2021高三化学人教版一轮课后限时集训：19 原电池 化学电源 Word版含解析

原电池　化学电源

(建议用时：35分钟)

1．各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是    (　　)

A．手机上用的锂离子电池属于一次电池

B．锌锰干电池中，锌电极是负极

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

[答案]　B

2．(2019·滨州月考)下列有关说法中错误的是 (　　)

A．某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质，两极分别通入CO和O2，则通入CO的一极为负极，电极反应式为CO－2e－＋CO===2CO2

B．Zn粒与稀硫酸反应制氢气时，为加快反应速率，可在反应过程中滴加几滴CuSO4溶液

C．根据自发氧化还原反应Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O设计原电池，可在常温下用铜和铁作电极，使用浓硝酸作电解质溶液

D．原电池中电子从负极出发，经外电路流向正极，再从正极经电解液回到负极构成闭合回路

[答案]　D

3．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

B　[②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===

6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===

4OH－，D错。]

4．(2019·云南七校联考)铝—空气电池以高纯度铝(含铝99.99%)为负极，铂铁合金为正极，海水为电解质溶液，工作原理如图所示。下列说法正确的是

(　　)

A．铝—空气电池要及时回收处理，以免造成重金属污染

B．正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积

C．每消耗1 mol Al，电解质溶液中会有3 mol电子通过

D．该电池工作时，铂铁合金比高纯铝更容易被腐蚀

B　[选项A，铝不属于重金属，错误；选项B，正极制成鱼鳃状的目的是增大铂铁合金与海水中溶解氧的接触面积，从而加快反应速率，正确；选项C，电子只能沿导线转移，电解质溶液中移动的是离子，错误；选项D，该电池工作时铂铁合金是正极被保护，不易被腐蚀，错误。]

5．(2019·延边一模)某新型水系钠离子电池工作原理如图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4还原为Na2S。下列说法不正确的是

(　　)

A．充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能

B．放电时，a 极为负极

C．M是阴离子交换膜

D．充电时，阳极的电极反应式为 3I－－2e－===I

C　[根据题意及图示可知，TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电。则充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，充电时Na2S4还原为Na2S，放电和充电互为逆过程，所以a是负极，b是电池的正极，在充电时，阳极上发生失电子的氧化反应为3I－－2e－===I，根据图示可以知道交换膜允许钠离子自由通过，所以应该是阳离子交换膜，C项错误。]

6．(2019·巴蜀名校联考)美国斯坦福大学的崔屹等人，研发出一种新型的锰氢二次电池，原理示意图如图所示。该电池以硫酸锰溶液为电解液，碳纤维和Pt/C分别作为电极材料，电池总反应式为Mn2＋＋2H2OMnO2＋2H＋＋H2↑。

下列说法错误的是(　　)

A．充电时，碳纤维电极为阳极

B．充电时，碳纤维电极附近溶液pH增大

C．放电时，正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O

D．放电时，电子由Pt/C电极流向碳纤维电极

B　[根据锰氢电池的原理示意图及电池总反应式可知，放电时，Pt/C电极为负极，负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋，碳纤维电极为正极，正极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，放电时，电子由Pt/C电极流向碳纤维电极。充电时，碳纤维电极为阳极，Pt/C电极为阴极，阳极的电极反应式为

Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，碳纤维电极附近溶液pH减小，B项错误。]

7．(2019·昆明模拟)糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是

(　　)

A．该电池不宜在高温下工作   

B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O

C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移

D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋

D　[酶在高温下会失去生理活性，A项合理；若该电池为酸性介质，则H＋会在正极与O2发生反应，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C6H12O6＋36OH－－24e－===6CO＋24H2O，D项不合理。]

8．(2019·合肥模拟)以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，电解质只传导锂离子，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功实现了对磁性的可逆调控(如图)。下列说法正确的是

(　　)

A．电解质溶液可用Li2SO4溶液

B．放电时，锂离子向正极移动生成金属锂

C．放电时，Fe作为负极，电池能被磁铁吸引

D．充电时，阳极的电极反应式为2Fe＋3Li2O－6e－===Fe2O3＋6Li＋

D　[

由上述分析可知，放电时，负极是Li和石墨的复合材料，Li可与水反应，故不能用Li2SO4溶液作电解质溶液，A项错误；放电时，Li＋向正极移动生成Li2O，B项错误；放电时，Li和石墨的复合材料为负极，电池不能被磁铁吸引，C项错误；由上述分析知D项正确。]

9．(1)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图甲所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。

图甲

①X为________极，Y电极反应式为__________________________________

___________________________________________________________________。

②Y极生成1 mol Cl2时，______ mol Li＋移向______极(填“X”或“Y”)。

(2)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图乙所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。

负极反应式为___________________________________________________，

正极反应式为___________________________________________________。

图乙

[解析]　(1)根据装置图甲可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。

(2)根据装置图乙可知N2H4→N2为氧化反应，在负极上反应。

[答案]　(1)①正　2Cl－－2e－===Cl2↑　②2　X

(2)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

10．(2019·昆明模拟)一种太阳能储能电池的工作原理如图所示，已知锂离子电池的总反应为Li1－xNiO2＋xLiC6LiNiO2＋xC6。下列说法错误的是(　　)

A．该锂离子电池为二次电池

B．该锂离子电池充电时，n型半导体作为电源正极

C．该锂离子电池放电时，Li＋从a极移向b极

D．该锂离子电池放电时，b极上发生还原反应，电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2

B　[根据图示可知该储能电池左边为太阳能电池，右边为锂离子电池。结合锂离子电池总反应可知：放电时a极为负极，b极为正极；充电时a极为阴极，b极为阳极。题图所示锂离子电池能实现充电和放电，为二次电池，A项正确；充电时a极为阴极，则n型半导体为电源负极，B项错误；电池放电时，Li＋从负极向正极移动，即Li＋从a极向b极移动，C项正确；电池放电时，b极为正极，发生还原反应，其电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2，D项正确。  ]

11．(2019·石家庄模拟)锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池，某种锂离子电池的结构如图所示，它在放电时有关离子转化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．Li＋透过膜除允许Li＋通过外，还允许H2O分子通过

B．充电时，电池内部发生的总反应式为Li＋＋Fe2＋Li＋Fe3＋

C．充电时，钛电极与外接电源的负极相连

D．放电时，进入贮罐的液体发生的离子反应为S2O＋Fe2＋===2SO＋

Fe3＋

B　[根据Ti电极上物质转化关系可判断放电时Ti电极为正极，充、放电时各电极发生的反应如下：

Li为碱金属，能与水反应，因此Li电极要避免与水接触，H2O分子不能通过Li＋透过膜，A项错误；由上述分析知，充电时电池总反应式为Li＋＋Fe2＋Li＋Fe3＋，B项正确；充电时，钛电极为电解池的阳极，与外接电源的正极相连，C项错误；放电时，进入贮罐的液体中的Fe2＋与S2O反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，S2O被还原为SO，配平离子方程式为2Fe2＋＋S2O===2Fe3＋＋2SO，D项错误。]

12．(2019·武汉模拟)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是(　　)

A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋

16H＋

B．质子交换膜处H＋由右向左移动

C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能

D．开始放电时b电极附近溶液pH不变

C　[该微生物燃料电池可将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，则产物为CO2和N2，根据氧化还原反应原理可知，a电极发生氧化反应，为负极，b电极发生还原反应，为正极。H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，a电极是负极，b电极是正极，所以H＋由左向右移动，B项错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，C项正确；b电极发生反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，所以b电极附近溶液的pH变大，D项错误。]

13．某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质(可电离出金属离子和O2－)，两极上发生的反应为A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O；B极：_________。

电子流动的方向是_______________________________________________；

假设该燃料电池工作时，每生成1 mol H2O(l)时产生的最大电能为240 kJ，则该电池的能量转化效率为____________(H2的燃烧热为285 kJ·mol－1 ，最大电能与所能释放出的全部热量之比)。

[解析]　该燃料电池中，因A极上发生的是失去电子的反应，故B极上是氧气得到电子变成O2－的反应，工作过程中A极失去电子而B极得到电子。能量转化效率为×100%≈84.2%。

[答案]　O2＋4e－===2O2－　由A极流向B极　84.2%