专题19 原电池 化学电源 常考点归纳与变式演练 作业 高中化学 一轮复习 人教版（2022年）

这是一份专题19 原电池 化学电源 常考点归纳与变式演练 作业 高中化学 一轮复习 人教版（2022年），共13页。试卷主要包含了选择题，多选题，填空题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1．我国铝-空气电池已实现商业化推广，代替柴油发电机和铅酸电池作为基站备用电源。某学生用多孔木炭等材料在家自制了铝-空气电池装置(如图)。该电池放电时说法错误的是
A．化学能转化为电能B．铝箔作电源负极
C．多孔木炭中C元素被氧化D．移向木炭电极
【答案】C
【解析】A．原电池是化学能转化为电能的装置，A正确；B．铝和碳、空气形成电池，铝作负极，B正确；C．木炭作正极，但氧化剂为，得电子被还原，C错误；D．正极带负电，移向木炭电极(正极)，D正确；故选C。
2．深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌作用下，能被硫酸根腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，下列与此原理有关说法正确的是
A．输送暖气的管道更容易发生此类腐蚀
B．正极反应：+9H++8e-=HS-+4H2O
C．这种情况下，Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3∙xH2O
D．管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀
【答案】D
【解析】A．硫酸盐还原菌是蛋白质，在高温下易变性，失去催化效率，则输送暖气的管道不易发生此类腐蚀，故A不符合题意；B．原电池的正极发生还原反应，由图示可知发生的电极反应为：-+5H2O+8e-=HS-+9OH-，故B不符合题意；C．由图示可知，Fe腐蚀的最终产物为FeO，故C不符合题意；D．管道上刷富锌油漆，形成Zn-Fe原电池，Fe变为正极，可以延缓管道的腐蚀，故D符合题意；答案选D。
3．A、B、C、D都是金属，把C浸入A的硫酸盐溶液中，C的表面有A析出；A与D组成原电池时，A质量减少；B与D构成原电池时，电子是从D经导线流向B。A、B、C、D四种金属的活动性顺序为
A．A>B>C>DB．A>C>D>BC．C>A>D>BD．C>D>B>A
【答案】C
【解析】C能置换出A，故活泼性C>A；A质量减少，A为负极，活泼性A>D；电子D经导线流向B，电子是从负极流向正极，活泼性D>B，金属活泼型综合为C>A>D>B。
故选C。
4.用下图所示装置探究某浓度浓硝酸与铁的反应。装置①中Fe表面产生红棕色气泡，过一会儿停止；装置②插入铜连接导线一段时间后，Fe表面产生红棕色气泡，而后停止；随即又产生红棕色气泡，而后停止，……，如此往复多次；Cu表面始终有红棕色气泡。下列说法正确的是

A．①中现象说明该浓硝酸具有强氧化性，能将Fe钝化为Fe2O3
B．②中连接导线后，体系形成了原电池，Cu始终为负极
C．②中Fe表面产生红棕色气泡时，Fe为负极
D．Cu表面发生的反应只有：
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 +2NO2↑+2H2O、NO+2H++e-=NO2↑+H2O
【答案】C
【解析】A．①中现象说明该浓硝酸具有强氧化性，能将Fe钝化，形成的致密氧化膜成分复杂，不能仅用Fe2O3表示，故A错误；B．②中连接导线后，体系形成了原电池，当铁表面无红棕色气体时，铁为负极，Cu为正极，故B错误；C．②中Fe表面产生红棕色气泡时，说明氧化层逐渐被还原而溶解后，使Fe与浓硝酸接触，Fe失电子作负极，故C正确；D．Cu作正极时，Cu表面电极反应式为：NO+2H++e-=NO2↑+H2O，Cu作负极时，Cu表面电极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，电池总反应为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 +2NO2↑+2H2O，
故D错误；故选C。
5．一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：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
【答案】B
【解析】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；则充电时a极为阴极，b极为阳极。
A．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；B．充电时a极为阴极，则n型半导体为电源负极，B项错误；C．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；D．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。
6．一种肼(N2H4)—空气碱性燃料电池工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．a为空气，b为N2H4
B．M为正极，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O
C．电路中通过1mle-时，同时有1mlOH-从左室通过阴离子交换膜移到右室
D．当有16gN2H4完全反应生成N2，消耗标准状况下11.2LO2
【答案】B
【解析】A．燃料电池中，通入燃料的一极为负极、电子从负极流出，通入助燃物的一极为正极，则a为空气，b为N2H4，A正确；B．此电池为碱性燃料电池，M为正极，则电极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-，B不正确；C．燃料电池中，阴离子移向负极、按电子数守恒， 有关系式 ，则电路中通过1mle-时，同时有1mlOH-从左室正极区通过阴离子交换膜移到右室负极区，C正确；D．负极反应式为：，正极电极反应为O2+4e-+2H2O =4OH-，按电子数守恒，，当有1ml即32gN2H4完全反应生成N2，消耗1mlO2，则当有16gN2H4完全反应生成N2，消耗0.5mlO2、即标准状况下11.2LO2，D正确；答案选B。
7．我国科技工作者提出了一种新型高效的固碳技术(如图)。利用金属锂和CO2构成电池放电，产生碳和Li2CO3，充电时使Li2CO3单独分解，而碳留聚合物电解质膜材料在电池内，下列说法错误的是
A．该电池放电时，CO2从右侧进气口进入
B．该电池放电时，正极反应是3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C
C．该电池充电时，右侧电极释放出Li+
D．该电池放电时，每转移2 ml电子，可固定44 g CO2
【答案】D
【解析】A．该电池放电时，右边电极正极，二氧化碳从进气口进入，A项正确；B．放电时，正极固碳，正极反应是3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C，B项正确；C．充电时，右侧阳极反应为C+2Li2CO3-4e-=3CO2+4Li+，故右侧电极释放出Li+，C项正确；D．放电时正极反应是3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C，转移2ml电子固定1.5ml二氧化碳，即m=1.5ml×44g/ml=66g，所以可以固定66gCO2，D项错误；答案选D。
8．锌电池具有价格便宜、比能量大、可充电等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是
A．放电过程中，向a极迁移
B．充电过程中，b电极反应为：Zn2++2e-=Zn
C．充电时，a电极与电源正极相连
D．放电过程中，转移0.4mle-时，a电极消耗0.4mlH+
【答案】C
【解析】A．放电过程中，a为正极， b极为负极，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以放电过程中，向b极迁移，A项错误；B．充电过程中b电极得到电子发生还原反应，由于在碱性环境中Zn以形式存在，则充电过程中， b电极应为: +2e-=Zn+4OH-，B项错误；C．由图示可知，充电时，a电极失电子发生氧化反应，即a电极与电源正极相连，C项正确；D．放电过程中b电极为负极，其电极反应式为Zn+4OH--2e-= ， a极为正极，则其电极反应式为， MnO2+4H++2e-=Mn2+ +2H2O，所以放电过程中，转移0.4mle-时，a电极消耗0.8mlH+，D项错误；答案选C。
9．锌铈液流二次电池，放电工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．充电时，b极发生还原反应
B．放电时，溶液中离子由b极向a电极方向移动
C．放电时，电池的总离子反应方程式为Zn+2Ce4+=Zn2++2Ce3+
D．充电时，当a极增重3.25g时，通过交换膜的离子为0.05ml
【答案】C
【解析】A．充电时，b极失电子，为阳极，发生氧化反应，A错误；B．放电时，a极失电子，b极得电子，为平衡电荷，氢离子由质子交换膜从a到b，故溶液中离子由a电极向b电极方向移动，B错误；C．根据分析可知a电极Zn被氧化成Zn2+，为负极，b电极Ce4+被还原成Ce3+，为正极，故电池的总离子反应方程式为Zn+2Ce4+=Zn2++2Ce3+，C正确；D．充电时，a电极发生反应Zn2++2e-=Zn，增重3.25g，即生成0.05mlZn，转移电子为0.1ml，交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，所以有0.1mlH+通过交换膜以平衡电荷，D错误；答案选C。
10．微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。
下列说法正确的是
A．A极电势比B极电势高
B．B极的电极反应式为
C．好氧微生物反应器中反应为
D．当生成22.4L (标准状况)时，电路中共转移电子
【答案】B
【解析】A．根据图中的移动方向可判断A为负极，B为正极，正极电势高，A极电势比B极电势低，故A错；B．B为正极得到电子发生还原反应，则，故选B；C．为强电解质，所以好氧微生物反应器中反应为，故C错；D．当生成22.4L (标准状况)时，电路中共转移电子，故D错；答案选B。
二、多选题（每小题有一个或两个选项符合题意）
11．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
A．①②中Mg做负极，③④中Fe做负极
B．②中Mg做正极，电极反应式为6H2O+6e-=6OH-+3H2↑
C．③中Cu做负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+
D．④中Cu做正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑
【答案】BC
【解析】A．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做负极；③中Fe在冷的浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu做负极，故A错；B．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↑，故B正确；C．③中Fe在冷的浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu做负极，电极反应式为，故C正确；D．④中Cu做正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故D错；故选BC。
12．某小组探究溶液和酸化的溶液的反应过程，装置如下。K闭合后，电流表的指针偏转情况如下表：
若往酸化的溶液中加少量KI溶液，再闭合K，指针只在“0”到“X”处往返。下列说法不正确的是：
A．K闭合后，取b极区溶液加入盐酸酸化的溶液，有白色沉淀生成
B．时，a极的电极反应式为：
C．时指针回到“0”处是因为溶液中；已反应完全
D．时指针返回X处时a极的电极反应式为：
【答案】C
【解析】A．K闭合后，失电子被氧化为，取b极区溶液加入盐酸酸化的溶液，有白色沉淀硫酸钡生成，故A正确；B．时，电量计指针右偏至Y ，a极的电极反应式为：，故B正确；C．时指针回到“0”处是因为，溶液中不再与反应，故C错误；D．时指针返回X处时a极是碘单质得电子生成碘离子，a极的电极反应式为：，故D正确；选C。
13．利用双极膜制备磷酸和氢氧化钠的原理如图所示。已知双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，双极膜中间界面内水解离为H+和OH−，并实现其定向通过。下列说法正确的是
A．M膜为阴离子交换膜B．阴极区溶液的pH减小
C．双极膜中a为H+，b为OH–D．若用铅蓄电池为电源，则X极与Pb电极相连
【答案】A
【解析】A．该装置的目的是制备磷酸和氢氧化钠，原料室中的钠离子向阴极移动，即右侧移动，所以产品室2的产物为NaOH，H2PO向阳极移动，所以产品室1的产物为磷酸，M膜为能够通过H2PO的阴离子交换膜，A正确；B．阴极电极上水电离出的氢离子被还原，同时双极膜产生的氢离子又进入阴极区，所以阴极区中减少的实际上为水，但由于电解质溶液酸碱性未知，所以无法判断pH变化，B错误；C．据图可知b向阴极移动，a向阳极移动，所以a为OH-，b为H+，C错误；D．X极与电源正极相连，而铅蓄电池放电时，Pb被氧化为负极，D错误；综上所述答案为A。
14．金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如图，下列说法正确的是
A．放电时，通入空气的一极为负极
B．放电时，电池反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH
C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物
D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液
【答案】BD
【解析】A．放电时，Li电极为负极，故A错误；B．放电时，电池反应为4Li+O2+2H2O＝4LiOH，故B正确；C．因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，故C错误；D．水性电解液中不断消耗水并有LiOH生成，随着反应的进行，形成LiOH的饱和溶液，不利于Li+的移动，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，故D正确；故选BD。
15．K－O2电池结构如图所示，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。下列说法正确的是
A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．有机电解质2可用水溶液代替
C．放电时，a极的电极反应式为：
D．放电时，电子由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
【答案】AC
【解析】A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K+通过，不允许О2通过，故A正确；B．KO2能与水反应，故有机电解质2不可用水溶液代替，故B错误；C．由分析可知。A极反应式为，故C正确；D．由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电子由a电极沿导线流向b电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故D错误；故选AC。
三、填空题
17．为了验证和的氧化能力相对强弱，利用如图所示电池装置进行实验。
(1)用固体配制1000.1溶液，下列仪器中没有用到的是____(填标号)，需称取的质量为____g。
(2)电池装置中，盐桥中盛装浸有高浓度电解质溶液的琼脂，要求该电解质溶液中阴、阳离子扩散速率相近，即电迁移率()尽可能相接近。已知、、的电迁移率()分别为7.62、7.91、7.40，本实验盐桥中的电解质选择，而不选的可能原因是_______。
(3)根据电流表指针偏向知，电流由电极材料X流出，则电极材料X可能为_______，该电极发生_______反应。
(4)一段时间后，左侧溶液中浓度增大，右侧溶液中浓度减小。则电极的电极反应式为_______，电极材料X的电极反应式为_______。
(5)检验右侧电极室溶液中存在应选用_______溶液，由此可证明氧化性：_______(填“大于”或“小于”)。
(6)实验前通常将电极用特殊的酸腐蚀，造成接触面粗糙的目的是_______。
【答案】
（1）③ 2.5
在酸性环境下可以和发生反应
石墨、银、铂、金等 还原

大于
增大接触面积，提高电极活性
【解析】(1)配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液：a.根据所需溶液的体积和物质的量浓度计算所需固体的质量；b.用托盘天平称取固体溶质的质量，转移到烧杯中；c.加入一定量蒸馏水，充分搅拌溶解，冷却后转移至容量瓶中；d.用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒，将洗涤液转移至容量瓶中；e。向容量瓶中加蒸馏水，当液面在刻度线以下1~2时，改用胶头滴管滴加蒸馏水至刻度线，故配制1000.1溶液需使用天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、100的容量瓶，不需要使用250的容量瓶，故选③，则。
(2)溶液中水解使溶液显酸性，盐桥中的扩散到溶液中，在酸性环境下会与发生反应，故不可用作为盐桥中的电解质。
(3)电流的方向与电子的流向相反，结合“电流由电极材料X流出”可知，电子流入电极材料X，即电极材料X得电子，发生还原反应，作正极，则作负极。电极材料X应满足要求：①导电；②不与溶液反应。电极材料X可选择石墨、银、铂、金等。
(4)该电池中作负极，发生氧化反应，电极反应式为，电极材料X作正极，发生还原反应，电极反应式为。
(5)右侧电极室中含有、。检验应利用其特征反应，一般根据与反应产生蓝色沉淀的特征检验。根据(4)的分析可知，该电池的总反应为，化合价升高，作还原剂，为氧化产物，化合价降低，作氧化剂，为还原产物，根据氧化性：氧化剂>氧化产物，故氧化性：。
(6)接触面粗糙，增大了电极与溶液的接触面积，电极活性增强，加快反应速率。
17．电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。
（1）图1中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择___(填字母)。
a.碳棒 b.锌板 c.铜板
（2）镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图2为“镁—次氯酸盐”燃料电池原理示意图，电极为镁合金和铂合金。
①E为该燃料电池的___(填“正”或“负”)极。F电极上的电极反应式为___。
②镁燃料电池负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，用化学方程式解释其原因___。
（3）乙醛酸(HOOC—CHO)是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，原理如图3所示，该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产物反应生成乙醛酸。
①N电极上的电极反应式为___。
②若有2mlH+通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为___ml。
【答案】
（1）b
（2）负 ClO－+2e-+H2O=Cl-+2OH- Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
（3）HOOC-COOH+2e-+2H+═HOOC-CHO+H2O 2
【解析】原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，用电化学方法防护金属，可采用牺牲阳极的阴极保护法或外接电流的阴极保护法保护金属；电解池中，与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极是阴极，阴极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向阳极、阳离子移向阴极；电化学反应时，电极上电子数守恒，据此分析回答；（1）根据装置图可判断该装置利用的是原电池原理，因此为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料b的活泼性应该强于铁，作负极，才能满足牺牲阳极的阴极保护法，碳是非金属，铜的金属性弱于铁，锌的金属性强于铁，因此答案选b；（2）①镁铝合金金属性强，Mg在转变为氢氧化镁，则Mg失去电子发生氧化反应、E做电源的负极。铂电极是正极，次氯酸根转化为氯离子，电极反应式为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-。
②镁是活泼的金属能与水反应生成氢气和氢氧化镁，因此负极容易发生自腐蚀产生氢气，使负极利用率降低，化学方程式为Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑；（3）电解时，阳离子移向阴极，则图中N为阴极。阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，则：
①N电极上HOOC-COOH得电子发生还原反应生成HOOC-CHO，则电极反应式为HOOC-COOH+2e-+2H+═=HOOC-CHO+H2O；②2ml H+通过质子交换膜，则电池中转移2ml电子，根据阴极电极方程式HOOC-COOH+2e-+2H+═HOOC-CHO+H2O，可知阴极生成1ml乙醛酸，阳极上： OHC-CHO-2e-+H2O=═HOOC-CHO+2H+，阳极生成1ml乙醛酸，所以生成的乙醛酸为2ml。
表盘
时间
偏转右偏
右偏至Y
指针回到“0”处，又返至“X”处；如此周期性往复多次……
指针归零