適用于新高考新教材廣西專版2024屆高考化學一輪總復(fù)習第六章化學反應(yīng)與能量課時規(guī)范練21原電池化學電源

課時規(guī)范練21原電池化學電源一、選擇題:本題共6小題,每小題只有一個選項符合題目要求。1.(2021廣東潮州二模)已知:電流效率=電路中通過的電子數(shù)與消耗負極失去電子總數(shù)之比?，F(xiàn)有兩個電池Ⅰ、Ⅱ,裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.Ⅰ和Ⅱ的電池反應(yīng)不同B.Ⅰ和Ⅱ的能量轉(zhuǎn)化形式不同C.Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率D.放電一段時間后,Ⅰ、Ⅱ中都只含1種溶質(zhì)2.(2022河南高三模擬)水系鋅離子電池由于具有對環(huán)境友好、成本低等優(yōu)點,被認為是電池工業(yè)的未來,其放電時的工作原理如圖所示。電池進行放電時,MnO2/Ti電極上生成的是ZnMn2O4。下列有關(guān)說法錯誤的是()A.放電時,H+向MnO2/Ti電極移動B.放電時,電池總反應(yīng)方程式為Zn+2MnO2ZnMn2O4C.充電時,當外電路轉(zhuǎn)移1mole-時,理論上Zn電極減重32.5gD.充電時,MnO2/Ti電極上發(fā)生反應(yīng):ZnMn2O4-2e-Zn2++2MnO23.(2022全國甲卷)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH)42-存在]。電池放電時,下列敘述錯誤的是A.Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B.Ⅰ區(qū)的SO42-C.MnO2電極反應(yīng):MnO2+4H++2e-Mn2++2H2OD.電池總反應(yīng):Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH)42-+Mn2++2H4.(2022上海普陀區(qū)高三二模)一種利用CH4消除NOx污染的工作原理如圖所示,裝置均用惰性電極,兩側(cè)電解質(zhì)溶液為同濃度的鹽酸。下列說法正確的是()A.NO2發(fā)生氧化反應(yīng)B.負極:CH4+2H2O-8e-CO2+8H+C.轉(zhuǎn)移0.8mol電子,有0.4molH+通過離子交換膜D.工作一段時間,兩側(cè)電極室中溶液pH均減小5.(2021山東泰安四模)鋅—空氣燃料電池是一種低能耗電池,在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛,其裝置示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是()A.充電時,a與電源正極相連B.放電過程中,KOH溶液濃度不變C.充電時,N極的電極反應(yīng)為ZnO+2H++2e-Zn+H2OD.放電時,M極每消耗16gO2,理論上N極質(zhì)量增加16g6.(2021山東淄博三模)以Na3Ti2(PO4)3為負極材料的新型可充電鈉離子電池的工作原理如圖。下列說法錯誤的是()A.放電時,正極的反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-Na2Fe[Fe(CN)6]B.充電時,a端接電源正極C.充電時,每生成1molFe[Fe(CN)6]消耗2molNaTi2(PO4)3D.充電時,Na+通過離子交換膜從左室移向右室二、選擇題:本題共2小題,每小題有一個或兩個選項符合題目要求。7.(2022遼寧沈陽高三三模)鎂—鋰雙離子二次電池的裝置如圖所示,下列說法錯誤的是()A.放電時,Mg為負極B.充電時每轉(zhuǎn)移1mol電子,左側(cè)電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少5gC.充電時,陽極的電極反應(yīng)式為xLi++Li1-xFePO4+xe-LiFePO4D.電池工作時發(fā)揮了鎂離子和鋰離子電池的性能優(yōu)勢,并減少了鋰資源的應(yīng)用8.(2021湖南岳陽質(zhì)量檢測)硫化氫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保的有效結(jié)合,已知:2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)ΔH=-632kJ·mol-1,下列說法不正確的是()A.電極a發(fā)生了氧化反應(yīng)B.標準狀況下,每11.2LH2S參與反應(yīng),有1molH+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進入正極區(qū)C.當電極a的質(zhì)量增加64g時,電池內(nèi)部釋放632kJ的熱能D.電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-三、非選擇題:本題共2小題。9.(1)高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進行中。如圖是高鐵電池的模擬實驗裝置:①該電池放電時正極的電極反應(yīng)為。

②鹽橋中盛有飽和KCl溶液,此鹽橋中氯離子向(填“左”或“右”)移動;若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向(填“左”或“右”)移動。

③下圖為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線,由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有。

(2)有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如圖所示,電池正極的電極反應(yīng)是;A是。

(3)利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度,其裝置如圖所示。該電池中O2-可以在固體介質(zhì)NASICON內(nèi)自由移動,工作時O2-的移動方向(填“從a到b”或“從b到a”);負極發(fā)生的電極反應(yīng)為。

10.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。電池發(fā)揮著越來越重要的作用,如宇宙飛船、人造衛(wèi)星、電腦、照相機等,都離不開各式各樣的電池,同時廢棄的電池隨便丟棄也會對環(huán)境造成污染。請根據(jù)題中提供的信息,回答下列問題:(1)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電,在海水中電池反應(yīng)可表示為5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl。①該電池的負極反應(yīng)是。

②在電池中,Na+不斷移動到“水”電池的(填“正”或“負”)極。

③外電路中每通過4mol電子時,生成Na2Mn5O10的物質(zhì)的量是。

(2)中國科學院應(yīng)用化學研究所在甲醇(CH3OH是一種可燃物)燃料電池技術(shù)方面獲得新突破。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。①該電池工作時,b口通入的物質(zhì)為。

②該電池負極的電極反應(yīng)為。

③工作一段時間后,當6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有NA個電子轉(zhuǎn)移(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。

參考答案課時規(guī)范練21原電池化學電源1.C解析在電池Ⅰ中,金屬銅發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕,負極反應(yīng)為Cu-2e-Cu2+,正極反應(yīng)是Fe3++e-Fe2+,電池Ⅱ的工作原理和電池Ⅰ相同,都是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,采用了離子交換膜,可以減少能量損失。Ⅰ和Ⅱ的電池反應(yīng)相同,A錯誤;電池Ⅱ的工作原理和電池Ⅰ相同,都是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電池Ⅱ采用了離子交換膜,金屬銅和鐵離子之間不接觸,減少能量損失,Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率,B錯誤、C正確;Ⅰ和Ⅱ的電池反應(yīng)相同,根據(jù)電極反應(yīng),放電一段時間后,Ⅰ、Ⅱ中都至少含有氯化銅和氯化亞鐵兩種溶質(zhì),D錯誤。2.C解析放電時,Zn電極作負極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+;MnO2/Ti電極作正極,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn2++2MnO2+2e-ZnMn2O4;電池總反應(yīng)方程式為Zn+2MnO2ZnMn2O4。放電時,陽離子向正極移動,MnO2/Ti電極作正極,則H+向MnO2/Ti電極移動,A項正確;放電時,電池總反應(yīng)方程式為Zn+2MnO2ZnMn2O4,B項正確;充電時,Zn電極作陰極,電極反應(yīng)為Zn2++2e-Zn,當外電路轉(zhuǎn)移1mole-時,理論上Zn電極增重32.5g,C項錯誤;充電時,MnO2/Ti電極作陽極,電極反應(yīng)為ZnMn2O4-2e-Zn2++2MnO2,D項正確。3.A解析根據(jù)電池裝置圖可知,Zn電極為負極,MnO2電極為正極。根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的移動方向(陰離子向負極定向移動,陽離子向正極定向移動)的規(guī)律可知,A項敘述錯誤,B項敘述正確;電池放電時的正極反應(yīng)為MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O,C項敘述正確;放電時的負極反應(yīng)為Zn+4OH--2e-Zn(OH)42-,由此可知,放電時的電池總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+Zn(OH)42-+Mn2++2H4.B解析NO2反應(yīng)生成了N2,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),A項錯誤;負極發(fā)生反應(yīng)為CH4+2H2O-8e-CO2+8H+,B項正確;該電源的外電路是電子移動,內(nèi)電路是H+移動,二者都帶一個單位電荷,根據(jù)得失電子數(shù)相等,轉(zhuǎn)移0.8mol電子,則有0.8molH+通過離子交換膜,C項錯誤;負極區(qū)域生成了H+,pH減小,正極區(qū)域消耗H+生成H2O,pH增大,D項錯誤。5.C解析鋅—空氣燃料電池中Zn為活潑金屬,放電時被氧化,所以N為負極,M為正極,正極上氧氣被還原。放電時M為正極,則充電時M為陽極,a與電源正極相連,A正確;放電過程中N極的電極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-ZnO+H2O,M極的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-,總反應(yīng)為2Zn+O22ZnO,所以KOH溶液濃度不變,B正確;電解質(zhì)溶液為堿性溶液,充電時N極的電極反應(yīng)為ZnO+H2O+2e-Zn+2OH-,C錯誤;16gO2的物質(zhì)的量為0.5mol,根據(jù)電極反應(yīng)可知轉(zhuǎn)移2mol電子,有1molZn轉(zhuǎn)化為1molZnO,增加的質(zhì)量為1mol氧原子的質(zhì)量,為16g,D正確。6.C解析Na3Ti2(PO4)3為負極材料,所以放電時Na3Ti2(PO4)3被氧化為NaTi2(PO4)3,Mo箔為正極,Fe[Fe(CN)6]被還原為Na2Fe[Fe(CN)6],電極反應(yīng)為Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-Na2Fe[Fe(CN)6],A正確;放電時Mo箔為正極,則充電時Mo箔為陽極,a端連接電源正極,B正確;充電時右側(cè)為陰極,電極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3+2e-+2Na+Na3Ti2(PO4)3,陽極的電極反應(yīng)為Na2Fe[Fe(CN)6]-2e-Fe[Fe(CN)6]+2Na+,根據(jù)電極反應(yīng)可知每生成1molFe[Fe(CN)6]轉(zhuǎn)移2mol電子,消耗1molNaTi2(PO4)3,C錯誤;充電時為電解池,電解池中陽離子由陽極流向陰極,即Na+通過離子交換膜從左室移向右室,D正確。7.C解析放電時Mg為原電池的負極,故A項正確;充電時,導線上每通過1mole-,左室發(fā)生還原反應(yīng),反應(yīng)式為Mg2++2e-Mg,反應(yīng)減少0.5molMg2+,但右側(cè)將有1molLi+移向左室,所以溶液質(zhì)量減輕12g-7g=5g,故B項正確;充電時,陽極的電極反應(yīng)式為LiFePO4-xe-xLi++Li1-xFePO4,故C項錯誤;電池工作時可發(fā)揮鎂離子和鋰離子電池的性能優(yōu)勢,能減少鋰資源的應(yīng)用,故D項正確。8.CD解析由2H2S(g)+O2(g)S2(s)+2H2O(l)可知,O2在電極b上發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為O2+4H++4e-2H2O,H2S在電極a上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為2H2S-4e-4H++S2。電極a為負極,發(fā)生氧化反應(yīng),A項正確;由電極反應(yīng)2H2S-4e-4H++S2可知,標準狀況下,每11.2LH2S即0.5molH2S參與反應(yīng),有1molH+經(jīng)固體電解質(zhì)膜進入正極區(qū),B項正確;該反應(yīng)部分化學能轉(zhuǎn)化為電能,則電極a的質(zhì)量增加64g時,電池內(nèi)部釋放的熱能小于632kJ,C項錯誤;該電池是質(zhì)子固體做電解質(zhì),所以電極反應(yīng)為O2+4H++4e-2H2O,D項錯誤。9.答案(1)①FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3↓+5OH-②右左(2)N2+6H++6e-2NH3氯化銨(或NH4Cl)(3)從b到aCO+O2--2e-CO2解析(1)①根據(jù)電池裝置,鋅為負極,碳為正極,高鐵酸鉀的氧化性很強,正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧化鐵,電極反應(yīng)為FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3↓+5OH-。②鹽橋中陰離子向負極移動;鹽橋起的作用是使兩個半電池連成一個通路,使兩溶液保持電中性,起到平衡電荷、構(gòu)成閉合回路的作用,放電時鹽橋中氯離子向右移動,若用陽離子交換膜代替鹽橋,則鉀離子向左移動。(2)該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨的反應(yīng),電池中氫氣失去電子,在負極上發(fā)生氧化反應(yīng),氮氣得到電子在正極上發(fā)生還原反應(yīng),則正極反應(yīng)為N2+6H++6e-2NH3,氨氣和氯化氫反應(yīng)生成氯化銨,則A為氯化銨。(3)根據(jù)題圖可知,一氧化碳和空氣形成燃料電池,一氧化碳失去電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為CO+O2--2e-CO2,所以多孔電極a為負極,原電池放電時陰離子向負極移動,所以工作時氧離子的移動方向為從b到a。10.答案(1)①Ag-e-+Cl-AgCl②正③2mol(2)①CH3OH②CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+③1.2解析(1)①根據(jù)電池總反應(yīng):5MnO2+2Ag+2NaClNa2Mn5O10+2AgCl,可判斷出Ag應(yīng)為原電池的負極,負極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)為