2025届高三化学二轮复习 原电池 化学电源

原电池　化学电源 选择题只有1个选项符合题意 1.（2023·南通如皋三模）一种可用于吸收CO2的电池，其工作时的原理如图所示。下列说法正确的是（　　） A.电极a上发生的电极反应为H2－2e－===2H＋ B.Ⅰ室出口处溶液的pH大于入口处 C.如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则电池工作时Ⅰ室可能有CaCO3沉淀生成 D.该装置可以制取CaCl2和NaHCO3 2.（2023·南京二模）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为Na1－xFePO4＋NaxC===NaFePO4＋C，下列说法正确的是（　　） A.放电时，电能转化为化学能 B.放电时，Y极发生还原反应 C.充电时，X极电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋ D.充电时，每转移1 mol e－，Y极质量减少23 g 3.（2023·南通通州区月考）热电池是一种需要达到一定温度才能工作的电池。一种热电池的结构如下图所示，电池工作时需用引燃剂引发Fe和KClO4的反应，产生的热量会使LiCl、KCl熔化，电池开始工作。电池放电后有Li7Si3、Fe和Li2S生成。下列说法正确的是（　　） A.该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下不含离子 B.Fe和KClO4反应后的产物可能是KCl、FeCl3和O2 C.放电时Li13Si4电极上所发生反应为3Li13Si4＋11e－===4Li7Si3＋11Li＋ D.电路上每转移1 mol 电子，消耗FeS2的物质的量为0.25 mol 4.（2023·保定定州期末）某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是（　　） 实验标号 ① ② ③ ④ a电极材料 石墨 石墨 铁单质 铁单质 b溶液 (足量) FeCl3溶液 浓硝酸 CuSO4溶液 稀硫酸 A.实验①中正极的电极反应式为Fe3＋＋3e－===Fe B.实验②中电流表的指针会发生偏转，NO向a电极移动 C.当实验③中外电路通过0.1 mol电子时，理论上Cu电极的质量增加3.2 g D.实验④放电过程中，a电极质量减少，b溶液的酸性增强 5.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　） A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞a C.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c 6.我国科学家发明了一种“可固氮”的镁－氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是（　　） A.固氮时，电池的总反应为3Mg＋N2===Mg3N2 B.脱氮时，钌复合电极的电极反应式为Mg3N2－6e－===3Mg2＋＋N2↑ C.固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极 D.当无水LiCl－MgCl2混合物受热熔融后电池才能工作 7.（2023·苏州常熟中学一模）下图所示电池装置可将HCOOH转化为KHCO3。下列说法正确的是（　　） A.物质X为KOH B.放电时，K＋由正极区移向负极区 C.负极电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O D.每消耗1 mol O2，可将2 mol Fe2＋转化为Fe3＋ 8.一种铝－空气电池放电过程如图所示，下列关于该电池放电时的说法正确的是（　　） A.a极发生还原反应 B.OH－往b极迁移 C.每转移4 mol 电子，正极消耗1 mol 空气 D.负极电极反应式：Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O 9.（2022·南京、盐城二模）热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是（　　） A.电极b为正极 B.溶液中H＋由a极区向b极区迁移 C.电极a的电极反应式：SO2－2e－＋2H2O===4H＋＋SO D.a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量相等 10.（2024·凉山宁南中学开学考试）电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。 （1）利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。 ①A电极的电极反应式为___________________________________________________。 ②下列关于该电池的说法正确的是　　　　。 A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C.电池工作一段时间，溶液的pH不变 D.当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8 mol （2）以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 写出负极电极反应式_______________________________________________________。 （3）一种乙醇燃料电池，使用的电解质溶液是2 mol·L－1的KOH溶液。请写出负极的电极反式 ________________________________________________________________________； 每消耗4.6 g乙醇转移的电子数为　　　　。 （4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，该电池总反应的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 11.（1）高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论消耗Zn　　　　 g（已知F＝96 500 C·mol－1）。 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3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4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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 原电池　化学电源 1.D　[由图可知氢气在电极a上失电子，结合Ⅰ室中的氢氧根离子生成水，电极反应为H2-2e-＋2OH-===2H2O。a极为负极，b极为正极，b电极上氢离子得电子生成氢气。A.由以上分析可知电极a上反应为H2-2e-＋2OH-===2H2O，故A错误；B.Ⅰ室中氢氧根离子逐渐被消耗，溶液pH值逐渐减小，则出口处pH小于入口处，故B错误；C.如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜，则Ⅰ室中的钙离子通过交换膜向Ⅱ室移动，在Ⅱ室中结合碳酸根可能生成CaCO3沉淀，故C错误；D.该装置Ⅰ室中有钙离子，从Ⅱ室迁移来的氯离子，故Ⅰ室可以制取氯化钙；Ⅱ室中含钠离子和反应生成的碳酸氢根离子，可得到碳酸氢钠，故D正确。] 2.C　[由图可知，放电时，X电极为原电池的正极，钠离子作用下Na1-xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成NaFePO4，电极反应式为Na1-xFePO4＋xe-＋xNa＋===NaFePO4，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，电极反应式为NaxC-xe-===xNa＋＋C，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，Y电极做阴极。A.由分析可知，放电时，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误；B.由分析可知，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，故B错误；C.由分析可知，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，电极反应式为NaFePO4-xe-===Na1-xFePO4＋xNa＋，故C正确；D.由分析可知，充电时，Y电极做阴极，电极反应式为xNa＋＋C＋xe-===NaxC，则每转移1 mol 电子，Y极质量增加23 g，故D错误。] 3.D　[原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电池放电后有Li7Si3、Fe和Li2S生成，所以FeS2电极为正极，Li13Si4电极为负极。A.该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下为固体，离子不能自由移动，不能导电，A错误；B.Fe和KClO4反应生成KCl，反应前后钾和氯的物质的量之比均为1∶1，并且钾、氯原子守恒可知，一定没有FeCl3，B错误；C.放电时Li13Si4电极上所发生反应为3Li13Si4-11e-===4Li7Si3＋11Li＋，C错误；D.正极反应式为FeS2＋4e-＋4Li＋===Fe＋2Li2S，电路上每转移1 mol 电子，消耗FeS2的物质的量为0.25 mol，D正确。] 4.C　[A.Cu能与FeCl3发生Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，根据原电池工作原理，Cu为负极，石墨为正极，正极上得电子，即电极反应式为Fe3＋＋e-===Fe2＋，故A错误；B.Cu能与浓硝酸发生Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，该反应为氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表的指针会偏转，NO向负极移动，即向Cu电极移动，故B错误；C.该反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2＋＋2e-===Cu，电路中通过0.1 mol电子，Cu电极上质量增大3.2 g，故C正确；D.发生Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，a极质量减少，硫酸参与反应生成氢气，溶液的酸性减弱，故D错误。] 5.C　[把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，活动性：b＞c；由实验③可知，d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上分析可知，四种金属的活动性顺序是d＞a＞b＞c，C选项正确。] 6.C　[A.固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成Mg2＋，钌复合电极为正极，氮气在电极上发生还原反应生成N3-，与熔融电解质中镁离子生成Mg3N2，所以总反应为3Mg＋N2===Mg3N2，故A正确；B.脱氮时，-3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，Mg3N2失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应：Mg3N2-6e-===3Mg2＋＋N2↑，故B正确；C.固氮时，镁电极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，故C错误；D.无水LiClMgCl2混合物常温下为固体，无自由移动离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动离子导电，电池才能工作，故D正确。] 7.C　[要在右侧产生硫酸钾，钾离子由左侧移向右侧，需要不断补充硫酸根离子，故放电过程中需补充的物质X为H2SO4，HCOOH燃料电池中，通入氧气的一极是正极，左侧投入KOH，右侧产生K2SO4。A.要在右侧产生硫酸钾，钾离子由左侧移向右侧，需要不断补充硫酸根离子，故放电过程中需补充的物质X为H2SO4，选项A错误；B.HCOOH燃料电池中，通入氧气的一极是正极，左侧投入KOH，右侧产生硫酸钾，则钾离子由左侧移向右侧，即K＋通过离子交换膜向右迁移，选项B错误；C.负极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为HCOO-＋2OH--2e-===HCO＋H2O，选项C正确；D.每消耗1 mol O2，转移电子4 mol，可将4 mol Fe2＋转化为Fe3＋，选项D错误。] 8.D　[A.由分析可知，a极为铝-空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，故A错误；B.由分析可知，a极为铝-空气电池的负极，b极为正极，则阴离子氢氧根离子往负极a极迁移，故B错误；C.由分析可知，b极为正极，空气中氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e-＋2H2O===4OH-，则放电时每转移4 mol 电子，正极消耗1 mol 氧气，空气为混合物，所以消耗的空气一定大于1 mol，故C错误；D.由分析可知，a极为铝-空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al-3e-＋4OH-===AlO＋2H2O，故D正确。] 9.D　[该装置没有外加电源，该装置为原电池装置，根据装置图，SO2转化成较浓硫酸，S元素的化合价升高，根据原电池工作原理，电极a为负极，电极反应式为SO2-2e-＋2H2O===4H＋＋SO，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e-＋4H＋===2H2O；A.根据上述分析，电极b为正极，故A说法正确；B.根据原电池工作原理，H＋从a极移向b极区，故B说法正确；C.SO2转化成较浓硫酸，S元素的化合价升高，电极反应式为SO2-2e-＋2H2O===4H＋＋SO，故C说法正确；D.负极反应式为SO2-2e-＋2H2O===4H＋＋SO，正极反应式为O2＋4e-＋4H＋===2H2O，根据电荷守恒，a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量之比为2∶1，故D说法错误。] 10.(1)①2NH3-6e-＋6OH-===N2＋6H2O　②B (2)SO2-2e-＋2H2O===SO＋4H＋ (3)C2H5OH-12e-＋16OH-===2CO＋11H2O　1.2NA (4)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===3Ni(OH)2＋NaAlO2 解析　(1)①根据总反应知NH3中N元素从-3价升高到0价，失去电子，因此A电极为负极，电极反应式为2NH3-6e-＋6OH-===N2＋6H2O；②A.电极A为负极，电子从左侧电极经负载流向右侧电极，A错误；B.B极为正极，电极反应式为2NO2＋8e-＋4H2O===N2＋8OH-，而负极则消耗OH-，为使电池持续供电，正极生成的OH-必须通过离子交换膜转移到负极区，故选用阴离子交换膜，B正确；C.根据总反应知，反应生成水，会稀释电解质溶液，因此溶液pH会改变，C错误；D.利用摩尔体积计算时，必须指明温度与压强，D错误；故选B。(2)SO2 制取H2SO4，S元素化合价升高，失去电子，因此A电极为负极，电极反应式为SO2-2e-＋2H2O===SO＋4H＋。(3)乙醇燃烧生成二氧化碳，但在碱性条件下二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子，所以乙醇燃料电池中，负极上是燃料乙醇失去电子发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应为C2H5OH-12e-＋16OH-===2CO＋11H2O；4.6 g乙醇的物质的量为＝0.1 mol，转移的电子数为1.2NA。(4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，Al转化为NaAlO2，根据得失电子守恒和原子守恒配平该电池总反应的化学方程式是Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===3Ni(OH)2＋NaAlO2。 11.(1)①FeO＋4H2O＋3e-===Fe(OH)3↓＋5OH-　0.2 ②右　左　③使用时间长、工作电压稳定 (2)N2＋8H＋＋6e-===2NH　氯化铵 (3)从b到a　CO＋O2--2e-===CO2 解析　(1)①放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为FeO＋4H2O＋3e-===Fe(OH)3↓＋5OH-；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1×10×60÷96 500＝0.006 2(mol)。理论消耗Zn的质量为0.006 2 mol÷2×65 g·mol-1≈0.2 g。②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e-===2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。(3)工作时电极b作正极，O2-由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2--2e-===CO2。 学科网（北京）股份有限公司 $$