2024届高三新高考化学大一轮专题练习-化学电源

2024届高三新高考化学大一轮专题练习-化学电源

一、单选题

1．（安徽省马鞍山市2023届高三下学期第三次教学质量监测理科综合化学试题）某新型电池，可将CO2气体转化为CO和H2，其原理如图所示。下列说法正确的是

A．电极A为原电池的正极，发生氧化反应

B．放电过程中，H+由A极区向B极区迁移

C．若电路中转移0.6mol电子，生成的CO和H2共0.3mol

D．B极区液体为纯甘油

2．（2023春·江苏盐城·高三校联考阶段练习）以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。下列说法错误的是

A．该电池工作时能量由化学能转化为电能

B．A极为电池正极，发生氧化反应

C．负极的电极反应式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O

D．该电池的总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O

3．（2023春·四川成都·高三校联考期中）高电压水系锌－有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，Cl-通过阴膜向正极区迁移

B．放电时，负极区溶液的pH减小

C．充电时，Zn与外接直流电源负极相连

D．充电时，阳极电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+

4．（2023春·陕西榆林·高三校联考期中）某微生物燃料电池可用于高浓度有机废水(有机物以代表)和高浓度硝酸根废水的净化，其原理如图所示。下列说法中不正确的是

A．净化污水时，中间室中向左室移动

B．每消耗2mol ，发生迁移的为12mol

C．理论上生成的体积大于(同温同压下)

D．转为过程中会向溶液中释放

5．（2023春·福建厦门·高三厦门双十中学校考期中）如图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代图中氧气，可达到废水处理的目的(已知：a室中微生物降解有机物产生、和)。关于该电池，下列说法不正确的是

A．通过质子交换膜从a室进入b室

B．a室内发生氧化反应，电极为正极

C．b室内发生的电极反应为：

D．该电池不能在高温环境工作

6．（2023春·四川达州·高三统考期中）氨可用于燃料电池，氨易液化，运输和储存方便，安全性能更高。新型NH3－O2燃料电池的装置如图所示，电池工作时的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O，下列说法正确的是

A．电极a作负极 B．NH3发生还原反应

C．OH-向电极b方向迁移 D．当消耗2.24LO2时，电路中转移电子0.4mol

7．（2023秋·广东深圳·高三统考期末）碘因来源丰富和具有较快的氧化还原动力性能使其作为电池的正极材料备受青睐。如图为聚乙二醇(PEG)水系电解液锌碘双离子二次电池的装置示意图。已知：PEG与易发生络合反应，生成的PEG的碘化物不能穿过隔膜，下列说法不正确的是

A．PEG可以防止穿梭到N电极区域

B．放电时，电子由N极经外电路流向M极

C．充电时，N电极反应式为

D．隔膜上的孔隙越小，电池的性能越好

8．（2023·全国·高三专题练习）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为，下列说法正确的是

A．放电时，电能转化为化学能

B．放电时，Y极发生还原反应

C．充电时，X极电极反应式为

D．充电时，每转移1mol ，Y极质量减少23g

9．（2023·安徽安庆·校联考模拟预测）研究微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能对工业污水等进行处理。利用微生物燃料电池处理含硫废水并电解制备KIO3的原理如图所示，下列说法错误的是

A．为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH

B．左池工作一段时间后，N极附近pH降低

C．Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O

D．电路中每消耗1mol O2，理论上有4.8mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极

10．（2023春·宁夏银川·高三银川唐徕回民中学校考阶段练习）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H2O生成

B．微生物参与的反应中无电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为

二、多选题

11．（2023·山东·统考高考真题）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是

A．甲室电极为正极

B．隔膜为阳离子膜

C．电池总反应为：

D．扩散到乙室将对电池电动势产生影响

12．（2023春·安徽合肥·高三安徽省庐江汤池中学校联考期中）某固体酸燃料电池以NaHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构如图，电池总反应可表示为2H2+O2=2H2O，下列有关说法正确的是

A．电子通过外电路从b极流向a极

B．每转移0.1 mol电子，消耗标准状况下1.12 L的

C．b极上的电极反应式为

D．由a极通过固体酸电解质传递到b极

13．（2023秋·河北唐山·高三统考期末）某实验小组，以甲图燃料电池为电源电解制备，图甲中A与B都为惰性电极，图乙的电极分别是铁电极和石墨电极，下列相关说法中正确的是

A．燃料电池负极反应式为：

B．乙中x可为NaCl，也可为

C．苯的作用是隔绝空气，防止被氧化

D．甲中接线柱A应与乙中Fe电极相连

14．（2023·山东·模拟预测）一种新型AC/LiMn2O4体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1:2反应合成)，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极，Li2SO4作电解液，充电、放电的过程如图所示：

下列说法正确的是

A．合成LiMn2O4的过程中可能有O2产生

B．放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+xe- = Li(1-x)Mn2O4+xLi+

C．充电时AC极应与电源负极相连

D．可以用Na2SO4代替Li2SO4作电解液

三、非选择题

15．（2022春·辽宁大连·高三大连市第二十三中学校联考期中）随着国家大力发展清洁能源产业的要求，新能源产业规模迅速壮大。试完成下列问题。

(1)现在电瓶车所用电池一般为铅酸蓄电池，如图所示：

这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为。则电池放电时，B电极的质量将___________(填“增加”“减小”或“不变”)，溶液的pH会___________(填“增大”或“减小”)，写出正极反应式：___________。

(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

①该电池工作时，甲醇燃料应从___________口通入；

②该电池负极的电极反应式___________；

③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成时，有___________mol电子转移。

(3)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质，溶于混合有机溶剂中，通过电解质迁移入晶格中，生成。

①电池的负极电极反应式为___________；

②组装该电池必须在无水、无氧条件下进行，其原因是___________。

16．（2023秋·吉林长春·高三统考期末）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”))，通入电极的电极反应式为_______。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，乙池中发生的总反应的化学方程式为_______。

(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗的体积为_______(标准状况下)。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的将_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；丙中溶液的将_______。

17．（2023秋·重庆北碚·高三统考期末）各类电池广泛用在交通工具(如电动汽车、电动自行车等)上，实现了节能减排，也为生活带来了极大的便利。

(1)传统汽车中使用的电池主要是铅蓄电池，其构造如图。

①放电时，铅蓄电池总反应式为：______；

②充电时，电源正极与______(填“Pb”或“”)连接，溶液的pH会______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)重庆在新能源汽车的制造和开发上走在时代的前列。新能源汽车使用的主要是锂离子电池，某锂离子电池工作原理如图所示。

总反应式为：

①放电时，电极b是______极，a电极反应式为______；

②充电时，当导线中通过2mol时，阴极的固体质量增加______g。

③与传统的铅蓄电池相比，锂电池具有的优点有：______(一点即可)。

(3)2020年上海进博会展览中，诸多氢能源汽车纷纷亮相，氢氧燃料电池被誉为氢能源汽车的心脏。某种氢氧燃料电池的内部结构如图所示：

①a处通入的气体是______；

②电池每消耗5.6L(标准状况下)氢气，电路中通过的电子数目为______。

18．（2022秋·上海静安·高三上海市市西中学校考期末）燃料电池可以将燃料的化学能直接转化为电能，能量利用率高。

(1)碱性燃料电池(AFC)是最早进入实用阶段的燃料电池之一，也是最早用于车辆的燃料电池，以KOH、NaOH溶液之类的强碱性溶液为电解质溶液。其优点为性能可靠，具有较高的效率。甲烷碱性燃料电池正极的电极反应式为_______

(2)某燃料电池主要构成要素如图所示

电流方向为__；电池工作时，X为___； a电极的反应式为___； b电极的反应式为____。

参考答案：

1．C

【分析】原电池中A电极是CO2气体转化为CO和H2，发生的反应为CO2+4H++4e-=CO+ H2+ H2O，因此A电极是作为原电池的正极，那么B电极观察反应物与生成物结构可知，去氢加氧属于是氧化反应，据此作答。

【详解】A．根据图可知，A电极中有CO2气体转化为CO和H2，因此发生的是还原反应，作为原电池的正极，故A错误；

B．在电极A发生的反应为CO2+4H++4e-=CO+ H2+ H2O，H+由B区向A区迁移，故B错误；

C．根据电极A的反应可知，转移4mole-时生成CO和H2共2mol，则转移0.6mol电子时生成CO和H2共0.3mol，故C正确；

D．B极区不仅含有甘油，还有其产物，是混合物，故D错误；

故答案选C。

2．B

【分析】甲烷燃料电池中甲烷发生氧化反应，故B极为负极，A为正极，据此分析。

【详解】A．电池工作时化学能转化为电能，故A正确；

B．A电极通入氧气，化合价降低，发生还原反应，故B错误；

C．B电极通入甲烷，甲烷失去电子和阳离子结合生成二氧化碳和水，其反应式为CH4+4O2−-8e-=CO2+2H2O，故C正确；

D．甲烷燃料电池是化学能转化为电能，不是化学能变为热能，该电池的总反应：CH4+2O2 =CO2+2H2O，故D正确。

故答案为B。

3．A

【详解】A．原电池中阴离子向负极移动，故放电时，Cl-不会向正极区迁移，A错误；

B．放电时，负极区锌失去电子发生氧化反应，，溶液氢氧根离子浓度减小，pH减小，B正确；

C．充电时，Zn做阴极，与外接直流电源负极相连，C正确；

D．充电时，阳极的FQH2失去电子反应氧化反应，电极反应式为FQH2-2e-=FQ+2H+，D正确；

故选A。

4．B

【分析】左室中：失电子产生CO2，C元素化合价升高被氧化，作为原电池的负极，电极反应式为；右室为正极，得电子产生N2，N元素化合价降低被还原，电极反应式为；

【详解】A．在原电池中，阴离子向负极移动，即Cl-向左室移动，选项A正确；

B．根据可知，消耗2mol的同时，消耗12molH+，即有10mol负电荷多余，需要10mol来补充，所以发生转移的为10mol，选项B不正确；

C．使得失电子守恒，则有6CO2~2.4N2，生成6molCO2的同时生成2.4molN2，n(CO2)> n(N2)，所以V(CO2)> V(N2)，选项C正确；

D．转为过程中电极反应为，有H+产生，选项D正确；

答案选B。

5．B

【分析】根据图中电子移动方向可知，左侧石墨电极为负极，右侧石墨电极为正极。

【详解】A．电解质溶液中的阳离子向正极移动，H+通过质子交换膜从a室进入b室，A正确；

B．左侧石墨电极为负极，负极上微生物降解有机物生成e-，则负极上的物质为还原剂发生氧化反应，B错误；

C．b室的石墨电极为正极，b室通入氧气，生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，C正确；

D．该电池负极上微生物降解有机物产生电子，高温下微生物失去活性，原电池不工作，D正确；

故答案选B。

6．C

【详解】A．该装置为燃料电池，根据总反应方程式可知，通入氧气的a电极作正极，电极反应式为，发生还原反应，A错误；

B．通入氨气的b电极作负极，电极反应式为，发生氧化反应，B错误；

C．a电极作正极，b电极作负极，OH－向电极b方向迁移，C正确；

D．气体不一定在标况下，无法计算转移电子数，D错误。

答案选C。

7．D

【分析】该装置为二次电池，放电时：N为负极，M为正极；充电时：N为阴极，M为阳极。

【详解】A．PEG通过络合反应，防止在水系电解液中溶解，可防止碘化物穿梭，A正确；

B．放电时，电子由N极(负极)经外电路流向M极(正极)，B正确；

C．充电时，N电极反应式为：，M电极反应式为：，C正确；

D．隔膜孔隙过小，会增加电解液离子迁移难度，电阻增大使电池性能下降，D错误；

故选D。

8．C

【分析】由图可知，放电时，X电极为原电池的正极，钠离子作用下Na1−xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成NaFePO4，电极反应式为Na1−xFePO4+xe—+xNa+=NaFePO4，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，电极反应式为NaxC—xe—=xNa++C，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，Y电极做阴极。

【详解】A．由分析可知，放电时，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误；

B．由分析可知，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，故B错误；

C．由分析可知，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，电极反应式为NaFePO4—xe—=Na1−xFePO4+xNa+，故C正确；

D．由分析可知，充电时，Y电极做阴极，电极反应式为xNa++C+xe—=NaxC，则每转移1mol电子，Y极质量增加23g，故D错误；

故选C。

9．D

【分析】石墨电极M处，CO2在光合菌、光照条件下转化为O2，O2在M极放电生成H2O，发生还原反应，M为正极，正极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，N极为负极，硫氧化菌将FeSx氧化为S，硫再放电生成，负极电极反应式为S-6e-+4H2O=+8H+，H+通过质子交换膜由右室移向左室；铂电极P为阴极，铂电极Q为阳极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应式为I2+12OH--10e-=2+6H2O，阴极生成氢氧根离子，而阳极生成的比消耗的OH-少，溶液中K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，据此分析解题。

【详解】A. 由于光合菌和硫氧化菌均为细菌，其活性受温度和pH的影响，故为保证制备KIO3的制备速率，需要控制左池的温度与pH，A正确；

B. 由分析可知，左池N极为负极，负极电极反应式为S-6e-+4H2O=+8H+，则左池工作一段时间后，N极附近pH降低，B正确；

C. 由分析可知，Q极反应式为：I2+12OH- -10e- =2-+6H2O，C正确；

D.由分析可知，电路中每消耗1mol O2，则电路上通过的电子为4mol，则理论上有4 mol K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，D错误；

故答案为：D。

10．B

【分析】该装置中，微生物为负极，发生反应：，为正极，反应为：。

【详解】A．为正极，反应为：，A正确；

B．微生物为负极，反应过程中失去电子，发生氧化反应，B错误；

C．在原电池中，阳离子向正极移动，所以质子（）通过交换膜从负极区移向正极区，C正确；

D．负极反应：，正极反应：，总反应为：，D正确；

故选B。

11．CD

【详解】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误；

B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；

C. 左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确；

D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。

综上所述，答案为CD。

12．BD

【分析】由图可知，a极为负极，电极反应式为H2-2e-=2H+，b极为正极，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，据此作答。

【详解】A．电子通过外电路从a极(负极)流向b极(正极)，A错误；

B．由电极反应式为H2-2e-=2H+可知，每转移0.1 mol电子，消耗标准状况下H2的体积为：=1.12 L，B正确；

C．b极为正极，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，C错误；

D．H+由a极(负极)通过固体酸电解质传递到b极(正极)，D正确；

故答案为：BD。

13．BC

【详解】A．甲图是燃料电池，通入肼的一极为负极，通入氧气的一极为正极，由图可知正极附近有大量的氧离子，所以负极反应式为：，故A错误；

B．要制备 ，乙为电解池，其中Fe电极为阳极，电极反应为，C电极为阴极，电极反应为，电解质溶液X可为NaCl，也可为，故B正确；

C．有较强的还原性，苯的密度比水小，且与水互不相溶，所以乙中的苯可以隔绝空气，防止被氧化，故C正确；

D．由AB分析可知甲中接线柱A为燃料电池的负极，乙中C电极为电解池的阳极，二者应该相连，故D错误；

故答案为：BC。

14．AC

【详解】A．和按物质的量比反应合成，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，氧元素化合价升高，可能有产生，故A正确；

B．放电时，锂离子向正极移动，正极的电极反应式为，故B错误；

C．放电时AC作负极，充电时AC极应与电源负极相连，故C正确；

D．放电时，需要参与正极反应，所以不能用代替作电解液，故D错误；

选AC。

15．(1)     增加     增大     PbO2+2e-+ SO+4H+=PbSO4+2H2O

(2)     b     CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+     1.2

(3)     Li-e-=Li+     负极材料为Li，可与水反应

【详解】（1）放电时，负极上铅失电子发生氧化反应，电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，电极由Pb变为PbO2，质量增加，根据总反应可知，该反应消耗硫酸，则氢离子浓度减小，pH增大；正极的反应式为：PbO2+2e-+ SO+4H+=PbSO4+2H2O；；

（2）①由氢离子移动方向知，右侧电极为燃料电池的正极，左侧电极为负极，则b口通入甲醇；

②由氢离子移动方向知，左侧电极为负极，在水的作用下，甲醇在负极上失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；

③负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+，由电极反应式可知，6.4g甲醇完全反应生成二氧化碳时，转移电子的个数为×6=1.2mol；

（3）Li为负极，被氧化，电极方程式为Li-e-=Li+；

因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂；

16．(1)     原电池    

(2)     阳极    

(3)280

(4)     减小     增大

【分析】由题干图示信息可知，甲池为甲醇燃料电池，通CH3OH的一极为负极，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；乙池为电解池，石墨电极A为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag；丙池为电解池，电极C为阳极，电极反应为：2Cl- -2e-=Cl2↑，电极D为阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。

【详解】（1）①由分析可知，甲池为原电池；

②通入CH3OH 电极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=+6H2O；

（2）①由分析可知，乙池A(石墨)电极的名称为阳极；

②电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，Ag电极B为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，则乙池中总反应式为：；

（3）由分析可知，当乙池中B极质量增加 5.40g ，即析出5.40g的Ag时，n(Ag)==0.05mol，则电路中转移的电子的物质的量为0.05mol，故甲池中理论上消耗 O2的体积为=0.28L=280mL；

（4）①若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲池为甲醇燃料电池，通CH3OH的一极为负极，电极反应为：CH3OH+8OH--6e-=+6H2O，通O2的一极为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，则溶液的 pH 将减小；

②若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，即用惰性电极电解NaCl溶液，丙中D极即阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则阴极的产物为NaOH、H2，由于生成了NaOH，则溶液的 pH 将增大。

17．(1)               减小

(2)     负          14     质量轻、电池寿命长、体积小便于携带、绿色环保更安全等(任写一条)

(3)     氢气()     或

【详解】（1）①如图，为铅蓄电池，Pb作为电池负极，失电子被氧化，电极反应式为；作为电池正极，得电子被还原，电极反应式为，放电时，总反应为；

故答案为：；

②充电时，作为电解池，电源正极与铅蓄电池的正极相连，原来的正极作阳极，电极反应式为，溶液中的增大，pH减小；

故答案为：；减小；

（2）①如图，放电时向a极移动，则a为电池正极，得电子，电极反应式为，b为电池负极，失电子，电极反应式为；

故答案为：负；；

②充电时，为电解池，原来电池的负极连接电源负极作阴极，电极反应为，当导线中通过2mol时，阴极的固体质量增加；

故答案为：14；

③锂电池具有质量轻、电池寿命长、体积小便于携带、绿色环保更安全等，综上所述，与传统的铅蓄电池相比，锂电池具有的优点有：质量轻、电池寿命长、体积小便于携带、绿色环保更安全等；

故答案为：质量轻、电池寿命长、体积小便于携带、绿色环保更安全等(任写一条)；

（3）①如图，为氢氧燃料电池装置，放电时向右移动，则右端通入气体b的为正极，则b为氧气，a为氢气，在负极放电，电极反应为；

故答案为：氢气()；

②根据题意，负极电极反应为，电池每消耗5.6L(标准状况下)氢气，电路中通过的电子数目为或；

故答案为：或。

18．(1)

(2)     a到b     H2O         

【分析】（1）对于燃料电池，燃料作负极发生氧化反应，氧气作正极发生还原反应；

（2）根据图像分析，氧气通入的a电极为正极，则b为电池负极；酸性条件下，a极发生反应，b极发生；

【详解】（1）甲烷燃料电池的正极为氧气发生还原反应，；

故答案为：；

（2）根据分析，a为正极，b为负极，电流由正极流向负极；根据分析X为H2O；a极发生还原反应，b极发生氧化反应；

故答案为：a到b；H2O；；。