2027届鲁科版高三化学一轮复习试题规范练32化学能转化为电能——电池（Word版附解析）

这是一份2027届鲁科版高三化学一轮复习试题规范练32化学能转化为电能——电池（Word版附解析），共14页。试卷主要包含了65 g,MnO2电极生成了0等内容，欢迎下载使用。
命题角度1 原电池的工作原理及应用
1.(2024·湖南卷)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是( )
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
2.(2026·山东威海期中联考)利用下列装置可将化学能转化为电能,现象为电流表指针发生偏转。下列关于两个装置的说法正确的是( )
A.甲装置中电子流向:Mg→电流表→Al
B.甲装置中Mg极反应:2H2O+2e-H2↑+2OH-
C.乙装置中Al为负极,电极上发生氧化反应
D.乙装置工作时,溶液中的NO3-移向Al电极
3.下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是( )
A.甲、乙装置中,锌棒均作负极,发生氧化反应
B.甲装置中锌棒直接与稀硫酸接触,故甲装置生成气泡的速率更快
C.甲、乙装置的电解质溶液中,阳离子均向石墨棒定向迁移
D.乙装置中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷,提高电池效率
4.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 ml Cl-
5.(2025·广东深圳模拟)关于下述电化学反应过程,描述正确的是( )
A.该装置实现电能转化为化学能
B.电极b是负极
C.电子从电极a经过负载到电极b再经过电解质溶液回到电极a
D.每1 ml (CH2O)n参与反应时,转移4 ml电子
命题角度2 化学电源
6.(2025·北京通州模拟)铅蓄电池多用于启动和维持汽车用电系统的正常运转,氢氧燃料电池可以连续不断提供电能作为汽车的动力能源。
下列说法正确的是( )
A.铅蓄电池和氢氧燃料电池都属于二次电池
B.氢氧燃料电池负极消耗22.4 L气体时,电路中转移的电子数为2NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
C.铅蓄电池工作时,硫酸溶液中的H+向PbO2电极移动
D.考虑经济性,铅蓄电池的稀硫酸可用稀盐酸代替降低成本
7.(2025·山东烟台模拟)锂电池具有密度小、能量密度高等优点,一种Li-CO2电池在放电时的原理为3CO2+4Li2Li2CO3+C,电池结构如图所示。该电池放电时,下列说法不正确的是( )
A.Li+向正极迁移
B.电子流向:锂金属片→外电路→碳纳米管
C.正极反应:3CO2+4Li++4e-2Li2CO3+C
D.该电池可使用水溶液作电解液
8.(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是( )
A.放电时,电池总反应为2CO2+MgMgC2O4
B.充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C.充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移
D.放电时,每转移1 ml电子,理论上可转化1 ml CO2
9.(2024·全国甲卷)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )
A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移
B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2ZnMn2O4
C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成了0.020 ml MnO(OH)
B级素能提升练
(以下选择题有1~2个选项合题意)
10.(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时,下列叙述错误的是( )
A.电池总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0. 4 mml电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
11.(2026·山东菏泽期中检测)中国科学院大连化物所的研究团队创新性提出锌碘单液流电池的概念,实现锌碘单液流中电解液的利用率近100%,其原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时A电极反应式为Zn2++2e-Zn
B.放电时电解质储罐中离子总浓度增大
C.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜
D.充电时A极增重65 g,C区增加离子数为4NA
12.(2026·江苏苏州月考)铁-空气二次电池具有价格低廉、安全性好等优点。一种铁-空气电池放电时原理如图所示。电池使用碱性溶液作电解质溶液,C电极允许空气中的O2通过。下列说法正确的是( )
A.放电时电子由电极a经NaOH溶液流向电极b
B.充电时的阴极反应之一为Fe2O3+2e-+3H2O2Fe(OH)2+2OH-
C.忽略溶液体积的变化,放电后溶液的pH增大
D.该电池也可以用强酸溶液作电解质溶液
13.(2023·全国乙卷)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:12S8+e-12S82-,12S82-+e-S42-,2Na++x4S42-+2(1-x4)e-Na2Sx
下列叙述错误的是( )
A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B.放电时外电路电子流动的方向是a→b
C.放电时正极反应式为2Na++x8S8+2e-Na2Sx
D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
14.(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合溶液为电解质溶液。下列说法错误的是( )
A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B.电池总反应为I3-+ZnZn2++3I-
C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 ml电子
15.(12分)全钒液流电池是一种活性物质循环流动的液态电池,以溶解于一定浓度硫酸中的不同价态的含钒离子为电极反应的活性物质,基本工作原理示意图如下:
回答下列问题:
(1)硫酸是铅蓄电池的电解质,铅蓄电池中负极的电极反应式是 。
(2)全钒液流电池放电时,左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝,则电极b的电极反应式是 。若有0.2 ml电子转移,质子交换膜左侧电解液质量 (填“增加”或“减少”),变化的质量为 。
(3)全钒液流电池充电时,电极a应连接电源的 极,电极反应式为 。
参考答案
1.D 解析 太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,D错误。
2.B 解析 甲装置中,Al与NaOH溶液反应而Mg不与NaOH溶液反应,故Al为负极,发生氧化反应,电极反应为Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-,Mg为正极,发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,B正确;甲装置中电子流向:Al(负极)→电流表→Mg(正极),A错误;乙装置中,Al在浓硝酸中会钝化,因此Cu为负极,发生氧化反应,Al为正极,发生还原反应,C错误;乙装置工作时,溶液中的阴离子NO3-移向Cu电极(负极),D错误。
3.D 解析 甲装置不是原电池,故A错误;甲装置中锌棒直接与稀硫酸接触,发生化学腐蚀,乙装置中构成了原电池,负极失去电子速率加快,因此正极放出氢气的速率增大,故B错误;甲装置中阳离子不会发生定向移动,C错误。
4.B 解析 Ag失去电子发生氧化反应,作原电池负极,A错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 ml,依据负极反应Ag-e-+Cl-AgCl,可知最多去除2 ml Cl-,D错误。
5.B 解析 该装置为原电池,电极a为正极,电极反应为2NO3-+10e-+12H+N2↑+6H2O,电极b为负极,电极反应为(CH2O)n-4ne-+nH2OnCO2↑+4nH+。该装置是原电池,将化学能转化为电能,A错误;电极a是正极,电极b是负极,B正确;电子不会经过电解质溶液,C错误;每1 ml (CH2O)n参与反应时,转移4n ml电子,D错误。
6.C 解析 铅蓄电池是可充电电池,属于二次电池,氢氧燃料电池需要补充燃料才能持续工作,不属于二次电池,A错误;没有表明是在标准状况下,无法通过气体体积计算电路中转移的电子数,B错误;铅蓄电池工作时,PbO2为正极,硫酸溶液中的H+向正极移动,C正确;稀盐酸中的Cl-会与Pb反应生成PbCl2,且Cl-容易被PbO2氧化生成氯气,氯气会破坏电池结构,因此铅蓄电池的稀硫酸不可用稀盐酸代替,D错误。
7.D 解析 放电时阳离子移向正极,阴离子移向负极,即Li+向正极迁移,A正确;锂金属片为负极,碳纳米管为正极,放电时电子由负极经过外电路流向正极,即电子流向:锂金属片→外电路→碳纳米管,B正确;碳纳米管为正极,正极的电极反应为4Li++4e-+3CO22Li2CO3+C,C正确;金属锂是活泼金属,能与水反应,故该电池不能使用水溶液作电解液,D错误。
8.C 解析 放电时,CO2转化为MgC2O4,发生还原反应,所以放电时,多孔碳纳米管电极为正极,电极反应为Mg2++2CO2+2e-MgC2O4,Mg电极为负极,电极反应为Mg-2e-Mg2+,放电时的总反应为Mg+2CO2MgC2O4,A正确;由于放电时多孔碳纳米管电极为正极,则充电时多孔碳纳米管电极与电源正极连接,B正确;充电时,Mg电极为阴极,电子从电源负极经外电路流向Mg电极,Mg2+向阴极迁移,C错误;根据放电时的电极反应Mg2++2CO2+2e-MgC2O4可知,每转移1 ml电子,理论上可转化1 ml CO2,D正确。
9.C 解析 MnO(OH)和ZnMn2O4中Mn的化合价为+3价,则MnO2发生了还原反应,MnO2电极为正极,Zn电极为负极。充电时,阳离子Zn2+应移向阴极(Zn),A项错误;Zn+2MnO2ZnMn2O4为放电时的反应,B项错误;MnO(OH)为正极放电产物,正极反应有MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-,C项正确;放电时,Zn电极质量减少0.65 g,转移电子0.020 ml,MnO2得电子转化的产物有MnO(OH)和ZnMn2O4两种形式,D项错误。
10.C 解析 由题中信息可知,b电极为负极,发生反应:Cu2O-2e-+2OH-2CuO+H2O,然后发生反应C6H12O6+2CuOC6H12O7+Cu2O;a电极为正极,发生反应O2+4e-+2H2O4OH-,在这个过程中发生的总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7,A正确;b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,CuO被还原为Cu2O,Cu2O在b电极上失电子转化成CuO,在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变,因此,CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用,B正确;根据反应2C6H12O6+O22C6H12O7可知,1 ml C6H12O6参加反应时转移2 ml电子,18 mg C6H12O6的物质的量为0.1 mml,则消耗18 mg葡萄糖时,理论上a电极有0.2 mml电子流入,C错误;原电池中阳离子从负极移向正极,故Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a,D正确。
11.BD 解析 由图可知,锌碘单液流电池放电时A电极是负极,Zn失去电子转化为Zn2+,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,B电极为正极,电极反应式为I2+2e-2I-,充电时A为阴极,B为阳极。放电时A电极是负极,A极反应式为Zn-2e-Zn2+,A错误;放电时,A区发生反应Zn-2e-Zn2+,C区Cl-进入A区,所以电解质储罐中离子总浓度增大,B正确;放电时,C区Cl-进入A区、K+进入B区,所以M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜,C错误;充电时A极增重65 g,A区发生反应Zn2++2e-Zn,电路中转移2 ml电子,根据电荷守恒,2 ml Cl-自A区进入C区,2 ml K+自B区进入C区,C区增加离子数为4NA,D正确。
12.B 解析 铁-空气二次电池放电时Fe作负极,负极失电子发生氧化反应,O2在正极(b)得电子发生还原反应,电极反应为O2+4e-+2H2O4OH-。原电池放电时,电子从负极移向正极,电子不会经过电解质溶液,A错误;充电时,阴极得电子发生还原反应,阴极反应之一为Fe2O3+2e-+3H2O2Fe(OH)2+2OH-,B正确;该原电池的总反应为O2+2Fe+2H2O2Fe(OH)2,忽略溶液体积的变化,总反应未消耗OH-,生成物中的OH-以沉淀形式存在,则放电后溶液的pH不变,C错误;如果用强酸溶液作电解质溶液,则Fe电极会与电解质溶液直接发生置换反应,造成电极的损失,D错误。
13.A 解析 该电池负极为钠电极,正极为硫电极。充电时钠电极为阴极,电极反应式为Na++e-Na,Na+应由硫电极向钠电极迁移,A错误;放电时,外电路中电子由负极移向正极(a→b),B正确;放电时正极反应式为2Na++x8S8+2e-Na2Sx,C正确;利用炭化纤维素纸易导电的性质,可增强电极的导电性能,D正确。
14.C 解析 由图中信息可知,标注框内所示结构中存在共价键,还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键,A正确;由图中信息可知,该电池的负极是锌、正极是超分子材料,则该电池总反应为I3-+ZnZn2++3I-,B正确;充电时,阴极电极反应为Zn2++2e-Zn,被还原的Zn2+主要来自电解质溶液,C错误;放电时,负极的电极反应为Zn-2e-Zn2+,因此消耗0.65 g Zn(物质的量为0.01 ml),理论上转移0.02 ml电子,D正确。
15.答案 (1)Pb-2e-+SO42-PbSO4
(2)V2+-e-V3+ 增加 0.2 g
(3)正 VO2++H2O-e-VO2++2H+
解析 (1)铅蓄电池中Pb为负极,Pb失去电子和硫酸根离子结合生成硫酸铅。(2)全钒液流电池放电时,左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝,说明VO2+转化为VO2+,钒元素化合价降低,说明电极a是正极,电极b是负极,电极b的电极反应是V2+-e-V3+;电极a发生反应:VO2++e-+2H+VO2++H2O,若有0.2 ml电子转移,则有0.2 ml氢离子转移到左侧,因此质子交换膜左侧电解液质量增加,增加的质量为0.2 ml×1 g·ml-1=0.2 g。(3)根据上述分析可知电极a为正极,电极b为负极,因此全钒液流电池充电时,电极a应连接电源的正极,电极反应为VO2++H2O-e-VO2++2H+。