《2025年零失误分层训练高中化学必修第二册人教版黑吉辽内蒙古专版》

5.【题型二】镍-镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10~15年，镍-镉电池的总反应为${Cd + 2NiOOH + 2H2O \xlongequal[充电]{放电} 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2}$。下列说法不正确的是 (C)

A.放电时，负极发生了氧化反应，反应为${Cd + 2OH^- - 2e^- \xlongequal{} Cd(OH)2}$
B.放电时，正极反应为${NiOOH(s) + H2O(1) + e^- \xlongequal{} Ni(OH)2(s) + OH^-(aq)}$
C.电池工作时，负极区$pH$增大，正极区$pH$减小
D.该电池充电时将电能转化为化学能

答案： 5.C[提示：镍-镉电池的总反应为$Cd + 2NiOOH + 2H_2O\xlongequal[充电]{放电}2Ni(OH)_2 + Cd(OH)_2$，镍-镉电池放电时$Cd$失电子，作负极，电极反应式为：$Cd + 2OH^- - 2e^-\xlongequal\ Cd(OH)_2$；放电时$NiOOH$得电子，作正极，电极反应式为：$NiOOH(s) + H_2O(1) + e^-\xlongequal\ Ni(OH)_2(s) + OH^-(aq)$。C项，由正、负极的电极反应式可知，负极区$pH$减小，正极区$pH$增大，故C错误。]

6.【题型三、四】2019年3月14日，第16届海南国际车展在海南省会展中心盛大开幕，车展上展示出了中国研制出的新型燃料电池汽车，该车装有“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池。如图是某种质子交换膜燃料电池原理示意图。下列说法正确的是 (C)


A.该电池的正极是a
B.质子(${H^+}$)通过质子交换膜移动到a电极
C.正极反应为${O2 + 4H^+ + 4e^- \xlongequal{} 2H2O}$
D.消耗$2\ {mol}$氢气时，转移电子的物质的量为$2\ {mol}$

答案： 6.C[提示：A.a电极上氢气失去电子生成氢离子，a为电池的负极，选项A错误；B.电池中阳离子定向移动到正极，质子（$H^+$）通过质子交换膜移动到正极b电极，选项B错误；C.正极上氧气在酸性条件下得电子产生水，电极反应为$O_2 + 4H^+ + 4e^-\xlongequal\ 2H_2O$，选项C正确；D.根据负极电极反应$H_2 - 2e^-\xlongequal\ 2H^+$可知，消耗$2mol$氢气时，转移电子的物质的量为$4mol$，选项D错误。]

7.【题型三】(2025·广东)某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中${O2}$获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 (C)


A.负极反应的催化剂是ⅰ
B.图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C.电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D.相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同

答案： 7.C[提示：A.氧气发生还原反应，电极Ⅰ作正极，正极反应的催化剂是i，A错误；B.图a中，i到ii过程为$O_2$获得第一个电子的过程，根据题中信息，$O_2$获得第一个电子的过程最慢，则i到ii过程的活化能一定最高，B错误；C.氢气发生氧化反应，电极Ⅱ作负极，电极反应式为：$H_2 - 2e^-\xlongequal\ 2H^+$，同时，负极每失去1个电子，就会有一个$H^+$通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；D.由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误。故选C。]

8.【题型二、三】电池在我们生活中发挥着不可或缺的作用，请根据实际情况回答下列问题：
(1) 如图所示为简易的原电池装置，请根据假设回答：

若溶液C为氯化铁溶液，电流表指针发生偏转，A、B电极材料分别为铜和银，则B电极上发生的电极反应为$Fe^{3+} + e^-\xlongequal\ Fe^{2+}$。
(2) ${CO}$与${H2}$反应还可制备${CH3OH}$，${CH3OH}$可作为燃料使用，用${CH3OH}$和${O2}$组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图所示：

电池总反应为${2CH3OH + 3O2 \xlongequal{} 2CO2 + 4H2O}$，电极c为负(填“正”或“负”)极，电极反应式为$CH_3OH - 6e^- + H_2O\xlongequal\ CO_2↑ + 6H^+$。若线路中转移$6\ {mol}$电子，则消耗的${O2}$在标准状况下的体积为33.6${L}$。
(3) 铅蓄电池是最常见的二次电池，放电时的总反应式为${Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) \xlongequal{} 2PbSO4(s) + 2H2O(1)}$。该蓄电池放电时，电解质溶液中${SO^{2-}_4}$移向负(填“正”或“负”)极；正极电极反应式为$PbO_2 + 2e^- + SO_4^{2-} + 4H^+\xlongequal\ PbSO_4 + 2H_2O$；一段时间后，负极增重$48\ {g}$，则转移电子1${mol}$。

答案： 8.
(1)$Fe^{3+} + e^-\xlongequal\ Fe^{2+}$
(2)负 $CH_3OH - 6e^- + H_2O\xlongequal\ CO_2↑ + 6H^+$ 33.6
(3)负 $PbO_2 + 2e^- + SO_4^{2-} + 4H^+\xlongequal\ PbSO_4 + 2H_2O$ 1[提示：
(1)若溶液C为氯化铁溶液，电流表指针发生偏转，A、B电极材料分别为铜和银，铜和氯化铁反应，银和氯化铁不反应，因此铜为负极，银为正极，B电极上发生的电极反应为$Fe^{3+} + e^-\xlongequal\ Fe^{2+}$。
(2)电池总反应为$2CH_3OH + 3O_2\xlongequal\ 2CO_2 + 4H_2O$，根据图中信息，电极c有电子流出，因此电极c为负极，是$CH_3OH$失去电子变为$CO_2$，电极反应式为$CH_3OH - 6e^- + H_2O\xlongequal\ CO_2↑ + 6H^+$。若线路中转移$6mol$电子，根据$4mole^-～O_2$，因此消耗$O_2$的物质的量为$1.5mol$，则消耗的$O_2$在标准状况下的体积为$1.5mol×22.4L/mol = 33.6L$。
(3)铅蓄电池放电时，电解质溶液中的$SO_4^{2-}$移向负极，根据反应方程式$Pb(s) + PbO_2(s) + 2H_2SO_4(aq)\xlongequal\ 2PbSO_4(s) + 2H_2O(1)$得出$Pb$为负极，$PbO_2$为正极，正极电极反应式为$PbO_2 + 2e^- + SO_4^{2-} + 4H^+\xlongequal\ PbSO_4 + 2H_2O$，一段时间后，根据$Pb - 2e^- + SO_4^{2-}\xlongequal\ PbSO_4$，转移$2mol$电子，负极增加的质量即为1mol硫酸根的质量，应为$96g$，因此当负极增重$48g$时，转移电子$1mol$。]