2024届高三新高考化学大一轮专题练习---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·河北张家口·统考一模）利用同种气体在两极浓度不同而产生电势差可设计成气体浓差电池，利用浓差电池可测定混合气体中某气体含量。实验室通过氧气浓差电池测定空气中氧气含量的工作原理如图所示，其中在参比电极上通入纯氧气，测量电极上通入空气。下列说法错误的是

A．熔融ZrO2、CaO混合物可用于传递O2-
B．工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极
C．工作时，用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确
D．相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越高
2．（2023春·甘肃庆阳·高三校联考阶段练习）根据光合作用的原理可设计出如图所示的原电池装置。下列说法正确的是
  
A．a电极为原电池的正极
B．电子移动方向是a→导线→b
C．b电极的电极反应式为O2+2H++4e-=H2O2
D．a电极上每生成1molO2，通过质子交换膜的H+的物质的量为2mol
3．（2023春·吉林延边·高三延边二中校考期中）燃料电池近几年发展迅速，如图是科学家利用页岩气设计的一种固态(熔盐)燃料电池工作示意图。下列说法错误的是

A．电极材料采用石墨烯，吸附甲烷的电极为负极，发生氧化反应
B．通入氧气的电极上电极反应式为
C．电池工作时，向通甲烷的电极一侧移动
D．该电池的优点是二氧化碳可循环利用，不会释放温室气体
4．（2023春·辽宁大连·高三校联考期中）室温下，某兴趣小组设计了如图所示装置，已知左边烧杯中溶液的血红色逐渐褪去，且无气泡产生。下列说法中正确的是
  
①电子由Zn电极经导线流向Pt电极
②盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动
③正极反应为
④总反应为
⑤右边电极材料的活动性必须比铁强
A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①④⑤
5．（2023春·海南海口·高三统考阶段练习）是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是

A．该电池可将化学能完全转化为电能
B．该电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极
C．a电极的电极反应式为
D．该电池工作时，当外电路中有0.1 mol 通过时，b极消耗0.56 L
6．（2023春·安徽黄山·高三屯溪一中校考期中）为了消除氢氧化物污染，可以设计出一种装置处理硝酸厂尾气的同时获得电能，工作原理如图所示。装置中电极均为涂装催化剂的网状电极，两侧电解质为同浓度的盐酸。下列说法错误的是

A．在电池正极生成，由发生还原反应所得
B．通入的电极反应为
C．若有0.4mol通过质子交换膜，则有1.12L(标准状况)甲烷被氧化
D．装置工作一段时间后，两侧电极室中溶液的pH不变
7．（2023春·重庆九龙坡·高三四川外国语大学附属外国语学校校联考期中）有机物电极材料具有来源丰富、可降解等优点，一种负极材料为固态聚酰亚胺-水系二次电池的结构如图所示。下列说法正确的是

A．充电时有机电极发生了氧化反应
B．将由换成，电池的比能量会增大
C．充电时每转移2 mol ，右室离子数目减少4 mol
D．放电时负极电极反应为
8．（2023春·山东菏泽·高三曹县一中校考阶段练习）下列四个常用电化学装置的叙述正确的是
  
A．图Ⅰ所示电池中，电子由碳棒通过导线流向锌筒
B．图Ⅱ所示电池中，锌为负极，发生氧化反应
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，可无限次重复使用
D．图Ⅳ所示电池，b电极为正极，电极反应式为：
9．（2023·全国·模拟预测）2023年2月，我国首个兆瓦级铁-铬液流电池储能项目在内蒙古成功试运行，该项目刷新了全球最大容量记录。铁-铬液流电池的电解质溶液是含铁盐和铬盐的稀盐酸溶液。下列说法错误的是

A．安全性高、成本低、绿色低碳、能量密度低是该电池的特点
B．充电时电池的反应为：
C．放电时，电路中每流过0.1mol电子，浓度降低0.1mol/L
D．负极每被氧化，电池中有1mol通过交换膜向正极转移
10．（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
11．（2023春·河北邢台·高三统考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是

A．图甲：通入的一极为正极
B．图乙：锌锰干电池属于一次电池
C．图乙：在使用锌锰干电池的过程中，被还原
D．图丙：正极的电极反应式为
12．（2023春·浙江宁波·高三余姚中学校考期中）利用人工光合作用合成甲酸的原理：设计成原电池，装置如图所示。下列说法不正确的是

A．电极1周围溶液的pH增大
B．该装置将太阳能转化为化学能和电能
C．由电极1室经过质子交换膜流向电极2室
D．电极2上发生的反应为
13．（2023·广东揭阳·普宁二中实验学校校联考二模）为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果，进行了如图所示实验，下列叙述正确的是

A．一段时间后，铁钉底部a、c处滤纸上均能看到出现蓝色沉淀
B．一段时间后，薄锌片底部b处能看到滤纸变红色
C．薄锌片两端铁钉均为该原电池的正极
D．薄锌片发生的电极反应式为

二、多选题
14．（2023春·四川成都·高三成都七中校考期中）Na/Fe双离子可充电电池的原理如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，转移0.1 mol ，电极b质量增加3.1 g
B．电极a的电势低于电极b的电势
C．有机电解质不能用水溶液代替
D．充电时，阳极的电极反应式为：

三、非选择题
15．（2023春·云南大理·高三大理白族自治州民族中学校考期中）在化学反应中，不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化，除转化为热能外，还可转化为电能等。
(1)图中，表示放热反应能量变化的是___________填字母。
  
(2)从微观角度分析化学反应中能量变化的原因：
  
图中①和②分别为___________、___________填“吸收”或“释放”，从微观角度判断该反应为放热反应的证据是___________。
(3)如下图所示：按照构成原电池的基本要素来看，的作用是填字母，下同___________，稀硫酸的作用是___________。
负极反应物     负极材料      正极反应物    正极材料   离子导体   电子导体
  
(4)根据上图回答下列问题：
①在原电池中，片上发生___________反应填“氧化”或“还原”片上发生的电极反应式为___________。
②外电路中电子流向___________极填“正”或“负”，下同，内电路溶液中移向___________极。
③能证明化学能转化为电能的实验现象为___________。
(5)某原电池的总反应为，该原电池正确的组成是___________。
    
  
  
  
A
B
C
D
A．A B．B C．C D．D
16．（2023春·江苏无锡·高三长春市解放大路学校校联考期中）某化学兴趣小组进行如图所示实验，以检验化学反应中的能量变化。

请回答下列问题：
(1)反应①的离子方程式是___________；反应②的化学方程式___________。
(2)②中的温度___________(填“升高”或“降低”)。反应___________(填“①”或“②”)的能量变化可用图表示。
(3)现有如下两个反应：
A．
B．
①A反应不能设计成原电池的原因是___________。
②利用B反应可设计成原电池，该电池负极的电极反应式为___________，可用作该电池正极材料的是___________(填字母)。
a．碳棒    b．铁片    c．铜片    d．铂棒
(4)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图：

则d电极是燃料电池的___________(填“正极”或“负极”)，此电极的电极反应式为___________。
17．（2023春·湖南邵阳·高三邵阳市第二中学校考期中）图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计。请回答下列问题

(1)以下叙述中，正确的是___________。
A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．乙中电子从铜片经导线流向锌片
E．乙溶液中向锌片方向移动
(2)变化过程中能量转化的形式主要是：甲为______(填写选项字母)；乙为________(同前)
A、将化学能转化成热能            B、将电能转化成为化学能            C、将化学能转化成电能
(3)若反应过程中有2mol电子发生转移，则生成的氢气在标况下的体积为__________；溶液质量增加___________g
(4)原电池在工作时，下列反应可以作为原电池工作时发生的反应的是：___________
A．
B．
C．
D．
18．（2023春·河南濮阳·高三濮阳外国语学校校考期中）依据原电池原理，请回答下列问题。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池属于___________(填“一次电池”或“二次电池”)，锌锰电池的正极材料是___________，负极发生的电极反应式为___________。若反应消耗19.5g负极材料，则电池中转移电子的数目为___________。
  
(2)以Al、Mg为电极，可以组装如图所示原电池装置。
    
①若电解质溶液为稀硫酸，Mg上发生的电极反应式为___________。
②若电解质溶液为NaOH溶液，Al上发生的电极反应式为___________。
(3)微型锌银电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为。负极发生的电极反应式为___________，电池工作过程中，电解液中向___________(填“Ag/”或“Zn”)极迁移。

参考答案：
1．D
【分析】氧气在反应中得到电子发生还原反应，则参比电极作正极；
【详解】A．由分析可知，参比电极作正极，氧气得电子转化为，负极失电子生成氧气，电子由负极经外电路流向正极，熔融金属氧化物电离出的氧离子向负极定向移动可用于传递，A正确；
B．电子由负极经外电路流向正极，故工作时，电子由测量电极经外电路流向参比电极，B正确；
C．由工作原理知，负极氧离子失去电子发生氧化反应会不断生成氧气，混合气体氧气浓度增大，故用初期读数计算所得空气中氧气含量更准确，C正确；  
D．两极氧气浓度差越大，两极电势差越大，则相同压强下，电势差越大，空气中氧气含量越低，D错误；
故选D。
2．B
【分析】由题中信息可知b电极氧气得电子被还原，发生还原反应，b为正极，a为负极。
【详解】A．b为正极，a为负极，A项错误；
B．b为正极，a为负极，电子从负极流向正极，电子移动方向是a→导线→b，B项正确；
C．b为正极，即氧气得电子被还原，电极反应式为，C项错误；
D．a电极的电极反应式为，a电极上每生成，通过质子交换膜的的物质的量为，D项错误；
故答案选B。
3．D
【详解】A．依题意，甲烷发生氧化反应生成二氧化碳，吸附甲烷的电极为负极，A项正确；
B．、共同参与反应，电极反应式为，B项正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，C项正确；
D．电池总反应为，会释放出二氧化碳，D项错误；
故选D。
4．A
【分析】该原电池反应为，Zn的化合价升高、发生失去电子的氧化反应，则负极为Zn，电极反应式为，阳离子移动到正极，左边烧杯中发生，则Pt电极为正极，据此分析解答。
【详解】①该原电池工作时，电池反应为，Zn电极为负极、Pt电极为正极，电子由Zn电极经导线流向Pt电极，①正确；
②盐桥中阳离子移向正极，②正确；
③原电池中，Zn电极为负极、Pt电极为正极，负极反应式为，正极反应式为，③错误；
④该原电池中，负极反应式为，正极反应式为，所以总反应为，④正确；
⑤有强氧化性，能氧化Cu、Fe、Zn等金属，所以右边电极材料可以为Cu或Fe或Zn等金属，⑤错误；
故正确的为①②④，答案选A。
5．C
【分析】由示意图可知，a极通入H2，发生氧化反应，b极通入O2，发生还原反应，则a为负极，b为正极，据此解答。
【详解】A．电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量变化，如热能，故A错误；
B．该电池工作时，电子由负极a经外电路流向正极b，故B错误；
C．a电极发生氧化反应，发生的电极反应式为，故C正确；
D．b极的电极反应式为，每消耗1molO2转移4mol电子，则当外电路中有0.1 mol 通过时，b极消耗0.025mol，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是0.56L，故D错误；
答案选C。
6．D
【分析】由图可知，通入NO2的电极上氮元素价态降低得电子，通入NO2的电极为正极，电极反应式为2NO2+8H++8e-=N2+4H2O，甲烷通入极为为负极，电极反应式为；
【详解】A．通入NO2的电极上氮元素价态降低得电子，通入NO2的电极为正极，发生还原反应生成N2，选项A正确；
B．甲烷通入极为为负极，电极反应式为，选项B正确；
C．当0.4molH +通过质子交换膜由右侧向左侧迁移时，由电荷守恒可知，装置中转移0.4mol电子，根据电极反应，有1.12L(标准状况)甲烷被氧化，选项C正确；
D．由两极反应可知，两极消耗生成的氢离子相等，但是左侧生成了水，氢离子浓度变小，pH增大，右侧消耗了水，氢离子浓度增大，pH减小，选项D错误；
答案选 D。
7．C
【详解】A．由题干可知，该结构为一种负极材料为固态聚酰亚胺-水系二次电池，则有机电极为负极发生氧化反应，充电时该极为电解池阴极，发生还原反应，A错误；
B．比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，钠的相对原子质量大于锂，故将由计换成，电池的比能量会下降，B错误；
C．充电时，右侧电解为阳极，发生氧化反应：，则充电时每转移2mole-，右侧减少2 mol阴离子，同时有2 mol 离子进入左室，右室离子数目减少4 mol，C正确；
D．由图可知，放电时负极电极的 失去电子，发生氧化反应，生成，反应为+2nH+，D错误；
故选C。
8．B
【详解】A．Ⅰ中碳棒为正极，锌筒为负极。电子从负极锌筒流出经导线到正极碳，A项错误；
B．该电池中锌为负极失电子发生氧化反应，而Ag2O为正极发生还原反应，B项正确；
C．铅蓄电池为充电电池可重复使用，但其寿命有限，不可能无限次重复使用，C项错误；
D．b极为正极得电子发生还原反应，O2+4e−+4H+=2H2O，D项错误；
故选B。
9．C
【分析】该装置能作原电池和电解池；充电时，左侧为阳极、右侧为阴极；放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol；负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H+所带电荷相同，所以二者的物质的量相同。
【详解】A.该电池属于水系电池，故安全，且铁铬的价格低廉，其可将太阳能或风能转化为电能存储，故绿色低碳，但能量密度远低于锂电 ，故A说法正确；
B.充电时，左侧为阳极、右侧为阴极，则左侧Fe2+失电子生成Fe3+，右侧Cr3+得电子生成Cr2+，电池总反应式为Cr3++Fe2+═Cr2++Fe3+，故B正确；
C. 放电时该装置为原电池，电路中每流过0.1mol电子，Fe3+的物质的量降低0.1mol，溶液体积未知，无法判断铁离子浓度降低值，故C错误；
D. 负极每1molCr2+被氧化生成1molCr3+，则转移1mol电子，每个电子和每个H+所带电荷相同，所以二者的物质的量相同，则电池中有1molH+通过交换膜向正极转移，故D正确；
故选C。
10．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。
11．D
【详解】A．氧气得到电子发生还原反应，所在电极为正极，故A正确；
B．锌锰干电池不能充电操作，属于一次电池，故B正确；
C．在使用锌锰干电池的过程中，得到电子被还原，故C正确；
D．铅蓄电池正极的电极反应式为，故D错误；
故选D。
12．A
【分析】装置图中电子由电极1通过导线流向电极2，电极1为负极，电极1上H2O发生失电子的氧化反应生成O2，电极2为正极，电极2上CO2发生得电子的还原反应生成HCOOH；据此作答。
【详解】A．电极1上H2O发生失电子的氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e-=O2↑+4H+，电极1周围溶液中c(H+)增大，溶液的pH减小，A项错误；
B．该装置利用人工光合作用合成甲酸，由装置图可知，该装置将太阳光的太阳能转化为化学能和电能，B项正确；
C．原电池工作时阳离子向正极移动，H+由负极区电极1室通过质子交换膜流向正极区电极2室，C项正确；
D．电极2上CO2发生得到的还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2H+＋2e-=HCOOH，D项正确；
答案选A。
13．C
【分析】该装置形成了一个原电池，锌片作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，两端铁钉作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，从而达到牺牲阳极保护阴极的目的，达到实验目的。本装置中，NaCl溶液为了提供吸氧腐蚀的环境，K3[Fe(CN)6]为了检验亚铁离子生成，若生成亚铁离子，会产生蓝色沉淀，酚酞为了检验氢氧根离子的生成。
【详解】A．由分析可知，锌片作负极，所以铁不会参加反应更不会生成亚铁离子，故无法看到蓝色沉淀生成，A错误；
B．根据分析，锌片作负极发生氧化反应生成Zn2+，两端铁钉作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，应在铁钉底部看到滤纸变红，B错误；
C．由分析可知薄锌片两端铁钉均为该原电池的正极，C正确；
D．根据分析，此电极方程式为吸氧腐蚀的正极发生的反应，所以应发生在铁钉处，D错误；
故选C。
14．AD
【分析】由图可知，放电时Na在a电极失去电子变为Na+，a为负极，电极反应为Na-e-=Na+。CaFeO3在b电极上得到电子变为CaFeO2.5，b为正极，电极反应为CaFeO3+Na++e-=CaFeO2.5+Na2O。
【详解】A．根据分析，放电时b电极的反应为CaFeO3+Na++e-=CaFeO2.5+Na2O，增加的是Na+的质量，转移0.1mol e-时电极增加的质量为0.1mol×23g/mol=2.3g，A错误；
B．根据分析，a为负极，b为正极，因此电极a的电势低于电极b的电势，B正确；
C．负极Na参加反应，若用水溶液做电解质，Na与H2O反应，因此有机电解质不能用水溶液代替，C正确；
D．根据放电时正极的反应可知，充电时阳极的电极反应为CaFeO2.5+Na2O-e-= CaFeO3+Na+，D错误；
故选AD。
15．(1)a
(2) 吸收 释放 反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键释放的总能量
(3)
(4) 氧化 正 负 片上有气泡或电流表指针发生偏转
(5)AC

【详解】（1）放热反应中生成物总能量低于反应物总能量，故选a；
（2）断键需要吸收能量、形成化学键放出能量，图中①和②分别为吸收能量、释放能量；当反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键释放的总能量，该反应为放热反应；
（3）按照构成原电池的基本要素来看，失去电子发生氧化反应，电子从锌极流出，锌为负极材料、负极反应物、电子导体，故选abf；稀硫酸中氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，且稀硫酸作为电解质溶液导电，故其作用是ce；
（4）①在原电池中，失去电子，发生氧化反应；Cu片上氢离子得到电子生成氢气，发生的电极反应式为。
②外电路中电子由负极流向正极，内电路溶液中阴离子向负极迁移，故移向负极；
③能证明化学能转化为电能的实验现象为片上有气泡或电流表指针发生偏转；
（5）由总反应可知，锌为负极，正极上铜离子得到电子发生还原反应生成铜，则电解质溶液为硫酸铜溶液，故选AC。
16．(1) 或者
(2) 降低 ①
(3) A反应不是氧化还原反应 ad
(4) 正极

【详解】（1）Al和HCl溶液发生反应生成AlCl3和H2，离子方程式为：；Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应生成BaCl2、NH3和H2O，化学方程式为：或者。
（2）Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，②中的温度降低，图中反应物的总能量大于生成物的总能量，可以表示放热反应，Al与HCl反应是放热反应，所以①的能量变化可用图2表示。
（3）①自发进行的放热的氧化还原反应能设计成原电池，A反应中没有电子转移，不属于氧化还原反应，所以不能设计成原电池；
②利用反应可设计成原电池，该原电池中，Cu失电子作负极，不如Cu活泼的金属或导电的非金属性作正极，可用作该电池正极材料的是碳棒或铂棒，故选ad；电解质溶液为可溶性的氯化铁溶液，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2Fe3++2e-=2Fe2+，负极上Cu失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-═Cu2+。
（4）由电子移动的方向可知，d电极是燃料电池的正极，O2在正极得电子生成H2O，电极方程式为：4H++O2+4e-=2H2O。
17．(1)CE
(2) A C
(3) 22.4L 63
(4)AD

【分析】锌比铜活泼，能与稀硫酸反应，铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲没有形成闭合回路，不能形成原电池，乙形成闭合回路，形成原电池；
【详解】（1）A．甲没有形成闭合回路，不能形成原电池，故A错误；
B．铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故B错误；
C．两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的pH均增大，故C正确；
D．乙能形成原电池反应，Zn为负极，Cu为正极，电子从负极经外电路流向正极，故D错误；
E．原电池中电解质阳离子流向正极，阴离子流向负极，乙形成原电池，Zn为负极，Cu为正极，则溶液中向锌片方向移动，故E正确。
故答案为：CE；
（2）甲没有形成闭合回路，不能形成原电池，反应放热，将化学能转变为热能；乙形成闭合回路，形成原电池，将化学能转变为电能，故答案为：A，C；
（3）反应的关系式为，则，；负极1mol锌溶解、正极生成1mol氢气，则溶液质量变化+65g-2g=63g；
（4）原电池的形成条件之一是能自发的进行氧化还原反应，A、D均为自发进行的氧化还原反应，均能形成原电池；但B、C的反应是非氧化还原反应，所以B、C不能作为原电池工作时发生的反应，故答案为：AD。
18．(1) 一次电池 石墨 (或0.6)
(2)
(3) Zn

【详解】（1）锌锰干电池只能一次性使用，不能充电，属于一次电池，锌锰电池中锌较活泼，锌失去电子发生氧化反应为正极，石墨为正极；负极发生的电极反应式为；若反应消耗19.5g负极材料，反应锌0.3mol，则电池中转移电子0.6mol，电子数目为(或0.6)；
（2）①若电解质溶液为稀硫酸，Mg失去电子发生氧化反应，为负极，发生的电极反应式为。
②若电解质溶液为NaOH溶液，镁不能和氢氧化钠反应，Al失去电子发生氧化反应，为负极，发生的电极反应式为；
（3）由总反应可知，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，为负极，；原电池中阴离子向负极迁移，故电池工作过程中，电解液中向Zn极迁移。