专题22 原电池 化学电源高考化学一轮复习一遍过解析版.docx

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专题22原电池化学电源高考化学一轮复习一遍过解析版

专题22原电池化学电源

1．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是（）

实验后的记录：

①Cu为负极，Zn为正极

②Cu极上有气泡产生，发生还原反应

③SO42－向Cu极移动

④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体

⑤电子的流向是：

Cu→Zn

⑥正极反应式：

Cu＋2e－===Cu2＋，发生氧化反应

A．①②③B．②④C．②③④D．③④⑤

【答案】B

【解析】①Cu为正极，Zn为负极，故①错误；

②Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故②正确；

③SO42–带负电荷，向负极Zn移动，故③错误；

④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25molH2，故④正确；

⑤电子的流向是：

Zn→Cu，故⑤错误；

⑥正极反应式：

2H＋＋2e－=H2↑，发生还原反应，故⑥错误；

综上②④正确；

答案选B。

2．ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．该装置可以在高温下工作

B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜

C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H＋

D．该装置工作时，电能转化为化学能

【答案】C

【解析】A.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；

B.原电池内电路中：

阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C.由图片可知，负极为有机废水CH3COO-的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确；D.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。

3．如图所示，电化学原理与微生物工艺相组合的电解脱硝法，可除去引起水华的NO3-原理是将NO3-还原为N2。

下列说法正确的是（　　）

A．若加人的是

溶液，则导出的溶液呈碱性

B．镍电极上的电极反应式为：

C．电子由石墨电极流出，经溶液流向镍电极

D．若阳极生成

气体，理论上可除去

mol

【答案】A

【解析】A项、阴极上发生的电极反应式为：

2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，所以导出的溶液呈碱性，故A正确；B项、镍电极是阴极，是硝酸根离子得电子，而不是镍发生氧化反应，故B错误；C项、电子流入石墨电极，且电子不能经过溶液，故C错误；D项、由电极反应2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，生成1mol氮气消耗2mol的硝酸根离子，所以若阳极生成0.1mol气体，理论上可除去0.2molNO3-，故D错误。

4．科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法不正确的是（）

A．a为负极，b为正极B．b电极发生氧化反应

C．H+从a极向b极移动D．负极反应式为：

SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+

【答案】B

【解析】A．该原电池中，二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；B．b是正极，发生还原反应，故B错误；C．原电池中阳离子向正极，而a是负极、b是正极，所以H+从a极向b极移动，故C正确；D．负极上二氧化硫失电子发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故D正确。

5．汽车的启动电源常用蓄电池。

其结构如下图所示，放电时其电池反应如下：

PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

根据此反应判断，下列叙述中不正确的是

A．Pb作为负极，失去电子，被氧化

B．PbO2得电子，被还原

C．负极反应是Pb＋SO42-－2e－===PbSO4

D．电池放电时，溶液酸性增强

【答案】D

【解析】A．根据电池反应式知，铅失电子发生氧化反应，作负极，故A正确；B．二氧化铅得电子被还原，故B正确；C．负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为：

Pb（s）+SO42-（aq）-2e-=PbSO4（s），故C正确；D．电池放电时，硫酸参加反应生成水，所以溶质的质量减少，溶剂的质量增加，所以溶液酸性减弱，故D错误。

6．研究人员研制出一种可作为鱼雷和潜艇的储备电源的新型电池——锂水电池（结构如图），使用时加入水即可放电。

下列关于该电池的说法不正确的是（　　）

A．锂为负极，钢为正极B．工作时负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋

C．工作时OH－向钢电极移动D．放电时电子的流向：

锂电极→导线→钢电极

【答案】C

【解析】A、电池以金属锂和钢为电极材料，LiOH为电解质，锂做负极，钢为正极，钢上发生还原反应，A正确；B、锂水电池中，锂是负极，发生失去电子的氧化反应：

Li－e－＝Li+，B正确；C、原电池中，阴离子移向原电池的负极，即放电时OH-向负极锂电极移动，C错误；D、放电时电子流向为负极→导线→正极，即锂电极→导线→钢电极，D正确。

7．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，此时硫酸铅电极处生成Pb。

下列有关说法正确的是

A．输出电能时，外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极

B．放电时电解质LiCl－KCl中的Li＋向钙电极区迁移

C．电池总反应为Ca＋PbSO4＋2LiCl

Pb＋Li2SO4＋CaCl2

D．每转移0.2mol电子，理论上消耗42.5gLiCl

【答案】C

【解析】A.输出电能时，电子由负极经过外电路流向正极，即从钙电极经外电路流向硫酸铅电极，A项错误；B.Li+带正电，放电时向正极移动，即向硫酸铅电极迁移，B项错误；C.负极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，正极电极反应方程式为：

PbSO4+2e−+2Li+=Pb+Li2SO4，则总反应方程式为：

PbSO4+Ca+2LiCl=Pb+CaCl2+Li2SO4，C项正确；D.钙电极为负极，电极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，根据正负极电极反应方程式可知2e−∼2LiCl，每转移0.2mol电子，消耗0.2molLiCl，即消耗85g的LiCl，D项错误。

8．研究人员研发了一种“水电池”，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。

在海水中，电池的总反应可表示为：

5MnO2+2Ag+2NaCl==Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法不正确的是（）

A．Na+不断向“水电池”的正极移动B．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子

C．负极反应式：

Ag+Cl－+e－=AgClD．AgCl是氧化产物

【答案】C

【解析】A.电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na+不断向“水”电池的正极移动，A不符合题意；B.根据5MnO2+2e-=Mn5O102-可知，每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，B不符合题意；C.负极反应式为Ag+Cl--e-=AgCl，正极反应式为5MnO2+2e-=Mn5O102-，C符合题意；D.Ag失电子作还原剂，则AgCl是氧化产物，D不符合题意。

9．支撑海港码头基础的钢管桩，常用下图的方法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。

下列有关表述不正确的是（）

A．该保护方法称为外加电流的阴极保护法

B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管柱

C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

【答案】C

【解析】A.钢管桩连接电源的负极，不失电子，所以该保护方法称为外加电流的阴极保护法，故A正确；

B.外电路中，电子从高硅铸铁流向电源正极，从电源负极流向钢管桩，故B正确；C.高硅铸铁作为惰性辅助阳极，不被损耗，故C错误；D.通入的保护电流应抑制钢管桩电化学腐蚀产生的电流，应该根据环境条件（pH值，离子浓度，温度）变化进行调整，故D正确。

10．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e－+H2O=MnO（OH）+OH-。

该装置工作时，下列叙述正确的是

A．石墨电极上的电势比Al电极上的低

B．Al电极区的电极反应式：

A1-3e-+3NH3·H2O=Al（OH）3+3NH4+

C．每消耗27gAl，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上

D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同

【答案】B

【解析】A．根据上述分析，石墨为正极，Al为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，故A错误；B．MnO2得电子为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al（OH）3，负极电极反应式为Al-3e-+3NH3•H2O═Al（OH）3+3NH4+，故B正确；C．电子从负极流向正极，但是电子只能在导线和电极上移动，不能通过溶液，故C错误；D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，负极生成的氢氧化铝会被氢氧化钠溶解，电极反应式不同，故D错误。

11．微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。

下列说法正确的是

A．电池正极的电极反应：

O2+2H2O+4e−

4OH−

B．电极M附近产生黄绿色气体

C．若消耗1molS2−，则电路中转移8mole−

D．将装置温度升高到60℃，一定能提高电池的工作效率

【答案】C

【解析】A.由图可知，电解质溶液为酸性，正极的电极反应是O2+4H++4e−

2H2O，A项错误；B.M为阴极产生H2，N为阳极产生Cl2，B项错误；C.1molS2−转化成

失8mole−，则电路中转移8mole-，C项正确；D.该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度未知，无法确定60℃时电池效率是否升高，D项错误。

12．已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。

我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如下。

下列说法错误的是

A．电池工作时，溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移

B．Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-

C．电池工作结束后，电解质溶液的pH降低

D．Al电极质量减轻13.5g，电路中通过9.03×1023个电子

【答案】C

【解析】A.根电池装置图分析，可知Al较活泼，作负极，而燃料电池中阴离子往负极移动，因而可推知OH-（阴离子）穿过阴离子交换膜，往Al电极移动，A正确；B.Ni为正极，电子流入的一端，因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子，又已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在，可知HO2-得电子变为OH-，故按照缺项配平的原则，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，B正确；C.根电池装置图分析，可知Al较活泼，Al失电子变为Al3+，Al3+和过量的OH-反应得到AlO2-和水，Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，因而总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+OH-，显然电池工作结束后，电解质溶液的pH升高，C错误；D.A1电极质量减轻13.5g，即Al消耗了0.5mol，Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，因而转移电子数为0.5×3NA=9.03×1023，D正确。

13．中国是一个严重缺水的国家，污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法不正确的是

A．电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极

B．B极为电池的阳极，电极反应式为CH3COO——8e−+4H2O═2HCO3—+9H+

C．当外电路中有0.2mole−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA

D．A极的电极反应式为

+H++2e−═Cl−+

【答案】B

【解析】A．原电池工作时，电流从正极经导线流向负极，即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极，故A正确；B．B极为电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O ═2HCO3-+9H+，B极不是阳极，故B错误；C．根据电子守恒可知，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，故C正确；D．A为正极，得到电子，发生还原反应，正极有氢离子参与反应，电极反应式为

+2e-+H+═

+Cl-，故D正确。

14．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池。

锌电池具有容量大、污染少等优点。

电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。

下列叙述正确的是（）

A．锌为正极，空气进入负极反应B．负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O

C．正极发生氧化反应D．电解液可以是乙醇

【答案】B

【解析】A、在原电池中化合价升高的做负极，从总反应式中可以判断锌化合价升高，所以锌做负极，空气进入正极反应，A错误；B、锌做负极，负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O，B正确；C、正极发生的是还原反应，C错误；D、乙醇是非电解质，不能导电，因此电解液不能是乙醇，D错误。

15．氢氧燃料电池已用于航天飞机。

以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：

2H2＋4OH－－4e－＝4H2O、O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，错误的是（）

A．氧气通入正极发生氧化反应B．燃料电池的能量转化率不能达到100%

C．供电时的总反应为：

2H2＋O2＝2H2OD．产物为无污染的水，属于环境友好电池

【答案】A

【解析】A.氧气得到电子，发生还原反应，因此氧气通入正极发生还原反应，A错误；B.燃料电池的能量转化率不能达到100%，B正确；C.正负极反应是相加即得到总反应式，即供电时的总反应为：

2H2＋O2＝2H2O，C正确；D.产物为无污染的水，属于环境友好电池，D正确。

16．天然气的主要成分为CH4，可将CH4设计成燃料电池来解决能源问题，装置如图所示。

在标准状况下，持续通入甲烷，消耗甲烷VL。

下列说法错误的是（）

A．当0

B．电池工作时，氧气发生还原反应

C．正极反应式为O2+4H++4e－=2H2O

D．当V=67.2L时，电池总反应方程式可写为CH4＋2O2＋NaOH=NaHCO3＋2H2O

【答案】C

【解析】A.当0

17．研究人员发现了一种利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电的“水”电池，总反应可表示为：

5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl。

下列说法正确的是（）

A．正极反应式：

Ag+Cl--e-=AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移的电子数为2NA

C．Na+不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物

【答案】B

【解析】A.在原电池的正极上发生得电子的还原反应，即5MnO2+2e-=Mn5O102-，A项错误；B.在反应5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl中，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数=2，所以每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，B项正确；C.原电池中，阳离子向正极移动，则Na+不断向“水”电池的正极移动，C项错误；D.在反应中，银元素化合价升高，是氧化产物，D项错误。

18．国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系，原理示意图如下。

该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液，负极采用固体有机聚合物，电解质溶液采用LiNO3溶液，聚合物阳离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开（已知

在水溶液中呈黄色）。

下列有关判断正确的是

A．左图是原电池工作原理图

B．放电时，Li+从右向左通过聚合物离子交换膜

C．放电时，正极区电解质溶液的颜色变深

D．充电时，阴极的电极反应式为：

【答案】B

【解析】A.左图是电子流向固体有机聚合物，则左图是电池充电原理图，故A项错误；B.放电时，Li+由负极向正极移动，即Li+从右向左通过聚合物离子交换膜，B正确；C.放电时，正极液态电解质溶液的I3-得电子被还原成I-，使电解质溶液的颜色变浅，故C项错误；D.充电时，阴极发生得电子的还原反应，故阴极的电极反应式为：

，故D错误。

19．MFC（MicrobialFuelCell）是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。

如图为污水（主要溶质为葡萄糖）处理的实验装置，下列有关该装置的说法正确的是（）

A．为加快处理速度，装置需在高温环境中工作

B．负极的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋

C．放电过程中，H＋由正极向负极移动

D．装置工作过程中，溶液的酸性逐渐增强

【答案】B

【解析】A．微生物不能在高温环境中存活，故A错误；B．负极上葡萄糖发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2＋24H＋，故B正确；C．原电池中阳离子向正极移动，H＋由负极向正极移动，故C错误；D．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，负极产生的H＋与正极产生的OH－恰好结合生成水，故溶液的酸性不会增强，故D错误。

20．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是（）

A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极

B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑

D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

【答案】A

【解析】A．锌作负极、铜作正极，电子从锌电极通过电流计流向铜电极，故A正确；B．Zn易失电子作负极、Cu作正极，阴离子向负极移动，则盐桥中阴离子向硫酸锌溶液迁移，故B错误；C．铜电极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故C错误；D．取出盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，电流计指针不发生偏转，故D错误。

21．电化学应用广泛。

请回答下列问题：

（1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。

若电池放电时的反应式为：

2Cu＋2H2SO4＋O2=2CuSO4＋2H2O，该电池的负极材料为_______；正极的电极反应式为____________。

（2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。

①如图为甲烷燃料电池的示意图，则负极的电极反应式为_____________________；

②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。

放电时的反应为：

PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为_____；充电时，铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的____极相连。

（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜（含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应物质）时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做____极；精炼一段时间后，当阴极增重128g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为____mol。

【答案】铜或CuO2+4e-+4H+=2H2OCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OPb+SO42--2e-=PbSO4正阳4

【解析】

（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，化合价升高，根据总反应知，Cu化合价升高，则该电池的负极材料为Cu；正极得电子，发生还原反应，正极的电极反应式为：

O2+4e-+4H+=2H2O；

（2）①如图所示该电池为碱性燃料电池，甲烷作负极，失电子后结合氢氧根生成碳酸根，则负极的电极反应式为：

CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

②根据总反应分析知，放电时，铅蓄电池负极失去电子，化合价升高，电极反应式为：

Pb+SO42--2e-=PbSO4；充电时，铅蓄电池的PbO2极要转化为Pb，发生还原反应，所以应与外加直流电源的正极相连；

（3）精炼时，粗铜要被溶解发生氧化反应，所以做阳极；当阴极增重128g时，n（Cu）=

=2mol，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，由总反应PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O~2e-得：

n（硫酸）=n（e-）=2mol×2=4mol。

22．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。

有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－

根据上述反应式，完成下列填空。

（1）下列叙述正确的是______。

A．在使用过程中，电解质溶液中的KOH被不断消耗，pH减小

B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

C．Zn是负极，Ag2O是正极

D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

（2）写出电池的总反应式：

___________。

（3）使用时，负极区的pH____（填“增大”“减小”或“不变”）。

【答案】CZn＋Ag2O===ZnO＋2Ag减小

【解析】

（1）A、负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，所以电池反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，所以氢氧化钾的量不变，故A错误；B、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，被氧化，为原电池的负极，则正极为Ag2O，原电池中电子从负极流向正极，即由锌经导线流向Ag2O，故B错误；C、根据B的分析，Zn是负极，Ag2O是正极，故C正确；D、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，为原电池的负极，发生氧化反应，Ag2O是正极发生还原反应，故D错误；故选C；

（2）负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，所以电池的总反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，故答案为：

Zn+Ag2O=2Ag+ZnO；

（3）负极发生氧化反应，负极的电极反应式为：

Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，则负极附近pH减小，故答案为：

减小。

23．

（1）SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。

利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料,装置如图所示。

①若A为CO,B为H2，C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_____________。

②A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极反应式为_________