2024届高三新高考化学大一轮专题训练--原电池

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2024届高三新高考化学大一轮专题训练--原电池
一、单选题
1．（2023·全国·统考高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是
  
A．放电时为正极
B．放电时由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
2．（2023·全国·统考高考真题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：S8+e-→S，S+e-→S，2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx

下列叙述错误的是
A．充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为：2Na++S8+2e-→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
3．（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)。
4．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）电化学锂介导的氮还原反应(Li-NRR)使生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是
  
A．电极B为负极，发生氧化反应
B．制氨过程中，向A极移动
C．电极B的反应式为
D．当生成时，转移，消耗
5．（2023·海南海口·海南华侨中学校考二模）2022年8月25日，全球首个“二氧化碳飞轮储能示范项目”在四川省德阳市建成。其原理为在用电低谷期，利用多余电力将常温、常压的压缩为液体，并将压缩过程中产生的热能储存起来；在用电高峰期，利用存储的热能加热液态至气态，驱动浴轮发电。下列有关说法正确的是
A．该装置放电过程中做到了“零碳”排放
B．“飞轮储能”释能时，化学能转化为电能
C．“飞轮储能”装置会用到碳纤维材料，该材料属于有机高分子材料
D．“储能”利用了进行储能
6．（2023春·北京西城·高三北京市回民学校校考期中）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。放电时的电池反应：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。下列说法中，正确的是
  
A．Pb作电池的负极
B．PbO2作电池的负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性增强
7．（2023春·北京海淀·高三清华附中校考期中）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示，质子交换膜只允许质子和水通过。下列有关微生物电池的说法不正确的是

A．微生物促进了反应中电子的转移
B．正极反应中有生成
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．正极的电极反应式为
8．（2023春·四川成都·高三成都外国语学校校考期中）我们在课堂上学习和接触过许多有趣的电池，关于下列电池的说法不正确的是

A．图1中苹果酸的结构简式为，铜片上可能发生的反应为：
B．图2铜片上发生的反应为
C．图3电池锌筒做负极被不断消耗，用久有漏液风险
D．图4燃料电池放电时溶液中向b电极移动
9．（2023春·山东青岛·高三山东省青岛第一中学校考期中）一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法错误的是
  
A．a电极上发生还原反应
B．负极的电极反应式为
C．铁表面发生的反应为
D．若标准状况下33.6L空气参与反应，电路中理论上有6mol电子转移
10．（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
11．（2023秋·安徽芜湖·高三统考期末）我国科学家研发了一种水系可逆Zn－CO2 电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液。充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H + 和OH－，工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．放电时 H+ 通过 a 膜向Zn电极方向移动
B．放电一段时间后右侧溶液的 pH 减小
C．充电时阴极上发生的电极反应式为 Zn + 4OH－－ 2e－＝
D．外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有0.5 mol H2O解离
12．（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
13．（2023春·四川达州·高三达州中学校考阶段练习）一种可穿戴电池的结构如图所示，该电池的总反应为。下列关于电池工作原理的说法中，错误是

A．向正极移动
B．Zn为负极
C．电子由负极经隔离膜流向正极
D．正极反应式为
14．（2023春·高三课时练习）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是

A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

二、非选择题
15．（2021·河南·高三统考学业考试）化学反应过程中，不仅有物质的变化，同时还伴有能量的变化。
(1)如图所示的原电池装置中，银电极作_____(填“正”或“负”)极，负极的电极反应式为_____。

(2)在镀件上镀铜时，铜电极作_____(填“阳”或“阴”)极；工业上通过电解熔融NaCl制取金属钠，其电解总反应方程式为_____。
(3)实验在25℃、101kPa时，lmolCH4完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出的热量为890.31kJ/mol，则32gCH4在此状态下完全燃烧放出的热量为_____kJ，该反应的热化学方程式为_____。
16．（2023秋·北京海淀·高三首都师范大学附属中学校考期末）钢铁腐蚀现象在生产、生活中普遍存在，也是科学研究的关注点之一
(1)碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，其负极的电极反应式为_______。
(2)外加电流的阴极保护法是防止钢铁腐蚀的常用方法之一，该方法中，需将被保护的碳钢管与直流电源的_______(填“正极”或“负极”)相连。
(3)在铁制品表面镀锌可防止铁制品被腐蚀，镀锌层即使局部破损，仍可防止破损部位被腐蚀，原因是_______。
(4)研究人员就大气环境对碳钢腐蚀的影响进行了研究。其中，A、B两个城市的气候环境和碳钢腐蚀速率数据如下：
城市
年均温度℃
年均湿度%
的浓度()
大气沉积速率()
腐蚀速率()
A
17.0
76
61
29
58
B
12.3
72
54
420
79
①研究人员认为，A、B两城市中碳钢同时发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀。碳钢发生析氢腐蚀时，正极的电极反应式为_______。
②结合化学用语解释A、B两城市中碳钢能发生析氢腐蚀的原因：_______。
③用电化学原理分析B城市碳钢腐蚀速率高于A城市的主要原因：_______。
17．（2023秋·河北张家口·高三统考期末）随着信息技术的发展，小型化、便携式、工作寿命长的锂离子电池受到人们的青睐。某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图1所示，集流体起导电作用；放电时电极B上发生反应的方程式为。

(1)放电时，电极A为_______(填“正极”或“负极”)，发生的电极反应式为_______。
(2)充电时，电极B上发生的电极反应式为_______。
(3)放电过程中，薄膜电解质中的物质的量会_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)若用该锂离子电池电解硫酸钠溶液制备氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠溶液，电解装置如图2。

①离子交换膜2可选用_______(填“阴离子交换膜”“阳离子交换膜”或“质子交换膜”)。
②D接口应与_______(填“电极A”或“电极B)连接。
③该电解反应的化学方程式为_______。
18．（2022秋·天津河北·高三统考期末）根据所学电化学知识填空。
(1)如图为锌铜原电池的装置示意图，其中盐桥内装有含饱和KCl溶液的琼胶。请回答下列问题：

①Zn电极为电池的______(填“正极”或“负极”)。
②写出电极反应式：Zn电极______，Cu电极______。
③盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是______(填离子符号)。
(2)金属腐蚀现象在生产生活中普遍存在，依据下列两种腐蚀现象回答下列问题：

①图1中被腐蚀的金属为______(填化学式)；图2中金属腐蚀类型属于______(填字母)。
A．化学腐蚀      B．析氢腐蚀    C．吸氧腐蚀
②图1中Cu的作用是______(填“负极”或“正极”)。
③图2中铁的生锈过程中正极反应式为______。

参考答案：
1．C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。
【详解】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；
D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；
综上所述，本题选C。

2．A
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。
【详解】A．充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A错误；
B．放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B正确；
C．由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx，C正确；
D．炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；
故答案选A。

3．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。
4．C
【详解】A．该电池为原电池，在A极放电，说明电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，A项错误；
B．制氨过程中，带正电的原子团向正极移动，B项错误；
C．电极B的反应式为，C项正确；
D．未指明在标准状况下，D项错误；
故答案为：C。
5．A
【详解】A．该装置放电过程中不会用到化石燃料，也不会产生污染物，做到了“零碳”排放，A项正确；
B．“飞轮储能”释能时是将飞轮的动能转化为电能，B项错误；
C．碳纤维是无机高分子材料，C项错误；
D．，该过程放热，D项错误；
故选A。
6．A
【详解】A．根据总反应方程式，Pb化合价升高，失去电子，因此Pb作电池的负极，故A正确；
B．PbO2中Pb化合价降低，得到电子，发生还原反应，因此PbO2作电池的正极，故B错误；
C．PbO2得电子，被还原，故C错误；
D．根据总反应方程式分析，电池放电时，硫酸不断消耗，浓度不断减弱，则溶液酸性减弱，故D错误。
综上所述，答案为A。
7．B
【分析】由装置构造可知，在微生物作用下转化为，该侧电极为负极，右侧电极为正极，氧气在正极得电子生成水，电解质溶液中氢离子通过质子交换膜由负极区进入正极区 据此分析解答。
【详解】A．微生物促进了转化为，该过程中存在电子转移，故A正确；
B．正极反应为：，没有生成，故B错误；
C．由以上分析可知质子通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；
D．由以上分析可知正极反应为：，故D正确；
故选：B。
8．B
【详解】A．由图示可知，Fe较活泼，是负极，Fe转化成Fe2+，Cu是正极，HOOCCH(OH)CH2COOH转化成OOCCH(OH)CH2COO2-和H2，铜片上可能发生的反应为，A正确；
B．由图示可知，Fe较活泼，是负极，Fe转化成Fe2+，Cu为正极，反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误；
C．由图示可知，图3电池锌筒做负极，放电过程中锌被不断消耗，用久有漏液风险，C正确；
D．电池a中氨气在碱性条件下失电子被氧化转化为氮气和水，为负极，电极b中氧气在得电子生成氢氧根离子，为正极，燃料电池中，阳离子向正极移动，所以上述燃料电池放电时溶液中向b电极移动，D正确；
故选B。
9．D
【分析】由新型中温全瓷铁--空气电池的装置图可知，a极上空气中的氧气发生得电子的还原反应，则a极为正极，b极为负极，正极反应式为O2+4e-═2O2-，铁与水蒸气在铁表面发生反应生成氢气，反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2，氢气在负极发生失电子的氧化反应，生成FeOx和H2，负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，原电池工作时，阴离子O2-由正极a移向负极b，据此分析解答。
【详解】A．a极上空气中的氧气发生得电子的还原反应，则a极为正极，正极反应式为O2+4e-═2O2-，A正确；
B．b极为负极，负极反应式为H2-2e-+O2-=H2O，B正确；
C．铁与水蒸气在铁表面发生反应生成氢气，反应为xH2O(g)+Fe═FeOx+xH2，C正确；
D．有33.6L(标准状况)空气参与反应时，氧气的物质的量为=0.3mol，正极反应为O2+4e-═2O2-，则电路中转移1.2mol电子，D错误；
故答案为：D。
10．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。
11．B
【分析】充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H + 和OH－，工作原理如图所示。由装置可知Zn电极在放电时作负极，失电子转化为，则双极膜中的OH-应流向负极，氢离子流向正极，多孔Pd纳米片作原电池正极，发生电极反应为，据此分析解答。
【详解】A．根据图中信息可知，放电时复合膜中OH-通过a膜，H+通过b膜，故A错误；
B．放电时Zn为负极，多孔Pd纳米片为正极，放电时CO2在多孔Pd纳米片表面得到电子发生还原反应转化为甲酸，导致右侧溶液的 pH 减小，故B正确；
C．充电时Zn为阴极，多孔Pd纳米片为阳极，阴极得到电子发生还原反应生成Zn，故C错误；
D．复合膜中H2O解离成H+和OH-，由于电子所带电荷数与H+和OH-所带电荷数相等，所以外电路中每通过1 mol电子，复合膜层间有1 mol H2O解离，故D错误；
故选：B。
12．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。
13．C
【详解】A．在原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动，A正确；
B．根据电池总反应式，锌失电子化合价升高，所以锌为负极，B正确；
C．原电池中的电子由负极经外电路流向正极，C错误；
D．根据总反应式，正极得电子生成，故正极反应式为：，D正确；
故选C。
14．C
【详解】A．根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，电子不能经过电解质溶液，选项A错误；
B．X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，选项B错误；
C．原电池中，阴离子向负极移动，移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生，选项C正确；
D．X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子发生的是还原反应，选项D错误；
答案选C。
15．(1) 正 Cu-2e-=Cu2+
(2) 阳 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
(3) 1780.62 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)    △H=-890.31kJ•mol-1

【详解】（1）如图装置，发生的自发反应是铜与硝酸银的反应，Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，铜电极做负极，电极反应式是Cu-2e-=Cu2+；银电极作正极；故答案是正、Cu-2e-=Cu2+；
（2）电镀中，利用了电解池的原理，被镀金属做阳极，镀件做阴极，故在镀件上镀铜时，铜电极作阳极；工业上通过电解熔融NaCl制取金属钠，其电解总反应方程式为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑；
（3）热化学方程式中，化学计量数与反应热成正比。lmolCH4完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出的热量为890.31kJ/mol，则32gCH4，即=2mol，在此状态下完全燃烧放出的热量为2mol×890.31kJ/mol=1780.62 kJ；该反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)    △H=-890.31kJ•mol-1；
16．(1)Fe-2e-= Fe2+
(2)负极
(3)Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品
(4) 2H++2e-=H2↑ A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀 B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行

【详解】（1）碳钢管发生电化学腐蚀是因为形成了原电池，Fe在负极失去电子生成Fe2+，电极方程式为：Fe-2e-= Fe2+。
（2）外加电流的阴极保护法原理是：将被保护的金属连接电源负极，成为阴极，得电子被保护。
（3）Zn与Fe构成原电池时，Zn易失电子做负极，Fe作正极被保护，所以镀锌铁制品破损后，镀层仍能保护铁制品。
（4）①碳钢发生析氢腐蚀时，H+在正极得电子生成H2，正极上发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑；
②A、B两城市中年均湿度较高，并且的浓度也较高，则两城市中碳钢所处的环境为酸性，能发生析氢腐蚀；
③B城市大气沉积速率远大于A城市，碳钢表面水膜变成腐蚀性更强的电解质溶液，加速了析氢腐蚀的进行。
17．(1) 负极
(2)
(3)不变
(4) 阳离子交换膜 电极A

【详解】（1）放电时，电极A中失去做负极，发生的电极反应式为；
（2）充电时，电极B上发生反应的电极反应式为；
（3）放电过程中，薄膜电解质中的物质的量不变；
（4）①由图可知通过交换膜进入右池，离子交换膜2可选用阳离子交换膜；
②右池电极应得到电子，生成的同时浓度增大，D接口应连接电源负极，与电极A连接；
③该电解反应的总化学方程式为。
18．(1) 负极 K+
(2) Fe C 正极

【详解】（1）铜锌形成的原电池，比活泼，为负极，发生反应为：，为正极，在溶液中发生反应：，在原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是。
（2）图1中，和形成原电池的两极，比活泼，做负极，被腐蚀；图2在碱性条件下，有参与反应，故该腐蚀为吸氧腐蚀，选C；图1中，和形成原电池的两极，比活泼，做负极，作正极；图2在铁生锈的过程中，正极反应为：。