新高考化学一轮复习考点知识清单巩固练第18讲 原电池及其应用（2份，原卷版+解析版）

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考点1 原电池工作原理★★★☆☆
知识点一 原电池定义和反应实质
原电池是将化学能转变为电能的装置，其反应实质是自发进行的氧化还原反应。
知识点二 原电池工作原理(以锌铜原电池为例)
[及时巩固]
(1) 下列装置能将化学能转化为电能的是⑤(填序号)。
(2) 写出装置⑤对应的电极反应式和三个流向。
负极：Fe－2e－===Fe2＋，
正极：2H＋＋2e－===H2↑，
总反应：Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋。
电子流向：由Fe电极经外电路流向C电极。
电流流向：由C电极出发经导线流向Fe电极，再由Fe电极出发经溶液流向正极，形成闭合回路。
H＋迁移方向：H＋向C电极(正极)迁移。
(3) (2024·江苏卷)在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实，加入足量0.5 ml/L盐酸后静置，充分反应得到Ag。不与铁圈直接接触的AgCl也能转化为Ag的原因是形成了以Fe为负极，AgCl为正极，盐酸为电解质溶液的原电池，正极AgCl得到电子，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，生成Ag。
【解题技巧】原电池正、负极的判断
1. 依据电子流向：电子由负极出发经导线流向正极(溶液中无电子流动)。
2. 依据电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，正极的电势高，负极的电势低。
3. 依据离子迁移方向(正正负负)：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移。
4. 依据两极材料：一般活泼金属作负极，活动性较弱的金属或惰性电极作正极。
特例：Al-NaOH溶液-Mg原电池中，虽然Mg比Al活泼，但是Mg不与NaOH溶液反应，故Al作负极，Mg作正极。Fe(Al)-浓硝酸-Cu原电池中，虽然Fe、Al比Cu活泼，但是Fe、Al会在浓硝酸中钝化，故钝化后，Cu作负极，Fe或Al作正极。
5. 依据电极现象：一般，电极逐渐溶解的为负极，电极增重或有气体放出的为正极。
6. 依据电极反应：失去电子发生氧化反应的一极是负极，得到电子发生还原反应的一极是正极。
7. 依据电解质溶液：能与电解质溶液反应的一极作负极，不能与电解质溶液反应的一极作正极。
【知识拓展】原电池的应用与设计
1. 原电池原理的应用
(1) 比较金属活动性强弱
原电池的两极为两种金属时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼(注意电解质溶液的种类)。(2) 加快化学反应速率
有原电池的反应比没有原电池的反应速率快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加几滴CuSO4溶液，形成铜锌原电池，产生氢气的速率加快(填“加快”或“减慢”)。
(3) 用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。如在轮船船体四周镶嵌锌块，保护船体不受腐蚀。
2. 设计化学电源
(1) 首先将氧化还原反应分成两个半反应。
(2) 根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
(3) 如氧化还原反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2可以设计成原电池。
考点2 燃料电池★★★☆☆
知识点一 氢氧燃料电池
【考法归纳】酸性电池中，用H＋平衡电荷，不允许出现OH－。碱性电池中，用OH－平衡电荷，不允许出现H＋。
知识点二 常见燃料电池电极反应式的书写
1. 几种燃料电池分别在酸性、碱性溶液中电极反应式的比较。
【考法归纳】
(1) 如何判断有机物中C元素化合价：有机物中H元素一般定义为＋1价，O元素一般定义为－2价，C元素算平均价态。如：CH3OH、CH3CH2OH中的C元素一般认定为－2价，C6H6中的C元素一般认定为－1价，HCOOH中的C元素一般认定为＋2价。
(2) 有机物在酸性电池中的含碳产物为CO2，一个电极消耗H＋，另一个电极产生H＋；在碱性电池中的含碳产物为COeq \\al(2－,3)，一个电极消耗OH－，另一个电极产生OH－。
2. 电解质为熔融碳酸盐或熔融氧化物的电极反应式的书写。
(1) CH4熔融碳酸盐燃料电池
负极反应式：CH4－8e－＋4COeq \\al(2－,3)===5CO2＋2H2O。
(2) CH4熔融氧化物燃料电池
负极反应式：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O。
考点3 常见的化学电源★★★☆☆
知识点一 常见的化学电源
知识点二 海水淡化装置分析
微生物脱盐池是在微生物燃料电池的基础上发展而来的新兴生物电化学系统，示意图如下，判断隔膜1、2分别是什么类型的离子交换膜。
考点4 金属的腐蚀★★★☆☆
知识点一 金属腐蚀

【名师点拨】
钢铁的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
知识点二 析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以Fe为例)
1. 析氢腐蚀
图1 钢铁的析氢腐蚀示意图
条件：溶液呈酸性
负极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
2. 吸氧腐蚀

图2 钢铁的吸氧腐蚀示意图
条件：中性或弱酸性
负极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
正极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
电池反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
Fe(OH)2进一步被O2氧化：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O
【真题挑战】
一、单选题
1．（2025·河南·高考真题）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A．Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的减小
C．电极b上发生的电极反应式为
D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收
2．（2025·云南·高考真题）是优良的固态电解质材料，取代部分后产生空位，可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是
A．每个晶胞中个数为12
B．该晶胞在yz平面的投影为
C．取代后，该电解质的化学式为
D．若只有发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等
3．（2025·广东·高考真题）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
4．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是
A．放电时，M极为正极
B．放电时，N极上反应为
C．充电时，消耗4 ml Ag的同时将消耗
D．充电时，M极上反应为
5．（2025·江苏·高考真题）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是
A．电极a上发生氧化反应生成
B．通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，溶液的不变
D．外电路每通过电子，电极b上产生
6．（2025·甘肃·高考真题）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水()电解系统(如下图)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是
A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B．在外电路中，电子从电极1流向电极4
C．电极3的反应为：
D．理论上，每通过2ml电子，可产生
7．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）下列实验方案不能得出相应结论的是
A．AB．BC．CD．D
8．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是
A．放电时向b极迁移
B．该电池可用于海水脱盐
C．a极反应：
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
9．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，优先于通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
10．（2024·江西·高考真题）我国学者发明了一种新型多功能甲醛﹣硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A．CuAg电极反应为2HCHO+2H2O﹣4e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2OH﹣
B．CuRu电极反应为6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣
C．放电过程中，OH﹣通过质子交换膜从左室传递到右室
D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH
11．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁外壳为负极B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法D．锌发生反应：
12．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A．电池工作时，发生氧化反应
B．电池工作时，通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成，转移电子数为
13．（2024·新课标卷·高考真题）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
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18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mml电子流入
D．两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为b→a
二、多选题
14．（2025·山东·高考真题）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液浓度均减小
D．理论上，每减少总量相应增加
三、解答题
15．（2025·重庆·高考真题）水是化学反应的良好介质，探索水溶液中的酸碱平衡具有重要意义。
(1)天然水中可以分离出重水(D2O)。D2O溶液中存在电离平衡：，c(D+)和c(OD-)的关系如图所示。
①图中3个状态点对应的溶液呈中性的是 。
② (填“>”“=”或者“