2024届高三新高考化学大一轮专题练习—原电池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习—原电池，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。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习—原电池
一、单选题
1．（2023·广东·校联考模拟预测）硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是

A．b电极发生氧化反应
B．a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液
C．的迁移方向为b电极→a电极
D．每生成2g H2，负极区需消耗22.4 L H2S
2．（2023秋·内蒙古赤峰·高三校联考期末）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂——海水电池构造示意图(图1)，一种镁——海水电池装置示意图(如图2)。下列说法错误的是
  
A．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
B．N极发生的电极反应：O2+4e－+2H2O=4OH－
C．X为正极，可用铜、石墨等做电极材料
D．如图2外电路中每通过2mol电子，溶液中2molH+由阳离子交换膜左侧向右侧迁移
3．（2023春·湖北宜昌·高三校联考期中）2022年9月27日，宁德时代邦普一体化新能源产业园邦普时代项目在宜昌高新区开工，下图是其产品之一的简易装置图。工作时将正极材料转化为，甲酸盐转化为保持厌氧环境。已知右侧装置为原电池，电极a、b、c均不参与反应。下列说法正确的是
  
A．在b电极上被氧化
B．a电极反应式为
C．装置工作时，A室溶液pH逐渐减小
D．d电极反应式为
4．（2023春·甘肃兰州·高三兰州一中校考期中）关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是
  
A．图I所示装置为原电池
B．化石燃料是可再生能源，燃烧时将化学能转变为热能
C．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成
D．金刚石转化为石墨能量变化如图II所示，则金刚石比石墨稳定
5．（2023春·湖北省直辖县级单位·高三统考阶段练习）下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列叙述正确的是
  
A．a处通入氧气，b处通入氢气
B．通入O2的电极为电池的正极
C．通入H2的电极发生反应：H2-2e-=2H+
D．导线中每通过1mole-，需要消耗11.2 LO2(标况)。
6．（2023·全国·模拟预测）天津大学在光催化应用研究取得重大进展，以下是光催化微生物燃料电池的工作原理：

已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)－空穴(h+)。下列说法错误的是
A．电极电势：电极a＞电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b电极反应式：(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O=6nCO2↑+24nH+
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)
7．（2023春·浙江杭州·高三期中）《中国碳中和与清洁空气协同路径(2022)》报告指出，我国要在2030年实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示。下列说法不正确的是
  
A．该装置能将化学能转化为电能
B．N极电极反应方程式为
C．工作一段时间后，M电极室中的溶液pH下降
D．外电路中，电流由N极经负载流向M极
8．（2023春·浙江温州·高三乐清市知临中学校考期中）银锌电池是一种常见的化学电源，电池反应为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其构造示意图如图所示。下列说法不正确的是

A．Zn电极的电极反应式：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B．Ag2O电极发生还原反应
C．电池工作时，电子由锌电极流出经过外电路流向Ag2O电极
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
9．（2023春·广东广州·高三广州市第七中学校考期中）金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。该电池以金属M为负极，碳材料为正极，放电时下列说法正确的是

A．将电能转化为化学能 B．负极上发生还原反应
C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极
10．（2023春·河北邢台·高三统考期中）下列装置中能组成原电池的是
A． B． C． D．
11．（2023春·广东佛山·高三佛山一中校考阶段练习）常温下，将除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(如下图所示)，测得原电池的电流(Ⅰ)随时间(t)的变化如右图所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是

A．t1时刻前，Al片作负极
B．t1时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应
C．t1时刻后，失电子作负极，电流方向发生改变
D．烧杯中发生的离子反应为3NO2 + 2OH— ＝ 2NO + NO + H2O
12．（2023春·四川成都·高三校联考期中）下列说法与电化学腐蚀无关的是

A．镀锌铁(白铁板)耐用
B．纯镁粉与稀硫酸反应产生大量气泡
C．一段时间后，如图烧杯中的Fe片质量变小
D．铁锅未及时洗净(残液中含有NaCl)，不久会出现红褐色锈斑

二、多选题
13．（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
14．（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

三、非选择题
15．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。
Ⅰ.雾霾严重影响人们生活，雾霾的形成与汽车排放的NOx等有毒气体有关。
(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A．2v正(NO)=v逆(CO2)
B．混合气体中N2的体积分数保持不变
C．单位时间内断裂1个N≡N同时生成1个C=O
D．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变
E.恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变
(2)在催化转化器中，汽车尾气中CO和NO可发生反应2CO(g)＋2NO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)，若在容积为10L的密闭容器中进行该反应，起始时充入0.4molCO、0.2molNO，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间变化如图所示。
  
①实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=_______mol·L-1·min-1。
②实验a中NO的平衡转化率为_______。
Ⅱ.为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。
  
(3)回答下列问题：
①该燃料电池中正极通入的物质是_______，负极发生的反应式为_______。
②电池工作时，OH-移向_______电极(填“a”或“b”)。
16．（2023春·辽宁·高三校联考期中）燃料电池是利用燃料(如、CO、、、等)与反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)的负极反应式为___________，正极反应式为___________，放电过程中溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下，下列有关说法正确的是___________。
  
a．电池工作时，向负极移动
b．电子由电极2经外电路流向电极1
c．电池总反应为
d．电极2发生的电极反应为
(3)铅酸蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和，电解质溶液为稀硫酸，该电池工作时发生的总反应为。试回答下列问题。
①铅酸蓄电池的负极材料是___________，正极反应为___________。
②若有1mol电子从某电极流出，则参加反应的是___________mol，负极的质量变化是___________(填“增大”或“减小”)___________g。
17．（2023春·河南濮阳·高三濮阳外国语学校校考期中）依据原电池原理，请回答下列问题。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池属于___________(填“一次电池”或“二次电池”)，锌锰电池的正极材料是___________，负极发生的电极反应式为___________。若反应消耗19.5g负极材料，则电池中转移电子的数目为___________。
  
(2)以Al、Mg为电极，可以组装如图所示原电池装置。
    
①若电解质溶液为稀硫酸，Mg上发生的电极反应式为___________。
②若电解质溶液为NaOH溶液，Al上发生的电极反应式为___________。
(3)微型锌银电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为。负极发生的电极反应式为___________，电池工作过程中，电解液中向___________(填“Ag/”或“Zn”)极迁移。
18．（2023春·广东深圳·高三深圳市观澜中学校考阶段练习）I．填空。
(1)下列反应中，能量变化符合图1的有___________(填序号，下同)，符合图2的有___________。
①煅烧石灰石  ②木炭燃烧  ③炸药爆炸  ④酸碱中和  ⑤碳与二氧化碳高温反应

II．如图所示，把试管放入盛有25℃时饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。已知：的溶解度随温度升高而降低。试回答下列问题：

(2)实验中观察到的现象是___________。
(3)若将镁和稀盐酸的反应设计成原电池，用稀盐酸作电解质溶液，铜为原电池的某一电极材料，则铜为原电池的___________(填“正”或“负”，下同)极。电解质溶液中向___________极移动。
(4)将铁棒和锌片连接后浸入溶液里，当电池中有0.2mol电子通过时，正极电极反应式：___________，负极质量的变化是减少___________g。

参考答案：
1．B
【分析】根据工作原理图分析可知，b电极上H+获得电子生成氢气，则b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，据此分析解答问题。
【详解】A．由分析可知，b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，则b电极发生还原反应，A错误；
B．由分析可知，a电极区反应为：Fe2+-e-=Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；
C．由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故的迁移方向为负极a电极→正极b电极，C错误；
D．题干未告知H2S所处的状态是否为标准状况，故无法计算每生成2g H2，负极区需消耗H2S的体积，D错误；
故答案为：B。
2．D
【详解】A．根据图中信息得到玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能，故A正确；
B．根据锂−海水电池构造，M极为Li电极，作负极，N极为正极，则N极发生的电极反应：O2+4e－+2H2O=4OH－，故B正确；
C．根据图2分析Mg为负极，X极为正极，可用铜、石墨等做电极材料，故C正确；
D．如图2外电路中每通过2mol电子，根据“同性相吸”，则溶液中1mol Mg2+由阳离子交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。
综上所述，答案为D。
3．B
【分析】右侧装置为原电池，工作时将正极材料转化为，可知d为正极、c为负极，负极甲酸盐失电子生成二氧化碳；左侧装置为电解池，则a是阳极、b是阴极。
【详解】A．b是阴极，氢离子在b电极上被还原为氢气，故A错误；
B．a为阳极，甲酸盐在a极失电子被氧化为二氧化碳，a电极反应式为，故B正确；
C．装置工作时，a极发生反应，b极发生反应2H++2e-=H2↑，根据电子守恒，电路中转移2mol电子，b极消耗2molH+，a极只生成1molH+，即a只能提供1molH+进入A室，所以A室溶液pH逐渐增大，故C错误；
D．工作时将正极材料转化为，d电极反应式为，故D错误；
选B。
4．C
【详解】A．图I中两烧杯未连通，不能形成闭合回路，因此不能构成原电池，故A错误；
B．化石燃料是不可再生能源，故B错误；
C．化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的生成，断键过程吸收能量，成键过程释放能量，导致化学反应中伴随能量变化，故C正确；
D．由图可知金刚石转化为石墨的过程放热，石墨能量低于金刚石，物质能量越低越稳定，则石墨比金刚石稳定，故D错误；
故选：C。
5．B
【详解】A．根据图中信息电子铜N向P移动，则N 负极即a处为负极，通入燃料即通入氢气，b处通入氧气，故A错误；
B．燃料作负极，氧化剂氧气作正极，则通入O2的电极为电池的正极，故B正确；
C．该电池是碱性燃料电池，则通入H2的电极发生反应：H2−2e－＋2OH－＝2H2O，故C错误；
D．导线中每通过1mole－，需要消耗0.25mol氧气即5.6 LO2(标况)，故D错误。
综上所述，答案为B。
6．D
【详解】A．根据题图信息判断，在电极b上失电子，转化为，则电极b为负极，电极a为正极，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，故A正确；
B．根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子()、空穴()，光生电子会与结合生成水，光生空穴会与电极b产生的电子结合，故B正确；
C．在电极b上失电子生成和氢离子，根据得失电子守恒、电荷守恒，电极b发生的电极反应式为，故C正确；
D．根据电极反应，右侧溶液中每生成l个，为保持溶液电中性，同时会有l个通过阳膜移向左侧溶液，的数量不变，但右侧电解消耗水，体积减小，c(H+)增大，pH减小，故D错误；
选D。
7．B
【分析】由图可知，M极发生氧化反应生成氧气，为负极；N极发生还原反应生成CO，为正极；
【详解】A．该装置为原电池装置，能将化学能转化为电能，A正确；
B．N极二氧化碳得到电子发生还原反应生成CO，电极反应方程式为，B错误；
C．M极发生氧化反应生成氧气，工作一段时间后，M电极室中生成氢离子迁移到N极，氢离子个数不变，但由于消耗了水，导致溶液酸性增强，pH下降，C正确；
D．外电路中，电流由正极流向负极，故由N极经负载流向M极，D正确；
故选B。
8．D
【详解】由题可知，Zn的化合价升高做负极失电子，中银的化合价降低得电子，做正极；
A．Zn失电子变成，再和反应生成,电极反应式为：，A项正确；
B．中银的化合价降低得电子，发生还原反应，B项正确；
C．Zn电极做负极，电极做正极，电子由负极经过外电路到正极，C项正确；
D．放电前电解质溶液为KOH溶液，呈碱性，由反应原理方程式：可知，反应消耗了溶液中的，浓度增大，溶液的pH增大，D项错误；
答案选D。
9．C
【分析】由示意图中离子的移动方向可知，金属M电极为原电池的负极，M失去电子发生氧化反应生成M2+，碳材料电极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。
【详解】A．该结构为原电池，将化学能转化为电能，故A错误；
B．原电池中负极失去电子发生氧化反应，故B错误；
C．该电池中，空气中的氧气在正极上得电子生成OH-，故C正确；
D．原电池工作时，外电路电子由负极流向正极，则放电时，外电路电子由M电极流向碳材料电极，故D错误；
故选C。
10．B
【详解】A．没有构成闭合回路，不满足原电池的形成条件，不能构成原电池，故A错误；
B．符合原电池的构成条件，锌作负极发生氧化反应，溶液中氢离子在铜电极得到电子发生还原反应生成氢气单质，能组成原电池，故B正确；
C．植物油不是电解质，没有构成闭合回路，不满足原电池的形成条件，不能构成原电池，故C错误；
D．两个电极材料相同，且银和硝酸银不能发生自发进行的氧化还原反应，不能构成原电池，故D错误；
故选B。
11．D
【详解】A．铝比铜活泼性强，t1时刻前，铝作负极发生氧化反应，正极上HNO3被还原，A正确；
B．t1时刻后，铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了铝进一步反应，B正确；
C．t1时刻后，铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了铝进一步反应，铜作负极，电流方向发生改变，C正确；
D．NO2与NaOH反应生成NaNO3、NaNO2和H2O，烧杯中发生的离子反应为2NO2+2OH−═NO+NO+H2O，D错误；
答案选D。
12．B
【详解】A．镀锌铁中锌、铁和电解质组成了原电池，而锌更活泼作为负极发生反应，而铁作为正极不发生反应，故白铁板更耐用，A项有关；
B．镁粉活泼能与稀硫酸制H2，但没有形成原电池，B项无关；
C．烧杯中铁和Cu与电解质形成原电池为铁的吸氧腐蚀，铁极Fe-2e-=Fe2+，C项有关；
D．铁锅为合金与残液组合形成原电池加快生锈，D项有关；
故选B。
13．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。
14．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。
15．(1)BDE
(2) 2.5×10-4 60%
(3) 空气 N2H4＋4OH--4e-=N2↑＋4H2O a

【详解】（1）A．由反应方程式知当时反应达到平衡，故A不符合题意；
B．混合气体中的体积分数保持不变时，说明消耗的氮气和生成的氮气相等，反应达到平衡状态，故B符合题意；
C．由方程式知单位时间内断裂1个同时生成2个C=O，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，故C不符合题意；
D．由方程式知，反应有固体参加，恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变时，混合气体的质量不再变化，说明反应达到平衡，故D符合题意；
E.由方程式知，反应前后气体的总物质的量不变，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，说明气体的总质量不再变化，反应达到了平衡，故E符合题意；
故答案为：BDE
（2）起始时充入0.4molCO、0.2molNO，发生，设转化的CO为nmol，则，由压强之比等于物质的量之比得，解得n=0.1mol，所以实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=；
②设转化的NO为xmol，则，由压强之比等于物质的量之比得，解得x=0.12mol，实验a中NO的平衡转化率为；
（3）①肼—空气燃料电池中肼中氮元素为-2价升高到氮气中的0价，发生氧化反应，所以通入肼的一极为负极，电极反应式为，通入空气的一极为正极；
②根据①分析a极为负极，b极为正极，对于原电池来说，阴离子移向负极，所以电池工作时，移向a电极；
16．(1) O2+4e-+2H2O=4OH- 减小
(2)c
(3) Pb 1 增大 48

【详解】（1）甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)中，物质在负极失去电子化合价升高，所以负极反应式为，物质在正极得到电子化合价降低，所以正极反应式为，该燃料电池的总反应方程式为，生成水，溶剂增加，c(OH-)减小，所以放电过程中溶液的pH减小
（2）由图可知，电极1中N元素化合价升高，所以电极1为负极，则电极2为正极；
a.原电池中阳离子向正极移动，故a错误；
b.原电池外电路中电子由负极流向正极，所以应是故由电极1经外电路流向电极2，故b错误；
c.该液氨-液氧燃料电池的总反应为，故c正确；
d.电极2中O2得电子，化合价降低，且电解质溶液显碱性，所以电极反应为，故d错误；
故选c。
（3）化学电源中负极失去电子，化合价升高，正极得到电子，化合价降低；
①负极材料应为Pb，正极材料应为PbO2，反应为；
②根据总反应方程式可知2mol H2SO4~2mol e-，所以有1mol电子从某电极流出，则参加反应的是1mol；
负极反应式为，则有1mol电子流出时，负极增加了0.5mol ，质量为，所以负极的质量变化是增大48g。
17．(1) 一次电池 石墨 (或0.6)
(2)
(3) Zn

【详解】（1）锌锰干电池只能一次性使用，不能充电，属于一次电池，锌锰电池中锌较活泼，锌失去电子发生氧化反应为正极，石墨为正极；负极发生的电极反应式为；若反应消耗19.5g负极材料，反应锌0.3mol，则电池中转移电子0.6mol，电子数目为(或0.6)；
（2）①若电解质溶液为稀硫酸，Mg失去电子发生氧化反应，为负极，发生的电极反应式为。
②若电解质溶液为NaOH溶液，镁不能和氢氧化钠反应，Al失去电子发生氧化反应，为负极，发生的电极反应式为；
（3）由总反应可知，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，为负极，；原电池中阴离子向负极迁移，故电池工作过程中，电解液中向Zn极迁移。
18．(1) ②③④ ①⑤
(2)小试管内有气泡放出，烧杯内溶液变浑浊
(3) 正 铜
(4) Zn-2e-=Zn2+ 6.5

【详解】（1）煅烧石灰石是吸热反应；木炭燃烧是放热反应；炸药爆炸是放热反应；酸碱中和是放热反应；碳与二氧化碳高温反应生成CO，是吸热反应；图1反应物总能量大于生成物总能量，图1表示放热反应，能量变化符合图1的有②③④；图2反应物总能量小于生成物总能量，图1表示吸热反应，符合图2的有①⑤。
（2）镁和盐酸反应放出氢气，属于放热反应，饱和石灰水温度升高，氢氧化钙溶解度降低，析出氢氧化钙，实验中观察到的现象是：小试管内有气泡放出，烧杯内溶液变浑浊。
（3）若将镁和稀盐酸的反应设计成原电池，用稀盐酸作电解质溶液，镁的活泼性大于铜，镁为负极、铜为正极。原电池中阳离子移向正极，电解质溶液中向铜极移动。
（4）将铁棒和锌片连接后浸入溶液里，构成原电池，锌为负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，铁为正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu；当电池中有0.2mol电子通过时，负极消耗0.1molZn，负极质量的变化是减少6.5g。