備考2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)分層練習(xí)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第3講原電池的工作原理及常見電池

第3講原電池的工作原理及常見電池1.[2024福建龍巖考試]海洋電池大規(guī)模用于燈塔等海邊或島嶼上的小規(guī)模用電，海洋電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O4Al（OH）3，該電池以鋁板為負極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。下列說法錯誤的是（C）A.該電池只需更換鋁板就可接著運用B.以網(wǎng)狀的鉑為正極，能增大與氧氣的接觸面積C.電池工作時，電子由鉑電極沿導(dǎo)線流向鋁電極D.負極的電極反應(yīng)式為Al－3e－＋3OH－Al（OH）3解析在海洋電池中鋁板為負極，發(fā)生Al失去電子的氧化反應(yīng)，鉑網(wǎng)為正極，在正極上O2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，海水為電解質(zhì)溶液，電子由負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，海洋電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O4Al（OH）3。海洋電池中負極Al會不斷失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)Al－3e－＋3OH－Al（OH）3，故負極會不斷消耗，而正極鉑網(wǎng)不消耗，因此該電池只需更換鋁板就可接著運用，A、D正確；以網(wǎng)狀的鉑為正極，能增大與氧氣的接觸面積，提高正極與負極的電勢差，使電流強度增大，B正確；電池工作時，電子由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極，電流由鉑電極沿導(dǎo)線流向鋁電極，C錯誤。2.[浙江高考]化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是（A）A.甲：Zn2＋向Cu電極方向移動，Cu電極旁邊溶液中H＋濃度增加B.乙：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－C.丙：鋅筒作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會變薄D.?。哼\用一段時間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電實力下降解析Zn比Cu活潑，Zn作負極，Cu作正極，負極上Zn失電子生成Zn2＋，原電池中陽離子向正極遷移，正極上H＋得電子生成H2，因而Cu電極旁邊溶液中c（H＋）減小，A項錯誤；負極為Zn粉，正極反應(yīng)物為Ag2O，堿性環(huán)境下正極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，B項正確；Zn筒作負極，負極反應(yīng)式為Zn－2e－Zn2＋，會變薄，C項正確；鉛酸蓄電池的反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，D項正確。3.[2024長沙長郡梅溪湖中學(xué)考試改編]酸性甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法不正確的是（D）A.Pt（b）為正極B.工作時，H＋由a極室向b極室遷移C.Pt（a）的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋D.工作時，電子從Pt（a）經(jīng)負載流向Pt（b），再經(jīng)電解質(zhì)溶液流回Pt（a）解析4.[2024武漢部分學(xué)校調(diào)研]我國科技工作者設(shè)計了一種CO2轉(zhuǎn)化的多功能光電化學(xué)平臺，實現(xiàn)了CO生產(chǎn)與塑料到化學(xué)品的協(xié)同轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是（D）A.光催化電極的電勢：a＞bB.電池工作時，負極區(qū)溶液的pH減小C.正極區(qū)的電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2HCO3－CO＋2CO32D.當電路中通過1mol電子時，正極區(qū)溶液質(zhì)量增大39g解析依據(jù)光催化電極a上CO2轉(zhuǎn)化為CO，發(fā)生還原反應(yīng)，知a為正極，則b為負極，光催化電極的電勢：a＞b，A項正確；負極上降解為和HOCH2CH2OH，HOCH2CH2OH發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為HOCH2COO－，電極反應(yīng)式為HOCH2CH2OH－4e－＋5OH－HOCH2COO－＋4H2O，負極區(qū)消耗OH－，溶液的pH減小，B項正確；正極區(qū)CO2轉(zhuǎn)化為CO，電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2HCO3－CO＋2CO32－＋H2O，C項正確；由正、負極的電極反應(yīng)及電解液保持電中性知，當電路中通過1mol電子時，正極區(qū)溶液增加0.5molO，同時1molK＋通過陽離子交換膜進入正極區(qū)，溶液質(zhì)量增大8g＋39g＝47g，5.[2024寧夏石嘴山模擬]我國研發(fā)了一種治理污水有機物的技術(shù)，通過膜電池除去廢水中的乙酸鈉和對氯苯酚，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是（C）A.B極為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)B.微生物膜的作用主要是提高B極的導(dǎo)電性C.A極電極反應(yīng)式為＋H＋＋2e－Cl－＋D.當除去0.1molCH3COO－時，有0.4molH＋通過質(zhì)子交換膜從A極向B極移動解析依據(jù)元素化合價的變更推斷電極，CH3COO－→HCO3－，C的化合價上升，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，B極作負極，A錯誤。微生物膜主要作催化劑，催化反應(yīng)的進行，B錯誤。A極電極反應(yīng)式為＋H＋＋2e－Cl－＋，C正確。由B極電極反應(yīng)式CH3COO－－8e－＋4H2O2HCO3－＋9H＋可知，除去0.1molCH3COO－時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.8mol，故有0.8molH＋通過質(zhì)子交換膜從B極移向A極，D錯誤。6.[2024惠州調(diào)研]我國科學(xué)家研發(fā)了一種Na－CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯誤的是（D）A.放電時，ClO4B.充電時釋放CO2，放電時吸取CO2C.放電時，正極反應(yīng)為3CO2＋4e－2CO32－D.充電時，陽極反應(yīng)為Na＋＋e－Na解析由電池總反應(yīng)知放電時，Na作負極，電極反應(yīng)為2Na－2e－＋CO32－Na2CO3，放電時是原電池，陰離子向負極移動，即ClO4－向Na電極移動，A項正確；依據(jù)電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C知，放電時吸取CO2，充電時生成CO2，B項正確；放電時正極上二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳，電極反應(yīng)為3CO2＋4e－2CO32－＋C，C項正確；充電時，電池內(nèi)發(fā)生的是原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，故陽極反應(yīng)為2CO32－＋C－7.[微生物電池][2024四川模擬改編]據(jù)文獻報道，一種新型的微生物脫鹽電池的裝置如圖所示，下列關(guān)于該電池裝置的說法正確的是（C）A.Y為陰離子選擇性交換膜B.左室溶液堿性增加C.負極反應(yīng)是CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋D.轉(zhuǎn)移2mol電子，海水脫去氯化鈉的質(zhì)量是58.5g解析原電池中陽離子移向正極、陰離子移向負極，從而達到脫鹽的目的，因此Y為陽離子交換膜，X為陰離子交換膜，A錯誤；由題圖可知，負極CH3COO－失電子生成二氧化碳，負極反應(yīng)式為CH3COO－＋2H2O－8e－2CO2↑＋7H＋，生成了H＋，溶液堿性減弱，B錯誤，C正確；轉(zhuǎn)移2mol電子，有2mol鈉離子和2mol氯離子分別通過陽、陰離子交換膜，可除去2mol氯化鈉，質(zhì)量為2mol×58.5g/mol＝117g，D錯誤。8.[全國Ⅲ高考]為提升電池循環(huán)效率和穩(wěn)定性，科學(xué)家近期利用三維多孔海綿狀Zn（3D－Zn）可以高效沉積ZnO的特點，設(shè)計了接受強堿性電解質(zhì)的3D－Zn—NiOOH二次電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。電池反應(yīng)為Zn（s）＋2NiOOH（s）＋H2O（l）放電充電ZnO（s）＋2Ni（OH）2（s）。下列說法錯誤的是（DA.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積，所沉積的ZnO分散度高B.充電時陽極反應(yīng)為Ni（OH）2（s）＋OH－（aq）－e－NiOOH（s）＋H2O（l）C.放電時負極反應(yīng)為Zn（s）＋2OH－（aq）－2e－ZnO（s）＋H2O（l）D.放電過程中OH－通過隔膜從負極區(qū)移向正極區(qū)解析結(jié)合題意和題圖可知，放電時相當于原電池，充電時相當于電解池，結(jié)合反應(yīng)前后Zn、Ni元素的化合價變更可寫出充、放電時的電極反應(yīng)式。9.[生物燃料電池][全國Ⅰ高考]利用生物燃料電池原理探討室溫下氨的合成，電池工作時MV2＋/MV＋在電極與酶之間傳遞電子，示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是（B）A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨，該方法條件和順，同時還可供應(yīng)電能B.陰極區(qū)，在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2＋2MV2＋2H＋＋2MV＋C.正極區(qū)，固氮酶為催化劑，N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時質(zhì)子通過交換膜由負極區(qū)向正極區(qū)移動解析10.[結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)考查][2024河北衡水二中考試改編]磷酸鐵鋰電池在充放電過程中表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，具有較長的運用壽命，放電時的總反應(yīng)為LixC6＋Li1－xFePO46C＋LiFePO4。圖1為磷酸鐵鋰電池的工作原理圖，圖2為LiFePO4晶胞充放電時Li＋脫出和嵌入的示意圖。其中O圍繞Fe和P分別形成正八面體和正四面體，它們通過共頂點、共棱形成空間鏈結(jié)構(gòu)，設(shè)NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法錯誤的是（BA.放電時，負極反應(yīng)式為LixC6－xe－xLi＋＋6CB.（a）過程中1mol晶胞轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為316NC.（b）代表放電過程，Li＋脫離石墨，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極D.充電時的陽極反應(yīng)式為LiFePO4－xe－Li1－xFePO4＋x解析依據(jù)放電時的總反應(yīng)LixC6＋Li1－xFePO46C＋LiFePO4可知，LixC6轉(zhuǎn)化為C和Li＋，C元素的化合價上升，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨電極為原電池的負極，則負極反應(yīng)式為LixC6－xe－xLi＋＋6C；而Li1－xFePO4轉(zhuǎn)化為LiFePO4發(fā)生還原反應(yīng)，該電極為原電池的正極，則正極反應(yīng)式為Li1－xFePO4＋xe－＋xLi＋LiFePO4，結(jié)合題圖2可知，（b）代表放電過程，Li＋脫離石墨，經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極，A、C正確。結(jié)合上述分析可知，充電時的總反應(yīng)