2024-2025学年高一下学期《原电池》专题训练

2024-2025学年高一下学期《原电池》专题训练 一、单选题 1．将转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用和获取工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生的电极反应式为 C．工作时质子向电极a迁移 D．当消耗时，理论上电极b消耗 2．原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是 A． B． C． D． 3．二氧化碳（）的捕获和储存对于应对全球气候变化的巨大挑战具有重要意义。最近，南京航空航天大学的学者提出了一种的以为动力源，为放电产物的水基锂-二氧化碳电池新型电池，工作原理如图，下列说法正确的是 A．吸收的一极为正极 B．电子从Li电极流出，经过溶液流回锂电极 C．放电时，发生氧化反应 D．该新型电池中Li电极可直接与溶液接触 4．某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法错误的是 A．溶液中 Cu2+向 Zn 电极移动，向 Cu 电极移动 B．电池工作时，Zn 片发生的电极反应：Zn-2e-=Zn2+ C．该装置反应的能量变化可用如图表示 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 5．流动电池是一种新型电池。其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。北京化工大学新开发的一种流动电池如图所示，电池总反应为。 下列说法正确的是 A．为负极，a为正极 B．该电池工作时，电流由电极a流向电极 C．极的电极反应式为 D．调节电解质溶液的方法是补充 6．一种新型原电池的工作原理如图所示。已知工作时两极室均无气体生成，阴离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．工作时，甲室溶液pH减小 B．电子由n极经外电路流向m极 C．每转移时，乙室溶液质量增加24 g D．电池总反应式为 7．利用微生物燃料电池(MFC)可以将废水中的降解为N2.某课题组设计出如图所示的微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，下列说法不正确的是 A．好氧电极b上发生的反硝化反应为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O B．好氧电极b上的副反应为O2+4e-+4H+=2H2O C．鼓入空气越多，越能促进反硝化反应的进行 D．理论上(不考虑副反应)每消耗1molC6H12O6，可以处理的物质的量为4.8mol 8．“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。电池工作原理如图所示，其中微生物代谢产物显酸性。    下列说法错误的是 A．B电极为负极 B．从海底沉积层通过交接面向海水层移动 C．微生物作用下发生反应： D．除去，A电极消耗标准状况下 9．是主要的温室气体之一，使用电化学方法能够对进行吸收。一种电池的模型如下图所示：(图中是固体)。下列说法错误的是 A．a电极电势小于b电极 B．该电池的电解质应使用非水电解液 C．原电池工作时，由a极向b极迁移 D．该电池工作时，每转移4mol电子，能够吸收2mol 10．一种微生物电池的结构如下图所示，下列说法正确的是 A．b极电极反应式为 B．电池工作时，电子由a极经用电器流向b极 C．该电池可以在高温下工作 D．当b极产生标况下时，a极会有生成 二、解答题 11．I.能源是现代文明的原动力，化学电池在生产生活中有着广泛的应用。 (1)根据构成原电池的本质判断，下列反应可以设计成原电池的是 (填序号)。 A．CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq) B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) C．2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) D．Fe(s)+2FeCl3(aq)=3FeCl2(aq) Ⅱ.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。 (2)放电时负极反应为 。 (3)放电时正极附近溶液的碱性 (填“增强”或“减弱”或“不变”)。 (4)放电时每转移 mol电子，正极有1molK2FeO4被还原。 Ⅲ.回答下列问题： (5)科学家研发出一种有利于“碳中和”的新电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应，其工作原理如图所示(钠超离子导体只允许Na+通过)。系统工作时，下列有关说法中错误的是 。 A．Na+将从a极移动到b极 B．该电池的电解液可以换成更易导电的饱和NaCl溶液 C．b极区可能会发生Na++HCO=NaHCO3↓ D．b极区每生成1molH2转移2mol电子 Ⅳ.中国科学技术大学开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓度增大。 (6)正极的电极反应式为 。 (7)a膜为 (填“阳离子”或“阴离子”，下同)交换膜，b膜为 交换膜。 12．锂离子蓄电池将接过神舟飞船“十七朝元老”镉镍蓄电池的“接力棒”，开启神舟飞船电源的新征程。回答下列问题： (1)神舟十八号载人飞船使用和(偏二甲肼)作推进剂。液态在液态中燃烧生成三种气体，放出热量，该反应的热化学方程式为 。 (2)纳米硅基锂电池是一种新型锂离子电池，电池装置如图所示，电池放电时总反应为。 ①电池工作时，三元锂电极为 (填“正”或“负”)极，充电时移向 (填“三元锂电极”或“硅基电极”)。 ②电池工作时，硅基电极上发生的电极反应： 。 (3)钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，工作示意图如下图所示，该电池总反应方程式为： ①钠离子电池的比能量(比能量是指单位质量电池所放出的能量)比锂离子电池 (填“高”“低”或“相等”)。 ②用该电池为铅酸蓄电池充电，当b极材料减轻时，铅酸蓄电池耗水 g。 13．原电池是将化学能转化为电能的装置。 I．a为铜片，b为铁片，烧杯中是稀硫酸溶液 (1)当开关K断开时产生的现象为 ；当开关K闭合时，产生的现象为 。 A．a不断溶解　B．b不断溶解　C．a上产生气泡　D．b上产生气泡　E．溶液逐渐变蓝 (2)闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，经过一段时间后，下列叙述正确的是_______。 A．溶液中H+浓度减小 B．正极附近浓度逐渐增大 C．溶液中含有FeSO4 D．溶液中浓度基本不变 Ⅱ. (3)FeCl3常用于腐蚀印刷电路铜板，反应过程的离子方程式为 ，若将此反应设计成原电池，请写出该原电池负极电极反应为 ，正极电极反应为 。 Ⅲ. (4)如图是氢氧燃料电池构造示意图，写出该原电池负极电极反应为 ，正极电极反应为 。 14．回答下列问题： Ⅰ．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量，回答下列问题 物质 HCl HBr HI H2 键能/kJ 243 193 151 432 366 298 436 (1)下列氢化物中最稳定的是 (填标号)。 A．HCl    B．HBr    C．HI (2)按照反应，生成2molHI (填“吸收”或“放出”)的热量为 kJ。 Ⅱ．在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请回答下列问题： (3)一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是。则该电池放电时发生还原反应的物质是_______(填标号)。 A． B．Fe C． D． (4)科学家制造出了一种使用固体电解质的燃料电池，其效率很高，可用于航天航空。如图所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入和空气，其中固体电解质是掺杂了的固体，它在高温下能传导。则c电极的名称为 (填“正极”或“负极”)，d电极上的电极反应式为 。 (5)绿色电源“直接二甲醚()燃料电池”的工作原理如图所示。的移动方向为由 (填“A到B”或“B到A”)。写出B电极的电极反应式： 。电池工作时，A极附近pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 15．根据电化学相关知识，回答下列问题： (1)已知化学反应a．，b．，其中能够设计成原电池的是 ，写出其正极电极反应式： ，溶液中向 (填“正”或“负”)极移动。 (2)某同学将金属镁、铝电极放入的NaOH溶液中，如下图所示。    ①电子 Mg电极(填“流出”或“流入”)；写出负极的电极反应式： 。 ②若将NaOH溶液换为足量溶液，电路中转移0.2mol电子，电解质溶液质量减少 g。 (3)已知，利用该反应设计成燃料电池如下图所示。电极a电极反应式为 。    第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D A A D A C D D A 1．D 【分析】由图可知，二氧化碳发生还原反应、氢气发生氧化反应生成甲烷和CO混合气，则a为正极、b为负极； 【详解】A．由分析可知，该电池中电极b作负极，A正确； B．工作时，电极a上二氧化碳得到电子发生还原反应产生，电极反应式为，B正确； C．原电池工作时，阳离子质子向正极电极a迁移，C正确； D．部分二氧化碳转化为CO，生成CO和CH4的各自物质的量是多少不知道，故不能判断消耗时，理论上电极b消耗氢气的物质的量，D错误； 故选D。 2．D 【详解】A．该装置中，虽然有用导线连接的两个活动性不同的电极，但酒精为非电解质，不能传导电流，A不符合题意； B．该装置中，虽然有两个用导线连接的活动性不同的电极，且与电解质溶液相接触，但不能形成闭合回路，不能形成原电池，B不符合题意； C．两个电极都为Zn，活动性相同，不能发生电子转移，不能形成原电池，C不符合题意； D．该装置中，虽然两个活动性不同的电极放在两个烧杯内的稀硫酸溶液中，但两烧杯内的溶液用盐桥相连，能形成闭合回路，所以能形成原电池，D符合题意； 答案选D。 3．A 【分析】由电池装置可知放电时转化为，该过程中得电子发生还原反应，该电解为直接，Li电极为负极，据此分析解答； 【详解】A．放电时CO2得电子发生还原反应生成HCOOH，吸收CO2的一极为正极，故A正确； B．电子不能在溶液中移动，溶液通过离子移动导电，故B错误； C．放电时，CO2得电子发生还原反应生成HCOOH，故C错误； D．锂与水能反应，电池中Li电极不能直接与溶液接触，故D错误； 故选：A。 4．A 【分析】原电池是将化学能转化为电能的装置。一般情况下，在原电池反应中，活动性强的电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电子由负极经外电路流向正极，溶液中的阳离子在正极上发生得到电子的还原反应，在同一闭合回路中电子转移数目相等。 【详解】A．在电解质溶液中，阳离子Cu2+会向负电荷较多的正极Cu片电极移动，向正电荷较多的负极Zn电极方向移动， A错误； B．由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为原电池的负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B正确； C．该装置是原电池，将化学能转化为电能，反应过程中会释放能量，反应物的能量比生成物的能量高，因此可以用图示表示反应过程的能量变化，C正确； D．该电池总反应方程式为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，根据反应方程式可知：每有1 mol Zn发生反应，有65 gZn变为Zn2+进入溶液，同时有64 g Cu2+变为单质Cu从溶液中析出，溶液质量增加1 g，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，故电池工作一段时间后，溶液质量增加，D正确； 答案选A。 5．D 【分析】根据电池总反应为，则Cu失电子发生氧化反应为负极，PbO2得电子发生还原反应为正极，所以为a负极，b为正极， 【详解】A．a负极，b为正极，A错误； B．电流由正极流向负极，故电池工作时，电流由电极b流向电极a，B错误； C．PbO2得电子发生还原反应为正极，反应式为：，C错误； D．由电池总反应可知，硫酸被消耗，则调节电解质溶液的方法是补充，D正确； 故选D。 6．A 【分析】在原电池装置中，阴离子向负极移动，电极n为负极，电极m为正极，n极的电极反应式为：，m极的电极反应式为：，据此作答。 【详解】A．工作时甲室中，m极的电极反应式：，消耗氢离子、生成水，溶液增大，故A错误； B．电极n为负极，电极m为正极，电子从负极经过导线、负载流向正极，故B正确； C．每转移时，有通过阴离子交换膜进入乙室，乙室质量增加，故C正确； D．根据正、负电极反应式可知，总反应的离子方程式为H++OH-=H2O，则电池总反应式为，故D正确； 故答案选A。 7．C 【详解】A．根据图示可知，好氧电极b上发生反硝化反应为硝酸根离子得电子生成氮气，故电极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，A正确； B．电极上除发生反硝化反应外，还有氧气得电子的副反应：O2+4e-+4H+=2H2O，B正确； C．根据B选项可知，故鼓入的空气过多，会降低的转化率，C错误； D．不考虑副反应，每消耗1molC6H12O6，转移的电子数24mol，根据电极反应2+10e-+12H+=N2↑+6H2O和元素守恒规律，则理论上可以处理的物质的量应4.8mol，D正确； 答案选C。 8．D 【分析】原电池A电极发生还原反应，做正极，反应式为O2+4e-+ 4H+ =2H2O，B电极发生氧化反应，做负极，反应式为2HS--4e-=2S+2H+；根据电池工作原理图可知微生物反应式为2CH2O++H+=2CO2+HS−+2H2O。 【详解】A．根据分析可知B做负极，A正确； B．阳离子向正极移动，H+从海底沉积层通过交接面向海水层移动，B正确； C．根据电池工作原理图可知微生物作用下发生反应方程式：2CH2O++H+=2CO2+HS−+2H2O，C正确； D．3.0g CH2O物质的量为0.1mol，根据反应方程式可知反应后生成0.05molHS-，根据电极反应式可知转移电子0.1mol，则消耗0.025mol O2，A电极消耗标准状况下0.56L O2，D错误； 故答案为：D。 9．D 【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，石墨电极为正极，锂离子作用下，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳和碳酸锂。 【详解】A．原电池工作时，负极的电势比正极的低，结合分析可知，a电极电势小于b电极，故A正确； B．Li能与水反应，则该电池的电解质应使用非水电解液，故B正确； C．原电池工作时，阳离子一定向正极方向移动，则由a极向b极迁移，故C正确； D．由分析可知，石墨电极为正极，锂离子作用下，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳和碳酸锂，电极反应式为3CO2+4e—+4Li+=C+2Li2CO3，则，每转移4mol电子，能够吸收3mol ，故D错误； 故选D。 10．A 【分析】由a电极中Co的化合价由+3价降低为+2价，可知a电极发生得电子的还原反应，则a电极为正极，电极反应为，b为原电池负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为，据此解答。 【详解】A．由分析可知b为原电池负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应为，故A正确； B．电池工作时，电子由负极经用电器流向正极，则由b极经用电器流向a极，故B错误； C．高温条件下，微生物中蛋白质发生变性，导致电池不能正常工作，故C错误； D．当b极产生标况下，即0.5mol，则转移电子数为2mol，由a电极的反应式可知，转移电子数为2mol，a极会有生成，故D错误； 故选A。 11．(1)CD (2)Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 (3)增强 (4)3 (5)B (6)MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O (7) 阴离子 阳离子 【详解】（1）放热的氧化还原反应能够设计成原电池， A．反应CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(aq)不是氧化还原反应，故A不选； B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) 不是氧化还原反应，故B不选； C．2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)是放热的氧化还原反应，故C选； D．反应Fe(s)+2FeCl3(aq)=3FeCl2(aq) 是放热的氧化还原反应，故D选； 故选CD。 （2）放电时Zn作负极，发生氧化反应，由方程式可知Zn在负极转化为Zn(OH)2，负极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。 （3）放电时K2FeO4作正极，发生还原反应，由方程式可知K2FeO4在正极转化为Fe(OH)3，正极反应为： FeO+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-，放电时正极附近会消耗水产生OH-，因此溶液的碱性增强。 （4）由正极电极方程式可知，放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原。 （5）A．由电池工作原理示意图可知反应中Na被氧化为Na+，则a极为原电池的负极，b极为原电池的正极，Na+将从a极移动到b极，故A正确； B．Na和水会剧烈反应产生氢气，该电池的电解液不可以换成更易导电的饱和NaCl溶液，故B错误； C．系统工作时，b正极上二氧化碳溶于水电离出的H+得电子被还原生成H2，电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2，碳酸氢根与移动过来的钠离子结合成碳酸氢钠，所以b极区可能会析出碳酸氢钠固体，离子方程式为：Na++HCO=NaHCO3↓，故C正确； D．系统工作时，b正极上的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2HCO+H2，每生成1molH2转移2mol电子，故D正确； 故选B。 （6）MnO2在正极得到电子生成Mn2+，电极反应式为：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O。 （7）由装置工作一段时间后K2SO4溶液的浓度增大可知，a膜为能使SO通过的阴离子交换膜，b膜为能使K+通过的阳离子交换膜。 12．(1)C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)  ∆H=-2550kJ/mol (2) 正 硅基电极 LinSi-ne-=nLi++Si (3) 低 3.6 【详解】（1）N2O4与C2H8N2反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4=2CO2+3N2+4H2O，12.0gC2H8N2物质的量为=0.2mol，1mol液态C2H8N2在液态N2O4中燃烧生成CO2、N2、H2O(g)放出的热量为kJ=2550kJ，该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)  ∆H=-2550kJ/mol。 （2）①由放电时的总反应可知，放电时LinSi发生失电子的氧化反应转化成Si，则硅基电极为负极，三元锂电极为正极；充电时硅基电极为阴极，三元锂电极为阳极，充电时Li+移向阴极即硅基电极； ②由放电时总反应知，电池工作时，硅基电极上发生的电极反应为LinSi-ne-=nLi++Si。 （3）①比能量是指单位质量电池所放出的能量，钠离子电池的能量密度比锂离子电池的低，则钠离子电池的比能量比锂离子电池的低。 ②由电池总反应知，放电时，负极上NaxC6发生失电子的氧化反应转化成C，电极反应式为NaxC6-xe-=xNa++6C，b极为负极，当b极材料减轻4.6g时，电路中通过电子物质的量与脱出的Na+的物质的量相等、为=0.2mol；铅酸蓄电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4，电路中每通过2mol电子，消耗2mol水；根据电路中通过电子物质的量相等，用该电池为铅酸蓄电池充电，当b极材料减轻4.6g时，铅酸蓄电池消耗水的物质的量为0.2mol，质量为0.2mol×18g/mol=3.6g。 13．(1) BD BC (2)ACD (3) (4) 【分析】在一般的原电池中，通常情况下，相对活泼的电极作负极，相对不活泼的电极作正极，电子由负极沿导线流入正极，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；在燃料电池中，通燃料的电极为负极，通空气或氧气的电极为正极； 【详解】（1）当开关K断开时，铜片与稀硫酸不反应，没有现象产生，铁片与稀硫酸反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，产生的现象为铁片不断溶解、b上有气泡逸出，故选BD；当开关K闭合时，形成原电池，铁片作负极，铜片作正极，产生的现象为铁片不断溶解、铜片上有气泡逸出，故选BC； （2）闭合开关K，反应一段时间后断开开关K，闭合开关K时，在溶液中：负极，正极，断开开关K后，Fe与H+发生置换反应生成Fe2+和氢气，所以溶液中H+浓度减小、Fe2+浓度增大、但浓度基本不变，阳离子Fe2+向正极移动，阴离子向负极移动，溶液中含有FeSO4，故选ACD； （3）FeCl3腐蚀印刷电路铜板时，将Cu氧化为CuCl2，自身被还原为FeCl2，反应过程的离子方程式为，若将此反应设计成原电池，则该原电池负极为Cu，电极反应为，正极为碳等，电极反应为； （4）从氢氧燃料电池构造示意图中可以看出，a电极为负极，b电极为正极，电子从负极a沿导线流向正极b，电极反应式为：负极，正极。 14．(1)A (2) 放出 9 (3)C (4) 正极 (5) A到B 减小 【详解】（1）键能越大，物质越稳定，HCl的键能最大，最稳定； （2）反应，生成2molHI，断键吸收的能量为151kJ+436kJ=587kJ，成键放出的热量为2×298kJ=596kJ，则生成2molHI，放出9kJ的热量； （3），该电池放电时，Fe元素化合价降低，发生还原反应的物质是Fe(OH)2； （4）该燃料电池，电流的方向c到d，说明c电极为正极，d电极为负极，负极发生氧化反应，电解质环境为高温下能传导，则负极的电极反应式为； （5）通O2的一极为正极，则B为正极，A为负极，向正极移动，即移动方向为A到B；B电极为酸性环境下O2得电子的反应，电极反应式为；A极电极反应产生H+，pH减小。 15．(1) b 负 (2) 流入 19.2g (3) 【详解】（1）前者为复分解反应没有电子转移，而后者为氧化还原反应有电子转移可设计为原电池。Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑反应中Mg发生氧化反应为负极，而H+发生还原反应在正极反应为2H++2e-=H2↑。移向负极。答案为b；2H++2e-=H2↑；负； （2）该电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，Al发生氧化反应为负极，而Mg为正极。电子从负极流向正极Mg。负极的反应为Al-3 e-+4OH-= +2H2O。若换成AgNO3，该电池总反应为Mg+2Ag+=Mg2++2Ag，转移0.2mol电子时溶液中0.2molAg+消耗同时产生0.1molMg2+，所以溶液的质量变化为0.1×24-0.2×108=-19.2g。答案为流入；Al-3 e-+4OH-= +2H2O；19.2g； （3）从图看a极为NH3变化为N2和H2O发生氧化反应为负极，反应为2NH3-6e-+6OH-=6H2O+N2。答案为2NH3-6e-+6OH-=6H2O+N2。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$