2022屆高考化學一輪復習?？碱}型72原電池原理的實際應用綜合練習含解析

原電池原理的實際應用綜合練習

注意事項：

1.答題前填寫好自己的姓名、班級、考號等信息

2.請將答案正確填寫在答題卡上

一、單選題(共13題)

1.如圖是利用微生物將廢水中乙二胺氧化為環(huán)境友好物質(zhì)而形成的化學電源，可

A.H,透過質(zhì)子交換膜由M極向N極移動

B.需要充電的二次電池的正極與N極相連

C.M極電極反應式：HN(CH)NH+4110-16e=2COt+Nf+16H+

2222222

1).若N極消耗了2.24L0,則轉(zhuǎn)移了0.4mol電子

2

2.鋅空氣電池驅(qū)動的汽車已用于公共交通，其電極總反應為2Zn+0f2Zn0。下列說法中,

2

不正確的是

A.電極反應可通過空氣流速控制

B.可使用催化劑加速正極反應

C.為了保存鋅空氣電池，應在電池負極貼上封條

D.Zn是負極，電極反應為Zn+20H-ZnO+H0+2e

2

3.一種新型Na-CaFeO可充電電池，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是

3

MN

I_____________________________|_

kNa.一,CaFcO、

NaXCaleO,

/電

電N“0人CaFeO；,

極有機極

電解解有機電解腦

—

的離子交換膜

A.放電時N為正極,電極反應為：2CaFeO+2e-=2CaFeO+O

32.5

-1-

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B.充電時，M應與電源的正極相連接

C.放電時，Na向M電極移動

D.電極材料中，單位質(zhì)量放出的電能大小：Na>Li

4.化學工作者近期研究了一種新型偶氮苯類水系有機液流電池示意圖如下，采用惰性電極材

料，電池工作原理X—N-N--X+2[Fe(CN)上警X-N=N-X+2[Fe(CN)]，，下列說法中正確

66

充電

B.充電時，M為陰極，發(fā)生還原反應

C.放電時，Na，通過離子交換膜從右極室移向左極室

1).充電時,當電路中轉(zhuǎn)移0.5mol電子時，有106g[Fe(CN)及得到電子

6

5.一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當電池放電時，0與Li+在多孔碳材料電極處生成

2

非水電解質(zhì)/高聚物隔膜

A.放電時，多孔碳材料電極為負極

B.放電時，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極

C.充電時，電解質(zhì)溶液中Li向鋰電極區(qū)遷移

X

D.充電時，電池總反應為Li0=2Li+(l--)02

22-x2

6.一種新型鎂硫電池的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是

-2-

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3

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O不生聯(lián)

電該b比

型關P0產(chǎn)請

向小2之時權(quán)

物有

粒新H

,流減2量同侵

合S的列+

ig液漸4的，有

聚M動下O質(zhì)

4溶逐S定如

=流。b物

-e0質(zhì)量P固，

6-環(huán)=的

.解質(zhì)4的網(wǎng)

S循H24O2

g2電的O聯(lián)

M可+2OSC

吟吟液Su

+質(zhì)經(jīng)+互

350%+2O溶^C行

g解S極于

膜液u4質(zhì)H與進

極M電C電44是源

換溶3+u解+-O置

電括種e的來

交g水C電2S2裝

一O+誤檔

子M質(zhì)包S由H示

4，2文

入應是b子O中圖錯

離解P中b本

流反池=電P液用法

陽電程說，

是子性極電O，過：環(huán)利

S列檔

膜電堿正銅4時式循想

-H作下文

隔，用，2作應，設

鉛2工。本

時時+工反后家

的使化u池上載

用電能電C池極電學

氧+電極下

使充不放2電正放科

.....O....電并

b.

ABCD7PABCD8在讀

閱

您

迎

歡

陽離子交換膜

A.電解板(Li)作該電池的負極

B.若導線中流過4mole,理論上負極區(qū)減少4molLi，

C.負極區(qū)不適合選用水溶液作電解質(zhì)溶液

1).采用多孔催化劑電極有利于CO擴散到電極表面

2

9.某微生物燃料電池脫氯的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是

B.N電極的反應式為CHCOO+4HO-8e-=2HCO+9H

323+

C.M電極的反應式為《「〉一Cl+2e-+H-=<+C1-

D.若想使112.5氯苯脫氯,理論消耗4.0mol的CHC00

10.鋰一銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣闊的發(fā)展前景。該電池通過一種復雜的銅

腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能，其中放電過程為ZLi+Cup+H^Cu+ZLiOh下列說法不正確的是

電解質(zhì)體電斛加電解質(zhì)

-4-

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A.整個反應過程中，氧化劑為0

2

B.放電時，正極的電極反應式為CuO+HO+2e=2OH+2Cu

22

C.若負載為鉛蓄電池，則在對鉛蓄電池充電時與Cu極相連一極發(fā)生還原反應

D.整個反應過程中，銅相當于催化劑

11.2020年11月28日，第四屆鋰電池技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇在江蘇昆山舉行，必將助力固態(tài)

鋰電池得到快速規(guī)?；瘧?。某可充電固態(tài)鋰電池工作原理如圖所示，反應原理為：

LiC+LLaZrTaO=LiLaZrTaO+C,下列說法錯誤的是

x6l-x6

闔體電解質(zhì)

A.a極采用石墨烯材料吸附鋰，充電時a極發(fā)生還原反應

B.充電時，b極反應為：xLi++LiLaZrTaO+xe-=LiLaZrTaO

1-x

C.放電時，電子從a極通過導線流向b極

1).當電池工作時，每轉(zhuǎn)移Imol電子，兩極的質(zhì)量變化都是7g

12.以柏林綠Fe[Fe(CN)]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列

6

說法錯誤的是

Fe|Fc<CN).,|

ZuJHJTCZ).)

含Na-的力機電斛所

A.放電時,正極反應為Fe[Fe(CN)]+2e+2Na,=NaFe[Fe(CN)]

626

B.充電時，Mo箔接電源的負極

C.充電時，Na-通過交換膜從左室移向右室

1).外電路中通過0.2mol電子時，負極質(zhì)量變化為2.4g

-5-

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13.中科院董紹俊課題組將二氧化鎰和生物質(zhì)置于一個由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池(如

圖所示)，該電池可將可樂(pH=2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是

葡萄糖內(nèi)酯葡萄糖

(CtHi.Oi)(CtHuOe)MnO,

A.a極為正極

B.隨著反應不斷進行，負極區(qū)的pH不斷增大

C.消耗O.Olmol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子

1).b極的電極反成為：MnO+2H0+2e-=Mn2-+40H-

22

二、填空題(共5題)

14.二氧化硫在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的用途。

(D用足量NaOH溶液吸收尾氣中的S0『反應的離子方程式為——；吸收后的濃溶液可用

圖1的裝置再生循環(huán)脫硫，并制得硫酸，電極a的電極反應為,乙是。

-6-

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rlWi

cd

圖2

（2）可設計二氧化硫空氣質(zhì)子交換膜燃料電池處理尾氣中的二氧化硫，原理如圖2所示。其能

量轉(zhuǎn)化的主要形式是,c電極是—極，移動的離子及方向是。

15.某課外小組利用原電池原理驅(qū)動某簡易小車（用電動機表示）。

電動機

由總5

cusa溶液

（1）初步設計的實驗裝置示意圖如圖1所示,CuSO溶液在圖1所示裝置中的作用是_______（答

4

兩點）。

實驗發(fā)現(xiàn)：該裝置不能驅(qū)動小車。

（2）該小組同學提出假設：

可能是氧化反應和還原反應沒有完全隔開，降低了能量利用率，為進一步提高能量利用率，

該小組同學在原有反應的基礎上將氧化反應與還原反應隔開進行，優(yōu)化的實驗裝置示意圖如

圖2所示，圖2中A溶液和B溶液分別是和,鹽橋?qū)儆冢ㄌ睢半娮訉?/p>

體”或“離子導體”），鹽橋中的C1移向_______溶液（填"A”或"B”）o為降低電池自重，

該小組用陽離子交換膜代替鹽橋，實驗裝置示意圖如圖3所示。

-7-

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(3)利用改進后的實驗裝置示意圖3,仍不能驅(qū)動小車，該小組同學再次提出假設：

可能是電壓不夠；可能是電流不夠；可能是電壓和電流都不夠；

實驗發(fā)現(xiàn)：L5V的干電池能驅(qū)動小車，其電流為750UA；

實驗裝置示意圖3的最大電壓為1.0V,最大電流為200LXA

該小組從電極材料、電極反應、離子導體等角度對裝置做進一步優(yōu)化，請補全優(yōu)化后的實驗

裝置示意圖4,并在圖中標明陽離子的流向。

圖4

16.鈉硫電池作為一種新型儲能電池，其應用逐漸得到重視和發(fā)展。

(1)Al(N0)是制備鈉硫電池部件的原料之一。由于Al(NO)容易吸收環(huán)境中的水分，需要

3333

對其進行定量分析。具體步驟如下圖所示：

①加入試劑a后發(fā)生反應的離子方程式為。

②操作b為,操作c為o

③Al(NO)待測液中，c(Ah*)=mol?LT(用m、v表示)。

33

(2)鈉硫電池以熔融金屬鈉、熔融硫和多硫化鈉(NaS)分別作為兩個電極的反應物，固體

2x

A10陶瓷(可傳導Na+)為電解質(zhì)，其反應原理如下圖所示：

23

-8-

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用電器

或電源

西Na電解質(zhì)

8：和Nas:

1(AljOj)1$

1Na1"—tNa+...土tv

①根據(jù)下表數(shù)據(jù)，請你判斷該電池工作的適宜溫度應控制在范圍內(nèi)(填字母序號)。

物質(zhì)NaSAl0

23

熔點/℃97.81152050

沸點/℃892444.62980

a.100℃以下b.100℃-300℃c.300℃~350℃d.350℃-2050℃

②放電時，電極A為極。

③放電時，內(nèi)電路中Na的移動方向為(填”從A至IJB”或“從B至IJA”)。

④充電時，總反應為Na,S,="2Na"+xS(3<x<5),則陽極的電極反應式為。

17.氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一，請根據(jù)以下方法的選用回答相應問題：

I.利用CHJ崔化還原氮氧化物消除氮氧化物的污染。已知：

①CHjg)+4N0,(g)4N0(g)+C0(g)+2H0(l)AH=-662kJ/mol

②CH/g)+2NO(g)N(g)+CO/g)+2H0(l)△H=-955kJ/mol

其中①式的平衡常數(shù)為人,②式的平衡常數(shù)為K,則：(1)”(g)+4NO(g)=2N(g)+C0,(g)+HO

(1)AH=_________；改反應的平衡常數(shù)K=_________(用含K、K的代數(shù)式表示)。

I2

II利用燃料電池的原理來處理氮氧化物是一種新方向。裝置如圖所示，在處理過程中石墨電

極I上反應生成一種氧化物丫。

-9-

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m

(2)寫出氧化物丫的化學式；

⑶石墨II電極為(填“正”或“負”)極，該電極反應為；

III.利用活性炭還原法處理氮氧化物。有關反應為C(s)+2N0(g)=N(g)+COjg)

△H=akJ/molo某研究小組向某恒容密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,恒溫(TJC)條件

下反應，已知在不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

01020JO4050

榔所、、一、必變mil.'

NOrj.ioo0.0760.0600.0600.0500.050

冷00.0120.0200.0200.0250.025

co?°0.0120.0200.0200.0110.011

(4)該反應的平衡常數(shù)表達式K=,在0?10s內(nèi)，N的平均反應速率為

2

mol/(L?s),NO的轉(zhuǎn)化率為；

(5)30s后，改變某一條件，反應重新達到平衡，則改變的條件可能是,若30s后

升高溫度至T℃，平衡時,容器中NO的濃度由0.060mol/L變?yōu)?.072mol/L,則該反應的a0

2

(填“>”、或“二”)。

18.如圖所示是原電池的裝置圖。請回答：

⑴若C為稀IIS。,，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負極，則A電極上發(fā)生的電

極反應式為—；反應進行一段時間后溶液酸性將一(填“增強”“減弱”或“基本不變”)。

(2)若需將反應：Cu+2Fe3+=Cw+2Fe2+設計成如圖所示的原電池裝置，則A(正極)極材料為__,

B(負極)極材料為溶液C為―。

(3)C0與H反應還可制備CHOH,CH0H可作為燃料使用，用CH0H和0組合形成的質(zhì)子交換膜

23332

燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖：

-10-

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電池總反應為2cH011+30=2C0+4H0,則d電極是(填“正極”或“負極”)，c電極的反應

3222

方程式為一。若線路中轉(zhuǎn)移Imol電子，則上述CH01燃料電池消耗的0,在標準狀況下的體積

為

參考答案

1.D

【分析】

由題給信息知，圖中裝置是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，N極上氧氣得到電子生成水，發(fā)生

了還原反應，因此N是正極，是負極，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，結(jié)合原電池原理分析解答。

【詳解】

A.M是負極，N是正極，質(zhì)子透過離子交換膜由左M極移向N極，即由左向右移動，故A正

確；

B.充電時，負極充當陰極，連接電源的負極，正極充當陽極，連接電源的正極，需要充電的

二次電池的正極與N相連接，故B正確；

C.HN(CH)NH在負極M極上失電子發(fā)生氧化反應，生成氮氣、二氧化碳和水，電極反應式為

222

HN(CH)NH+4H0-16e-2C0t+Nt+16H+,故C正確；

222222

D.未告知是否為標準狀況，無法確定2.24L0的物質(zhì)的量，因此無法確定轉(zhuǎn)移的電子的量,

2

故D錯誤；

故選Do

2.C

【詳解】

略

3.A

【分析】

由題干工作原理圖可知，Na電極M發(fā)生的電極反應為：Na-e-=Na-,發(fā)生氧化反應，故M為負

極；則N為電池正極，發(fā)生還原反應，電極反應為：2CaFe0+2e=2CaFe0+02,據(jù)此分析解

32.5

題。

-11-

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【詳解】

A.據(jù)分析可知,放電時N為正極,電極反應為:2CaFeO+2e-=2CaFeO+O,A正確;

32.5

B.由分析可知，M極為原電池的負極，故充電時，M應與電源的負極相連接，B錯誤；

C.放電時，M電極為負極帶正電，Na+向N極移動，C錯誤；

D.電極材料中，Na的單位質(zhì)量放出的電能為工，Li的單位質(zhì)量放出的電能為?，故Na〈Li,

237

D錯誤；

答案選A。

【點睛】

4.B

【詳解】

A.放電時，N極得電子，發(fā)生還原反應作正極，電極反應方程式為[Fe(CN)]-4-e=[Fe(CN)]i-,

636

A項錯誤；

B.充電時，M極得到電子作為陰極，發(fā)生還原反應，B項正確；

C.放電時，N極作為正極，M極作為負極，Na+通過離子交換膜從左極室移向右極室，C項錯

誤；

D.充電時，當電路中轉(zhuǎn)移0.5mol電子時，發(fā)生反應為[Fe(CN)[-+e=[Fe(CN)]卜，則有

66

051noi[Fe(CN)]1-失去電子,而不是[Fe(CN)卜得到電子，D項錯誤;

66

答案選B。

5.A

【詳解】

A.放電時，0在多孔碳材料電極表面得到電子與轉(zhuǎn)移過來的Li?結(jié)合生成Li0,所以0所在

222-x2

電極為正極，即圖中多孔碳材料電極為正極，故A錯誤；

B.原電池放電時，鋰電極為負極，多孔碳材料電極為正極，外電路電子由鋰電極經(jīng)過導線流

向多孔碳材料電極，故B正確；

C.充電時，裝置為電解池，原電池的正極與電源正極相接，為陽極，負極與電源負極相接，為

陰極，電解質(zhì)溶液中陽離子LL向陰極鋰電極遷移，故C正確；

Y

D.原電池總反應為2LH(1-)O=L/O,充電時為電解質(zhì)，總反應為

2222-x

-12-

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Y

LiO=2Li+(1--)O,故D正確；

2

22-x2

故答案為A。

6.D

【詳解】

Mg為活潑金屬，所以放電時Mg被氧化，Mg電極為負極，聚合物電極為正極。

A.據(jù)圖可知Mg?,要通過隔膜移向正極參與電極反應，所以使用的隔膜是陽離子交換膜，A正

確；

B.放電時Mg電極發(fā)生氧化反應，充電時Mg電極得電子發(fā)生還原反應，即電子流入Mg電極,

B正確；

C.堿性電解質(zhì)水溶液中負極生成的Mg2*會生成Mg(OH).沉淀，降低電池效率，C正確；

D.放電時為原電池，原電池正極發(fā)生得電子的還原反應，包括3Mg2，+MgSK+6e-=4MgS,,D錯誤;

故選：Do

7.C

【詳解】

A.電池工作時，電子不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液，只能在外電路中流動，故A項錯誤；

B.由電池總反應可知，若反應的PbO為Iniol,則電解質(zhì)溶液中增加了2moi0,1molCu,

2

減少了1molSO?-,則增加和減少的質(zhì)量相等，反應前后電解質(zhì)溶液的質(zhì)量不變，故B項錯

4

誤；

C.由總反應可知，PbO得電子，正極反應式為Pb0+2e+仙++S02-=PbS0+2H0,故C項正確