2023版新教材高考化学微专题小练习专练27原电池原理及应用二

这是一份2023版新教材高考化学微专题小练习专练27原电池原理及应用二，共10页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题
1.[2022·全国甲卷]一种水性电解液Zn­MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 存在]。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）
A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) 通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO2电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ＋Mn2＋＋2H2O
2.[2021·浙江1月]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Ag－AgCl电极）和另一Ag－AgCl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（ ）
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 ml·L－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电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
3.[2022·黑龙江青冈一中开学考试]有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（ ）
A．a＞b＞c＞d B．d＞a＞b＞c
C．b＞c＞d＞a D．a＞b＞d＞c
4.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是（ ）
A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D.当电路中转移0.01 ml e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 ml离子
5.[2021·湖南卷]锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是（ ）
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
6.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O
7.[情境创新]一种新型锰氢二次电池原理如图如示。该电池以MnSO4溶液为电解液，碳纤维与Pt/C分别为电极材料，电池的总反应为Mn2＋＋2H2O eq \(,\s\up11(充电),\s\d4(放电)) MnO2＋2H＋＋H2↑。下列说法错误的是（ ）
A．充电时，碳纤维电极作阳极
B．放电时，电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极
C．充电时，碳纤维电极附近溶液的pH增大
D．放电时，正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
8.[2022·辽宁葫芦岛协作校联考]某硅燃料电池的结构如图所示，下列说法错误的是（ ）
A.放电时，溶液的pH保持不变
B．负极上发生的反应为
Si－4e－＋4OH－===Si（OH）4
C．硅的最终氧化产物是SiO2或硅酸盐，与电解质溶液碱性的强弱有关
D．正极的C在反应过程中也可能被消耗，一段时间后需要更换
二、不定项选择题
9.[2022·平桂中学高三摸底考试]利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电子从左侧A电极经过负载后流向右侧B电极
B．当有2.24 L NO2被处理时，转移电子数为0.4NA
C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
D．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
10.[2022·江西南康中学月考]美国一个海军航空站曾安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600 ℃～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2＋O2===2H2O，负极反应为：2H2＋2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) －4e－===2H2O＋2CO2，则下列推断中正确的是（ ）
A．正极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．该电池的电极没有参加反应
C．电池供应1 ml水蒸气，转移的电子数为2 ml
D．O2从正极通入，发生氧化反应
11.一种可充电锂­空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x（x＝0或1）。下列说法正确的是（ ）
A.放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为
Li2O2－x===2Li＋ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(x,2))) O2
12.[2022·辽宁六校考试] 锂­铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是（ ）
A．放电时，正极的电极反应式为
Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
B．放电时，电子通过固体电解质向Li极移动
C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
D．整个反应过程中，氧化剂为O2
三、非选择题
13.[2022·贵州航天中学月考]
（1）如图所示，是原电池的装置图。请回答：
若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为 ；电子的移动方向是 ；反应进行一段时间后溶液C的氢离子浓度将 （填“升高”“降低”或“基本不变”）。
（2）下图是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是 。
A．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中移动
B．盐桥的作用之一是平衡电荷
C．铜片作电池的负极
D．该电池比单液原电池的电流更稳定
（3）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是 （填“正极”或“负极”），c电极的反应方程式为 ；若线路中转移3 ml电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的CH3OH的质量为 g。
专练32 原电池原理及应用二
1．A 根据题图可知Zn为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－=== Zn（OH） eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(4)) ，MnO2为正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O。A项，根据负极反应可知，Ⅲ区中负电荷减少，为了平衡溶液中电荷，放电时Ⅲ区的钾离子向Ⅱ区迁移，错误；B项，根据正极反应可知，Ⅰ区中正电荷减少，为了平衡溶液中电荷，硫酸根离子从Ⅰ区迁移至Ⅱ区，正确；D项，将正、负极电极反应相加即可得到电池总反应，正确。
2．C 电势低的电极为负极，负极失去电子，电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl（s），A项错误；pH与H＋浓度有关，根据pH＝（E－常数）/0.059可知，玻璃膜内外的H＋浓度差异会引起电动势的变化，B项错误；通过测定含已知pH的标准溶液的电池的E可以得出题给公式中常数的值，然后测定含未知溶液的电池的E就可以计算出未知溶液的pH，C项正确；因为pH计利用的是原电池原理，故其工作时是化学能转化为电能，D项错误。
3．B 由第一个图知金属的活动性顺序a＞b，第二个图中不能构成原电池，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c，由第三个图知金属的活动性顺序d＞c，第四个图电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；因此这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c，答案选B。
4．D 根据电池总反应可以看出，Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误。因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应， 交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，B项错误。用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误。当电路中转移0.01 ml e－时，负极生成0.01 ml Ag＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗了0.01 ml Cl－，由于电荷守恒，因此同时有0.01 ml H＋通过阳离子交换膜转移至右侧，D项正确。
5．B 在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。
6．A C6H12O6反应生成CO2时，C元素的化合价升高，发生氧化反应，因此C6H12O6→CO2是原电池的负极反应，A项错误；在微生物的作用下，反应速率加快，促进了反应中电子的转移，B项正确；原电池工作时，阳离子（H＋）移向电池的正极，C项正确；根据电池装置图知电池总反应为葡萄糖的氧化反应C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。
7．C 由题图知，充电时，碳纤维电极表面Mn2＋发生氧化反应生成MnO2，则碳纤维电极作阳极，A项正确；放电时，碳纤维电极为正极，Pt/C电极为负极，则电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极，B项正确；结合电池总反应知，充电时，碳纤维电极发生的反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，附近溶液的pH减小，C项错误；放电时，碳纤维电极表面MnO2发生还原反应生成Mn2＋，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D项正确。
8．A 放电时，电池总反应为Si＋O2===SiO2或Si＋O2＋2OH－===SiO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ＋H2O，故溶液的pH可能保持不变也可能变小，A项错误；据图可知，Si在负极发生氧化反应，电极反应式为Si－4e－＋4OH－===Si（OH）4，B项正确；二氧化硅不与弱碱反应，与强碱反应，生成硅酸盐，最终产物取决于溶液碱性的强弱，C项正确；正极通氧气，碳可能与氧气反应发生损耗，一段时间后需要更换，D项正确。
9．AD 在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，根据6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，通入氨气的电极为负极，通入二氧化氮的为正极。电子从负极流出，正极流入，则电子从左侧电极经过负载后流向右侧电极，故A正确；未说明是否为标准状况，无法计算2.24 L NO2的物质的量，因此无法计算转移的电子数，故B错误；电极A为负极，发生氧化反应，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，故D正确。
10．BC 该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OH－，正极反应为2CO2＋O2＋4e－===2CO eq \\al(\s\up11(2－),\s\d4(3)) ，A错误；该原电池为燃料电池，燃料电池的电极一般不会参与反应，B正确；由总反应式2H2＋O2===2H2O可知转移4 ml电子可产生2 ml水，因此供应1 ml水蒸气需要转移2 ml电子，故C正确；由正极反应可知氧的化合价从0价变为－2价，化合价降低，发生的是还原反应，D错误。
11．D 放电时，多孔碳材料的电极上的氧气得电子，发生还原反应，所以多孔碳材料为正极，A错误；放电时，锂作为负极，多孔碳材料一极为正极，由于外电路电子由负极流向正极，即由锂电极流向多孔碳材料电极， B错误；充电时，锂连电源负极作阴极，由于阳离子向阴极移动，所以Li＋向锂电极移动，C错误；充电是放电的逆反应，得到Li和O2，所以电极反应式书写正确， D正确。
12．B 由放电过程的反应方程式可进行如下分析：
由分析可知，A项正确；放电时，Li极上失去的电子通过负载向Cu极移动，B项错误；根据2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C项正确；通空气时，铜被氧化产生Cu2O，放电时Cu2O被还原为Cu，故整个反应过程中，铜相当于催化剂，氧化剂为O2，D项正确。
13．答案：（1） 2H＋＋2e－===H2↑ 由Fe电极沿导线流向A极 降低
（2）BD
（3）负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 16
解析：（2）根据装置图，Zn片为负极，Cu片为正极。
A项，原电池中，阴离子向负极移动，盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中移动，A项错误；B项，盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中移动，阳离子向CuSO4溶液中移动，盐桥的作用是形成闭合回路并平衡电荷使两边溶液保持电中性，B项正确；C项，根据上述分析，铜片作电池的正极，C项错误；D项，在双液原电池中Zn与CuSO4溶液不直接接触，使用盐桥使两边的溶液保持电中性，保障了电子通过导线从锌片到铜片的不断转移，使Zn的溶解和Cu的析出过程得以继续进行，形成持续稳定的电流；在单液原电池中，Zn与CuSO4溶液直接接触，Zn可与CuSO4溶液直接发生置换反应使部分化学能转化为热能，Cu在Zn片表面析出，阻碍Zn与溶液的接触，致使向外输出的电流强度减弱；双液原电池的电流比单液原电池的电流更稳定，D项正确。
（3）电极c上CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。根据电极反应式，负极每消耗1 ml CH3OH线路中转移6 ml电子，线路中转移3 ml电子，负极消耗CH3OH物质的量为0.5 ml，消耗CH3OH的质量为0.5 ml×32 g·ml－1＝16 g。实验
装置
部分
实验
现象
a极质量减小
b极质量增加
b极有气体产生
c极无变化
d极溶解
c极有气体产生
电流计指示在导线中电流从a极流向d极
电极
电极反应
原电池
正极（Cu）
Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极（Li）
Li－e－===Li＋