2021届高三化学人教版高考复习考点突破卷：原电池及化学电源（化学教学大咖提供）.docx

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1、 原电池及化学电源1（2020高考全国卷真题）一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是A负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为D电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极【答案】B【解析】根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成和，反应的电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-，反应的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H

2、2O=8+4。A当负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol电子消耗0.01mol氧气，在标况下为0.224L，A正确；B反应过程中正极生成大量的OH-使正极区pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小pH降低，B错误；C根据分析，电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8+4，C正确；D电池中，电子由VB2电极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极负载VB2电极KOH溶液复合碳电极，D正确；故选B。2全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材

3、料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2x8）。下列说法错误的是A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li+2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多【答案】D【解析】A原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的多少可能发生多种反应，其中可能为2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4，故A正确；B原电池工作时，转移0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B正确；C石墨能导电，利用

4、石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误；答案为D。3某同学组装了如图所示的电化学装置电极I为Al，其他电极均为Cu，则A电流方向：电极IV电极IB电极I发生还原反应C电极II逐渐溶解D电极III的电极反应：Cu2+2e-=Cu【答案】A【解析】A、由题意可知，该装置的I、II是原电池的两极，I是负极，II是正极，III、IV是电解池的两极，其中III是阳极，IV是阴极，所以电流方向：电极IV电极I，正确；B、电极I是原电池的负极，发生氧化反应，错误；C、电极II是原电池的正极，发生还原反应，有

5、Cu析出，错误；D、电极III是阳极，发生氧化反应，电极反应是Cu-2e-=：Cu2+，错误；答案选A。4微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O【答案】A【解析】A根据图象，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H+反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+2H2O，因此CO2在负极产生，故A错

6、误；B葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池，有电流产生，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C通过原电池的电极反应可知，负极区产生了H+，根据原电池中阳离子向正极移动，可知质子(H+)通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；D该反应属于燃料电池，燃料电池的电池反应式和燃烧反应式相同，则电池反应式为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，故D正确；故选A。5科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是A放电时，负极反应为B

7、放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为D充电时，正极溶液中OH浓度升高【答案】D【解析】由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn。A放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选；B放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；C充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总

8、反应为：，故C正确，不选；D充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；答案选D。6微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是A负极反应为 B隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1【答案】B【解

9、析】据图可知a极上CH3COO转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。Aa极为负极，CH3COO失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO+2H2O-8e=2CO2+7H+，故A正确；B为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；C当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molCl移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；Db极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产

10、生氢气，电极反应式为2H+2e=H2，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；故答案为B。7熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=53，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是ANa2S4的电子式为B放电时正极反应为CNa和Na2Sx分别为电池的负极和正极D该电池是以为隔膜的二次电池【答案】C【解析】根据电池反应：可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电极反应为：Na-e-= Na+，硫作正极，发生还原反应，电极反应为。ANa2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，

11、电子式为，故A正确；B放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：，故B正确；C放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；D放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；答案选C。8电解高浓度(羧酸钠)的溶液，在阳极放电可得到(烷烃)。下列说法不正确的是( )A电解总反应方程式：B在阳极放电，发生氧化反应C阴极的电极反应：D电解、和混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷【答案】A【解析】A因为阳极RCOO-放电可得到R-R(烷烃)和产生CO2，在强碱性环境中，CO2会与OH-反应生成CO32-和H2O，故阳

12、极的电极反应式为2RCOO-2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O，阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2，因而电解总反应方程式为2RCOONa+2NaOHR-R+2Na2CO3+H2，故A说法不正确；BRCOO-在阳极放电，电极反应式为2RCOO-2e-+4OH-=R-R+2CO32-+2H2O， -COO-中碳元素的化合价由+3价升高为+4价，发生氧化反应，烃基-R中元素的化合价没有发生变化，故B说法正确；C阴极上H2O电离产生的H+放电生成H2，同时生成OH-，阴极的电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2，

13、故C说法正确；D根据题中信息，由上述电解总反应方程式可以确定下列反应能够发生：2CH3COONa+2NaOHCH3-CH3+2Na2CO3+H2，2CH3CH2COONa+2NaOHCH3CH2-CH2CH3+2Na2CO3+H2，CH3COONa+CH3CH2COONa+2NaOHCH3-CH2CH3+2Na2CO3+H2。因此，电解CH3COONa、CH3CH2COONa和NaOH 的混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D说法正确。答案为A。9镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd

14、(OH)2+ 2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是A充电时阳极反应：Ni(OH)2e+ OH-= NiOOH + H2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动【答案】A【解析】A项，充电时，镍元素失电子，化合价升高，Ni(OH)2作阳极，阳极反应式为：Ni(OH)2e-+ OH-=NiO(OH) + H2O，故A项正确；B项，充电过程实质是电解反应，电能转化为化学能，故B项错误；C项，放电时负极Cd失去电子生成Cd(OH)2，消耗OH-使负极附近溶液pH减小，故C项错误；D项，放电时Cd在负极消耗OH-，OH-向负极移动，故

15、D项错误。综上所述，本题正确答案为A。10在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是（ ）AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2eH2O2CO22eCOO2C总反应可表示为：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11【答案】D【解析】A、从图示可看出，与X相连的电极发生H2OH2、CO2CO的转化，均得电子，应为电解池的阴极，则X为电源的负极，正确；B、阴极H2OH2、CO2CO均得电子发生还原反应，电极反应式分别为：H2O2eH2O2、CO22eCOO2，正确；C、从图示可知，

16、阳极生成H2和CO的同时，阴极有O2生成，所以总反应可表示为：H2OCO2H2COO2，正确；D、从总反应方程式可知，阴极生成2mol气体(H2、CO各1mol)、阳极生成1mol气体(氧气)，所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比21，错误。答案选D。11已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如下。下列说法错误的是A电池工作时，溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移BNi极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-C电池工作结束后，电解质溶液的pH降低DAl电极质量减轻13.5g，电路中通过

17、9.031023个电子【答案】C【解析】A.根电池装置图分析，可知Al较活泼，作负极，而燃料电池中阴离子往负极移动，因而可推知OH-（阴离子）穿过阴离子交换膜，往Al电极移动，A正确；B.Ni为正极，电子流入的一端，因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子，又已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在，可知HO2-得电子变为OH-，故按照缺项配平的原则，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，B正确；C.根电池装置图分析，可知Al较活泼，Al失电子变为Al3+，Al3+和过量的OH-反应得到AlO2-和水，Al电极反应式为Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O，Ni极的

18、电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，因而总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+ OH-，显然电池工作结束后，电解质溶液的pH升高，C错误；D.A1电极质量减轻13.5g，即Al消耗了0.5mol，Al电极反应式为Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O，因而转移电子数为0.53NA=9.031023，D正确。故答案选C。12我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：H2SO2=H2O2S，已知甲池中发生反应：。下列说法正确的是()A甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ2H2e=H2AQB乙池溶液中发生的反应为H2SI3-=3IS2HC该装置

19、中电能转化为光能DH从甲池移向乙池【答案】B【解析】A、甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ+2H+2e-=H2AQ，A错误；B、在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，碘单质得电子生成I-，发生的反应为H2S+I3-3I-+S+2H+，B正确；C、根据图中信息知道是将光能转化为电能的装置，C错误；D、装置的是原电池装置，原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，D错误；答案选B。13我国科学家发明了一种“可固氮”的锂-氮二次电池，将可传递Li+的醚类作电解质，电池的总反应为。下列说法正确的是A固氮时，锂电极发生还原反应B脱氮时，钌复合电极的电极反应：2L

20、i3N-6e-=6Li+N2C固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向锂电极D脱氮时，Li+向钌复合电极迁移【答案】B【解析】据总反应可知：放电时锂失电子作负极，负极上电极反应式为6Li-6e-6Li+，Li+移向正极，氮气在正极得电子发生还原反应，电极反应式为6Li+N2+6e-2Li3N，充电是放电的逆过程。A. 固氮时，锂电极失电子发生氧化反应，故A错误；B.脱氮时，钌复合电极的电极反应为正极反应的逆反应：2Li3N-6e-=6Li+N2，故B正确；C.固氮时，外电路中电子由锂电极流向钌复合电极，故C错误；D.脱氮时，Li+向锂电极迁移，故D错误；答案：B14高铁酸钠（Na2FeO4）是具有

21、紫色光泽的粉末，是一种高效绿色强氧化剂，碱性条件下稳定，可用于废水和生活用水的处理。实验室以石墨和铁钉为电极，以不同浓度的NaOH溶液为电解质溶液，控制一定电压电解制备高铁酸钠，电解装置和现象如下：c(NaOH) 阴极现象阳极现象1 molL1产生无色气体产生无色气体，10min内溶液颜色无明显变化10 molL1产生大量无色气体产生大量无色气体，3min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深15 molL1产生大量无色气体产生大量无色气体，1min后溶液变为浅紫红色，随后逐渐加深下列说法不正确的是Aa为铁钉，b为石墨B阴极主要发生反应：2H2O + 2e= H2+ 2OHC高浓度的NaOH溶液，有利于发生Fe6e+ 8OH= FeO42+ 4H2OD制备Na2FeO4时，若用饱和NaCl溶液，可有效避免阳极产生气体【答案】D