第四章 第2讲 原电池原理及其应用-【金版教程】2025年高考化学一轮总复习首选用卷全书Word（新教材 不定项版）

金版教程　高考总复习首选用卷　化学（不定项） 第2讲　原电池原理及其应用 考点1　原电池原理 1.我国报道的一种新型Li­NO2电池为NO2的治理和再利用提供了新的研究思路，其工作原理如图所示。电池放电时的总反应为2Li＋NO2===Li2O＋NO。下列有关该电池工作时的说法不正确的是(　　) A．外电路电流的方向：b极→电流表→a极 B．b极的电极反应：NO2＋2e－＋2Li＋===Li2O＋NO C．电解液中Li＋向b极附近迁移 D．当外电路通过1 mol e－时，b极质量增加7 g 答案　D 2.(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 答案　A 解析　电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应：Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C项分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 3．(2023·广东卷)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．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 答案　B 解析　O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，此时有2 mol Ag转化为Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 考点2　新型电池 4．化学电池HCOONa­O2/H2O工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电极M为正极，发生还原反应 B．电子由电极M经电解质(CEM)流向电极N C．M电极反应式为HCOO－＋3OH－－2e－===CO＋2H2O D．N电极每生成1 mol NaOH，理论上电路中有4 mol电子转移 答案　C 解析　左边是HCOO－变为CO，C的化合价升高，因此电极M为负极，发生氧化反应，故A错误；电子不穿过电解质，故B错误；N电极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因此每生成1 mol NaOH，理论上电路中有1 mol电子转移，故D错误。 5．(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2e－―→Na2Sx 下列叙述错误的是(　　) A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移 B．放电时外电路电子流动的方向是a→b C．放电时正极反应为：2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能 答案　A 解析　由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。 6．(2023·湖南常德市高三一模)目前科学家发明了一种利用微生物进行脱硫、脱氮的原电池装置，其基本原理如图所示(图中隔膜为质子交换膜)。下列有关说法正确的是(　　) A．a极的电极反应式为5S2－＋40e－＋20H2O===5SO＋40H＋ B．H＋从B室向A室迁移 C．电池工作时，线路中通过1 mol电子，则在b极析出2.24 L N2 D．若用该电池给铅酸蓄电池充电，应将b极连在正极上 答案　D 解析　从题图中可以看出，在a电极，S2－转化为SO，S元素化合价升高，则a极为负极，电极反应式为S2－－8e－＋4H2O===SO＋8H＋，A不正确；b极NO转化为N2，N元素化合价降低，则b极为正极，原电池工作时，阳离子向正极移动，则H＋从A室向B室迁移，B不正确；电池工作时，b极发生反应：2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，线路中通过1 mol电子，则在b极析出0.1 mol N2，由于温度、压强未知，所以气体的体积不一定是2.24 L，C不正确。 考点3　燃料电池 7.氢氧燃料电池被人们誉为“绿色电池”，具有广阔的发展前景。如图为电池示意图，已知电池工作时，电流从电极a经导线流向电极b，则下列说法正确的是(　　) A．该燃料电池能将电能转化为化学能 B．a极的反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．溶液中的OH－从右室向左室移动 D．电池中电解液的pH逐渐增大 答案　B 解析　燃料电池工作时将化学能转化为电能，A错误；电流从电极a经导线流向电极b，则电极a为正极，正极上O2得电子生成OH－，B正确；电极b的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O，右室消耗OH－，溶液中的OH－从左室向右室移动，C错误；电池总反应为O2＋2H2===2H2O，不断生成水，OH－的浓度逐渐减小，pH逐渐减小，D错误。 8.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．a为CH4，b为CO2 B．CO向正极移动 C．此电池在常温时也能工作 D．正极电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO 答案　D 解析　由电子移动的方向可知a为负极，发生反应：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O，b极通入空气，发生反应：2O2＋4CO2＋8e－===4CO，A、B错误，D正确；碳酸盐在常温下不导电，C错误。 9．(2023·山西临汾市高三一模)某HCOOH－空气碱性燃料电池工作原理如图所示(离子交换膜只允许K＋通过)。下列说法错误的是(　　) A．该电池工作时K＋从Pt1电极迁移至Pt2电极 B．Pt1的电极反应式为HCOOH＋3OH－－2e－===HCO＋2H2O C．Pt2的电极反应式为O2＋2e－＋2H2O===4OH－ D．该电池实现了物质制备和发电的结合 答案　C 解析　根据题述装置可知，HCOOH－空气碱性燃料电池中，Pt1作负极，HCOOH发生失电子的氧化反应，根据反应物和生成物可知，该电极反应式为HCOOH＋3OH－－2e－===HCO＋2H2O，正极Pt2电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C错误。 10．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　　) A．放电时V2O5为正极 B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移 C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O 答案　C 解析　由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正确。 11．(2023·广州市高三二模)科学家研发了一种以Al和Pd@石墨烯为电极的Al­N2电池，电池以AlCl­Al2Cl离子液体作电解质，放电时在提供能量的同时实现了人工固氮，示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A．充电时Al电极是阴极 B．放电时AlCl离子浓度增大，Al2Cl离子浓度减少 C．放电时正极反应为N2＋8Al2Cl＋6e－===2AlN＋14AlCl D．放电时电路中每通过6 mol e－，电池总质量理论上增加28 g 答案　B 解析　放电时，Al作为负极，发生氧化反应，电极反应是2Al＋14AlCl－6e－===8Al2Cl。正极发生反应是N2＋8Al2Cl＋6e－===2AlN＋14AlCl，总反应是2Al＋N2===2AlN，AlCl、Al2Cl浓度均不变，B错误。 12．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大 答案　A 解析　放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。 13．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示： ①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式是_______________________________。 ②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是__________________ __________________________________________。 (2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl­KCl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。 ①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。 ②负极反应式为______________________________________________________。 ③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________g Pb。 答案　(1)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋ ②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子 (2)①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7 *本组内选择题有1个或2个选项符合题意。 14．我国某科研团队借助氧化还原介质RM，将Li­CO2电池的放电电压提高至3 V以上，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的低 B．负极反应：LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋ C．RM和RM＋—CO均为该电池反应的催化剂 D．LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定 答案　AB 解析　由题图中Li＋移动方向可知，LiFePO4电极为负极，则LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的低，A正确；由图中的物质转化关系可知负极反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，B正确；RM是该电池反应的催化剂，RM＋—CO为中间产物，C错误；由CO2＋RM―→RM＋—CO、2RM＋—CO＋2Li＋＋2e－===2RM＋Li2C2O4知，2 mol Li＋参与反应，固定2 mol CO2，则负极每减重7 g，有44 g CO2被固定，D错误。 15．我国新能源汽车上有望推广钠离子电池，一种钠离子电池工作示意图如下，充电时Na＋经电解液嵌入石墨(C6)，下列说法错误的是(　　) A．放电时，电势：电极a>电极b B．放电时，电子从电极b经外电路流向电极a，再经电解液流回电极b C．放电过程中，导线上每通过1 mol e－，负极质量减少23 g D．充电时，电极a上发生反应的电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋ 答案　B 解析　电子不能通过电解液，B错误。 16．化学性质类似NH4Cl的盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂。工业上主要采用图1所示的方法制备，其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。图3是用图1的电池电解处理含有Cl－、NO的酸性废水的装置。下列说法正确的是(　　) A．图1电池工作时，Pt电极是负极 B．图2中，A为H＋和e－，B为NH3OH＋ C．电极b接电源负极，处理1 mol NO，电路中转移5 mol e－ D．电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.3 g 答案　AD 解析　根据题意可知，NH2OH与NH3的性质相似，能与盐酸反应生成NH3OHCl，所以缺少反应：NH2OH＋H＋===NH3OH＋，所以图2中，A为H＋，B为NH3OH＋，B错误；电解时，b电极发生的反应为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O，发生还原反应，为阴极，接电源的负极，根据反应，处理1 mol NO，电路中转移8 mol e－，C错误。 17．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图所示(隔膜为离子交换膜)。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述错误的是(　　) A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－===2I－＋Br－ B．放电时，整个电池溶液中的离子数目增多 C．充电时，b电极每增重1.30 g，溶液中有0.04 mol I－被氧化 D．充电时，Zn2＋主要由b电极区通过隔膜向a电极区移动 答案　D 解析　由电池装置图可知，a电极I2Br－得电子发生还原反应，为原电池的正极；b极Zn失电子发生氧化反应，为原电池的负极，充电时a极为阳极，b极为阴极。充电时，Zn2＋向阴极移动，故由a电极区通过隔膜向b电极区移动，D错误。 18．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。下列叙述不正确的是(　　) A．N极为电池的负极 B．M极的电极反应式为＋e－===＋Cl－ C．随温度升高，电池的效率可能降低 D．每生成1 mol CO2，有4 mol H＋迁入M极区 答案　B 解析　根据H＋移动的方向以及原电池的工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即M极为正极，N极为负极，故A正确；M极的电极反应式为＋H＋＋2e－===＋Cl－，故B错误；高温使蛋白质变性失去活性，杀死微生物，电池的效率可能降低，故C正确；负极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，生成1 mol CO2，转移电子物质的量为4 mol，整个电路中通过的电量相同，因此生成1 mol CO2有4 mol H＋迁入M极区，故D正确。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$