2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测（二十六）原电池化学电源（含解析）新人教版

课时跟踪检测（二十六）原电池 化学电源

1.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A．锌片作正极

B．铜片上有气泡产生

C．将电能转化为化学能

D．电子由铜片经导线流向锌片

解析：选B　根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误。

2．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)

A．Zn为电池的负极

B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O

C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D．电池工作时OH－向正极迁移

解析：选A　A项，根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B项，KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO＋6e－＋8H2O ===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C项，由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D项，电池工作时阴离子OH－向负极迁移，错误。

3．(2020·唐山期末)铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．a电极发生还原反应

B．盐桥中K＋移向a电极

C．b电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

D．电子由Zn电极流出，经盐桥流向b电极

解析：选C　Zn的金属活动性强于Cu，则铜锌原电池中，Zn作负极，发生氧化反应，A错误；b电极是正极，盐桥中阳离子向正极区移动，则盐桥中K＋移向b电极，B错误；溶液中Cu2＋在b电极上发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，C正确；电子由负极经导线流向正极，不能经过盐桥，D错误。

4．(2016·上海高考)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示(　　)

A．铜棒的质量　　　　 B．c(Zn2＋)

C．c(H＋)  D．c(SO)

解析：选C　该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A项，在正极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO不参加反应，其浓度不变，错误。

5．电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。下列判断正确的是(　　)

A．锌为正极，Ag2O为负极

B．锌为负极，Ag2O为正极

C．原电池工作时，将电能转化成化学能

D．原电池工作时，负极区溶液的pH增大

解析：选B　根据化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，负极发生反应Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，溶液的pH减小，故D错误。

6．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P 用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)

A．P＞M＞N＞E  B．E＞N＞M＞P

C．P＞N＞M＞E  D．E＞P＞M＞N

解析：选A　由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。

7．(2020·攀枝花模拟)某新型电池以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，负极材料采用Pt，正极材料采用MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．每消耗3 mol H2O2，转移6 mol e－

B．电池工作时Na＋从b极区移向a极区

C．a极上的电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O

D．b极材料是MnO2，该电池总反应方程式：NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O

解析：选B　正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3 mol H2O2，转移的电子为6 mol，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋从a极区移向b极区，故B错误；负极发生氧化反应生成BO，电极反应式为BH＋

8OH－－8e－===BO＋6H2O，故C正确；电极b采用MnO2为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，负极发生氧化反应生成BO，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，故D正确。

8.(2020·菏泽期末)曾用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．电池总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O

B．电池工作时，OH－向正极移动

C．电极2发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．电流由电极1经外电路流向电极2

解析：选A　由题图可知，NH3在电极1上发生氧化反应生成N2和H2O，则电极1是负极，电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O；O2通入电极2，则电极2是正极，发生还原反应，电解质溶液是NaOH溶液，故正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；根据正、负极反应式，结合得失电子守恒可得电池总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，A正确。电池工作时，阴离子向负极移动，则OH－向负极移动，B错误。由上述分析可知，电极2发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C错误。电流由正极经外电路流向负极，则电流由电极2经外电路流向电极1，D错误。

9.(2020·朝阳一模)我国科研人员借助太阳能，将光解水制H2与脱硫结合起来，既能大幅度提高光解水制H2的效率，又能脱除SO2，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．该装置可将太阳能转化为化学能

B．催化剂a表面发生还原反应，产生H2

C．催化剂b附近的溶液pH增大

D．吸收1 mol SO2，理论上能产生1 mol H2

解析：选C　在光解水的过程中，存在将太阳能转化为化学能的过程，A项正确；根据示意图，a电极为得到电子的一极，发生还原反应，产生氢气，B项正确；b电极为电子流出的一极，发生氧化反应，2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生H＋，pH减小，C项错误；在b极附近，氧气、二氧化硫，以及水生成硫酸，1 mol SO2生成H2SO4，转移2 mol电子，根据得失电子守恒，产生1 mol氢气，D项正确。

10.(2020·泸州一模)如图是一种可充电锂电池，反应原理是

4Li＋FeS2Fe＋2Li2S，SO(CH3)2是溶剂。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，a极被还原

B．放电时，电解质溶液中PF向b极区迁移

C．充电时，b极反应式为Fe＋2Li2S－4e－===FeS2＋4Li＋

D．充电时，a极连接电源的正极

解析：选C　放电时，该装置是原电池，Li作负极，发生氧化反应，电极反应式为

Li－e－===Li＋，A错误；放电时，a极是负极，b极是正极，电解质溶液中阴离子移向负极，则PF向a极区迁移，B错误；充电时，该装置是电解池，b极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为Fe＋2Li2S－4e－===FeS2＋4Li＋，C正确；充电时，a极是阴极，连接电源的负极，D错误。

11．(2020·濮阳模拟)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的工作原理及电池中发生的主要反应如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．电池工作时，光能转变为电能，X为电池的负极

B．镀铂导电玻璃上发生氧化反应生成I－

C．电解质溶液中发生反应：2Ru3＋＋3I－2Ru2＋＋I

D．电池工作时，电解质溶液中I－和I的浓度基本不变

解析：选B　电池工作时，光能转变为电能，由图中电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，故A正确；镀铂导电玻璃上，I得电子被还原为I－，故B错误；电池工作时，负极反应为2Ru2＋－2e－===2Ru3＋，正极反应为I＋2e－===3I－，又Ru2＋和Ru3＋、I和I－相互转化，所以电解质溶液中发生2Ru3＋＋3I－2Ru2＋＋I，故C正确；由电池中发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后又被氧化为I，I和I－相互转化，反应的实质是光敏有机物在激发态与基态的相互转化，电解质溶液中I－和I的浓度基本不变，故D正确。

12．全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为V3＋＋VO2＋＋H2OVO＋2H＋＋V2＋。下列叙述正确的是(　　)

A．放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极　

B．放电时每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化

C．充电时阳极附近溶液的酸性减弱

D．充电时阳极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O

解析：选B　放电时发生的反应为VO＋2H＋＋V2＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，阴离子移向负极，A错误；负极V2＋被氧化成V3＋，每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化，B正确；充电时的总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O === VO＋2H＋＋V2＋，阳极反应为VO2＋＋

H2O－e－ === VO＋2H＋，阳极附近溶液的酸性增强，C、D错误。

13．某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：

(1)请补充下面原电池的装置图，在括号内填上正负极的材料、电解质溶液。

(2)发生氧化反应的电极反应式为___________________________________________。

(3)反应达到平衡时，外电路导线中__________(填“有”或“无”)电流通过。

(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为__________(填“正”或“负”)极。

解析：(1)依据原电池原理分析，氧化还原反应中Fe3＋在正极上得电子发生还原反应，

I－在负极上发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的电解质溶液为FeCl3溶液。电极材料可选取惰性电极，如石墨或不活泼的金属。

(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。

(3)反应达到平衡时，从左到右和从右到左移动的电子数目相等，故无电流产生。

(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的平衡逆向移动，此时Fe2＋失电子发生氧化反应，电极变成负极。

答案：(1)如图

(2)2I－－2e－ ===I2

(3)无　(4)负

14．(1)锌锰(Zn­MnO2)干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。

①该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。

②若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是________________________________________________________________________。

(2)铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为硫酸。该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。

①该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向________(填“正极”或“负极”)；正极附近溶液的酸性__________(填“增强”“减弱”或“不变”)，负极的电极反应式为______________________。(已知：硫酸铅为不溶于水的白色沉淀，生成时附着在电极上)

②实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，今若制得0.050 mol Cl2，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是________mol。

(3)氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解液为KOH溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为___________________________________。

该电池工作时，外电路每流过2 mol e－，消耗标准状况下氧气________L。

解析：(1)①负极上失电子发生氧化反应，则Zn失电子为负极，电子由负极流向正极。②电化学腐蚀较化学腐蚀更快，锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。

(2)①在铅蓄电池中，根据原电池反应式中元素化合价变化知，在Pb电极上Pb元素化合价由0价变为＋2价，发生氧化反应：Pb－2e－＋SO===PbSO4，所以Pb作负极，PbO2作正极，电解质溶液中阴离子移向负极。工作时，该铅蓄电池正极上PbO2得电子发生还原反应，电极反应为PbO2＋SO＋2e－＋4H＋===PbSO4＋2H2O，正极附近溶液的酸性减弱。

②设生成0.05 mol Cl2需转移的电子为x mol。

2Cl－－2e－ === Cl2↑

　2 mol　　1 mol

　x mol　　0.050 mol

解得x＝0.1，

设转移0.1 mol e－时，消耗硫酸的物质的量为y mol，放电时，铅蓄电池的电池反应式为

PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O　转移电子

　　　   　2 mol　　　　　　　　　 　2 mol

　　　   　y mol　　　　　　　　　　 0.1 mol

y＝0.1，所以消耗硫酸的物质的量为0.1 mol。

(3)燃料与氧气反应的总化学方程式为2H2＋O2===2H2O，电解质溶液呈碱性，负极上氢气失电子生成水，则负极的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O或2H2＋4OH－－4e－===4H2O；该电池中正极上是氧气发生得电子的还原反应，其电极反应式为O2＋2H2O＋

4e－===4OH－，则外电路每流过2 mol e－，消耗氧气为0.5 mol，所以消耗标准状况下氧气的体积为0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。

答案：(1)①Zn　正极　②Zn与Cu2＋反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率

(2)①负极　减弱　Pb－2e－＋SO===PbSO4　②0.1

(3)H2－2e－＋2OH－===2H2O　11.2

15.如图所示是原电池的装置图。请回答：

(1)若C为稀H2SO4，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为______________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。

(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为____________。

(3)若C为CuCl2溶液，Zn是____极，Cu极发生________反应，电极反应式为________________________________________________________________________。

反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图：

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为____________________________________________________。

若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为________ L。

解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是

H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中H＋放电，导致溶液中H＋浓度减小，pH升高。(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A极材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液。(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小。

(4)根据图中的电子流向知c是负极，甲醇在c电极发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L。

答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高

(2)Cu　石墨(其他合理答案也可)　FeCl3溶液

(3)负　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小

(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2

16．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：

请回答下列问题：

(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是________。

(2)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)为正极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2＋＋V3＋＋H2OV2＋＋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”)。

(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________。

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

(4)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)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。(2)放电时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，其反应式为V3＋＋e－===V2＋。(3)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a、c、d。(4)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)电解质溶液　抑制硫酸亚铁的水解

(2)VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O　V3＋＋e－===V2＋　升高

(3)acd　(4)H＋