全国通用19版高考化学一轮复习课时分层训练19原电池化学电源.docx

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全国通用19版高考化学一轮复习课时分层训练19原电池化学电源

课时分层训练（十九）　原电池　化学电源

（建议用时：

45分钟）

A级　基础达标

1．（2018·泉州模拟）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、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

D　[D项，a极为负极，电子由负极（锌片）流出。

]

2．根据下图判断，下列说法正确的是（　　）

A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋

B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大

D　[A项，装置Ⅰ中的负极为Zn；B项，装置Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑；C项，阳离子向正极移动，装置Ⅰ中向左侧移动。

]

3．如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是（　　）

【导学号：

97500110】

A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2

B．水果电池的化学能转化为电能

C．当A、B分别为Zn、Fe金属片时，Zn作正极

D．金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片

C　[当A、B分别为Zn、Fe金属片时，Zn比Fe活泼，Zn作负极。

]

4．（2018·娄底模拟）有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此，判断五种金属的活动性顺序是（　　）

A．A>B>C>D>E　　　　　B．A>C>D>B>E

C．C>A>B>D>ED．B>D>C>A>E

B　[金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。

H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极→正极，电流方向则由正极→负极。

在题述原电池中，A—B原电池，A为负极；C—D原电池，C为负极；A—C原电池，A为负极；B—D原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。

综上可知，金属活动性A>C>D>B>E。

]

5．一种光化学电池的结构如图所示，电池总反应式为AgCl（s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq），下列关于该电池在工作时的说法中正确的是（　　）

A．生成108g银，转移电子个数为2mol

B．Cu＋在负极发生氧化反应

C．Ag电极活泼，Ag失电子发生氧化反应

D．Cl－由负极迁移到正极

B　[由题给反应可知，生成1molAg，转移1mole－，即生成108gAg，转移电子个数为NA，A项错误；负极Cu＋失电子生成Cu2＋，化合价升高，发生氧化反应，B项正确；Ag电极为正极，AgCl得电子生成Ag和Cl－，C项错误；Cl－由正极向负极迁移，D项错误。

]

6．科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．通入N2的电极的电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH

B．反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸

C．该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极

D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl

C　[N2与H2反应生成NH3，由于以稀盐酸为电解质，所以总反应式为N2＋3H2＋2HCl===2NH4Cl。

由“负氧正还”可知N2在正极反应，电极反应式为N2＋6e－＋8H＋===2NH

，H2在负极反应，电极反应式为3H2－6e－===6H＋，A、B、D正确，C项错误。

]

7．（2018·安阳模拟）甲醇（CH3OH）是一种有毒物质，检测甲醇含量的测试仪工作原理如图所示。

下列说法正确的是（　　）【导学号：

97500111】

A．该装置将电能转化为化学能

B．a电极发生的电极反应为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋

C．当电路中有1mol电子转移时，正极区n（H＋）增加1mol

D．将酸性电解质溶液改为碱性电解质溶液，该测试仪不可能产生电流

B　[A项，该装置为燃料电池，将化学能转化为电能；C项，正极区H＋生成H2O；D项，碱性条件仍可以构成原电池。

]

8．酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料，葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOX）和辅酶的作用下被氧化成葡萄糖酸（C6H12O7），其工作原理如图所示。

下列有关说法中正确的是（　　）

A．该电池可以在高温条件下使用

B．H＋通过交换膜从b极区移向a极区

C．电极a是正极

D．电池负极的电极反应式为C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋

D　[酶的主要成分为蛋白质，在高温条件下变性，丧失催化作用，A项错误；由图示电子的移动方向可知a为电池的负极，发生氧化反应：

C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋，b为电池的正极，发生还原反应：

H2O2＋2e－＋

2H＋===2H2O，H＋通过交换膜从a极移向b极，D项正确，B、C项错误。

]

9．近年来，AIST报告正在研制一种“高容量、低成本”锂铜空气燃料电池。

该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是（　　）

A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动

B．放电时，负极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O

D．整个反应过程中，铜相当于催化剂

B　[放电时，负极反应为Li－e－===Li＋，Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A项正确；正极反应为Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－，B项错误；通空气时，铜被氧化为Cu2O：

4Cu＋O2===2Cu2O，总反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，铜相当于催化剂，C、D项正确。

]

B级　能力提升

10．（2018·烟台一模）LED系列产品是一类新型节能产品，图甲是NaBH4/H2O2燃料电池，图乙是LED发光二极管的装置示意图。

下列叙述错误的是（　　）

A．电池A极区的电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－

B．电池放电过程中，Na＋从负极区向正极区移动

C．每有1molNaBH4参加反应转移电子数为4NA

D．要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a应与图甲中的B极相连

C　[A项，根据图甲知，双氧水得电子发生还原反应，则A电极为正极，正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，故A正确；B项，电池放电过程中，阳离子移向正极，Na＋从负极区向正极区移动，故B正确；C项，负极发生氧化反应生成BO

，电极反应式为BH

＋8OH－－8e－===BO

＋6H2O，有1molNaBH4参加反应转移电子数为8NA，故C错误；D项，要使LED发光二极管正常发光，图乙中的导线a阴极应与图甲中的B极负极相连，故D正确。

]

11．（2018·昆明模拟）糖生物电池是一种酶催化燃料电池（EFC），它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。

下列有关判断不合理的是

（　　）

A．该电池不宜在高温下工作

B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O

C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移

D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2↑＋24H＋

D　[酶在高温下会失去生理活性，A项合理；若该电池为酸性介质，则H＋会在正极与O2发生反应，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C6H12O6＋36OH－－24e－===6CO

＋24H2O，D项不合理。

]

12．（2018·合肥高三调研检测）利用如图所示电池装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，其中含有的固体电解质能传导质子（H＋）。

下列说法正确的是

（　　）

A．该过程中有两种形式的能量转化

B．a电极表面的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．该装置工作时，H＋从b电极区向a电极区移动

D．该装置中每生成2molCO，同时生成1molO2

D　[该过程中的能量转化形式有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能、化学能转化为热能，A项错误。

根据题图可知，a电极表面H2O被氧化为O2，a电极表面的反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B项错误。

该原电池中，a电极为负极，b电极为正极，H＋从a电极区向b电极区移动，C项错误。

该装置中每生成2molCO，转移4mol电子，根据a电极表面的反应可知，每转移4mol电子，同时生成1molO2，D项正确。

]

13．（2018·安徽师大附中模拟）近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图所示。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．碳极发生的反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

B．有机电解质和水溶液不可以互换区域

C．标准状况下产生22.4L的氢气时，正极消耗锂的质量为14g

D．该装置不仅可提供电能，还可得到清洁的氢气

C　[根据图示信息可知，碳电极上产生氢气，应该是正极，该电极上发生得电子的还原反应：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；由于金属Li可以和水反应生成氢氧化锂和氢气，但是和有机电解质不反应，所以有机电解质和水溶液不可以互换区域，B正确；总反应式为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，标准状况下产生22.4L的氢气时，金属锂是负极，负极消耗锂的质量为14g，C错误；该装置是将化学能转化为电能的装置，装置不仅可提供电能，并且反应产物是氢气，能提供能源，D正确。

]

14．某传感器工作原理如图所示。

利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。

下列说法正确的是（　　）

A．若M为熔融KOH，X为NH3，Y为N2，则负极的电极反应式为

2NH3－6e－===N2＋6H＋

B．若M是含O2－的固体电解质，X为NO，则正极的电极反应式为O2＋4e－

===2O2－

C．传感器工作中，电子由Pt（Ⅰ）极经电流仪传到Pt（Ⅱ）极

D．若X为CO，M为KOH溶液，则电池总反应为2CO＋O2===2CO2

B　[由于M是熔融的KOH，即使放电生成H＋也会与OH－反应生成水，所以负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，A错误。

若M是含

O2－的固体电解质，则负极的电极反应式为2NO－4e－＋2O2－===2NO2，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B正确。

题述装置属于原电池，Pt（Ⅰ）极为正极，Pt（Ⅱ）极为负极，电子由负极经外电路流向正极，C错误。

若X为CO，M为KOH溶液，则负极的电极反应式为CO－2e－＋4OH－===CO

＋2H2O，电池总反应为2CO＋4KOH＋O2===2K2CO3＋2H2O，D错误。

]

15．

（1）浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。

某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。

①X为________极，Y电极反应式为________________________________。

②Y极生成1molCl2时，________molLi＋移向________极（填X或Y）。

（2）一种以肼（N2H4）为液体燃料的电池装置如图所示。

该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。

负极反应式为___________________________________________________，

正极反应式为__________________________________________________。

【解析】　

（1）根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。

（2）根据装置可知N2H4→N2为氧化反应，在负极上反应。

【答案】　

（1）①正　2Cl－－2e－===Cl2↑　②2　X

（2）N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

　随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。

某电动汽车使用的是钴酸锂（LiCoO2）电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2。

下列说法不正确的是（　　）

A．放电时，正极锂的化合价未发生改变

B．充电时Li＋移动方向：

右室→左室

C．放电时负极的电极反应式：

LixC6－xe－===C6＋xLi＋

D．充电时阳极的电极反应式：

Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2

D　[放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，放电时正极上钴的化合价降低、锂的化合价不变，A、C项正确；充电时左侧为阴极，右侧为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳离子由阳极移向阴极，B项正确，D项错误。

]

C级　能力提升

16．NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图。

该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y。

下列说法正确的是（　　）

A．若将该电池中的熔融NaNO3换成NaOH溶液，则不可能产生电流

B．电子从石墨Ⅱ电极流向石墨Ⅰ电极

C．石墨Ⅰ电极的电极反应式为NO2＋NO

－e－===N2O5

D．NO2只有还原性没有氧化性

C　[NO2能与NaOH发生氧化还原反应，反应过程中有电子转移，故可产生电流，A项错误；根据电池工作示意图，石墨Ⅱ电极上O2得电子发生还原反应，为电池正极，石墨Ⅰ电极为电池负极，电子从石墨Ⅰ电极流向石墨Ⅱ电极，B项错误；石墨Ⅰ电极上，NO2失去电子与NO

结合转化为N2O5，C项正确；NO2既有氧化性又有还原性，D项错误。

]

17．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动状态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。

下图是钒电池基本工作原理示意图：

请回答下列问题：

【导学号：

97500112】

（1）钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子（V2＋、V3＋、VO2＋、VO

）为正极和负极，电池总反应式为VO2＋＋V3＋＋H2O

V2＋＋VO

＋2H＋。

放电时的正极反应式为________________________________

____________________，充电时的阴极反应式为______________________

_______________________________________________________________。

放电过程中，电解液的pH________（填“升高”“降低”或“不变”）。

（2）钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________（填字母）。

a．VO

、VO2＋混合液　b．V3＋、V2＋混合液　c．VO

溶液

d．VO2＋溶液　e．V3＋溶液　f．V2＋溶液

（3）能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是________。

【解析】　

（1）正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应式为VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为

V3＋得电子生成V2＋的反应。

（2）充电时阳极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO

＋2H＋，故充电完毕的正极电解液为VO

溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2＋溶液，故正极电解液可能是选项a、c、d。

（3）充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H＋可以通过隔膜。

【答案】　

（1）VO

＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高　

（2）acd　（3）H＋

1．高铁酸钾（K2FeO4）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：

图1　　　　　　　　　图2

（1）该电池放电时正极的电极反应式为______________________________；若维持电流强度为1A，电池工作10min，理论消耗Zn________g（已知F＝96500C·mol－1）。

（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______移动（填“左”或“右”）；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动（填“左”或“右”）。

（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_________________________________________________________

________________________________________________________________。

【解析】　

（1）根据电池装置，Zn为负极，C为正极，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe（OH）3，正极电极反应式为FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－。

若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，通过电子为

，则理论消耗Zn为

×

×65g·mol－1≈0.2g。

（2）盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即Cl－向右移动，K＋向左移动。

（3）由图可知高铁电池的优点有：

使用时间长、工作电压稳定。

【答案】　

（1）FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－　0.2　

（2）右　左　（3）使用时间长、工作电压稳定

2．（2013·全国Ⅱ卷）“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是（　　）

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为：

NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

B　[A项，在负极Na失电子生成Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋

2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。

]

3．（2018·沧州模拟）某蓄电池反应式为Fe＋Ni2O3＋3H2O

Fe（OH）2＋2Ni（OH）2。

下列推断中正确的是（　　）

①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极

②充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－

③充电时，Ni（OH）2为阳极

④蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中

A．①②③B．①②④

C．①③④D．②③④

D　[由放电时的反应可知，Fe发生氧化反应，Ni2O3发生还原反应，即正极为Ni2O3，负极为Fe，①错误；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，放电时负极反应式为Fe＋2OH－－2e－===Fe（OH）2，充电过程中阴极反应式为Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－，②正确；充电是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，阳极为原来的正极，因此充电时，Ni（OH）2为阳极，③正确；Fe（OH）2、2Ni（OH）2只能存在于碱性溶液中，在酸性条件下与

H＋反应，④正确。

]