2024届高三新高考化学大一轮专题练习-原电池(有答案)

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习-原电池(有答案)，共21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·高三课时练习）某科研机构研发的NO—空气质子交换膜酸性电池工作原理如下图所示(已知：Pt电极对电极反应有催化作用)：

当该电池工作一段时间后，下列叙述正确的是
A．“多孔"电极对化学反应速率没有影响
B．具有催化作用的电极能提高电极反应的活化能
C．Pt(B)电极的电极反应式为
D．若有生成，则有向Pt(B)电极区域移动
2．（2023·高三课时练习）内重整碳酸盐燃料电池(熔融和为电解质)的原理如图所示，下列说法不正确的是

A．常温下，1mol甲烷参加反应正极需要通入
B．以甲烷为燃料气时，负极反应式为
C．该电池使用过程中需补充
D．以此电池为电源精炼铜，当有转移时，阴极增重6.4g
3．（2022秋·天津河西·高三统考期末）用下列仪器或装置(图中夹持装置略)进行相应实验，不能达到实验目的的是

A．实验1测锌与稀硫酸反应速率
B．实验2制作简单燃料电池
C．实验3验证铁的吸氧腐蚀
D．实验4 电解法制取钠
4．（2023·高三课时练习）某科研团队提出了一种碱—酸Zn-—混合充放电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是

A．放电时，M极为正极
B．放电时，从中间室移向左极室
C．充电时，N极发生的电极反应式为
D．充电时，M极质量每增加32.5g，外电路中通过2mol电子
5．（2023春·宁夏石嘴山·高三平罗中学校考阶段练习）电化学原理在日常生活和科技领域中应用广泛。下列说法正确的是

A．甲：向电极方向移动，电极附近溶液增大
B．乙：电池充电时，二氧化铅与电源的负极连接
C．丙：被保护的金属铁与电源的负极连接，该方法称为外加电源保护法
D．丁：负极的电极反应式为
6．（2023·全国·模拟预测）如图是采用新能源储能器件将转化为固体产物，实现的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用的Li–电池组成为钌电极/饱和DMSO电解液/锂片。下列说法错误的是

A．钌电极为负极，其电极反应式为
B．Li–电池电解液由DMSO溶于水得到
C．这种电化学转化方式不仅减少的排放，还可将作为可再生能源载体
D．的固定中，每生成1.5 mol气体，可转移2 mol
7．（2023·全国·高三专题练习）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置。利用微生物处理有机废水，可获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法不正确的是

A．a极电极反应为
B．b极为正极
C．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜
D．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐
8．（2023春·北京西城·高三北京市第一六一中学校考阶段练习）新型双离子可充电电池是一种高效，低成本的储能电池，其装置示意图如下。当闭合K2时，该电池的工作原理为。下列关于该电池的说法正确的是

A．放电时，电子从N电极经导线流向M电极
B．放电时，正极的电极反应式：
C．充电时，外加直流电源的正极与M电极相连
D．充电时，电路中每通过，左室溶液增加
9．（2022秋·高三课时练习）某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是

A．工作时电极b作正极，O2-由电极b流向电极a
B．负极的电极反应式为：
C．当传感器中通过2×10-3mol电子时，通过的尾气中含有2.24mLCO
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高
10．（2023春·广西柳州·高三柳州市第三中学校考期中）有一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以进行废水处理，还能获得电能。下列装置处理含的废水。下列说法正确的是

A．a极为负极，发生还原反应
B．通过隔膜II进入右室
C．负极反应为
D．若处理含有29.5g的废水，模拟海水理论上可除NaCl 234g
11．（2022·江苏·校联考模拟预测）一种锌——空气电池工作原理如图所示，放电时Zn转化为ZnO。下列说法正确的是

A．空气中的氧气在石墨电极上发生氧化反应
B．该电池的负极反应为
C．该电池放电时溶液中的向石墨电极移动
D．该电池工作一段时间后，溶液pH明显增大

二、多选题
12．（2023春·山东聊城·高三统考开学考试）我国科学家发现，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。其中有机离子导体主要含，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．若从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量减少
B．为了提高电导效率，左极室采用酸性水溶液
C．放电时，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
13．（2021秋·海南海口·高三校考开学考试）联氨也叫肼，是重要的火箭燃料，可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液可组成碱性燃料电池。下列说法错误的是
A．肼的电子式为：
B．肼燃料电池总反应方程式为：
C．电解质溶液中，向正极移动
D．负极的电极反应式为：

三、非选择题
14．（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______。
15．（2023秋·天津北辰·高三校考期末）某课外活动小组进行电解饱和食盐水的实验(如图)。请回答下列问题。

(1)通电一段时间后，可观察到_______电极(填“阴极”或“阳极”)附近溶液颜色先变红，该电极上的电极反应式为_______。
(2)该溶液电解反应的化学方程式为_______。
(3)若开始时改用银棒做阳极，阳极的电极反应式为_______。
(4)若用H2和O2为反应物，以KOH为电解质溶液，可构成新型燃料电池(如图)，两个电极均由多孔性炭制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。则a极的电极反应式为_______。

16．（2023春·高三单元测试）常见的化学电源
(1)锌锰干电池
①结构：锌锰干电池是以锌筒作_______极，石墨棒作_______极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作_______。
②原理：锌锰干电池属于_______电池，放电之后_______充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为_______，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。
(2)充电电池
①充电电池属于_______电池。有些充电电池在放电时所进行的_______反应，在充电时可以_______进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。
②常见充电电池：铅酸蓄电池、_______、锂离子电池等。
(3)发展中的燃料电池
燃料电池是一种将燃料(如甲烷，_______)和氧化剂(如氧气)的_______能直接转化为_______能的电化学装置，具有_______ 的优点。
17．（2022秋·辽宁抚顺·高三校联考期中）硫化氢广泛存在于燃气及废水中，热分解或氧化硫化氢有利于环境保护并回收硫资源。回答下列问题：
(1)写出的电子式：_______。
(2)与溶液反应可生成两种酸式盐，该反应的离子方程式为_______。
(3)氯气可用于除去废水中，写出反应的化学方程式：_______。
(4)将含尾气的空气按一定流速通入酸性溶液中，可实现含尾气的空气脱硫。在溶液吸收的过程中也发生了反应，溶液中的及被吸收的随时间t的变化如图所示。

①时刻前，溶液中减小速率较快，时刻后，溶液中基本不变，其原因是_______。
②预测时刻后，的物质的量变化趋势，并在图中补充完整。_______
(5)科学家设计出质子膜燃料电池，实现了利用废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜燃料电池的结构如图所示。

①电极b极为_______(填“正极”或“负极”)，写出该电极的电极反应式：_______。
②电池工作时，经质子膜进入_______(填“a极”或“b极”)区。
18．（2022秋·江西宜春·高三校考开学考试）原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)依据反应设计的原电池如图所示。请回答下列问题：

①电极X的材料是___________(填化学式)；电解质溶液Y是___________溶液。
②导线上转移0.2电子时，片质量减轻___________g。
(2)铅蓄电池在放电时发生的电池反应为，负极的电极反应式为___________。
(3)电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是、溶液。电池的总反应可表示为。则该电池正极的电极反应式为___________。
(4)某乙烯熔融燃料电池工作原理如下图所示：则负极的电极反应式为___________。

(5)有人将铂丝插入溶液中做电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气，形成一种燃料电池。在该电池反应中，通甲烷的铂丝上发生的电极反应为___________。

参考答案：
1．D
【分析】氧气得电子产生OH-，故多孔Pt（B）为正极，NO失电子产生HNO2，故多孔Pt（A）为负极，质子在电池中移动到正极多孔Pt（B）；
【详解】A．“多孔”电极有利于增大气体的接触面积，增大反应速率，选项A错误；
B．具有催化作用的电极能降低电极反应的活化能，选项B错误；
C．Pt(B)电极的电极反应式为，选项C错误；
D．Pt(A)电极为负极，失电子发生氧化反应，其电极反应式为：，若有1mol生成，则有向Pt(B)电极区域移动，选项D正确；
答案选D。
2．C
【详解】A. 常温下，负极电极反应式：CH4+4 - 8e - =5CO2 +2H2O，1mol甲烷参加反应，转移的电子数为8mol，正极电极反应式O2+4e- +2CO2 =2，需要通入，故A正确；
B. 若以甲烷为燃料气时负极电极反应式为CH4+4 - 8e - =5CO2 +2H2O，故B正确；
C. 总反应为燃料和氧气反应，所以使用过程中不需补充，故C错误；
D. 以此电池为电源精炼铜，阴极电极反应Cu2++2e-=Cu，当有转移时，增重6.4g，故D正确；
选D。
3．D
【详解】A．针筒可收集一定时间内生成的气体体积，图中装置可测定反应速率，A不合题意；
B．两个电极均为石墨，先打开K1，关闭K2，这样形成电解池，石墨电极a产生O2，石墨电极b产生H2，一段时间后关闭K1、打开K2，即可制氢氧燃料电池，B不合题意；
C．食盐水为中性，Fe发生吸氧腐蚀，水沿导管上升可证明，C不合题意；
D．电解法制取钠需电解熔融的氯化钠，原理为：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑，而电解NaCl溶液得不到金属钠，原理为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，D符合题意；
故答案为：D。
4．C
【分析】由图可知，放电时，M极为原电池的负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，N电极为正极，酸性条件下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水PbO2+2e—+SO+4H+=PbSO4+2H2O，充电时，与直流电源负极相连的M极为阴极，N电极为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，M极为原电池的负极，故A错误；
B．由分析可知，放电时，M极为原电池的负极，N电极为正极，则阳离子钾离子从中间室移向右极室，故B错误；
C．由分析可知，充电时，N极为阳极，水分子作用下硫酸铅在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化铅、硫酸根离子和氢离子，电极反应式为，故C正确；
D．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的M极为阴极，N电极为阳极，当M极质量每增加32.5g，外电路中通过电子的物质的量为×2=1mol，故D错误；
故选C。
5．C
【详解】A．甲为原电池，Zn失电子，得电子，向Cu电极方向移动，在Cu电极上得电子，生成氢气，附近溶液pH增大，A项错误；
B．电池充电时，电池的负极和电源的负极相连接，即铅与电源的负极连接，B项错误；
C．被保护的金属铁与电源相连，必须与电源负极相连，这种方法叫外加电流的阴极保护法，C项正确；
D．燃料电池通燃料的一极为负极，电极反应式为2CH3OH＋2H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋，D项错误；
答案选C。
6．B
【详解】A．由题图可知，钌电极上的电极反应式为，选项A正确；
B．由题意可知，Li–电池中有活泼金属Li，所以电解液不能由 DMSO溶于水得到，选项B错误；
C．由题图可知，通过储能系统和固定策略转化为固体产物C，则这种电化学转化方式不仅减少的排放，还可将作为可再生能源载体，选项C正确；
D．由题图可知，的固定中的电极反应式为，每生成1.5 mol气体，可转移2 mol，选项D正确；
答案选B。
7．D
【分析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。
【详解】A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；
B．由以上分析可知b极为正极，故B正确；
C．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故C正确；
D．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，则转移电子时，模拟海水理论上除盐，故D错误；
故选：D。
8．B
【分析】打开K1、关闭K2，形成原电池，左侧M电极做负极，右侧N电极为正极，关闭K1、打开K2进行充电，M电极接外加电源的负极做阴极，N电极接外加电源的正极做阳极。
【详解】A．放电时，电子从负极M电极经导线流向正极N电极，A错误；
B．放电时，N电极做正极，电极反应式：，B正确；
C．充电时，N电极接外加电源的正极，C错误；
D．充电时，电路中每通过，有1molLi+通过Li+透过膜进入左室，D错误；
故答案选B。
9．C
【分析】该电池为燃料电池，燃料为负极，空气为正极。
【详解】A．b为正极，阴离子向负极移动，正确；
B．负极发生氧化反应，正确；
C．通过2×10-3mol电子时，反应的CO为0.001mol，在标准状况下，体积为2.24mL，错误；
D．CO含量高，转移电子多，电流大，正确。
故选C。
10．D
【详解】A．由图中物质变化可知，在a极发生氧化反应，生成CO2，因此a极为负极，A错误；
B．a极为负极，应该透过隔膜I进入左室，B错误；
C．负极反应为，C错误；
D．每消耗1mol时，转移电子物质的量为8mol，消耗8mol NaCl；若处理含有29.5g即0.5mol的废水时，模拟海水理论上可除4mol NaCl，即234g，D正确。
因此，本题选D。
11．B
【分析】锌失电子发生氧化反应，作为负极，氧气得电子发生还原反应，石墨电极为正极。
【详解】A．空气中的氧气在石墨电极上发生还原反应，选项A错误；
B．该电池的负极上锌失电子生成ZnO，电极反应为选项B正确；
C．该电池放电时溶液中的向Zn电极移动，选项C错误；
D．电池工作时，溶液的变化不大，选项D错误；
答案选B。
12．AC
【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，题目据此解答。
【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正确；
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．电池的阳极即负极，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，电极反应为放电时负极反应的逆过程，即反应为，D错误；
故选AC。
13．CD
【详解】联氨也叫肼，是重要的火箭燃料，可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液可组成碱性燃料电池。下列说法错误的是
A．肼中氮氮单键，氮和氢也是单键，因此肼的电子式为：，故A正确；
B．肼燃料电池正极是氧气变为氢氧根，负极是肼变为氮气，因此肼燃料电池总反应方程式为：，故B正确；
C．电解质溶液中，根据原电池“同性相吸”，则向负极移动，故C错误；
D．肼燃料电池负极是肼反应，正极是氧气反应，则正极的电极反应式为：，故D错误。
综上所述，答案为CD。
14．(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。
15．(1) 阴极 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
(2)2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH
(3)Ag-e-═Ag+
(4)H2-2e-+2OH-=2H2O

【分析】该装置为电解池，在阳极溶液中的Cl-失去电子生成氯气，在阴极水电离出来的氢离子得到电子生成氢气。
【详解】（1）阴极氢离子放电产生氢氧根离子使附近溶液颜色先变红，电极反应方程式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故答案为：阴极；2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）阳极是还原性强的氯离子放电生成氯气，阴极是水电离的氢离子放电生成氢气，所以电解反应的化学方程式为2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH；
（3）金属银作阳极，阳极是金属银本身放电，电极反应方程式为：Ag-e-═Ag+；
（4）通氢气的一极发生氧化反应是负极；b极氧气发生还原反应是正极，在碱性溶液中负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O。
16．(1) 负 正 电解质溶液 一次 不能 Zn-2e-=Zn2+
(2) 二次 氧化还原 逆向 镍氢电池
(3) 氢气 化学 电 清洁、安全、高效

【详解】（1）①锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。
②锌锰干电池属于一次电池，放电之后不能充电。负极发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+。
（2）①充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。
②常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
（3）发展中的燃料电池
燃料电池是一种将燃料(如甲烷，氢气)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学装置，具有清洁、安全、高效的优点。
17．(1)
(2)+=HCO+HS-
(3)Cl2+=2HCl+S↓
(4) 时刻前，溶液中较大，与反应速率较快，反应得到的逐渐增大，并被空气中的氧气氧化得到，消耗的反应速率与生成反应速率近似相等，所以时刻后，溶液中基本不变
(5) 正极 O2+4H++4e-= 2H2O； b极

【详解】（1）是共价化合物，其电子式是；
（2）与溶液反应可生成两种酸式盐，该反应的离子方程式为+=HCO+HS-；
（3）氯气可用于除去废水中，根据氧化还原反应的特点可写出反应的化学方程式：Cl2+=2HCl+S↓；
（4）①酸性具有一定的氧化性，具有一定的还原性，两者发生反应如下：2+=2+S↓+2HCl，还原性较强，能被空气中的氧气氧化生成。分析图像，时刻前，溶液中减小速率较快，时刻后，溶液中基本不变，其原因可能是时刻前，溶液中较大，与反应速率较快，反应得到的逐渐增大，并被空气中的氧气氧化得到，消耗的反应速率与生成反应速率近似相等，所以时刻后，溶液中基本不变；
②时刻后，溶液体积不变，溶液中浓度不变，即依然不断通过反应2+=2+S↓+2HCl消耗，通过生成，该过程中H2S不断被消耗，所以被吸收的不断增大，故预测时刻后，的物质的量变化趋势是不断增多，图像如下：

（5）①转化为S2的一极，硫元素化合价升高，该极为负极，则a极为负极，b极为正极，b极由O2转化为为H2O，电极方程式是O2+4H++4e-= 2H2O。故答案是正极；O2+4H++4e-= 2H2O；
②电池工作时，经质子膜进入正极，即b极区，故答案是b极；
18．(1) 6.4
(2)
(3)
(4)
(5)

【详解】（1）①根据反应的总方程式，Cu作负极失电子，则X电极为Cu；银作正极，溶液中的银离子得电子生成银，则溶液Y为溶液；
②Cu片发生Cu-2e-=Cu2+，转移0.2mol电子时，反应0.1mol铜，质量减轻6.4g；
（2）Pb作负极，失电子与溶液中的硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为；
（3）可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂，负极材料为Li，发生氧化反应，电极反应式为Li-e-═Li+，正极发生还原反应，用总式减去负极电解反应式可得正极电极反应式为：；
（4）根据乙烯熔融盐燃料电池工作原理图可知，左侧电极发生氧化反应，左侧为电池负极；电极反应式为：；
（5）原电池的负极上失电子发生氧化反应，所以通甲烷的铂丝为原电池的负极；甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是酸性氧化物能和氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，所以该电极上的电极反应式为：。