2023届新高考化学选考一轮总复习训练-第20讲　原电池　化学电源.docx

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1、第20讲原电池化学电源课时训练选题表知识点题号原电池的工作原理2,3,8化学电源1,4,5,6,7,9,10,11,12综合131.下面是几种常见的化学电源示意图,下列有关说法不正确的是(D)A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B.干电池在长时间使用后,锌筒被破坏C.氢氧燃料电池是一种具有广阔的应用前景的绿色电源D.铅酸蓄电池工作过程中,每通过2 mol 电子,负极质量减轻207 g解析:铅酸蓄电池工作过程中,硫酸铅在负极上析出,该极质量应该增加而非减小,D不正确。2.下列关于图中所示原电池的说法正确的是(B)A.当a为Cu,b为含有碳杂质的Al,c为稀硫酸时,b极上不能观察到气体

2、产生B.当a为石墨,b为Fe,c为稀硫酸时,外电路中有电流C.当a为Mg,b为Al,c为NaOH溶液时,根据现象可推知Al的活泼性强于Mg的活泼性D.当a为石墨,b为Cu,c为FeCl3溶液时,外电路中没有电流解析:A.因b为含有碳杂质的Al,C、Al在稀硫酸中可以构成原电池,溶液中的H+在b极上得到电子而产生H2,所以在b极上可观察到有气体产生,错误;B.Fe能与稀硫酸发生氧化还原反应,则石墨、Fe在稀硫酸中能形成原电池,外电路中有电流通过,正确;C.Al可与NaOH溶液反应,Mg、Al在氢氧化钠溶液中可以构成原电池,Al作原电池的负极,但实际上Mg的活泼性强于Al的活泼性,错误;D.Cu能

3、与FeCl3溶液发生氧化还原反应,则石墨、Cu在FeCl3溶液中能形成原电池而产生电流,错误。3.(2022浙江1月选考,21)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示,以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液,并插入AgAgCl电极)和另一AgAgCl电极插入待测溶液中组成电池,pH与电池的电动势E存在关系:pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是(C)A.如果玻璃薄膜球内电极的电势低,则该电极反应式为AgCl(s)+e-Ag(s)+Cl-(0.1 molL-1)B.玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化C.分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的

4、电池的电动势,可得出未知溶液的pHD.pH计工作时,电能转化为化学能解析:玻璃球内电势低,说明为负极,电极反应式为Ag-e-+Cl-AgCl,错误;B.由pH与电池电动势E的关系pH=(E-常数)/0.059可知,E=0.059pH+常数,故H+浓度的差异(pH差异)对电动势变化有影响,错误;C.由所测定已知pH的标准溶液的电动势可求出公式pH=(E-常数)/0.059中常数的值,再测定未知溶液的电动势,代入公式即可求出未知溶液的pH,正确;D.该pH计利用的是原电池原理,为化学能转化为电能,错误。4.传统的酸性锌锰电池以NH4Cl溶液为电解质溶液,其电池反应为2MnO2+Zn+2NH4Cl2

5、MnOOH+Zn(NH3)2Cl2,一种改进型防泄漏锌锰电池以ZnCl2溶液作为电解质溶液,其电池反应为8MnO2+4Zn+ZnCl2+8H2O8MnOOH+ZnCl24ZnO4H2O。关于两种锌锰电池的说法错误的是(B)A.两种电池的两极活性材料相同B.改进型锌锰电池属于碱性锌锰电池C.两种电池的正极反应式均为MnO2+e-+H+MnOOHD.改进型电池防泄漏的主要原因是电池工作时消耗大量的水解析:根据两个电池的反应方程式可知,两种电池的负极都是锌,正极都是碳棒(二氧化锰),两极活性材料相同,故A正确;改进型锌锰电池以ZnCl2溶液作为电解质溶液,锌离子水解,溶液显酸性,属于酸性锌锰电池,故

6、B错误;根据两个电池的反应方程式可知,两种电池的正极上都是二氧化锰被还原生成MnOOH,反应式均为MnO2+e-+H+MnOOH,故C正确;改进型电池中生成了ZnCl24ZnO4H2O,工作时消耗了大量的水,起到防泄漏的作用,故D正确。5.氧化铅-铜电池是一种电解质可循环流动的新型电池(如图所示),电池总反应为PbO2+Cu+2H2SO4PbSO4+CuSO4+2H2O。下列有关该电池的说法正确的是(C)A.电池工作时,电子由Cu电极经电解质溶液流向PbO2电极B.电池工作过程中,电解质溶液的质量逐渐减小C.正极反应式:PbO2+2e-+4H+SO42-PbSO4+2H2OD.放电后,循环液中

7、H2SO4与CuSO4的物质的量之比不变解析:A.电池工作时,电子不能流经电解质溶液,只能在外电路中流动,错误;B.由电池总反应可知,若反应的PbO2为1 mol ,则电解质溶液中增加了2 mol O、1 mol Cu,减少了1 mol SO42-,则增加和减少的质量相等,反应前后电解质溶液的质量不变,错误;C.由总反应可知,正极上PbO2得电子,反应式为PbO2+2e-+4H+SO42-PbSO4+2H2O,正确;D.放电时,由电池总反应可知,循环液中H2SO4会减少,硫酸铜会增多,错误。6.(2021杭州二中期中)我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2 电池,将两组阴离子、阳离子复合膜反

8、向放置分隔两室电解液,充电、放电时,复合膜层间的H2O解离成H+和OH-,工作原理如图所示。下列说法错误的是(C)A.a膜是阳离子膜,b膜是阴离子膜B.放电时,负极的电极反应式为Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-C.充电时,CO2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸D.外电路中每通过1 mol 电子,复合膜层间有1 mol H2O解离解析:A.由题图可知,a膜释放出氢离子,是阳离子膜,b膜释放出氢氧根离子,是阴离子膜,正确;B.根据图示可知,放电时是原电池,负极为锌,锌在负极失去电子生成锌离子,结合复合膜层释放出的氢氧根离子生成Zn(OH)42-,负极的电极反应式为Zn+4OH-2e-Zn(OH

9、)42-,正确;C.放电时多孔Pd纳米片为正极,二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸,充电时是电解池,甲酸在多孔Pd纳米片表面转化为CO2,错误;D.复合膜层间的H2O解离成H+和OH-,根据总的电极反应Zn+2OH-+2H2O+CO2Zn(OH)42-+HCOOH知,锌的化合价从0价升高到+2价,外电路中每通过1 mol 电子,复合膜层间有1 mol H2O解离,正确。7.一种用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的CH3OH-O2燃料电池的工作原理如图。下列有关该电池说法正确的是(C)A.标准状况下,该电池工作时,每消耗22.4 L CH3OH转移6 mol 电子B.电子由电极a经负载流向电极b,再经

10、过氢氧化钠溶液返回电极a,形成闭合回路C.电池工作时,OH-向电极a移动,溶液的pH减小D.电极b上发生的电极反应为O2+4H+4e-2H2O解析:甲醇变为碳酸根,化合价升高,发生氧化反应,电极a是负极,氧气化合价降低,发生还原反应,电极b是正极。A项,CH3OH在标准状况下是液体,不能用气体摩尔体积进行计算,错误;B项,电子由电极a经负载流向电极b,但电子不能经过氢氧化钠溶液返回电极a,错误;C项,电池工作时,阴离子移向负极,所以OH-向电极a移动,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-6H2O+CO32-,消耗OH-,溶液的pH减小,正确;D项,碱性环境下,电极b上发生的电极反应为O2+

11、4e-+2H2O4OH-,错误。8.如图为一氧化氮气体传感器工作原理示意图,电流方向如图中所示。电极A、B外覆盖一层聚四氟乙烯纳米纤维膜,可以让气体透过。下列相关叙述正确的是(C)A.该传感器运用了原电池原理,正极反应为NO+2H2O-3e-NO3-+4H+B.当外电路中流过0.2 mol 电子时,电池正极消耗1.12 L氧气C.该传感器工作时,接触到的NO浓度增大,输出的电流强度也相应增大D.为了使传感器连续工作,可以不断补充NaCl,增强导电性解析:A.由图中信息可知,电流从A电极经外电路流向B电极,则A为正极、B为负极。该传感器运用了原电池原理,O2在正极上发生还原反应,电极反应式为O2

12、+4H+4e-2H2O,错误;B.由选项A分析可知,当外电路中流过0.2 mol电子时,电池正极消耗0.05 mol氧气,标准状况下体积为1.12 L,错误;C.该传感器工作时,接触到的NO浓度增大,则化学反应速率加快,单位时间内化学能转化的电能增多,输出的电流强度也相应增大,正确;D.若补充氯化钠,Cl-也会失去电子生成氯气,影响NO的测定,且造成污染,错误。9.一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示,其中在VB2电极发生反应:VB2+16OH-11e-VO43-+2B(OH)4-+4H2O。该电池工作时,下列说法错误的是(B)A.负载通过0.04 mol 电子时,有0.224 L

13、(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4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-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解析:根据图示的电池结构,左侧VB2电极发生失电子的反应生成VO43-和B(OH)4-,电极反应方程式如题干所示,右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成OH-,电极反应方程式为O2+4e-+2H2O4OH-,电池的总反应方程式为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-。A.当负载通过0.04 mol 电子时,正极也通过0.04 mol 电子,根据正极

14、的电极方程式,通过0.04 mol 电子消耗0.01 mol 氧气,在标准状况下体积为0.224 L,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pH降低,错误;C.根据分析,电池的总反应为4VB2+11O2+20OH-+6H2O8B(OH)4-+4VO43-,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,正确。10.以FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是(D)A.充电时,Mg箔接电源的负极B.充电时,Na+通过

15、离子交换膜从左室移向右室C.放电时,正极反应式:FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6D.放电时,Mo箔增加4.6 g时,Mg箔减少5.95 g解析:根据放电工作原理图知,Mo箔作正极,在正极上发生还原反应FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6,Mg箔作负极,负极上发生失电子的氧化反应2Mg+2Cl-4e-Mg2Cl22+,充电时,原电池的负极连接电源的负极,电极反应和放电时的相反。A.充电时,电池的负极接电源的负极,电池的正极接电源的正极,放电时Mg箔为负极,则充电时,Mg箔接电源的负极,正确;B.充电时,Na+通过离子交换膜移向阴极,即从左室移向右室

16、,正确;C.根据分析知,放电时,Mo箔作正极,正极反应式为FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6,正确;D.放电时,FeFe(CN)6被还原为Na2FeFe(CN)6,Mo箔增加4.6 g时,根据电极反应FeFe(CN)6+2Na+2e-Na2FeFe(CN)6知,增加的质量为Na的质量,即增加0.2 mol的钠,转移0.2 mol 电子,根据电极反应2Mg+2Cl-4e-Mg2Cl22+知,转移0.2 mol 电子,消耗0.1 mol 的Mg,则Mg箔减少的质量为0.1 mol 24 g/mol =2.4 g,不正确。11.(2021绍兴期末)科学家利用垃圾渗透液研发出新

17、型环保电池,实现发电、环保二位一体化的装置如图。当该装置工作时,下列说法正确的是(B)A.盐桥中K+向X极移动,Cl-向Y极移动B.电路中流过3.75 mol 电子时,产生N2的体积为22.4 L(标准状况)C.电流由X极沿导线流向Y极D.Y极反应式为2NO3-+10e-+12H+N2+6H2O解析:A.在X电极上NH3失去电子被氧化为N2,所以X电极为负极;在Y电极上NO3-得到电子被还原为N2,所以Y电极为正极。根据原电池中阴离子移向负极,阳离子移向正极可知,盐桥中K+向Y极移动,Cl-向X极移动,错误;B.根据氧化还原反应中得失电子守恒可知,反应方程式为5NH3+3NO3-4N2+6H2

18、O+3OH-,转移3.75 mol 电子时,产生N2的物质的量为3.75mol15mol4 mol =1 mol ,其在标准状况下的体积为22.4 L,正确;C.电子由负极X经导线流向正极Y,所以电流是由Y极沿导线流向X极,错误;D.电解质溶液显碱性,不可能含有大量H+,Y极反应式为2NO3-+10e-+6H2ON2+12OH-,错误。12.(2021宁波适应性考试)钠离子电池是非常有发展潜力的电池体系,其工作原理如图所示。放电时电池反应为Na1-xMO2+NaxCC+NaMO2(M代表过渡金属元素)。下列说法不正确的是(D)A.放电时,含硬碳材料电极为负极B.充电时,电解质溶液中Na+向硬碳

19、材料区迁移C.放电时,正极的电极反应式为Na1-xMO2+xNa+xe-NaMO2D.充电时,若转移1 mol e-,硬碳材料电极将增重23x g解析:由放电时电池反应为Na1-xMO2+NaxCC+NaMO2可知,NaxC中Na的化合价升高转化为+1价的Na+,发生氧化反应,故为负极,充电时与电源的负极相连,Na1-xMO2中M的化合价降低转化为NaMO2,发生还原反应,故为正极,充电时与电源的正极相连。A.由分析可知,放电时,含硬碳材料电极为负极,正确;B.由分析可知,充电时,硬碳材料接电源的负极,含钠过渡金属氧化物一极接电源的正极,故电解质溶液中Na+向硬碳材料区迁移,正确;C.放电时,

20、正极发生还原反应,故电极反应式为Na1-xMO2+xNa+xe-NaMO2,正确;D.充电时,硬碳材料电极发生的反应为C+xe-+xNa+NaxC,故若转移1 mol e-,硬碳材料电极将增重23 g,错误。13.(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作极,表面发生的电极反应为 。(2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂,KOH作电解质。负极反应式为 。(3)微生物燃料电池指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图

21、所示:当电路中有0.5 mol 电子发生转移,则有 mol 的H+通过质子交换膜,HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42-的反应式是 。(4)LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好,该电池的总反应式是Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+C6,其放电时的工作原理如图所示。放电时,电极b的电极反应式为 。解析:(1)从图示可以看出,左侧H2O转变成O2,O元素被氧化,电极a为负极,电极反应式为2H2O-4e-4H+O2,H+通过质子交换膜进入右侧发生反应,右侧通入的CO2转变成HCOOH,C元素被还原,电极b为正极,电极反应式为CO2+2e-+2H+HCOOH。(2)根据装置可知,

22、N2H4N2为氧化反应,在负极上发生该反应。(3)酸性环境中反应物为HS-,产物为SO42-,电极反应式为HS-+4H2O-8e-SO42-+9H+,正极反应为O2+4e-+4H+2H2O,当电路中有0.5 mol 电子发生转移,则有0.5 mol H+通过质子交换膜。(4)放电时,电极b上Li1-xFePO4得到电子生成LiFePO4,电极反应式为Li1-xFePO4+xLi+xe-LiFePO4。答案:(1)正CO2+2e-+2H+HCOOH(2)N2H4-4e-+4OH-N2+4H2O(3)0.5HS-+4H2O-8e-SO42-+9H+(4)Li1-xFePO4+xLi+xe-LiFePO4