2024届高三新高考化学大一轮专题训练---化学电源

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题训练---化学电源，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．（河南省安阳市2023届高三下学期第三次模拟考试理科综合化学试题）一种低温Zn - MnO2纤维电池放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电时，电子由N电极经电解质溶液流向M电极
B．放电时，溶液中的Zn2+向N电极移动
C．若该装置外电路中有1 ml电子转移，理论上两极质量变化均为32.5 g
D．充电时， M电极的反应式：Mn2+ -2e- +4OH-=MnO2 +2H2O
2．（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+
3．（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2ml ，发生迁移的为12ml
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
4．（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
5．（2023秋·河南驻马店·高三统考期末）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正确的是
A．燃料电池总反应和燃料燃烧方程式不相同
B．正极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
C．质子通过交换膜从正极区移向负极区
D．葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池
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0.4ml
7．（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1ml O2，理论上有4.8ml K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极
8．（2023春·河北邢台·高三统考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是
A．图甲：通入的一极为正极
B．图乙：锌锰干电池属于一次电池
C．图乙：在使用锌锰干电池的过程中，被还原
D．图丙：正极的电极反应式为
9．（2023春·湖南·高三校联考阶段练习）硅作为地壳中第二丰富的元素，将其用于制作电池有很大的应用前景。某硅−酸电池，其电极材料分别为碳包覆硅和铜的CuSi@C以及，电解质溶液为酸性硫酸钠溶液，工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．硅−酸电池比碱性硅−空气电池更能实现持续放电
B．放电时，当电路中转移4ml电子时，负极区电解质溶液质量减少36g
C．放电时，负极电极反应式为
D．电极电极反应式仅为
10．（2023·陕西汉中·统考二模）LiFePO4电池是一种新型锂离子电池，其工作原理为LiFePO4+6C Li1-xFePO4+LixC6充放电时，Li+在正极材料上嵌入或脱嵌，随之在石墨中发生了LixC6的生成与解离。利用LiFePO4电池可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，其回收利用装置如图所示，下列说法不正确的是
A．放电时电池内部Li+向正极移动
B．电池工作时，正极反应式为： Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4
C．转化为硫酸铵时，M与b相接，N与a相接
D．该装置实际工作过程中需要在C处补充适量H2SO4
11．（2023春·四川眉山·高三校考阶段练习）我国科学家发现，将纳米级FeF3嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量。其中有机离子导体主要含AlxCl，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过。工作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．若FeF3从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量增多
B．为了提高电导效率，左极室采用酸性AlxCl水溶液
C．放电时，AlCl离子可经过隔膜进入右极室中
D．充电时，电池的阳极反应为Al+7AlCl-3e-=4Al2Cl
12．（2023·湖北·高三统考专题练习）双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和，作为和离子源。利用双极膜制取NaOH和，产品室1的产品是NaOH，其装置如图所示。
已知：产品室1的产品是NaOH，则下列说法正确的是
A．a为铅蓄电池的正极，电子由b极流出经装置流入a极
B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜
C．电极Ⅱ的电极反应式为
D．若要制60g NaOH，理论上铅蓄电池的负极增重72g
二、多选题
13．（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 ml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
14．（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
三、非选择题
15．（2022秋·广东梅州·高三广东梅县东山中学校考阶段练习）利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，即能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图1所示，回答问题：
(1)电流从_______(填“左”或“右”)侧电极经过负载后流向另一电极；电极A发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)为使电池持续放电，离子交换膜需选用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(3)A电极上的电极反应式为：_______。
(4)当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为_______。
(5)负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似。仔细阅读图2，写出酒驾测定中电池的总反应式：_______。
16．（2022春·云南玉溪·高三云南省玉溪第三中学校考开学考试）铅蓄电池是典型的可充电型电池，电池总反应式为Pb＋PbO2＋4H＋＋22PbSO4＋2H2O，请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：
(1)放电时：正极的电极反应式是_____；电解液中H2SO4的浓度将变_____；当外电路通过1ml电子时，理论上负极板的质量增加_____g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按上图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_____，电极反应：_____， B电极上生成_____，电极反应：_____，此时铅蓄电池的正、负极的极性将_____。
17．（2022春·吉林·高三吉化第一高级中学校校考期中）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
(1)氢氧燃料电池的在导线中电流的方向为由_______(用a、b表示)。
(2)溶液中OH-移向_______电极(填“A”或“B”)。
(3)B电极附近pH_______。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)该原电池的B极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，该电极的反应式为_______。
18．（2022秋·山西大同·高三统考期末）在能源日益匮乏、环保形势依然严峻的情况下，提高煤的利用率开发新能源已成为重要课题。
(1)水煤气不仅是重要的化工原料，也可作为燃料，具有燃烧速率快、抗爆性能好、压缩比高等特点。
①工业上以碳为原料制水煤气的化学方程式为___。
②上述制备水煤气的反应是___反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)直接碳固体氧化物燃料电池(DC—SOFCs)具有全固态结构、较高的能量转换效率等突出优势，有望成为一种高效、清洁的碳发电技术，其工作原理如图所示：
①电极a是___极(填“正”或“负”)。
②电极b的电极反应式为____。
③依据装置原理图推测，该条件下___放电更容易(填“CO”或“固体C”)。
参考答案：
1．C
【分析】放电时，N电极上Zn发生失电子的氧化反应转化成Zn2+，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，N电极为负极；M电极上MnO2发生得电子的还原反应转化成ZnxMnO2，电极反应为MnO2+2xe-+xZn2+= ZnxMnO2，M电极为正极；据此作答。
【详解】A．放电时，电子由负极（N电极）经外电路流向正极（M电极），电子不通过电解质溶液，A项错误；
B．放电时，溶液中的阳离子Zn2+向正极（M电极）移动，B项错误；
C．若该装置外电路有1ml电子转移，N电极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+，N电极质量减少32.5g，M电极的电极反应为MnO2+2xe-+xZn2+= ZnxMnO2，M电极质量增加32,5g，C项正确；
D．充电时为电解原理，M电极为阳极，电极反应为ZnxMnO2-2xe-=MnO2+xZn2+，D项错误；
答案选C。
2．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。
3．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2ml的同时，消耗12mlH+，即有10ml负电荷多余，需要10ml来补充，所以发生转移的为10ml，选项B不正确；
C．使得失电子守恒，则有6CO2~2.4N2，生成6mlCO2的同时生成2.4mlN2，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。
4．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。
5．D
【详解】A．燃料电池是根据燃料燃烧的方程式设计成的，所以燃料电池总反应和燃料燃烧方程式相同，A错误；
B．正极反应是还原反应，负极是氧化反应，负极电极反应式为，B错误；
C．内电路电流的方向是从负极到正极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C错误；
D．葡萄糖在微生物的作用下发生氧化还原将化学能转化为电能，形成原电池，D正确；
故选D。
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】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1ml O2，则电路上通过的电子为4ml，则理论上有4 ml K+通过阳离子交换膜从Q极移向P极，D错误；
故答案为：D。
8．D
【详解】A．氧气得到电子发生还原反应，所在电极为正极，故A正确；
B．锌锰干电池不能充电操作，属于一次电池，故B正确；
C．在使用锌锰干电池的过程中，得到电子被还原，故C正确；
D．铅蓄电池正极的电极反应式为，故D错误；
故选D。
9．D
【详解】A．因为碱性硅−空气电池的碱性电解液会腐蚀硅电极，所以硅−酸电池比碱性硅−空气电池更能实现持续放电，故A正确；
B．放电时，负极电极反应式为，电解质溶液中通过离子交换膜从负极移向正极，当电路中转移4ml电子时，负极区电解质溶液2ml消耗(生成1ml SiO2，4ml氢离子向右移动)，因此负极区质量总共减少2ml×16g∙ml−1＝36g，故B正确；
C．根据B选项分析得到放电时，负极电极反应式为，故C正确；
D．由图可知，电极为正极，电极反应式为和，故D错误。
综上所述，答案为D。
10．D
【分析】由图可知，左侧装置为LiFePO4电池，M电极为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6— xe—= xLi++6C，N电极为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4 在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4；右侧装置为电解池，将雾霾中的一氧化氮、二氧化硫转化为硫酸铵时，与负极M电极相接的b电极为阴极，酸性条件下一氧化氮得到电子发生还原反应生成铵根离子和水，电极反应式为NO+ 5e—+6H+=NH+H2O，与正极N电极相接的a电极为阳极，水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2—2e—+H2O =SO+4H+，电解的总反应方程式为5SO2+NO+8H2O (NH4)2SO4+ 4H2SO4，所以实际工作过程中需要在C处补充适量氨水。
【详解】A．LiFePO4电池放电时，电池内部阳离子锂离子向正极移动，故A正确；
B．由分析可知，电池工作时，N电极为正极，锂离子作用下Li1-xFePO4 在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 + xLi++ xe—= LiFePO4，故B正确；
C．由分析可知，将雾霾中的一氧化氮、二氧化硫转化为硫酸铵时，与负极M电极相接的b电极为阴极，与正极N电极相接的a电极为阳极，故C正确；
D．由分析可知，电解的总反应方程式为5SO2+NO+8H2O (NH4)2SO4+ 4H2SO4，实际工作过程中需要在C处补充适量氨水将生成的硫酸转化为硫酸铵，故D错误；
故选D。
11．C
【分析】根据图中电子流动方向知铝电极为负极，嵌入电极是正极，工作时，铝单质失去电子生成，再与结合生成，电极反应式为；
【详解】A．“将纳米级嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量”，若从电极表面脱落，电池容量减小，则电池单位质量释放电量减少，A错误；
B．把左极室的有机离子导体改成水溶液后，会使左极室溶液中的离子总浓度减小，导致电导效率下降，B错误；
C．放电时，左边电极为正极，右边电极为负极，阴离子向负极移动，结合分析可知右边负极需要消耗，故离子经过隔膜进入右极室中，C正确；
D．电池充电时为电解池装置，电池的负极与外接电源负极相连为阴极，电极反应为放电时正极反应的逆过程，反应为，D错误；
故选C。
12．D
【分析】已知产品室1的产品是NaOH，说明原料室中往左移动，电极Ⅰ是阴极，a为铅蓄电池的负极，b为铅蓄电池的正极，膜1为阳离子交换膜，H2PO向右移动到产品室2中，膜2为阴离子交换膜，双极膜向左解离生成氢离子，从而得到磷酸，解离生成的氢氧根离子向右移动到电极Ⅱ（阳极）区，阳极发生失电子的氧化反应，据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，a为铅蓄电池的负极，电子由a极流出经装置流入b极，A错误；
B．结合上述分析可知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，B错误；
C．电极Ⅱ为阳极，水发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：，C错误；
D．铅蓄电池的负极反应为：，当转移2ml电子时，负极增加1ml 的质量，即96g，生成的60g NaOH，即为1.5ml，转移的也是1.5ml，电路中转移1.5ml电子，负极增重的质量为72g，故D正确；
故选D。
13．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 ml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。
14．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。
15．(1) 右 氧化
(2)阴
(3)2NH3-6e-＋6OH-=N2＋6H2O
(4)0.8 ml
(5)CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2O
【分析】由反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极。
（1）
原电池放电时，电流由正极经过导线流向负极，即电流由右侧电极经过负载后流向左侧电极；A为负极，NH3失电子，发生氧化反应；
（2）
B为正极，不断通入NO2，为防止二氧化氮与KOH反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，则原电池工作时，要使OH-向负极移动，离子交换膜需选用阴离子交换膜；
（3）
A电极为负极，发生失电子的氧化反应，反应式为电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
（4）
正极上NO2发生的电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，即有2mlNO2被处理时，转移电子8ml，所以有4.48LNO2(标准状况)即0.2mlNO2被处理时，转移电子0.8ml；
（5）
由图2可知，总反应为酒精和氧气反应生成醋酸和水，化学方程式为C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O。
16．(1) PbO2＋2e-＋4H＋＋===PbSO4＋2H2O 小 48
(2) Pb PbSO4＋2e-=Pb＋ PbO2 PbSO4＋2H2O-2e-=PbO2＋4H＋＋ 对换
【解析】（1）
放电时：正极PbO2得电子生成PbSO4，正极的电极反应式是PbO2＋2e-＋4H＋＋===PbSO4＋2H2O；放电时总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，电解液中H2SO4的浓度将变小；负极反应式是Pb-2e-＋===PbSO4，当外电路通过1ml电子时，生成0.5ml PbSO4，理论上负极板的质量增加48g。
（2）
A与电源负极相连，A是阴极，阴极发生反应PbSO4＋2e-=Pb＋，A电极上生成Pb；B与电源正极相连，B是阳极，阳极反应式是PbSO4＋2H2O-2e-=PbO2＋4H＋＋，B电极上生成PbO2，此时铅蓄电池的正、负极的极性将对换。
17．(1)b→a
(2)A
(3)增大
(4) 还原 O2+2H2O+4e-=4OH-
【分析】氢氧燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，即A为负极，B为正极，据此分析作答。
（1）
电流从正极沿导线流向负极，由分析可知A为负极，B为正极，电流流动方向为b到a，故答案为：b→a；
（2）
A为负极，B为正极，则溶液中OH-移向A电极，故答案为：A；
（3）
B电极上，氧气得电子，发生还原反应，电极方程式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，可知附近pH增大，故答案为：增大；
（4）
B电极上，氧气得电子，发生还原反应，电极方程式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：还原；O2+2H2O+4e-=4OH-。
18．(1) C+H2O(g)CO+H2 吸热
(2) 正 CO+O2--2e-=CO2 CO
【详解】（1）①工业上以碳为原料制水煤气，碳和水在高温条件下反应生成一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为C+H2O(g)CO+H2；
②上述制备水煤气的反应是吸热反应；
（2）①电极a氧气得电子生成氧离子，发生还原反应，a极是正极。
②电极b是CO失电子生成二氧化碳，b的电极反应式为CO+O2--2e-=CO2；
③依据装置原理图可知，该条件下CO放电更容易；