2022届高考化学一轮复习课后限时集训练习19原电池化学电源含答案

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1．课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流表、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( )
A．原电池是将化学能转化成电能的装置
B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成
C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流
D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片
[答案] D
2．最近，一家瑞典公司发明了一种新型充电器“Pwer Trekk”，仅仅需要一勺水，它便可以产生维持10小时手机使用的电量。其反应原理为：Na4Si＋5H2O===2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，则下列说法正确的是( )
A．该电池可用晶体硅作电极材料
B．Na4Si在电池的负极发生还原反应，生成Na2SiO3
C．电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电池转移0.2 ml电子时，可生成标准状况下1.12 L H2
[答案] C
3．环境监察局常用“定电位”NOx传感器来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．对电极是负极
B．工作电极上发生的电极反应为NO2＋2e－＋2H＋===NO＋H2O
C．对电极的材料可能为锌
D．传感器工作时H＋由工作电极移向对电极
D [根据题意NO2―→NO，可知对电极为负极，工作时H＋移向正极即工作电极，D项不正确。]
4．某新型可充电电池构造如图所示，工作时(需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使LiCl—KCl共晶盐熔化)某电极(记为X)的反应式之一为xLi＋＋xe－＋LiV3O8===Li1＋xV3O8。下列说法正确的是( )
A．放电时，正极上的电极反应式为Li－e－===Li＋
B．放电时，总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8
C．充电时，X电极与电源负极相连
D．充电时，X电极的质量增加
B [由题干所给电极反应式可知X电极发生得电子的还原反应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiV3O8，则Li—Si合金是负极，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋，结合X电极的电极反应式可知放电时总反应式为xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8，A项错误，B项正确；充电时，X电极应与电源正极相连，C项错误；充电时，X电极的电极反应与放电时X电极的电极反应互为逆反应，则充电时X电极的质量减轻，D项错误。]
5．中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如下：
下列说法正确的是( )
A．电极Ⅰ为阴极，其反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B．聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过
C．如果电极Ⅱ为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体
D．当负极质量减少5.4 g时，正极消耗3.36 L气体
C [电极Ⅰ为正极，其反应为：O2＋ 4H＋＋4e－===2H2O，故A错误；根据图中信息聚丙烯半透膜右边为酸性溶液，左边为碱性海水，右边氢离子不能通过聚丙烯半透膜，故B错误；如果电极Ⅱ为活性镁铝合金，镁铝形成很多细小的原电池，镁失去电子，铝上氢离子得到电子，因此在负极区会逸出大量气体，故C正确；当不是标准状况下，无法计算正极消耗气体的体积，故D错误。]
6．(2020·乐山模拟)如图为流动电池，其电解质溶液可在电池外部流动，调节电解质，可维持电池内部电解质溶液浓度稳定。下列关于该电池的说法错误的是( )
A．Cu为该电池的负极
B．X为PbSO4，Y为H2SO4
C．当消耗1 ml PbO2，需分离出320 g CuSO4
D．PbO2电极反应式为PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O
C [根据电子得失守恒有CuSO4～2e－～PbO2，则当消耗1 ml PbO2，需分离出1 ml CuSO4，即160 g，C错误。]
7．(2020·浙江高三模拟)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置(如图)。
已知：
①溶液呈酸性且阴离子为SOeq \\al(2－,4)；
②溶液中颜色：V3＋绿色，V2＋紫色，VOeq \\al(＋,2)黄色，VO2＋蓝色；
③放电过程中，右槽溶液的颜色由紫色变成绿色。
下列说法不正确的是( )
A．放电时B极为负极
B．放电时若转移的电子数为3.01×1023个，则左槽中H＋增加0.5 ml
C．充电过程中左槽的电极反应式为：VO2＋＋H2O－e－===VOeq \\al(＋,2)＋2H＋
D．充电过程中H＋通过质子交换膜向右槽移动
B [根据③放电过程中，右槽溶液的颜色由紫色变成绿色，结合V3＋绿色，V2＋紫色，说明放电时，右槽电极上V2＋失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：V2＋－e－===V3＋，则B电极为负极，A电极为正极，A正确；根据选项A分析可知：A电极为正极，B电极为负极，正极上发生还原反应：VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，可知：每反应转移1 ml电子，反应消耗2 ml H＋，放电时若转移的电子数为3.01×1023个即转移0.5 ml电子，则左槽中H＋减少0.5 ml，B错误；充电时，左槽为阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为：VO2＋＋H2O－e－===VOeq \\al(＋,2)＋2H＋，C正确；充电时，左槽为阳极，发生氧化反应：VO2＋＋H2O－e－===VOeq \\al(＋,2)＋2H＋，H＋通过质子交换膜向右槽移动，D正确。]
8．一种以肼(N2H4)为燃料的新型环保电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电极A的电势比电极B的低
B．电极A的电极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O
C．电极B发生氧化反应
D．每消耗11.2 L的O2，转移的电子数为2NA
A [电极A为负极，故A的电势比电极B的低，故A正确；由图示可知，固体电解质中存在O2－而不是OH－，电极A的电极反应式为：N2H4－4e－＋2O2－===N2↑＋2H2O，故B错误；电极B为正极，氧气得电子生成O2－，发生还原反应，故C错误；没有说明是否在标准状况下，所以11.2 L的O2转移的电子数不能确定，故D错误。]
9．(2020·广东高三模拟)一种三电极电解水制氢的装置如图所示，三电极为催化电极a、催化电极b和Ni(OH)2电极。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。下列说法错误的是( )
A．制O2时， 电子由Ni(OH)2电极通过外电路流向催化电极b
B．制H2时， 阳极的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C．催化电极b上，OH－发生氧化反应生成O2
D．该装置可在无隔膜的条件下制备高纯氢气
A [催化电极b中，水电离产生的OH－失电子生成O2，作阳极，电子由催化电极b通过外电路流向Ni(OH)2电极，A错误；制H2时，催化电极a为阴极，阳极Ni(OH)2在碱性溶液中失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，B正确；催化电极b上，水电离产生的OH－失电子，发生氧化反应生成O2，C正确；该装置中，电解质只有水，所以可在无隔膜的条件下制备高纯氢气，D正确。]
10．(2020·邯郸模拟)锂­铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－。装置如图。
(1)Li电极为 极，电极反应式为 。
(2)Cu2O电极为 ，电极反应式为 。
(3)通空气时，铜被腐蚀的离子方程式为 。
(4)整个反应过程，Cu的作用是 。
[答案] (1)负 Li－e－===Li＋
(2)正 Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－
(3)4Cu＋O2===2Cu2O
(4)催化剂
11．(2020·湖北高三模拟)2019年诺贝尔化学奖颁给了三位为锂离子电池发展作出重要贡献的科学家。一种锂离子电池充电时的阳极反应式为：LiFePO4－xe－===xFePO4＋(1－x)LiFePO4＋xLi＋，放电时的工作原理如图。下列叙述不正确的是( )
A．该电池工作时Fe、P元素化合价均不变
B．放电时，电子由铜箔经外电路流向铝箔
C．充电时，铝箔电极应该接电源的正极
D．充电时，Li＋通过隔膜向铜箔电极方向迁移
A [该电池在充电时Fe元素化合价由反应前LiFePO4中的＋2价变为反应后中的FePO4中的＋3价，可见Fe元素化合价发生了变化，A错误；根据电池充电时的阳极反应式为：LiFePO4－xe－===xFePO4＋(1－x)LiFePO4＋xLi＋，充电时铝箔为阳极，则放电时铝箔为正极，铜箔为负极，放电时，电子由铜箔经外电路流向铝箔，B正确；根据题意可知充电时铝箔为阳极，则充电时，铝箔电极应该接电源的正极，C正确；根据题图可知：电池放电时Li＋通过隔膜向铝箔电极方向迁移，充电是放电的逆过程，Li＋由铝箔通过隔膜向铜箔电极方向迁移，D正确。]
[教师用书备选]
(2020·湖南名校联考)研发的一种柔性水系锌电池，该可充电电池以锌盐溶液作为电解液，其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
PTO结构式 PTO­Zn2＋结构式
A．放电时，N极发生还原反应
B．充电时，Zn2＋向M极移动
C．放电时，每生成1 ml PTO－Zn2＋ ，M极溶解Zn的质量为260 g
D．充电时，N极的电极反应式为2PTO＋8e－ ＋4Zn2＋===PTO－ Zn2＋
D [放电时，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2＋，即M电极为负极，则N电极为正极，电极反应式为2PTO＋8e－＋4Zn2＋===PTO－Zn2＋；充电时，外加电源的正极连接原电池的正极N，外加电源的负极连接原电池的负极。充电时，原电池的正极N连接外加电源的正极作阳极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为PTO－Zn2＋－8e－===2PTO＋4Zn2＋，故D错误。]
12．(2020·百校联盟联考)我国科学家提出了一种微生物—光电化学复合系统，可以采用“一步法”高效还原CO2而不产生任何副产物，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A．a电极上的电势比b电极上的低
B．b电极上的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
C．可将装置中的双极膜换成质子交换膜
D．微生物促进了反应中电子的转移
C [由图可知，a为负极，b为正极，负极的电势低，A项正确；b电极上的电极反应式为CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O，B项正确；双极膜产生了H＋和OH－，而质子交换膜不能使水电离，只能使H＋穿过膜，C项错误；微生物—光电化学复合系统中，微生物可促进反应中电子的转移，D项正确。]
[教师用书备选]
(2020·厦门模拟)我国科学家设计了一种太阳能驱动的H2S分解装置，工作原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．丙区发生的电极反应为H4[SiW12O40]＋2e－＋2H＋===H6[SiW12O40]
B．丁区H6[SiW12O40]在催化剂表面发生电化学反应生成H4[SiW12O40]和H2
C．理论上甲区每生成1 ml S时通过质子交换膜的H＋为2 ml
D．该装置实现了利用太阳能间接将H2S分解为S和H2
B [丁区H6[SiW12O40]在催化剂表面发生的反应不是电化学反应，B项错误。]
13．(2020·丹东模拟)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示。已知Y为一种氧化物。
(1)石墨Ⅰ的电极反应式为 。
(2)石墨Ⅱ为 极，电极反应式为 。
[答案] (1)4NO2－4e－＋4NOeq \\al(－,3)===4N2O5
(2)正 O2＋4e－＋2N2O5===4NOeq \\al(－,3)