2025届高考化学一轮复习——原电池、化学电源

原电池、化学电源 一、单选题（共15题） 1．通过测定下图电池的标准电动势(V)，可计算电池总反应的平衡常数。已知：，该电池z=1；盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。下列说法错误的是 A．正极反应为 B．反应后，右侧烧杯中增大 C．每转移1mol ，两个电极的质量共减少143.5g D．若，的平衡常数为 2．我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法不正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O C．每生成1molN2，有2molNaCl发生迁移 D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 3．磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为：。图1为某磷酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4晶胞充放电时Li＋脱出和嵌入的示意图。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是 A．放电时，负极反应： B．(a)过程中1mol晶胞转移的电子数为 C．(b)代表放电过程，Li＋脱离石墨，经电解质嵌入正极 D．充电时的阳极反应： 4．一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是 A．X、Y交换膜均为质子交换膜 B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A C．b电极反应式： D．电极室C中仅发生还原反应 5．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 6．香港城市大学化学工作者首次提出了电池(如图)，该电池使用为原料，以离子液体为电解质，既实现了能量的存储，又实现了的生产，和碱反应能产生，可进一步生产氮肥。下列说法错误的是 A．极为负极，发生氧化反应 B．电池总反应为 C．石墨烯电极反应式为 D．生成标准状况下，电池中转移电子 7．某种聚合物锂离子电池放电时的反应为：Li1－xCoO2＋LixC6===6C＋LiCoO2，其电池如图所示。 下列说法不正确的是 A．放电时，LixC6发生氧化反应 B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动 C．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连 D．放电时，电池的正极反应为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 8．一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为BH+2O2=BO+2H2O。该电池工作时，下列说法正确的是 A．电子由Pt电极经外电路、石墨电极、NaOH溶液回到Pt电极 B．负极反应式为BH-8e-+8OH-=BO+6H2O C．OH-透过阴离子交换膜向石墨电极迁移 D．外电路通过0.4 mol电子时，有2.24 L O2在石墨电极上参与反应 9．已二腈是合成尼龙-66的中间体。某小组利用多组浓差电池为电源，以丙烯腈为原料通过电解法合成己二腈的原理示意图如下(铜电极质量均为)： 下列说法不正确的是 A．铜电极(1)为原电池的正极，发生还原反应 B．当甲室两电极质量差为时，理论上可生成己二腈 C．乙室可选用阳离子交换膜，向左移动 D．石墨电极(1)的电极反应式为 10．科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除空气中的，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．甲电极为正极，发生氧化反应 B．乙电极的电极反应式为： C．电子流向：负极→电解质→正极 D．当捕获的时，理论上转移2mol电子 11．我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料学转化为下列说法错误的是 A．放电时，电子从b电极经过导线传导到a电极 B．放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e⁻=Mn2++2H2O C．充电时，③区溶液碱性增强 D．充电一段时间后，②区K2SO4浓度增大。 12．一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是    A．放电时为正极 B．放电时由负极向正极迁移 C．充电总反应： D．充电阳极反应： 13．根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是    A．a电极为原电池的正极 B．外电路电流方向是a→b C．b电极的电极反应为：O2+2e-+2H+=H2O2 D．a电极上每生成1mol O2，通过质子交换膜的H+为2mol 14．我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．A电极的电势高于B电极 B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动 C．负极的电极反应式为CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+ D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能 15．水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是 A．放电时，电极a作电源的正极，发生氧化反应最终变为 B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的碱性增强 C．充电时，b电极上的电极反应式为 D．当完全放电时，则b电极质量减轻 二、非选择题（共3题） 16．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。    请回答下列问题： (1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为 。 (2)乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，乙池总反应式为 。 (3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积为 mL(标准状况下)，丙池中 极析出 g铜。 (4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 17．电解原理在化学工业中有广泛应用。 (1)电解食盐水是氯碱工业的基础。目前比较先进的方法是阳离子交换膜法，电解示意图如图所示，图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，请回答以下问题： ①电解饱和食盐水的总反应的离子方程式是 。 ②精制饱和食盐水在b口加入的物质为 (写化学式) (2)全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图： 离子种类 VO VO2+ V3+ V2+ 颜色 黄色 蓝色 绿色 紫色 ①全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应，该电池放电时总反应式是 。 ②当完成储能时，阴极溶液的颜色是 (3)将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ③电解过程中，Na2PbCl4电解液浓度不断减小，为了恢复其浓度，应该向 极室(填“阴”或者“阳”)加入 (填化学式)。 18．(1)高铁酸钾( K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂（胶体），而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为 ； ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向 (填“左”或“右”)移动。 ③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。 (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是 ，A是 。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向 (填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为 。 参考答案： 1．B A．正极反应为，负极反应为，故A正确； B．原电池反应过程中向右侧烧杯迁移，与生成AgCl沉淀，右侧烧杯中浓度保持不变，故B错误； C．正极反应为，负极反应为，每转移1mol 时，负极质量减少108g，正极质量减少35.5g，两极共减少143.5g，故C正确； D．z=1，代入，，这是电池总反应的平衡常数，则平衡常数，故D正确； 2．C A．根据分析，电极a是正极，A正确； B．根据分析，电极b的反应式：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，B正确； C．根据N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，每生成1molN2，转移4mol电子，根据电荷守恒，有4molNaCl发生迁移，C错误； D．根据分析，离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，D正确； 3．AB A．由上分析，放电的负极为，A项错误； B．a过程由于Fe2+化合价升高为Fe3+，为了平衡电荷Li+脱嵌减少。从图看晶胞中减少了棱上1个和面心的一个Li+总共减少，所以1mol晶体中转移NA电子，B项错误； C．放电时，该材料在正极发生还原反应，即Fe由+2变为+3为b过程，Li+嵌入正极，C项正确； D．充电时的总反应为6C+LiFePO4=LixC6+Li1-xFePO4，阳极发生氧化反应为LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+，D项正确； 4．D A．结合电极反应可判断X、Y交换膜均为质子交换膜，故A正确； B．结合分析可知电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A，故B正确； C．b电极反应式：，故C正确； D．结合电极上的变化，可知电极室C中既发生还原反应又发生了氧化反应，故D错误； 5．C A．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； B．放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，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； C．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； D．放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol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0.020mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020mol，D不正确； 6．D A．根据图中原电池的结构，极为负极，极电极反应式为，发生氧化反应，故A正确； B．石墨烯电极为正极，正极反应式为，极电极反应式为，所以电池总反应为，故B正确； C．石墨烯电极为正极，正极发生还原反应，正极反应式为，故C正确； D．标准状况下的物质的量为1.5mol，和碱反应产生的反应离子方程式为，生成1.5mol氨气消耗1.5molAlN，根据，电池中转移了电子，故D错误； 7．B A.根据题意，放电时负极发生氧化反应，极反应：LixC6-xe−=6C+xLi+，A正确； B.充电时左边阴极，右边阳极，阳离子移向阴极，B错误； C.充电时将电池的负极发生还原反应为阴极与外接电源的负极相连，C正确； D.总反应为Li1-xCoO2 +LixC6 =6C+ LiCoO2，负极LixC6 -xe−=6C+xLi+，可知正极为Li1-xCoO2 + xLi+ + xe−= LiCoO2，D正确； 8．B A．在外电路中，电子由负极Pt电极经导线流向正极石墨电极，而在内电路中离子定向移动，电子不能进入到电解质溶液中，A错误； B．依据装置图可知Pt电极为负极，负极上BH失去电子被氧化变为BO，由于电解质溶液显碱性，含有大量的OH-，故负极的电极反应式为：BH-8e-+8OH-=BO+6H2O，B正确； C．溶液中的阴离子OH−应该向正电荷较多的负极(Pt)迁移，C错误； D．没有指明反应条件是否是“标准状况”，因此不能进行有关计算，D错误； 9．B A．根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，失去电子，故电极为负极，电极反应式为，(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，A正确； B．当甲室两电极质量差为时，转移电子的物质的量为，由可知，制备己二腈，B错误； C．根据乙室阳极、阴极的反应，乙室选用阳离子交换膜，移向阴极，C正确； D．石墨电极(1)的电极反应式为，D正确； 10．C A．甲电极为正极，发生还原反应，A错误； B．乙电极为负极发生失电子反应，电极反应式为：，B错误； C．从示意图可知，电子通过短路膜，因此电子流向：负极→电解质→正极，C正确； D．没有注明标准状况条件下，D错误； 11．D A．放电时，电子从负极到正极，所以b电极经过导线传导到a电极，A正确； B．放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO2+4H⁺+2e⁻=Mn2++2H2O，B正确； C．充电时，b电极方程式为：+2nK++2ne-=，③区溶液碱性在增强，C正确； D．充电时，②区溶液中向①区迁移，②区K2SO4浓度减小，D错误； 12．C A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确； B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确； C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确； D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确； 13．C 可知a电极反应2H2O—4e— =4H++O2↑，发生了氧化反应，a为电极为原电池的负极，A项错误；外电路电流由正极流向负极，即b→a，B项错误；根据图片信息，b的的电极反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，C项正确；由a极的电极反应方程式可知，a电极上每生成1mol O2，通过质子交换膜的H+为4mol，D项错误。 14．C A．由分析可知，A极是正极，B极是负极，正极的电势高于负极电势，所以A电极的电势高于B电极，故A正确； B．由分析可知，A极是正极，B极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动，故B正确； C．在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO2和HS-，并不是在负极的电极反应，负极上HS-失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为：HS--2e-=S↓+H+，故C错误； D．海水和海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，有利于电池电能的输出， 15．D A．放电时为原电池，a极为正极、b极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu,故A错误； B．充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阳极上OH-失电子生成水，阳极附近的碱性减弱，故B错误； C．充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阴极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C错误； D．放电时为原电池，a极上发生反应Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu,则1molCu3(PO4)2完全放电时，转移电子6mol,有6molNa+发生迁移，则b电极质量减轻6mol×23g/mol=，故D正确； 16．(1) 原电池 CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O (2) 阳极 4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 (3) 280 D 1.60 (4) 减小 增大 （1）①由分析可知，甲池为原电池； ②通入CH3OH 电极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O； （2）①由分析可知，乙池A(石墨)电极的名称为阳极； ②电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，则乙池中总反应式为：4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑； （3）①由分析可知，当乙池中B极质量增加 5.40g ，即析出5.40g的Ag时，n(Ag)==0.05mol，则电路中转移的电子的物质的量为0.05mol，故甲池中理论上消耗 O2的体积为=0.28L=280mL； ②丙池中阴极（即D极）; ③析出铜的质量为=1.60g； （4）①若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲池为甲醇燃料电池，通CH3OH的一极为负极，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-则溶液的 pH 将减小； ②若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，即用惰性电极电解NaCl溶液，丙中D极即阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则阴极的产物为NaOH、H2，由于生成了NaOH，则溶液的 pH 将增大。 17．(1) 2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ NaOH (2) V2++VO+2H+=V3++VO2++H2O 紫色 (3) PbCl+2e−=Pb+4Cl− H+ 阴 PbO （1）①电解饱和食盐水总反应的离子方程式是2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-，故答案为：2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-； ②由电解食盐水的装置图可知，钠离子移向右边，则左边电极为阳极，A连接电源正极，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，所以精制饱和食盐水从图中a位置补充，右边电极为阴极，B连接电源负极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH- 或2H++2e-=H2↑，生成氢氧化钠从图中d位置流出，b口加入的物质是稀氢氧化钠溶液，故答案为：NaOH； （2）①全钒液流电池放电时V2+发生氧化反应，则 VO离子发生还原反应，反应的总方程式为V2++VO═V3++VO2++H2O，故答案为：V2++VO+2H+=V3++VO2++H2O； ②电池储能时为电解池，电解的总反应为V3++VO2++H2O= V2++VO+2H+，阴极发生还原反应，阴极反应式为V3++e-═V2+，阴极溶液颜色变为紫色，故答案为：紫色； （3）①阴极发生还原反应，Na2PbC14被还原生成Pb，阴极反应式为PbCl+2e-=Pb+4Cl-，故答案为：PbCl+2e-=Pb↓+4Cl-； ②电解时阳离子向阴极移动，通过阳离子交换膜的离子主要为氢离子，故答案为：H+； ③电解过程中，Na2PbCl4在阴极发生还原反应，阴极发生还原反应生成Pb，阳极发生氧化反应生成氧气，Na2PbCl4浓度不断减小，为恢复浓度，则应在阴极加入PbO，溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，故答案为：阴；PbO。 18． FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH- 右 左 放电时间长且电压稳定 N2+6e-+8H+=2NH4+ NH4Cl 从b到a CO-2e-+O2-=CO2 （1）①根据电池装置可知C为正极，Zn为负极，高铁酸钾具有较强的氧化性，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3，电极反应为：FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-； ②盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，因此氯离子向右侧移动，K+向左侧移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则K+向左侧移动； ③由图可知高铁电池的优点：使用时间长，工作时电压稳定； （2）由图可知，该装置的总反应是合成氨的反应，氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得到电子，在正极发生还原反应，那么正极的电极反应为：N2+6e-+8H+=2NH4+，氨气与HCl反应生成NH4Cl，因此电解质是NH4Cl； （3）电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子由负极流向正极，因此O2−由电极b向电极a移动电子由电极a通过传感器流向电极b；该装置中CO为燃料，在负极(即a极)通入，失电子发生氧化反应，电极反应为：。 学科网（北京）股份有限公司 $$