2025届高三化学二轮专题练习 　原电池　化学电源

原电池 化学电源 选择题只有一个选项符合题意 1.(2023·浙里卷天下开学测试)水系锌离子电池是二次电池，科学家把锌离子电池 形象地比喻成“摇椅电池”，锌离子在“摇椅”的两端即电池的正、负极来回“奔 跑”，其电化学原理如图所示，下列说法不正确的是() [MnO,] D MnO, Zn ●● 。HO 含Zn过渡金属氧化物 (ZnMn.O) A.锌离子从MnO2隧道结构中脱出，此时ZnMn2O4为阳极 B.锌失去电子变为锌离子，嵌入MO2的隧道中，能量转化形式：电能→化学能 C.Zn发生氧化反应过程中，溶液中Zn2+浓度不变 放电 D.水系锌离子二次电池的总反应式：Zn十2MnO2充电ZnMm2O4 2.(2023·湖州二中月考)可同步实现除污脱氮和产电的双阴极微生物燃料电池的工 作原理如图所示，下列说法不正确的是( A 缺氧菌 厌氧菌 好氧菌 H,O NO H NO 有机)有机 NH, 污染物污染物 缺氧室 厌氧室 好氧室 A.工作过程中H+由厌氧室分别向缺氧室和好氧室迁移 B.理论上，厌氧室消耗1 mol CsH2O6,外电路转移24mole C.缺氧室中电极发生的反应为2NO一3+12H++10e-一N2↑+6HO D好氧室在电极上得电子的粒子有O2和NH十4 3.(2023·阜阳期末)锂离子电池的正负极一般采用可逆嵌锂一脱锂的材料。尖品石 结构的LiMn2O4是一种常用的正极材料。已知一种LiMn2O4晶胞可看成由A、 B单元按Ⅲ方式交替排布构成。下列说法正确的是( A.放电时，LiMn2O4电极发生电极反应LiMn2O4一xe一Li1-xMn2O,十xLit B.“。”表示的微粒是Mm C.每个LiMn2O4品胞转化为Li1-Mn2O,时转移8x个电子 D.充电时，LiMn2O4电极的电势低于电池另一极 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 FeCls CuSO4 b溶液（足量） 浓硝酸 稀硫酸 b溶液 溶液 溶液 A.实验①中正极的电极反应式为Fe3++3e一Fe B.实验②中电流表的指针会发生偏转，NO一3向a电极移动 C.当实验③中外电路通过0.1mol电子时，理论上Cu电极的质量增加3.2g 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.(2023·绍兴诸暨联考)酸性水系锌锰电池放电时，电极上的MO2易剥落，会降 低电池效率，若向体系中加入少量KI固体则可以提高电池的工作效率，原理如 图所示。下列说法正确的是( ) 负载 碳电极 Mn MnO, 剥落的MnO 质子交换膜 碳电极 Mn A.含有MnO2的碳电极的电势低于Zn电极 B.加入KI后可降低能量的“损失”，相关方程式为MnO2+3I-+4H+一Mn2+ +I-3+2H2O C.电池要维持较高的工作效率，需不断向体系中加入KI固体 D.放电时，每消耗0.5 mol Zn,有0.5molH+通过质子交换膜 6.(2023·温州中学模拟)浓差电池是由于电池中存在浓度差而产生的。锂离子浓差 电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LC1的同时又获得了电能。下列 说法不正确的是( LiC溶液 残余离子 废水 稀盐酸 浓缩海水 离子导电体 (传导Li) A若Y电极材料为铁，也能实现如图转化 B.浓缩海水中锂离子浓度大于左侧LC1溶液中的锂离子浓度 CX电极的反应式为2H++2e-一H2↑ D.右侧生成1 mol Cl2时，左侧Li+增加2mol 7.(2023·金华一中模拟)下图是处理废水中苯酚的装置，回收利用苯后再排放。下 列有关说法合理的是( 离子交换膜 WO/H.WO 光照 Y OH H,SO,溶液 (pH=3) 含苯酚废水 A A.a为负极，电极附近pH增大 B该离子交换膜为阳离子交换膜 C.b电极反应式为WO3+xH+十xe-一HWO3 D.若有0.1mol电子通过导线，A、B两区域中液体质量改变量的和为0.2g 8.(2023·杭州学军中学段测)近期，科学家研发出了一种新型铝电池。该电池电极 分别为A1和Se,熔融盐电解质由氯化钠NaCD、氯化钾KC)和氯化铝(AICl)组 成（如图所示）。其中，电池放电过程中会形成A山，C1一3n十1，放电总反应为2A1 +3Se一AlSe3。下列说法错误的是() 惰性电极 Se NaCl-KCI-AICL A充电时，A1电极为阴极 B.放电时，A1电极附近的阴离子浓度降低 C.放电时，电路中每转移1mol电子，理论上正极质量增加9g D.充电时，阳极的电极反应式为(n-1)A1一3(n一1)e-+(3n+1)A1C1 4=4Al,C1-3n+1 9.(2023·宁波中学模拟)钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，工作示意图如 图所示，该电池总反应方程式为Na,TMO2十Na1-,C国放电充电NaTMO2十C, 下列说法不正确的是( ⑧ 到箔 充电 放电 铝箔 含钠过渡金属氧 硬碳 化物(Na.TMO,) A放电时，电子从硬碳电极流入铝箔电极，将过渡金属还原到低价 B.放电时，Na+从负极材料中脱出，经过电解质嵌回正极材料 C,充电时，铝箔电极与外接电源的正极相连 D.充电时，阳极反应式为Na1-C一(1一x)e=(1一x)Na+十C 10.(2024·江西部分学校模拟)高压科学研究中心研究的一种通过压力梯度驱动化 学反应产生电能的电池装置如图所示。金刚石压砧把H2压入储氢电极PH,它 在压力梯度的驱动下生成质子，电子先后通过下层铂电极和外接线路转移到P 电极参与反应，形成闭合回路。 H,气流 金刚石压砧 -Pd 交换膜 密封网 密封网 负 载 储氢材料PdH,PdHA P 下列说法错误的是( APd电极为正极 B.交换膜为质子交换膜 C,电池正极反应为PdHx-1+H++e一PdHx D.Pd与PdHx之间含氢差异和压力梯度都会导致电势差 11.(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6NO2十8NH3一7N2十12HO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。 NH, 负载 NO2 电极A 电极B 20%-30% 20%-30% KOH溶液 KOH溶液 离子交换膜 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4.48LNO2被处理时，转移电子物质的量为0.8mol (2)以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 H.SO SO. 0 稀H,SO, 多孔石墨电极 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2molL-1的KOH溶液。请写出负 极的电极反式 每消耗4.6g乙醇转移的电子数为 (4)以A1和NiO(OHD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(OHD2,该电池总反应的化学方程式是 12.(1)高铁酸钾KFO)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： ④ 电流表 盐桥 高铁酸钾 氢氧化 与氢氧化 钾溶液 钾混合溶液 图1 ①该电池放电时正极的电极反应式为 若维持电流强度为1A,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KC1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减性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优 点有」 电压1 高铁电池 1.0 高能碱性电池 0.5 09 0.20.61.0放电时间h 图2 (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 用电器 HCI N H, 稀的A溶液 分离A 浓的A溶液 图3 (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O2一的移动方向 (填“从a到b”或“从b到a”)负极发生的电极反应式为 a 多孔电极a-C0 传感器 NASICON 多孔电极b,一空气 图4 原电池化学电源 1.B[水系锌离子电池是二次电池，活泼金属Zn为负极，MO2为正极，锌离子 在电池的正、负极来回“奔跑”，放电时，负极上Z知失电子变为Zn2+,正极上 MnO2得电子并结合Zn2+生成Znn204:当锌离子从MnO2隧道结构中脱出时，此 时为充电过程，ZnM204为阳极，Zn为阴极，据此分析解答。根据以上分析，当 锌离子从MnO2隧道结构中脱出时，为电解池，此时ZnMn2O4为阳极，故A正确： 锌失去电子变为锌离子，嵌入M02的隧道中，为原电池，能量转化形式：化学 能→电能，故B错误：放电时，负极上Zn失电子变为Zn+,正极上M02得电 子并结合Zn2+生成ZnMn204,溶液中Zn2+浓度不变，故C正确：根据以上分析 可得，水系锌离子二次电池的总反应式：Zn十2MO2\o(一一→放电)充电F ZnMn204,故D正确。] 2.D[根据左侧缺氧室NO一3→2可得N的化合价降低，则为正极，左侧缺氧室 发生的电极反应为2N0一3+12H++10e一一N2↑+6H0,右侧好氧室为正极，发 生的反应为02+4e-+4H+一2H20,电极附近还发生N+4+3H20一8e 一N0一3十10+，中间厌氧室为负极，厌氧室中有机污染物发生失电子的氧化反 应生成CO2和H+。A项，该装置为原电池，阳离子移向正极，左侧缺氧室和右侧 好氧室均为正极，则H+由厌氧室分别向缺氧室和好氧室迁移，故A正确：B项， 厌氧室中葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO2和H+,电极反应式为CH20十 6H0一24e一6C02↑+24日+，则消耗1mo1CeH120%,外电路转移24mo1e, 故B正确：C项，由分析可知，左侧缺氧室发生的电极反应为2N0一3十12H+十 10e一N↑+60，故C正确：D项，由题图可知，厌氧室电极上提供的电子 分别转移到好氧室和缺氧室，并且好氧室发生反应为02十4e-+4十一220，电 极附近还发生N+4+3H0一8e一—N0一3+10H+,其中N+4失电子，故D错 误。] 3.C[A.LiM2O4电极为正极，发生还原反应，得电子，正确的反应式应该为 Li1-Mn204十Li+十xe-一LiMn204,故A错误；B.I晶胞中含有4个A和4个 B,黑球共有(1+8×18)×4=8个，白球个数有(4+4)×4=32个，△个数为4 ×4=16个，由于LiMn204中Li:M加：0=1：2：4，故黑球为Li,△为Mn,白 球为0，故B错误；C.一个LiMn204转化为Li1-204转移x电子，一个品胞中 有8个LiMn204,转移8x电子，故C正确：D.放电时LiMn204电极为正极，充电 时为阳极，阳极电势高于阴极，故D错误。] 4.C[A.Cu能与FeC13发生Cu+2FeC13一CuC12+2FeC12,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一一Fe2 +,故A错误：B.Cu能与浓硝酸发生Cu+4HNO(浓)一Cu(NO3)2十2NO2↑+2H20, 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一3向 负极移动，即向Cu电极移动，故B错误；C.该反应为Fe十CuSO4一FeSO4十Cu, a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2+十2e一Cu,电路中通过0.1 mo1电子，Cu电极上质量增大3.2g,故C正确：D.发生Fe十HS04一FeS04十 ↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，极质量减少，疏酸参与反 应生成氢气，溶液的酸性减弱，故D错误。] 5.B[Zn电极为负极，发生氧化反应：Zn一2e=Zn2+,含有Mn02的碳电极为 正极，发生还原反应：Mn02十4H++2e—Mn2+十20，含有Mn02的碳电极的 电势高于Zn电极，故A错误：加入KI后，对应反应的方程式为MnO2十3I一十4H +—2++1一3+2H20,1一3十2e一31，可以让I一3在正极继续得电子， 恢复“损失”的能量，故B正确：由B项分析可知，碘离子不断消耗，又生成， 故不需要持续向体系中加入K1固体，故C错误：放电时，负极每消耗1mo1Zn, 转移2mo1电子，则会有2mo1H+通过质子交换膜进入正极，故每消耗0.5mo1 Zn时，有1mo1H+通过质子交换膜，故D错误。] 6.A[A.若Y电极材料为铁，Fe在反应中失电子，氯离子不能放电，生成的亚 铁离子向左侧移动，制得的LiC1中就会含有杂质FCl2,故A错误；B.原电池 工作时，锂离子透过交换膜由右侧向左侧迁移，同时右侧溶液中锂离子有残留， 故浓缩海水中锂离子浓度大于左侧LC1溶液中的锂离子浓度，故B正确：C.X 极为正极，电极反应式为2H+十2eL↑，故C正确：D.Y极为负极，电极反 应式为2C1-一2e-一C12↑，右侧生成1mo1C12时，电路中转移2mo1电子， 由电荷守恒可知，有2mo1锂离子迁移到左侧，故D正确。] 7.B[a极为苯酚(CH0)变为C6H。,碳元素的化合价由一23价变为一1价，化合 -OH 价降低，得到电子，a极为正极，电极反应式为 +2e+2H+ 十O,电极附近H增大，A错误；自由移动的离子为+，阳离子向正极移动， 则离子交换膜为阳离子交换膜，H从右向左移动，B项正确：b电极为负极，失 电子发生氧化反应，电极反应式为HW03一xe一一W0十x+,C项错误；若有0.1 mo1电子通过导线，就有0.1mo1H+从B区迁移到A区，A区溶液质量增加0.1 g,B区溶液的质量不变，A、B两区域中液体质量改变量的和为0.1g,D项错误。] 8.D[放电总反应为2A1十3Se一A12Se3,A1电极上发生氧化反应，为负极，则 充电时，A1电极为阴极，故A正确：电池放电过程中A1电极上的电极反应为 nA1-3ne-+(3n+1)C1一一A1,C1一3n+1,A1电极附近的阴离子浓度降低，故 B正确：放电时，由反应2A1十3Se=A12Se3知，电路中每转移1mo1电子，理 论上正极质量增加26×27g=9g,故C正确：充电时阳极的电极反应式与放电 时正极的电极反应式有关，故充电时，阳极的电极反应式为nA12Se3一6ne一十2 (3n+1)C1—2A1,C1-3n+1+3nSe,故D错误。] 9.D[由题图可知，充电时Na+得电子成为Na嵌入硬碳中，故铜箔为阴极，电 极反应式为C+(1一x)Na++(1一x)e一Na1-C,铝箔为阳极，电极反应式为 NaTMO.2一(1一x)e-NaxTMO2+(1一)Na十，放电时，铜箔为负极，电极反应式 为Naa-C-(1一x)e一C+(1一x)Na+,铝箱为正极，电极反应式为a,TMO2 十(1一x)Na+十(1一x)e-NaTMO2,据此作答。放电时铜箔为负极，铝箔为正 极，电子由负极流向正极，则电子从硬碳电极流入铝箔电极，正极电极反应式为 Na,TMO2十(1一x)Na++(1一x)e一=NaTMO2,将过渡金属还原到低价，故A正确： 放电时，铜箔为负极，电极反应式为Naa-C-(1一x)e一C+(1一x)Na+,铝 箔为正极，Na十从负极材料中脱出，经过电解质嵌回正极材料，故B正确：充电 时，铝箔为阳极，铝箔电极与外接电源的正极相连，故C正确；充电时，铝箔为 阳极，电极反应式为NaTMO2一(1一x)eNa,TMO2+(1一x)Na+,故D错误。J 10.C[A.PdHx是负极材料，它在压力梯度的驱动下发生反应：PdHx一e 一PHx-1十H十，生成的质子通过质子交换膜传输到上层钯电极（正极），而电子 先后通过下层铂电极和外接线路转移到钯电极，并在此与质子重新结合发生还原 反应，至此形成闭合回路。Pd电极为正极，A项正确：B.交换膜需要H十通过并 在正极发生反应：2H+十2e一出↑，所以交换膜为质子交换膜，B项正确：C. 电池正极反应为2H++2eH2↑，C错误；D.分析原理可知，Pd与PdHx之间