课时跟踪检测（四十三） 原电池、化学电源的基本知能评价（练习）-【创新方案】2026年高考化学一轮复习Ⅱ

课时跟踪检测（四十三） 原电池、化学电源的基本知能评价 1．(2024·湖南卷)近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是 (　 ) A．理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点 B．氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点 C．锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌 D．太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置 解析：选D　理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，A正确；氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，充电时，锂离子在阳极脱嵌，C正确；太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D错误。 2．酸性锌锰电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由炭粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程中产生MnO(OH)。下列说法错误的是 (　 ) A．该电池的负极反应式为Zn-2e-Zn2+ B．该电池的正极反应式为MnO2+2H2O+2e-2MnO(OH)+2OH- C．维持电流为0.5 A，电池工作5 min，理论上消耗0.05 g Zn(已知F=96 500 C·mol-1) D．酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏 解析：选B　外壳为金属锌，作负极，电解质显酸性，则负极反应式为Zn-2e-Zn2+，A正确；中间是碳棒，作正极，其中MnO2得到电子转化为MnO(OH)，则正极反应式为MnO2+e-+H+MnO(OH)，B错误；维持电流为0.5 A，电池工作5 min，则通过的电荷量Q=It=0.5×5×60 C=150 C，因此转移电子的物质的量为≈0.001 55 mol，1 mol Zn在反应中失去2 mol电子，则理论上消耗Zn的质量为×65 g·mol-1≈0.05 g，C正确；酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏、单位质量所输出的电能少且可储存时间短、连续放电时间短等，D正确。 3．将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示的原电池(盐桥中含有KCl)：下列说法不正确的是 (　 ) A．盐桥中的K+移向FeCl3溶液 B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 解析：选D　由反应2Fe3++2I-2Fe2++I2可知，甲中：Fe3+→Fe2+发生还原反应，故甲中石墨电极为正极，乙中：I-→I2发生氧化反应，乙中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，K+移向FeCl3溶液，A、B正确；当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到化学平衡状态，C正确；电流计读数为零即反应达到化学平衡状态后，在甲中溶入FeCl2固体，c(Fe2+)增大，化学平衡逆向移动，Fe2+失去电子变为Fe3+，甲中石墨电极为负极，故乙中石墨电极为正极，D错误。 4．(2025·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PdHx，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Pd电极参与反应，形成闭合回路。 下列说法错误的是 (　 ) A．Pd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-PdHx D．Pd与PdHx之间含氢差异和压力梯度都会导致电势差 解析：选C　PdHx是负极材料，它在压力梯度的驱动下发生反应：PdHx-e-PdHx-1+H+，生成的质子通过质子交换膜传输到上层Pd电极(正极)，而电子先后通过下层Pt电极和外接线路转移到Pd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正确；交换膜需要H+通过并在正极发生反应：2H++2e-H2↑，所以交换膜为质子交换膜，B正确；电池正极反应为2H++2e-H2↑，C错误；分析原理可知，Pd与PdHx之间含氢差异和压力梯度都会导致电势差，D正确。 5．CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是 (　 ) A．C迁移方向为界面X电极b B．电极b为负极，发生的电极反应为2C-4e-O2↑+2CO2↑ C．电池总反应为Li2CO3Li2O+CO2↑ D．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1 解析：选D　根据图示可知，电极a上O2得到电子变为O2-，则a为正极；在电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，则b为负极。C会向负极区移动，A正确；电极b为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为2C-4e-O2↑+2CO2↑，B正确；正极上发生反应：O2+4e-2O2-，将电极a、b反应式相加可得总反应方程式，C正确；依据电子守恒，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，D错误。 6．(2025·重庆江北区一模)某化学小组将可乐和MnO2放入一个由滤纸制成的通道内，形成了电池，该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量，下列说法错误的是 (　 ) A．b极为正极 B．若消耗0.1 mol葡萄糖，电路中转移0.4 mol电子 C．随着反应不断进行，负极区的pH不断减小 D．b极的电极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O 解析：选B　该装置为原电池，根据有机物氧化还原的特点，葡萄糖(C6H12O6)生成葡萄糖内酯(C6H10O6)，氢原子减少两个，发生氧化反应，故葡萄糖所在的一极为负极，即a极为负极，b极为正极，A正确；该电池的负极反应为C6H12O6-2e-C6H10O6+2H+，1 mol葡萄糖参与反应，失去2 mol电子，则0.1 mol葡萄糖参与反应，电路中转移0.2 mol电子，B错误；负极有H+生成，负极区溶液pH变小，C正确；b极为正极，MnO2为氧化剂，发生反应：MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O，D正确。 7．(12分)(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(N)已成为环境修复的研究热点之一。 ①Fe还原水体中N的反应原理如图所示： 负极材料是　　　　，正极的电极反应式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4分)  ②将足量铁粉投入水体中，经过24 h后测得N的去除率和溶液的pH结果如下： 初始pH pH=2.5 pH=4.5 N的去除率 接近100% <50% 24 h后pH 接近中性 接近中性 铁的最终物质形态 pH=4.5时，N的去除率低，其原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  (2)锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，是因为其正极(以多孔碳为主)很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。该电池工作原理如图，总反应为4Li+O2+2H2O4LiOH(LiOH溶于水)。 ①该电池的正极反应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  ②在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，使用该固体电解质的优点有　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　　　　　　　　。(2分)  ③正极使用水性电解液的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。(2分)  解析：(1)①根据图示原理可知，Fe失电子被氧化，正极上N得电子被还原为N，故Fe为负极，正极的电极反应式为N+8e-+10H+N+3H2O；②pH越大，Fe3+越容易水解生成不导电的FeO(OH)，会阻碍反应进行，所以pH=4.5时，N的去除率低；pH越小，Fe越容易生成疏松、能导电的Fe3O4，所以pH=2.5时，N的去除率高。(2)③该电池正极若使用非水性电解液，生成的固体氧化锂(Li2O)易引起正极的碳孔堵塞，而使用水性电解液时，生成的氢氧化锂(LiOH)溶于水，这样就不会引起正极的碳孔堵塞。 答案：(1)①Fe　N+8e-+10H+N+3H2O ②pH越大，Fe3+越易水解生成FeO(OH)，FeO(OH)不导电，会阻碍反应进行 (2)①O2+2H2O+4e-4OH- ②既可防止两种电解液混合，又可防止水和氧气等与负极的金属锂发生反应 ③可防止正极的碳孔堵塞 8．(14分)(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。高铁电池的模拟实验装置如图1： ①该电池放电时正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  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分)  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分)  (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分)  (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　　　　　　　　　　　　　　。(4分)  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Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3↓+5OH-。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)该电池的反应本质是合成氨反应，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-2N，氨气与HCl反应生成氯化铵，则A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。 答案：(1)①Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3↓+5OH-　②右　左　③使用时间长、工作电压稳定　(2)N2+8H++6e-2N　氯化铵　(3)从b到a　CO+O2--2e-CO2 学科网（北京）股份有限公司 $$