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

1、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：Cu为负极，Zn为正极Cu极上有气泡产生，发生还原反应SO42向Cu极移动若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体电子的流向是：CuZn正极反应式：Cu2e=Cu2，发生氧化反应A B C D【答案】B【解析】Cu为正极，Zn为负极，故错误；Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故正确；SO42带负电荷，向负极Zn移动，故错误；若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol

2、 H2，故正确；电子的流向是：ZnCu，故错误；正极反应式：2H2e= H2，发生还原反应，故错误；综上正确；答案选B。2ZulemaBorjas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BX、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+7HD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

3、，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

4、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0.2 molNO3-，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（ ）Aa为负极，b为正极 Bb电极发生氧化反应CH+从a极向b极移动 D负极反应式为：SO2+2H2O2e=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

5、正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；Bb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：PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是APb作为负极，失去电子，被氧化BPbO2得电子，被还原C负极反应是PbSO42-2e=PbSO4D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

6、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LieLiC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

7、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：LieLi+，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LiClKCl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LiClKCl中的Li向钙电极区迁移C电池总反应为CaPbSO42LiClPbLi2SO

8、4CaCl2D每转移0.2 mol电子，理论上消耗42.5 g LiCl【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+2Cl2e=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+2Cl2e=CaCl2，根据正负极电极反应方程式可知2e2LiCl，每转移0.2 mol电子，消耗

9、0.2 mol LiCl，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( )ANa+不断向“水电池”的正极移动 B每生成1 mol Na2Mn5O10转移2mol电子C负极反应式：Ag+Cl+e=AgCl DAgCl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-=M

10、n5O102-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，

11、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BAl电极区的电极反应式：A1-3e-+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+C每消耗27gAl，有3mol电子通

12、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；BMnO2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-+3NH3H2OAl(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

13、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+4e4OHB电极M附近产生黄绿色气体C若消耗1 mol S2，则电路中转移8 mol eD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+4e2H2O，A项错误；B. M为阴极产生H2，N为阳极产生Cl2，B项错误；C.1 mol S2转化成失8 mol e，则电路中转移8 mol e-，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

14、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BNi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DAl电极质量减轻13.5g，电路中通过9.031023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

15、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-+2

16、H2O，因而转移电子数为0.53NA=9.031023，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BB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0.2 mol e转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NADA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；BB极为电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极

17、反应式为CH3COO-8e-+4H2O2HCO3-+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；DA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2ZnO22ZnO，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Zn2OH2eZnOH2OC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

18、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Zn2OH2eZnOH2O，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：2H24OH4e4H2O、O22H2O4e4OH，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：2H2O22H2O D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

19、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：2H2O22H2O，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0V33.6 L时，负极反应式为CH410OH-8e= CO327H2OB电池工作时，氧气发生还原反应C正极反应式为O2 +4H+ +4e=2H2OD当V=67.2 L时，电池总反应方程式可写为CH42O2NaOH

20、=NaHCO32H2O【答案】C【解析】A. 当0V33.6L时，0n(CH4)1.5mol，则0n(CO2)1.5mol，只发生反应，且NaOH过量或恰好反应，则电池总反应式为CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，则负极反应式为CH4+10OH8e CO32+7H2O，A项正确；B. 该电池工作原理为原电池，氧气在正极得电子发生还原反应，B项正确；C. 电解质为NaOH，则正极反应式为O2+2H2O+4e4OH，C项错误； D. 当V=67.2 L时，n(CH4)=3mol，则n(CO2)=3mol，发生反应，则电池总反应式为CH42O2NaOH=NaHCO32H2O，D项正确

21、。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-=AgCl B每生成1mol Na2Mn5O10转移的电子数为2NACNa+不断向“水”电池的负极移动 DAgCl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1mol Na2Mn5O1

22、0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

23、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。19MFC(Microbial Fuel Cell)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C

24、6H12O66H2O24e=6CO224HC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C6H12O66H2O24e=6CO224H，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

25、应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H2e=H2D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；BZn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：2Cu2H2SO4O2= 2CuSO42H2O，该电

26、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。如图为甲烷燃料电池的示意图，则负极的电极反应式为_；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128 g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为_mol。【答案】铜或Cu O2+4e-+4H+=2H2O CH4+10OH-8e-

27、=CO32-+7H2O Pb +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）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；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

28、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128 g时，n(Cu)= =2mol，阴极电极反应为Cu2+2e-=Cu，由总反应PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O2e-得：n（硫酸）=n(e-)=2mol2=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Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH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

29、经外电路流向Zn极CZn是负极，Ag2O是正极DZn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】C ZnAg2O=ZnO2Ag 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

30、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。若A为CO, B为H2，C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_。A为SO2, B为O2, C为H2SO4, 则负极反应式为_