正确；
C.原电池工作时，阴离子向负极移动，则移向Zn电极，Cu电极上得电子生成氢气，C不正确；
D.该装置属于原电池，将化学能转化为电能，D正确；故选D。
11．答案：A
解析：A选项，I和II中正极材料均未被腐蚀，受到保护，故A正确；
B选项，II中负极反应均是，I中负极是锌失去电子，故B错误；
C选项，I中正极反应均是，II中正极是析氢反应，故C错误；
D选项，I和II电解质溶液中的阳离子均向正极作定向移动，故D错误。
综上所述，答案为A。
12．答案：B
解析：A.由解题思路知，银电极是正极，铅电极是负极，A错误；B.银电极是正极，发生还原反应，电极反应式为，B正确；C.电子从负极经外电路流向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，C错误；D.由银电极即正极电极反应可知，氧气转化为氢氧根，进入装置溶液中，使装置质量变大，所以工作过程中，传感器的质量增加，D错误；故选B。
13．答案：B
解析：A.电极A亚硫酸根失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，A为负极，阴离子向负极移动，X为阴离子交换膜，A正确；
B.电极B上发生的电极反应为：，B错误；
C.电池工作时，1mol与离子反应生成1mol亚硫酸根离子，1mol亚硫酸根离子失去2mol电子生成硫酸根离子，1mol得到1mol电子生成，当转移电子的物质的量相等时，消耗、物质的量之比为1：1，C正确；
D.电池工作段时间后，右室发生，2mol电子转移消耗2mol，同时氢离子通过离子交换膜Y转移2mol离子，溶液中氢离子浓度不变，电解质溶液的pH无明显变化，D正确；
答案选B。
14．答案：B
解析：由图可知，b电极铵根离子生成氮气，说明铵根离子被氧化，为原电池负极，电极反应式为；，则a为正极，发生还原反应，电极反应为：，据此进行解答。
A.原电池中，阳离子移向正极，即通过质子交换膜向a极室迁移，故A正确；
B.a为正极，电极反应为：，转移4mol电子的同时有4mol通过质子交换膜向a极室迁移，但是由于有水生成，故工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小，但a极室中不变，故B错误；
C.由上述解题思路可知，b的电极反应式为；，故C正确；
D.b的电极反应式为；，a极反应为：，故总反应为：，故D正确；
故选B。
15．答案：B
解析：由图可知，该装置为原电池，通入空气的电极a为正极，电极反应为：，电极b是负极，负极区盐酸酸洗的废液含有大量的盐酸、，负极的电极反应为，负极区的通过阳离子交换膜进入正极区，使该区溶液pH增大，转化为沉淀，据此解题思路解答。
A.电池中电子由负极经外电路流向正极，即电子由b极流向a极，故A正确；
B.a极的电极反应为：，为维持电荷守恒，H+由右池通过离子交换膜向左池迁移，则离子交换膜为质子交换膜，故B错误；
C.该装置为原电池，实现了化学能向电能转化，故C正确；
D.a极为原电池正极，该极通入空气，氧气得电子，电极反应为：，故D正确；
答案选B。
16．答案：（1）；>
（2）负；氧化；；30；不变
解析：（1）焓变=反应物总键能-生成物总键能，①，，根据盖斯定律①+②×4得丙烷燃烧热的热化学方程式该反应放热，反应物的总能量>生成物的总能量。
（2）①电池工作时，负极发生氧化反应、正极发生还原反应，丙烷在负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为。
17．答案：（1）
（2）BD
（3）；该反应的正反应是气体分子数增大的反应，随着氩气通入量的增大，平衡体系中各气体的分压减小，平衡向正反应方向移动；0.7
（4）正四面体形；相同；
（5）；
解析：（1）FeS煅烧生成和的化学方程式为；根据盖斯定律，③×3+④×4-①×4-②×2可得该反应的热化学方程式为。
（2）为固体，加入固体，平衡不移动，A不符合题意；使液化并及时分离，可使平衡正向移动，平衡转化率增大，B符合题意；催化剂不能使平衡移动，不改变平衡转化率，C不符合题意；该反应的正反应是气体分子数增大的反应，保持压强不变充入氦气，随着氦气通入量的增大，平衡向正反应方向移动，平衡转化率增大，D符合题意。
（3）根据可知，达到平衡后，当的物质的量为0.1 mol时，的物质的量为0.2mol，的物质的量为0.35 mol，气体的总物质的量为0.65 mol，此时压强平衡常数；该反应的正反应是气体分子数增大的反应，随着氩气通入量的增大，平衡体系中各气体的分压减小，平衡向正反应方向移动，的量增大。由图甲可知，时，，由化学方程式中的化学计量数可知。
（4）的价层电子对个数为4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知的VSEPR模型为正四面体形；中铁元素的化合价为+2，中铁元素的化合价为+2，二者化合价相同。
（5）由晶胞结构图丙可知，若A原子的原子坐标为（0,1,1），C原子的原子坐标为（0,0,0），则白球E原子的原子坐标为；Si-O键长为，设晶胞边长为l，硅氧原子在体对角线上，硅氧键的键长为体对角线的，根据几何关系可知.
18．答案：（1）a；AB
（2）增大；
（3）BD
（4）；3：2
解析：
19．答案：(1)；B；减小
(2)Cu；
解析：（1）铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，B电极材料为Fe且作负极，负极失电子，电极反应式为，阴离子移向负极即移向B极，溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小；
（2）将设计成如上图所示的原电池装置，根据反应中元素化合价的变化判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可，溶液C中含有，如溶液等，B极为正极，得电子，电极反应式为。
