2024届高三化学一轮专题练习---原电池

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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·全国·统考高考真题）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象
稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B
取一定量样品，溶解后加入溶液，产生白色沉淀。加入浓，仍有沉淀
此样品中含有
C
将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝
的金属性比强
D
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅
溴与苯发生了加成反应
A．A B．B C．C D．D
2．（2023·全国·模拟预测）一种新型可充、放电水系锌离子全电池的工作原理如图所示，该电池利用蒽醌(AQ)类有机化合物材料替代金属锌，可以避免锌枝晶(金属锌结晶时，由于金属的扩散速度跟不上冷却速度，导致金属锌局部结晶出来的现象)的形成，同时也能解决锌负极面临的腐蚀和钝化等问题，提高了电池的安全性能。下列说法正确的是

A．从尖晶石锰酸锌结构中嵌入和脱出时，Mn元素的化合价不变
B．放电时，电子流向：电极A→负载→电极B→电解液→电极A
C．充电时，阴极的电极反应式为
D．该电池可避免在电极A表面形成锌枝晶
3．（2023春·重庆·高三校联考期中）金属燃料电池是一类重要的电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．向上述装置中注入海水就可使LED灯发光
B．若有反应，流经电解质的电子为
C．该燃料电池电流从金属电极流向空气电极
D．金属电极得电子发生还原反应
4．（2023春·湖北襄阳·高三校联考期中）关于下列图示的说法中正确的是




图1
图2
图3
图4

A．用图1所示装置可以干燥
B．用图2所示装置挤压胶头滴管便可观察到喷泉现象
C．用图3所示装置制备并收集少量气体
D．图4甲中片有红色固体析出，乙中铜片质量增加
5．（2023春·河南信阳·高三统考阶段练习）电池功率大，可用于海上导航，其结构如图所示(阴离子交换膜仅允许阴离子通过)。下列说法错误的是

A．该装置是将化学能转化为电能
B．电池工作时，从碳纤维电极区透过阴离子交换膜移向铝电极区
C．Al为负极，负极的电极反应式为
D．电子移动方向：铝电极→KOH溶液→离子交换膜→溶液→碳纤维电极
6．（2023春·福建福州·高三福建省福州格致中学校考期中）沉积物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为可用的电能，同时加速沉积物中污染物的去除。工作原理如图所示，下列说法错误的是

A．该电池可在较高温度下工作
B．硫化物、腐殖质和含碳有机物都是重要的电子供体
C．能量转化过程有涉及：化学能、电能、光能、生物质能
D．硫在碳棒b上发生的电极反应：
7．（2023春·四川成都·高三成都七中校考期中）近日，某团队分步进行8电子转移的电化学硝酸盐还原反应实现高效合成氨，装置如图所示。原理是：按照电子路径进行还原(先将硝酸盐还原成亚硝酸盐，再将亚硝酸盐还原成氨)，可大幅度地降低8电子还原过程的能垒，提高其反应活性。

下列叙述正确的是
A．N极为负极，发生了还原反应
B．、的VSEPR模型名称分别为三角锥形、直线形
C．生成的电极反应式为
D．由生成34g 时至少转移12mol电子
8．（2023春·湖北襄阳·高三宜城市第一中学校联考期中）氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上且不会因为过热而造成安全风险。如图是氟离子电池工作示意图，其中充电时从乙电极流向甲电极。已知和均难溶于水。下列说法正确的是

A．放电时，电子由乙电极经由导线流向甲电极
B．放电时，甲电极上的反应为：
C．充电时，导线上每通过1mol ，甲电极质量增加38g
D．充电时，外加电源的正极与乙电极相连
9．（2023秋·云南大理·高三统考期末）燃料电池以熔融的金属氧化物为电解质、为燃料，装置如图所示。下列说法错误的是

A．极的电极反应式为
B．极通入的气体为空气，发生还原反应
C．向极移动
D．每消耗甲烷，导线中转移的电子数为
10．（2023春·湖南长沙·高三雅礼中学校考期中）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．该微生物燃料电池，负极为b
B．为保证该电池的供电速度，应在较高温度下工作
C．当电路中有0.5mol电子发生转移，则有1mol的通过质子交换膜
D．该电池正极电极反应式为
11．（2023春·河北·高三校联考期中）用零价铁去除酸性水体中的是地下水修复研究的热点之一，下列有关叙述中错误的是



铁粉还原水体中的反应原理(已知：形成了原电池)示意图
足量铁粉还原水体中后，铁表面最终形态的示意图
初始的水体中，分别加入、(足量)、(足量)和对的去除率(％)的对比图像
A．甲图中作原电池的负极
B．甲图中正极上发生的电极反应：
C．零价铁去除的反应速率会随时间推移而减慢
D．零价铁去除时加入的适量能直接还原，从而提高的去除率
12．（2023春·山东枣庄·高三统考期中）化学电源应用广泛。某原电池装置如图所示，下列说法正确的是

A．锌电极发生氧化反应 B．向锌电极移动
C．电子由铜电极经导线流向锌电极 D．原电池工作一段时间后溶液的不变
13．（2023·全国·模拟预测）液流电池是一种新型的蓄电池，如图是一种多硫化物/碘化物氧化还原液流电池(PSIB)，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，电极a的电极反应式为
B．放电时，当电路中转移1mol时，负极区质量增加39g
C．充电时，溶液中离子的数目减少
D．充电时，电极b接外接电源负极
14．（2023·全国·模拟预测）光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：

已知：电极a在光激发条件下会产生电子()-空穴()。下列说法错误的是
A．电极电势：电极a>电极b
B．光激发时，光生电子会与结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b发生的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑的溶解)

二、非选择题
15．（2021秋·湖北武汉·高三校考开学考试）现有反应：
A．CaCO3CaO+CO2↑ B．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
C．C+CO2 2CO D．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O
(1)上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合如图的是_______(填反应序号)。

(2)在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是_______(填反应序号)，根据该原电池回答下列问题：
①负极发生_______(填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为_______。
②当导线中有1 mol电子通过时，理论上发生的变化是 _______ (填序号)。   
a.溶液增重32.5 g    b.溶液增重31.5 g    c.析出1g H2 d.析出11.2LH2
(3)对于反应B，将足量且等量的形状相同的锌块分别加入到等浓度等体积的两份稀硫酸X、Y中，同时向X中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。

反应速率变快的原因是_______(填序号)。
A．CuSO4作催化剂
B．加入硫酸铜溶液增大了c()
C．Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池
D．加入硫酸铜溶液增大了溶液体积
16．（2022春·辽宁朝阳·高三校考阶段练习）根据题意填空：
(1)表中是几种短周期元素的原子半径及主要化合价。
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.143
0.111
0.106
0.066
主要化合价
+2
+3
+2
+6、-2
-2
则L元素的名称是_____，R元素在周期表中的位置为_____。
(2)某种融雪剂的主要成分为XY2，且X、Y均为周期表中前20号元素。XY2中阳离子和阴离子的电子层结构相同，且1molXY2含有54mol电子，则该融雪剂主要成分的电子式为_____。
(3)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池如图所示，该燃料电池工作时，负极的电极反应式为_____；电池的总反应为_____。

17．（2022春·吉林四平·高三校考阶段练习）I．元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图(如图)。依据图中氮元素及其化合物的转化关系，回答下列问题：

(1)图中，X的化学式为_______；从化合价上看，X具有_______性(填“氧化”或“还原”)。
II．回答下列关于NH3的问题：
(2)下列试剂不能用于干燥NH3的是_______(填字母)。
A．浓硫酸             B．碱石灰        C．NaOH固体
III．“绿水青山就是金山银山”。近年来，绿色发展、生态保护成为中国展示给世界的一张新“名片”。硫酸工业排出的尾气(主要含SO2)有多种处理方式。
(3)写出用过量氨水吸收尾气的离子方程式：___________。
(4)尾气也可用软锰矿浆(MnO2)吸收，写出如图所示“反应1”的化学方程式：_____。

(5)治理汽车尾气中NO和CO的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转化装置，使NO和CO在催化剂作用下转化为无毒物质。写出该反应的化学方程式：__________。
IV．反应的能量变化趋势如图甲所示。

(6)该反应为_________(填“吸热”或“放热”)反应。
(7)若将上述反应设计成原电池，装置如图乙，该装置工作时，电子沿导线流入_____(填“Cu”或“Fe”)电极，电极反应式为______________，若反应产生11.2L气体(标准状况下)，则电路中应该有_________mol电子发生了转移。
18．（2021春·湖南衡阳·高三校考期末）根据要求完成下面题目。
(1)反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑的能量变化趋势如图所示：

①该反应为_______(填“吸热”或“放热”)反应。
②若将上述反应设计成原电池，铁为原电池某一极材料，则铁为：_______(填“正”或“负”)极，该极上发生的电极反应为：_______。
(2)向两个1L的密闭容器中各加入活性炭(足量)和1.0molNO，发生反应为：C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下随着时间的变化NO和N2的物质的量变化如表示：
物质的量/mol
温度为T1/℃
温度为T2/℃
0
5min
9min
10min
12min
0
5min
9min
10min
NO
1.0
0.58
0.42
0.40
0.40
1.0
0.50
0.34
0.34
N2
0
0.21
0.29
0.30
0.30
0
0.25
0.33
0.33
①T1时，0~5min内，以CO2表示的该反应速率v(CO2)=_______mol·L-1·min-1
②T1时，能确定反应达到最大限度(即平衡状态)的时间是_______min。
③容器中的温度关系为T1_______T2(填“>”“＜”或“=”)。

参考答案：
1．C
【详解】A．常温下，铁片与浓硝酸会发生钝化，导致现象不明显，但稀硝酸与铁不发生钝化，会产生气泡，所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；
B．浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根，仍然产生白色沉淀，所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根，B错误；
C．铜比银活泼，在形成原电池过程中，做负极，发生氧化反应，生成了铜离子，导致溶液变为蓝色，所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱，C正确；
D．向溴水中加入苯，苯可将溴萃取到上层，使下层水层颜色变浅，不是溴与苯发生了加成反应，D错误；
故选C。
2．D
【详解】A．中Mn元素的化合价为+3价，中Mn元素的化合价为+(3+x)价，A错误；

B．电子不经过电解液，B错误；
C．充电时，阳极发生氧化反应，Mn元素的化合价升高，故阳极的电极反应式为，C错误；
D．由题意可知，该电池利用蒽醌类有机化合物材料替代金属锌，充电时电极A为阴极，AQ发生还原反应，因此可避免在电极A表面形成锌枝晶，D正确；
故选D。
3．A
【分析】金属电极为负极，空气电极为正极。
【详解】A．装置中加入电解质之后形成闭合回路即可形成原电池，所以注入海水可以使LED等发光，A项正确；
B．根据电子守恒：O2~4e-即每1molO2转移4mole-。则0.1molO2转移的电子为0.4mol。电子只能在导线中流通，不能流经电解质，B项错误；
C．电流从正极流出经外电路流向负极，即从空气电极经导线流向金属电极，C项错误；
D．金属电极为负极发生氧化反应，D项错误；
故选A。
4．D
【详解】A．浓硫酸能氧化硫化氢，不能干燥硫化氢，A错误；
B．应该首先打开弹簧夹，再挤压胶头滴管，注意才能观察到喷泉现象，B错误；
C．二氧化氮与水反应，不能用排水法收集二氧化氮，C错误；
D．甲装置锌置换出铜，所以片有红色固体析出，乙中构原电池，铜作正极，铜离子放电析出铜，因此铜片质量增加，D正确；
答案选D。
5．D
【详解】A．该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，A正确；
B．铝为活泼金属发生氧化反应生成偏铝酸根离子，为负极，原电池中阴离子向负极迁移，故电池工作时，从碳纤维电极区透过阴离子交换膜移向铝电极区，B正确；
C．Al为负极，失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为，C正确；
D．电子不能进入电解质溶液，D错误；
故选D。
6．A
【详解】A．该电池多处用到菌类，若高温菌类会死掉，该电池不能在较高的温度下进行，A项错误；
B．硫酸根加入腐殖质及有机物后可转化为低价的硫化物而发生还原反应表现为得电子，所以腐殖质及有机物为电子的供体，硫化物中硫为低价态具有强还原性，它也是重要的电子供体，B项正确；
C．从图看出该装置涉及到化学能、电能、光能、生物质能，C项正确；
D．从图看S在碳棒上转化为硫酸根失电子，D项正确；
故选A。
7．C
【详解】A．该装置为原电池，N极上Zn转化为Zn(OH)失电子发生了氧化反应，为负极，A错误；
B．含有一对孤电子对，价层电子对数为4，VSEPR模型名称为正四面体、价层电子对数为3，VSEPR模型名称分别平面三角形，B错误；
C．生成的电极反应式为，C正确；
D．N的化合价由+5→+3→-3，由生成34g (2mol)时至少转移16mol电子，D错误；
故选C。
8．A
【分析】其中充电时从乙电极流向甲电极，说明充电时甲为阳极，乙为阴极。
【详解】A．充电时甲为阳极，乙为阴极，则放电时，甲为正极，乙为负极，电子由乙电极经由导线流向甲电极，故A正确；
B．根据选项分析，放电时，甲电极为正极，则电极反应为：，故B错误；
C．充电时甲为阳极，电极反应式为，导线上每通过1mol ，有1mol氟离子在电极上，则甲电极质量增加1mol×19g∙mol−1＝19g，故C错误；
D．充电时，外加电源的正极与甲电极相连，故D错误。
综上所述，答案为A。
9．D
【分析】由图可知，左侧为电子流出极，故a极作负极，通入甲烷，b极为正极，通入空气(O2)，据此作答。
【详解】A．b极为正极，电极反应式为：2O2+8e-=4O2-，由总反应CH4+2O2=CO2+2H2O，用总反应式减正极反应式可得负极的电极反应式，则a极的电极反应式为，故A正确；
B．b极为正极，通入空气，O2得电子化合价降低，发生还原反应，故B正确；
C．该装置为原电池，阴离子移向负极，则O2-向a极(负极)移动，故C正确；
D．题目未说明标准状况，无法使用22.4L/mol计算甲烷气体的物质的量，故D错误；
故选：D。
10．D
【详解】A．该微生物燃料电池，b极通入氧气，氧气发生还原反应，则b为正极，故A错误；
B．为保证微生物的活性，该电池不能在较高温度下工作，故B错误；
C．根据电荷守恒，当电路中有0.5mol电子发生转移，则有0.5mol的通过质子交换膜，故C错误；
D．b极通入氧气，氧气发生还原反应，则b为正极，正极电极反应式为，故D正确；
选D。
11．D
【详解】A．甲图中失电子发生氧化反应，铁作原电池的负极，故A正确；
B．甲图中硝酸根离子得电子发生还原反应生成铵根离子，正极上发生的电极反应：，故B正确；
C．根据图乙，铁表面形成不能导电的FeO(OH)，所以零价铁去除的反应速率会随时间推移而减慢，故C正确；
D．根据图丙，不能直接还原，故D错误；
选D。
12．A
【分析】锌的活泼性比铜的活泼性大，电解质溶液为稀硫酸溶液，锌为负极，铜为正极。
【详解】A．锌电极为负极，失去电子，发生氧化反应，故A正确；
B．根据原电池“同性相吸”，则向正极即Cu电极移动，故B错误；
C．电子由负极(Zn)电极经导线流向正极(Cu)电极，故C错误；
D．正极是氢离子得到电子变为氢气，因此原电池工作一段时间后溶液的减小，故D错误。
综上所述，答案为A。
13．C
【分析】本题以一种多硫化物/碘化物氧化还原液流电池(PSIB)为背景考查电化学原理，具体考查电极反应式、电化学计算、离子数目变化、电极判断等，意在考查考生获取和运用信息的能力及证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
【详解】A．由题图可知，放电时，电极a为负极，失电子，电极反应式为，A错误；
B．放电时，当电路中转移1mol时，负极区有1mol通过隔膜移动到正极区，负极区质量减少39g，B错误；
C．充电时，阴极的电极反应式为，阳极的电极反应式为，通过电极反应式可以看出，充电时溶液中的离子数目减少，C正确；
D．充电时，电极b为阳极，接外接电源正极，D错误。
故选C。
14．C
【详解】A．根据题图信息判断，在电极b上失电子，转化为，则电极b为负极，电极a为正极，原电池中，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，A说法正确；
B．根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子()、空穴()，光生电子会与结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合，B说法正确；
C．根据得失电子守恒判断，电极b发生的电极反应式为，C说法错误；
D．根据电极反应判断，每转移24nmol电子时，右侧溶液中生成24nmol，同时会有24nmol通过阳离子交换膜移向左侧溶液，则右侧溶液的pH保持不变，D说法正确
故正确答案为C。
15．(1)C
(2) B 氧化 2H++2e-=H2↑ bc
(3)C

【详解】（1）根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，属于吸热反应，碳酸钙分解是吸热反应，但不是氧化还原反应，锌和稀硫酸发生置换反应是放热反应，碳和CO2反应生成CO是吸热的氧化还原反应，中和反应是放热反应，答案选C；
（2）能自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池，则在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是锌和稀硫酸的置换反应，即答案选B；
①原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，则根据方程式可判断负极材料是锌，负极发生氧化反应；正极氢离子得到电子，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；
②当导线中有1 mol电子通过时，理论上生成0.5mol氢气，质量是1g，消耗0.5mol锌，质量是32.5g，则a．溶液增重32.5 g－1g＝31.5g，a错误；b．溶液增重31.5 g，b正确；c．析出1g H2，c正确；d．析出0.5molH2，但体积不一定是11.2L，d错误，答案选bc；
（3）Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池，加快反应速率，答案选C。
16．(1) 镁 第三周期ⅥA族
(2)
(3) 2NH3+6OH--6e-═N2+6H2O 4NH3+3O2=2N2+6H2O

【详解】（1）同周期元素从左向右原子半径减小，且电子层越多，原子半径越大，最外层电子数等于最高正价数，由表中数据可知，L为Mg、M为Al，Q为Be、R为S、T为O，则L元素的名称是Mg，R元素在周期表中的位置为第三周期ⅥA族。
（2）X、Y均为周期表中前20号元素，XY2中阳离子和阴离子的电子层结构相同，则X显+2价，Y为-1价，1molXY2含有54mol电子，设X电子数为x，则Y电子数为x-3，可得x+2（x-3）=54，得x=20，故X为Ca、Y为Cl，XY2为CaCl2，则该融雪剂主要成分的电子式为 ；
（3）在燃料电池中燃料在负极反应，则电极1为负极，电极2为正极；负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O；总反应相当于氨气和氧气反应生成氮气和水，则电池的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O。
17．(1) N2O5 氧化
(2)A
(3)SO2＋2NH3∙H2O＝(NH4)2SO3＋H2O
(4)MnO2＋SO2＝MnSO4
(5)2NO＋2COCO2＋N2
(6)放热
(7) Cu 2H＋＋2e－＝H2↑ 1

【详解】（1）图中，X为+5价的氧化物，其化学式为N2O5；从化合价上看，N处于最高价态，只能降低，因此X具有氧化性；故答案为：N2O5；氧化。
（2）A．浓硫酸与氨气反应生成硫酸铵，不能干燥氨气，故A符合题意；B．碱石灰可以干燥氨气，故B不符合题意；C．NaOH固体可以吸收水分，不吸收氨气，可以干燥氨气，故C不符合题意；综上所述，答案为：A。
（3）过量氨水吸收尾气主要是二氧化硫和氨水反应生成亚硫酸铵和水，其反应的离子方程式：SO2＋2NH3∙H2O＝(NH4)2SO3＋H2O；故答案为：SO2＋2NH3∙H2O＝(NH4)2SO3＋H2O。
（4）尾气也可用软锰矿浆(MnO2)吸收，如图所示“反应1”是二氧化锰和二氧化硫反应生成硫酸锰，其反应的化学方程式：MnO2＋SO2＝MnSO4；故答案为：MnO2＋SO2＝MnSO4。
（5）根据题意NO和CO在催化剂作用下转化为无毒物质即生成氮气和二氧化碳，则该反应的化学方程式：2NO＋2COCO2＋N2；故答案为：2NO＋2COCO2＋N2。
（6）该反应是反应物总能量大于生成物总能量，因此该反应为放热反应；故答案为：放热。
（7）若将上述反应设计成原电池，装置如图乙，铁为还原剂，因此铁为负极，铜为正极，该装置工作时，电子沿导线流入正极即Cu电极，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑，若反应产生11.2L气体(标准状况下)即0.5mol氢气，根据电极反应式，则电路中应该有1mol电子发生了转移；故答案为：Cu；2H＋＋2e－＝H2↑；1。
18．(1) 放热 负 Fe-2e-=Fe2+
(2) 0.042 10