2022高考化學(xué)一輪專題復(fù)習(xí)32原電池原理及應(yīng)用二含解析

PAGE專練32原電池原理及應(yīng)用二一、單項(xiàng)選擇題1．[2021·黑龍江青岡一中開學(xué)考試]有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的反應(yīng)裝置及部分反應(yīng)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減小b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生c極無變化d極溶解c極有氣體產(chǎn)生電流計(jì)指示在導(dǎo)線中電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A．a(chǎn)＞b＞c＞dB．d＞a＞b＞cC．b＞c＞d＞aD．a(chǎn)＞b＞d＞c2．Mg—AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－=Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑3．鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡4．某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2=2AgCl。下列說法正確的是()A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－=Ag＋Cl－B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子5．[2021·貴州航天中學(xué)月考]據(jù)報(bào)道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因?yàn)殇\電池容量更大，而且沒有鉛污染，其電池反應(yīng)為2Zn＋O2=2ZnO，原料為鋅粒、KOH電解液和空氣，則下列敘述正確的是()A．鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B．負(fù)極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2OC．正極發(fā)生氧化反應(yīng)D．放電時(shí)電子在溶液中從正極向負(fù)極移動6．[2021·湖南卷]鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，N極為正極B．放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C．充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=ZnD．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過7．微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是()A．正極反應(yīng)中有CO2生成B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O8．[情境創(chuàng)新]一種新型錳氫二次電池原理如圖如示。該電池以MnSO4溶液為電解液，碳纖維與Pt/C分別為電極材料，電池的總反應(yīng)為Mn2＋＋2H2Oeq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))MnO2＋2H＋＋H2↑。下列說法錯(cuò)誤的是()A．充電時(shí)，碳纖維電極作陽極B．放電時(shí)，電子由Pt/C電極經(jīng)導(dǎo)線流向碳纖維電極C．充電時(shí)，碳纖維電極附近溶液的pH增大D．放電時(shí)，正極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O二、不定項(xiàng)選擇題9．[2021·平桂中學(xué)高三摸底考試]利用反應(yīng)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O構(gòu)成電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．電子從左側(cè)A電極經(jīng)過負(fù)載后流向右側(cè)B電極B．當(dāng)有2.24LNO2被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.4NAC．電極A極反應(yīng)式為2NH3－6e－=N2＋6H＋D．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜10．[2021·江西南康中學(xué)月考]美國一個(gè)海軍航空站曾安裝了一臺250kW的MCFC型燃料電池，該電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工作溫度為600℃～700℃，所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3，已知該電池的總反應(yīng)為：2H2＋O2=2H2O，負(fù)極反應(yīng)為：2H2＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=2H2O＋2CO2，則下列推斷中正確的是()A．正極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2OB．該電池的電極沒有參加反應(yīng)C．電池供應(yīng)1mol水蒸氣，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2molD．O2從正極通入，發(fā)生氧化反應(yīng)11．一種可充電鋰－空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li＋在多孔碳材料電極處生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列說法正確的是()A．放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B．放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移D．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li2O2－x=2Li＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,2)))O212．我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)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(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，ClOeq\o\al(－,4)向負(fù)極移動B．充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na＋＋e－=Na13．[2021·遼寧六校考試]鋰-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(fù)雜的銅腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生電力，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列說法不正確的是()A．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－B．放電時(shí)，電子通過固體電解質(zhì)向Li極移動C．通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2OD．整個(gè)反應(yīng)過程中，氧化劑為O2三、非選擇題14．[2021·貴州航天中學(xué)月考](1)如圖所示，是原電池的裝置圖。請回答：若C為稀H2SO4溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為________；電子的移動方向是________；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的氫離子濃度將________(填“升高”“降低”或“基本不變”)。(2)下圖是一個(gè)雙液原電池裝置圖，下列說法正確的是________。A．鹽橋中的陰離子向CuSO4溶液中移動B．鹽橋的作用之一是平衡電荷C．銅片作電池的負(fù)極D．該電池比單液原電池的電流更穩(wěn)定(3)甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：電池總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O，則c電極是________(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為________________；若線路中轉(zhuǎn)移3mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的CH3OH的質(zhì)量為________g。15．某化學(xué)活動小組利用圖1所示裝置對原電池進(jìn)行探究(其中鹽橋?yàn)楹协傊娘柡蚄Cl溶液)。請回答下列問題：(1)在圖1裝置中，當(dāng)電流計(jì)中指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鹽橋中的Cl－移向________(填“A”或“B”)燒杯，裝置中電子的移動方向?yàn)開____________________________________________。(2)該小組同學(xué)提出設(shè)想：如果將實(shí)驗(yàn)中的鹽橋換為銅導(dǎo)線，電流計(jì)是否也發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢？帶著疑問，該小組利用圖2所示裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針同樣發(fā)生偏轉(zhuǎn)。對于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生電流的原因，起初認(rèn)為該裝置仍然為原電池，但老師提醒注意使用的是銅導(dǎo)線，經(jīng)深入探討后認(rèn)為A燒杯實(shí)際為原電池，在此問題上，該小組成員的意見發(fā)生了很大分歧。①一部分同學(xué)認(rèn)為是由于A燒杯中ZnSO4溶液水解顯酸性，此時(shí)原電池實(shí)際是由Zn、Cu作電極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液構(gòu)成的原電池。如果這個(gè)觀點(diǎn)正確，那么B燒杯中銅片上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為________________________。②另一部分同學(xué)認(rèn)為A燒杯的溶液酸性較弱，由于溶解在溶液中氧氣的作用，使得Zn、Cu之間形成原電池。如果這個(gè)觀點(diǎn)正確，那么原電池的正極反應(yīng)式為________________________。(3)若第(2)小題中觀點(diǎn)②正確，則可以利用此原理設(shè)計(jì)電池為在偏遠(yuǎn)海島工作的燈塔供電。若裝置以金屬鋁和石墨為電極，以海水為電解質(zhì)溶液，請寫出該電池工作時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________________________。專練32原電池原理及應(yīng)用二1．B由第一個(gè)圖知金屬的活動性順序a＞b，第二個(gè)圖中不能構(gòu)成原電池，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，所以金屬的活動性順序b＞c，由第三個(gè)圖知金屬的活動性順序d＞c，第四個(gè)圖電流從a極流向d極，a極為正極，d極為負(fù)極，所以金屬的活動性順序d＞a；因此這四種金屬的活動性順序d＞a＞b＞c，答案選B。2．B該電池中還原性較強(qiáng)的Mg為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)正確；AgCl為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為AgCl＋e－=Ag＋Cl－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Mg失去電子形成Mg2＋，使負(fù)極區(qū)域帶正電，AgCl得到電子生成Ag和Cl－，使正極區(qū)域帶負(fù)電，因此Cl－由正極向負(fù)極遷移，使電解質(zhì)溶液保持電中性，C項(xiàng)正確；氧化還原反應(yīng)為放熱反應(yīng)，鎂與熱水能發(fā)生置換反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項(xiàng)正確。3．CCu作正極，電極上發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作過程中，SOeq\o\al(2－,4)不參加電極反應(yīng)，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))基本不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，甲池的電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，乙池的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，甲池中Zn2＋會通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，以維持溶液中電荷平衡，由電極反應(yīng)式可知，乙池中每有64gCu析出，則進(jìn)入乙池的Zn2＋為65g，溶液總質(zhì)量略有增加，C項(xiàng)正確；由題干信息可知，陰離子不能通過陽離子交換膜，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．D根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出，Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)式為Cl2＋2e－=2Cl－，A項(xiàng)錯(cuò)誤。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上Ag失電子生成的Ag＋隨即與附近的Cl－反應(yīng)，交換膜左側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成，B項(xiàng)錯(cuò)誤。用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，負(fù)極生成0.01molAg＋，由于Ag＋＋Cl－=AgCl↓，所以消耗了0.01molCl－，由于電荷守恒，因此同時(shí)有0.01molH＋通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)，D項(xiàng)正確。5．B在電池反應(yīng)2Zn＋O2=2ZnO中，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，Zn為負(fù)極，O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)，空氣進(jìn)入正極反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Zn為負(fù)極，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，B項(xiàng)正確；正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，電子不能在溶液中移動，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．B在該原電池中，活潑金屬鋅做負(fù)極，則N極為正極，A說法正確；放電時(shí)，左側(cè)鋅放電產(chǎn)生Zn2＋，貯液器中ZnBr2濃度不斷增大，B說法錯(cuò)誤；充電時(shí)，M極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn，C說法正確；放電時(shí)Br－通過隔膜進(jìn)入溶液中與Zn2＋結(jié)合，充電時(shí)Zn2＋通過隔膜在雙極性碳和塑料電極上沉積，D說法正確。7．AC6H12O6反應(yīng)生成CO2時(shí)，C元素的化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，因此C6H12O6→CO2是原電池的負(fù)極反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在微生物的作用下，反應(yīng)速率加快，促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，B項(xiàng)正確；原電池工作時(shí)，陽離子(H＋)移向電池的正極，C項(xiàng)正確；根據(jù)電池裝置圖知電池總反應(yīng)為葡萄糖的氧化反應(yīng)C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，D項(xiàng)正確。8．C由題圖知，充電時(shí)，碳纖維電極表面Mn2＋發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO2，則碳纖維電極作陽極，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，碳纖維電極為正極，Pt/C電極為負(fù)極，則電子由Pt/C電極經(jīng)導(dǎo)線流向碳纖維電極，B項(xiàng)正確；結(jié)合電池總反應(yīng)知，充電時(shí)，碳纖維電極發(fā)生的反應(yīng)為Mn2＋＋2H2O－2e－=MnO2＋4H＋，附近溶液的pH減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，碳纖維電極表面MnO2發(fā)生還原反應(yīng)生成Mn2＋，電極反應(yīng)式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，D項(xiàng)正確。9．AD在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O可知，通入氨氣的電極為負(fù)極，通入二氧化氮的為正極。電子從負(fù)極流出，正極流入，則電子從左側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向右側(cè)電極，故A正確；未說明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，無法計(jì)算2.24LNO2的物質(zhì)的量，因此無法計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，故B錯(cuò)誤；電極A為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，故C錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動，為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜，防止二氧化氮反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，故D正確。10．BC該原電池的電解質(zhì)為熔融的K2CO3，沒有水作為溶劑，故不含有OH－，正極反應(yīng)為2CO2＋O2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)，A錯(cuò)誤；該原電池為燃料電池，燃料電池的電極一般不會參與反應(yīng)，B正確；由總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O可知轉(zhuǎn)移4mol電子可產(chǎn)生2mol水，因此供應(yīng)1mol水蒸氣需要轉(zhuǎn)移2mol電子，故C正確；由正極反應(yīng)可知氧的化合價(jià)從0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，化合價(jià)降低，發(fā)生的是還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。11．D放電時(shí)，多孔碳材料的電極上的氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，所以多孔碳材料為正極，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，鋰作為負(fù)極，多孔碳材料一極為正極，由于外電路電子由負(fù)極流向正極，即由鋰電極流向多孔碳材料電極，B錯(cuò)誤；充電時(shí)，鋰連電源負(fù)極作陰極，由于陽離子向陰極移動，所以Li＋向鋰電極移動，C錯(cuò)誤；充電是放電的逆反應(yīng)，得到Li和O2，所以電極反應(yīng)式書寫正確，D正確。12．D放電時(shí)是原電池，陰離子ClOeq\o\al(－,4)向負(fù)極移動，A正確；根據(jù)電池總反應(yīng)知B正確；放電時(shí)是原電池，正極是二氧化碳得到電子轉(zhuǎn)化為碳，反應(yīng)為：3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋C，C正確；充電時(shí)是電解，正極與電源的正極相連，作陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，反應(yīng)為2COeq\o\al(2－,3)＋C－4e－=3CO2↑，D錯(cuò)誤。13．B由放電過程的反應(yīng)方程式可進(jìn)行如下分析：電極電極反應(yīng)原電池正極(Cu)Cu2O＋H2O＋2e－=2Cu＋2OH－負(fù)極(Li)Li－e－=Li＋由分析可知，A項(xiàng)正確；放電時(shí)，Li極上失去的電子通過負(fù)載向Cu極移動，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空氣時(shí)，銅被腐蝕，表面產(chǎn)生Cu2O，C項(xiàng)正確；通空氣時(shí)，銅被氧化產(chǎn)生Cu2O，放電時(shí)Cu2O被還原為Cu，故整個(gè)反應(yīng)過程中，銅相當(dāng)于催化劑，氧化劑為O2，D項(xiàng)正確。14．(1)2H＋＋2e－=H2↑由Fe電極沿導(dǎo)線流向A極降低(2)BD(3)負(fù)極CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋16解析：(2)根據(jù)裝置圖，Zn片為負(fù)極，Cu片為正極。A項(xiàng)，原電池中，陰離子向負(fù)極移動，鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中移動，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鹽橋中的陰離子向ZnSO4溶液中移動，陽離子向CuSO4溶液中移動，鹽橋的作用是形成閉合回路并平衡電荷使兩邊溶液保持電中性，B項(xiàng)正