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第三单元　化学能与电能的转化
课时1　化学能转化为电能
1 下列设备工作时，将化学能转化为电能的是(　　)
A. 锂离子电池 B. 太阳能集热器
C. 燃气灶 D. 硅太阳能电池
2 西红柿中含有矿物盐、有机酸等，某同学利用如图所示装置探究原电池原理。下列说法正确的是(　　)
A. Zn是该电池的正极
B. Cu表面产生的气体是H2
C. 电子经导线由Cu流入Zn
D. 该装置可将电能转化为化学能
3 如图所示的原电池装置中，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，下列对此装置的说法正确的是(　　)
A. 电子流动方向：X→外电路→Y→溶液→X
B. 若两电极分别为Zn和石墨棒，则X电极为石墨棒，Y电极为Zn
C. SO移向Y电极，X电极上有氢气产生
D. X电极上发生的是氧化反应，Y电极上发生的是还原反应
4 某原电池工作原理如图所示，总反应为Zn＋2NH===Zn2+＋2NH3↑＋H2↑，下列说法正确的是(　　)
A. 该装置可将化学能转化为电能
B. 锌为电池的正极
C. 电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D. 电路中每转移2 mol电子，生成33.6 L气体
5 [2024连云港期末]钢铁在海水中的电化学腐蚀原理示意图如图。下列说法正确的是(　　)
A. 铁为电池负极，X离子为Fe3+
B. 正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C. 电子由铁流向碳，再经海水流向铁
D. 钢铁的腐蚀速率：在河水中>在海水中
6 如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。下列关于该装置的说法正确的是(　　)
A. a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B. 碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大
C. 导线上有电流，电流方向a→b
D. 反应后a极质量减小
7 (教材习题)如图所示，烧杯中盛有水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住并使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后观察到的现象是(　　)
A. 两圈仍保持平衡
B. 有气泡产生，两圈摇摆不定
C. 铁圈向下倾斜
D. 银圈向下倾斜
8 用如图装置探究原电池的工作原理。下列说法正确的是(　　)
甲　　　 乙 丙
A. 甲图中正极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
B. 乙图中锌棒变细，铜棒变粗
C. 丙图中Zn棒上发生还原反应，溶液中的Cu2+向铜电极移动
D. 若乙图与丙图中锌棒减轻的质量相等，则两装置中还原产物的质量比为1∶32
9 [2025连云港赣榆期中]暖贴是利用钢铁电化学腐蚀原理制成的，内部结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 铁作负极，电极反应式为Fe－3e－===Fe3+
B. 暖贴工作时需要与空气中的O2和水蒸气接触
C. 暖贴短时间内产生较多的热是因为活性炭被氧化
D. 暖贴使用后产生的红色固体主要成分为Fe(OH)2
10 X、Y两根金属棒插入Z中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是(　　)
选项 X Y Z
A Zn Cu 稀硫酸
B Ag Zn 硝酸银溶液
C Cu Ag 硫酸铜溶液
D Cu Zn 稀硫酸
11 [2025扬州宝应、高邮期末]柠檬汁的pH约为2.3，将柠檬反复揉搓后，与镁条、铜片、发光二极管、导线构成如图1和图2所示装置(两图中所用材料均相同)。下列说法正确的是(　　)
图1 图2
A. 柠檬经反复揉搓后不利于电解质的迁移
B. 利用图1装置可将电能转化为化学能
C. 一段时间后，图1中铜片的质量变小
D. 图2装置比图1装置中的发光二极管更亮
12 (教材习题)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
根据上表中记录的实验现象，回答下列问题。
(1) 实验1、2中，Al电极的作用________(填“相同”或“不相同”)。
(2) 实验3中，铝作________极，电极反应式为Al－3e－===Al3+；石墨作________极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；电池总反应为__________________
_____________________________________________。
(3) 实验4中，Al作________极，原因是______________________________
_______________________。写出铝电极的电极反应式：______________________。
(4) 根据以上实验结果，在原电池中相对活泼的金属作正极还是作负极受到哪些因素的影响？______________________________________________________
______________________________________________________________________。
13 某兴趣小组同学将锌片和铜片插入相同浓度的稀硫酸中，按如图所示装置进行实验，实验结束后，在实验报告上记录信息如表。
a 甲、乙均能将化学能转化为电能
b 甲中锌作负极，乙中铜作正极
c 甲、乙中溶液的c(H＋)均减小
d 若将稀硫酸换为CuSO4溶液，则甲、乙中铜片的质量均增加
　
甲　 　　　乙
请回答下列问题。
(1) 实验报告中记录合理的是______(填字母，下同)。
(2) 构成原电池的装置中，正极反应式为__________________，溶液中的SO向________(填“正极”或“负极”)移动。
(3) 当甲中溶液质量增加3.15 g时，生成的氢气在标准状况下的体积为__________。
(4) 对甲、乙装置进行如下改变后，可形成原电池的是__________。
a. 甲中铜片换成锌片
b. 乙中锌片和铜片相互倾斜至上端接触
14 按要求完成下列各题。
(1) 某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置如图所示。
①若电极a为Zn、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸，该装置工作时，SO向________(填“a”或“b”)极移动，正极反应式为______________________。
②若电极a为Fe、电极b为Ag、电解质溶液为硝酸银溶液，该原电池工作时，原电池的负极材料为________，电子沿导线向________(填“a”或“b”)极移动。
(2) 根据反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，设计一个原电池。正极反应式为____________________，负极材料为______，选用电解质溶液为____________。
课时2　化学电源　燃料电池
建议用时：30分钟　答案：P24　评价：________
1 下列有关电池的叙述不正确的是(　　)
A. 水果电池是方便实用的家用电池
B. 铅蓄电池是一种常用的二次电池
C. 氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D. 锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄
2 下列关于原电池的叙述不正确的是(　　)
A. 原电池中失去电子的电极为正极
B. 原电池的负极发生氧化反应
C. 原电池是将氧化还原反应产生的化学能转化为电能的一种装置
D. 原电池中，电子由负极经导线流向正极
3 普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列有关说法正确的是(　　)
A. 负极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
B. 测量原理示意图中，电子从Ag2O/Ag电极经导线流向Cu电极
C. 电池工作时，OH－向Cu电极移动
D. 电池工作时，OH－浓度增大
4 [2025南师附中期中]一种室内甲醛传感器测量甲醛含量的工作原理如下图所示。已知：国家标准室内甲醛含量不超过0.080 mg/m3，下列说法错误的是(　　)
A. 外电路电流方向由Pt电极到C电极
B. 负极反应式为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋
C. 随测量进行，H2SO4溶液浓度逐渐变小
D. 传感器在27 m3室内空间测量时，电路中转移5.4×10-4 mol e－，该室内甲醛含量符合国家标准
5 我国科研人员研制出一种LiN2电池，电池反应为6Li＋N2===2Li3N，其放电过程为原电池工作原理，电池结构如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 该装置实现了电能向化学能的转化
B. N2发生还原反应
C. a极反应式为Li＋e－===Li＋
D. 电池工作时，电子从a电极经导线流向b电极，再从b电极经电解质溶液流向a电极
6 [2024宿迁期末]AlMnO电池原理如图所示，总反应为Al＋MnO＋2H2O===[Al(OH)4]－＋MnO2。下列说法正确的是(　　)
A. 多孔Ni作负极
B. Al电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
C. 电池工作时，K＋向负极区移动
D. 正极反应式为MnO＋3e－＋4H＋===MnO2＋2H2O
7 [2024盐城期末]负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A. Ag作原电池正极
B. 电流由Ag经活性炭流向Pt
C. 每消耗标准状况下11.2 L O2，最多去除2 mol Cl－
D. Pt表面发生的反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
8 下列有关装置的说法正确的是(　　)
　　　 　　　
A. 装置Ⅰ中Mg为原电池的负极
B. 装置Ⅱ为一次电池
C. 装置Ⅲ可构成原电池
D. 装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒
9 酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的Pt电极
B. 负极的电极反应式：CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH
C. 该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D. 每消耗22.4 L O2时，外电路中通过4 mol 电子
10 [2025扬州高邮期中]铅蓄电池放电的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A. 电池工作时，PbO2发生氧化反应
B. 电池工作时，H＋通过隔膜向负极移动
C. 电池工作时，负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4
D. 反应中每生成1 mol PbSO4，转移2 mol电子
11 [2025南师附中、天一中学、海安中学、海门中学联考]中国科学家设计了负载有Ru纳米颗粒的三维多孔结构石墨烯基电极“Na-SO2”电池，以乙二胺的乙醚溶液为电解质溶液，其简单示意图如图。下列有关说法正确的是(　　)
A. 乙二胺的乙醚溶液可改为乙二胺的水溶液
B. 三维多孔结构石墨烯基电极有利于气体、电极和电解质溶液充分接触
C. 充电时，每转移0.1 mol电子在阳极可生成标准状况下的气体4.48 L
D. 放电时，Na电极反应式为2Na＋＋2SO2＋2e－===Na2S2O4
12 CO2还原为甲醇(CH3OH)是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢主要反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.4 kJ/mol。
(1) H2O分子用电子式表示为__________。反应中每生成0.5 mol甲醇，转移电子的物质的量是________mol。
(2) 一定条件下，该反应过程中的能量变化情况如图，其中E2－E1＝________kJ/mol。
(3) T1 ℃下，向一容积为3 L的恒容密闭容器中加入一定量的CO2和H2，在催化剂存在时发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得不同时间(t)各物质的物质的量如表所示。
t/min n(CO2)/mol n(H2)/mol n(CH3OH)/mol n(H2O)/mol
0 2.00 6.00 0 0
t1 1.65 a 0.35 0.35
t2 b 3.60 0.80 0.80
t3 b 3.60 0.80 0.80
①0～t1 min内，用H2浓度变化表示该反应的化学反应速率为________mol/(L·min)。
②下列有关上述反应的说法正确的是______(填字母)。
A. CH3OH中的化学键是共价键
B. 消耗3 mol H2(g)的同时生成1 mol H2O(g)，此时该反应达到化学平衡状态
C. 0～t1 min内反应放出的热量小于t1～t2 min 内放出的热量
(4) 甲醇(CH3OH)燃料电池的电极采用膜电极，该电极由催化剂层和质子交换膜构成，其中质子交换膜能传导H＋，同时作为隔膜防止两极的物质相互反应。该电池的工作原理如图所示。
①该电池的负极是________(填“电极a”或“电极b”)。
②工作时，电极b的电极反应式是____________________________。
(5) 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
①A为生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。
②正极反应式为______________________，负极反应式为_________________
_________________________。
③放电过程中，H＋由________(填“正”或“负”，下同)极区向________极区迁移。
④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体________L。
⑤该电池________(填“能”或“不能”)在高温下工作。
第三单元　化学能与电能的转化
课时1　化学能转化为电能
1. A　锂离子电池将化学能转化为电能，A正确；太阳能集热器将太阳能转化为热能，B错误；燃烧是放热反应，将化学能转化为热能，C错误；硅太阳能电池将太阳能转化为电能，D错误。
2. B　Zn比Cu活泼，Zn作负极，A错误；Cu作正极，H＋在正极上得到电子生成H2，B正确；电子经导线由负极(Zn)流入正极(Cu)，C错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，D错误。
3. D　电子不会在电解质溶液中流动，根据分析，电子流动方向为X→外电路→Y，A错误；Zn电极活动性强于石墨，则X电极为Zn，作负极，Y电极为石墨棒，作正极，电子从Zn电极流出，B错误；原电池中，阴离子向负极移动， 则SO移向X电极，稀硫酸作电解质溶液，正极(即Y电极)上产生H2，C错误；X为负极，失电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子，发生还原反应，D正确。
4. A　原电池将化学能转化为电能，A正确；由总反应为Zn＋2NH===Zn2+＋2NH3↑＋H2↑可知，Zn发生氧化反应，为负极，石墨为正极，B错误；电子由负极流向正极，故电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，C错误；不确定是否为标准状况下，不能计算气体体积，D错误。
5. B　铁作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2+，X离子为Fe2+，A错误；O2在正极上得电子生成OH－，B正确；电子不能在溶液中移动，C错误；海水中自由移动的离子浓度较大，溶液的导电性较强，故钢铁的腐蚀速率：在河水中<在海水中，D错误。
6. D　a金属可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a失电子发生氧化反应，质量减小，b为正极，发生还原反应，A错误，D正确；溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，B错误；导线中电子流向为a→b，所以导线中电流方向为b→a，C错误。
7. D　可以构成Fe Ag CuSO4原电池，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，铁圈质量减小；Ag作正极，Cu2+在正极银圈表面得到电子，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，银圈的质量增大，向下倾斜，D符合题意。
8. D　甲图中，没有形成完整的回路，不能构成原电池，A错误；乙图中，锌棒作负极，铜棒作正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜棒质量不变，B错误；丙图中，锌棒作负极，发生氧化反应，C错误；乙图、丙图中，均是铜棒作正极，正极反应式分别为2H＋＋2e－===H2↑、Cu2+＋2e－===Cu，若乙图与丙图中锌棒减轻的质量相等，依据得失电子守恒，两装置中还原产物的质量比＝2∶64＝1∶32，D正确。
9. B　暖贴的工作原理是铁的吸氧腐蚀，工作时铁作负极发生反应Fe－2e－===Fe2+，活性炭作正极，O2在正极发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故需要接触空气中的O2和水蒸气，A错误，B正确；原电池的形成加快了铁被腐蚀的速率，短时间内放出大量热，C错误；总反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，Fe(OH)2继续被氧化，后续发生反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，红色固体主要成分为Fe2O3，D错误。
10. B　X棒变粗，Y棒变细，说明Y的金属活动性强于X，A、C不符合题意；X棒变粗，电解质溶液不能是稀硫酸，D不符合题意。
11. D　将柠檬反复揉搓后，可获得pH约为2.3的柠檬汁，有利于电解质的迁移，A错误；图1装置是原电池装置，可将化学能转化为电能，B错误；图1装置中，Cu作正极，只起导电作用，不参与放电，故铜片的质量不变，C错误；图2装置是将多个原电池装置串联起来，故比图1装置中的发光二极管更亮，D正确。
12. (1) 不相同　
(2) 负　正　2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑
(3) 负　铝能与NaOH溶液反应，而镁不能与NaOH溶液反应　Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4) 金属本身的还原性、电解质溶液的成分
13. (1) c
(2) 2H＋＋2e－===H2↑　负极
(3) 1.12 L
(4) b
14. (1) ①a　2H＋＋2e－===H2↑　②Fe　b
(2) Fe3+＋e－===Fe2+　Cu　FeCl3溶液
课时2　化学电源　燃料电池
1. A　水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电，不能作为家用电池，A错误。
2. A　原电池中，负极失电子，正极得电子，A错误。
3. C　反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，Cu作负极，发生氧化反应，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O，Ag2O/Ag作正极，发生还原反应，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，A错误；Cu作负极，Ag2O/Ag作正极，电子由Cu电极经导线流向Ag2O/Ag电极， B错误；电池工作时，阴离子移向负极，则OH－向Cu电极移动，C正确；反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，电池工作时，OH－浓度不变，D错误。
4. D　外电路电流方向是从正极流向负极，即从Pt电极到C电极，A正确；由图知右侧HCHO转化为CO2，碳元素化合价升高，作负极，发生反应HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋，B正确；电池工作总反应为HCHO＋O2===CO2＋H2O，随检测的进行，生成的水增多，则H2SO4溶液浓度逐渐变小，C正确；每转移4 mol e－时，消耗 1 mol HCHO，则转移5.4×10-4mol e－时，消耗HCHO的物质的量＝ mol＝1.35×10-4 mol，消耗HCHO的质量＝1.35×10-4 mol×30 g/mol×103 mg/g＝4.05 mg，室内甲醛含量＝＝0.150 mg/m3>0.080 mg/m3，该室内甲醛含量不符合国家标准，D错误。
5. B　该装置放电过程为原电池工作原理，则该装置实现了化学能向电能的转化，A错误；电池反应为6Li＋N2===2Li3N，氮的化合价降低，则N2发生还原反应，B正确；a极为负极，其电极反应式为Li－e－===Li＋，C错误；电池工作时，电子从a电极经导线流向b电极，电子只在导线中移动，不能在电解质溶液中移动，D错误。
6. B　由总反应知，Al元素的化合价升高，失去电子，Al作负极，多孔Ni作正极，A错误；电池工作时，阳离子向正极区移动，故K＋向正极区移动，C错误；正极区溶液显碱性，应该用OH－平衡电荷，正极反应式为MnO＋3e－＋2H2O===MnO2＋4OH－，D错误。
7. C　O2在Pt表面得电子，则Ag发生失电子的反应，Ag作原电池的负极，A错误；电子由Ag经活性炭流向Pt，则电流由Pt经活性炭流向Ag，B错误；每消耗标准状况下11.2 L(即0.5 mol)O2，转移2 mol电子，需要消耗2 mol Ag，则生成2 mol Ag＋，最多可去除2 mol Cl－，C正确；由题干信息“实现废酸的纯化”知，溶液显酸性，故产物不能是OH－，D错误。
8. D　Al能够与NaOH溶液反应，而Mg不能反应，所以装置Ⅰ中Mg为原电池的正极，Al为原电池的负极，A错误。装置Ⅱ为铅蓄电池，可充电也可放电，为二次电池，B错误。装置Ⅲ中2个电极都是Zn，没有活动性不同的电极，因此不可构成原电池，C错误。由于电极活动性Zn比C强，所以Zn为负极，碳棒为正极，故装置Ⅳ工作时，电子由负极锌通过导线流向正极碳棒，D正确。
9. B　电子从呼气的Pt电极经导线流向通入氧气的Pt电极，不能通过质子交换膜移动，A错误；通入呼气的Pt电极为原电池的负极，呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，B正确；没有说明是否为标准状况，无法计算消耗22.4 L氧气的物质的量和外电路中电子转移的物质的量，D错误。
10. C　铅蓄电池放电时，PbO2作正极，发生还原反应，A错误；铅蓄电池放电时，阳离子移向正极，故H＋通过隔膜向正极移动，B错误；由Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O知，反应中每生成1 mol PbSO4，转移1 mol电子，D错误。
11. B　Na与水反应，故不能使用乙二胺的水溶液为电解质溶液，A错误；充电时，阳极反应式为Na2S2O4－2e－===2Na＋＋2SO2，每转移0.1 mol电子在阳极可生成标准状况下的气体2.24 L，C错误；放电时，Na电极反应式为Na－e－===Na＋，D错误。
12. (1) 　3
(2) 49.4
(3) ①　②AC
(4) ①电极a　②O2＋4e－＋4H＋===2H2O
(5) ①正　②O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
③负　正　④22.4　⑤不能

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