2022高考化学一轮复习专练32原电池原理及应用二含解析

专练32　原电池原理及应用二

一、单项选择题

1．[2021·黑龙江青冈一中开学考试]有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：

由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)

A．a＞b＞c＞dB．d＞a＞b＞c

C．b＞c＞d＞aD．a＞b＞d＞c

2．Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)

A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑

3．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

4．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是(　　)

A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

5．[2021·贵州航天中学月考]据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、KOH电解液和空气，则下列叙述正确的是(　　)

A．锌为正极，空气进入负极反应

B．负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O

C．正极发生氧化反应

D．放电时电子在溶液中从正极向负极移动

6．[2021·湖南卷]锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：

下列说法错误的是(　　)

A．放电时，N极为正极

B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小

C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn

D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

7．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(　　)

A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促进了反应中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O

8．[情境创新]一种新型锰氢二次电池原理如图如示。该电池以MnSO4溶液为电解液，碳纤维与Pt/C分别为电极材料，电池的总反应为Mn2＋＋2H2OMnO2＋2H＋＋H2↑。下列说法错误的是(　　)

A．充电时，碳纤维电极作阳极

B．放电时，电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极

C．充电时，碳纤维电极附近溶液的pH增大

D．放电时，正极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O

二、不定项选择题

9．[2021·平桂中学高三摸底考试]利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．电子从左侧A电极经过负载后流向右侧B电极

B．当有2.24LNO2被处理时，转移电子数为0.4NA

C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋

D．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜

10．[2021·江西南康中学月考]美国一个海军航空站曾安装了一台250kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600℃～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，已知该电池的总反应为：2H2＋O2===2H2O，负极反应为：2H2＋2CO－4e－===2H2O＋2CO2，则下列推断中正确的是(　　)

A．正极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

B．该电池的电极没有参加反应

C．电池供应1mol水蒸气，转移的电子数为2mol

D．O2从正极通入，发生氧化反应

11．一种可充电锂－空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2

12．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)

A．放电时，ClO向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C

D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na

13．[2021·辽宁六校考试]锂­铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是(　　)

A．放电时，正极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－

B．放电时，电子通过固体电解质向Li极移动

C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O

D．整个反应过程中，氧化剂为O2

三、非选择题

14．[2021·贵州航天中学月考]

(1)如图所示，是原电池的装置图。请回答：

若C为稀H2SO4溶液，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________；电子的移动方向是________；反应进行一段时间后溶液C的氢离子浓度将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。

(2)下图是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是________。

A．盐桥中的阴离子向CuSO4溶液中移动

B．盐桥的作用之一是平衡电荷

C．铜片作电池的负极

D．该电池比单液原电池的电流更稳定

(3)甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，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下：

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3mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的CH3OH的质量为________g。

15．某化学活动小组利用图1所示装置对原电池进行探究(其中盐桥为含有琼脂的饱和KCl溶液)。请回答下列问题：

(1)在图1装置中，当电流计中指针发生偏转时，盐桥中的Cl－移向________(填“A”或“B”)烧杯，装置中电子的移动方向为_____________________________________________。

(2)该小组同学提出设想：如果将实验中的盐桥换为铜导线，电流计是否也发生偏转呢？带着疑问，该小组利用图2所示装置进行了实验，发现电流计指针同样发生偏转。对于实验中产生电流的原因，起初认为该装置仍然为原电池，但老师提醒注意使用的是铜导线，经深入探讨后认为A烧杯实际为原电池，在此问题上，该小组成员的意见发生了很大分歧。

①一部分同学认为是由于A烧杯中ZnSO4溶液水解显酸性，此时原电池实际是由Zn、Cu作电极，稀硫酸作电解质溶液构成的原电池。如果这个观点正确，那么B烧杯中铜片上发生反应的电极反应式为________________________。

②另一部分同学认为A烧杯的溶液酸性较弱，由于溶解在溶液中氧气的作用，使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确，那么原电池的正极反应式为________________________。

(3)若第(2)小题中观点②正确，则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。若装置以金属铝和石墨为电极，以海水为电解质溶液，请写出该电池工作时总反应的化学方程式：___________________________________________________________________。

专练32　原电池原理及应用二

1．B　由第一个图知金属的活动性顺序a＞b，第二个图中不能构成原电池，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c，由第三个图知金属的活动性顺序d＞c，第四个图电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；因此这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c，答案选B。

2．B　该电池中还原性较强的Mg为负极，失去电子发生氧化反应，A项正确；AgCl为正极，发生还原反应，反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；由于Mg失去电子形成Mg2＋，使负极区域带正电，AgCl得到电子生成Ag和Cl－，使正极区域带负电，因此Cl－由正极向负极迁移，使电解质溶液保持电中性，C项正确；氧化还原反应为放热反应，镁与热水能发生置换反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。

3．C　Cu作正极，电极上发生还原反应，A项错误；电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，B项错误；电池工作时，甲池的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，乙池的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，C项正确；由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，D项错误。

4．D　根据电池总反应可以看出，Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误。因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应，交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，B项错误。用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误。当电路中转移0.01mole－时，负极生成0.01molAg＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗了0.01molCl－，由于电荷守恒，因此同时有0.01molH＋通过阳离子交换膜转移至右侧，D项正确。

5．B　在电池反应2Zn＋O2===2ZnO中，Zn发生失电子的氧化反应，Zn为负极，O2在正极发生还原反应，空气进入正极反应，A项错误；Zn为负极，KOH溶液为电解质溶液，负极电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，B项正确；正极发生得电子的还原反应，C项错误；放电时电子从负极经导线流向正极，电子不能在溶液中移动，D项错误。

6．B　在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。

7．A　C6H12O6反应生成CO2时，C元素的化合价升高，发生氧化反应，因此C6H12O6→CO2是原电池的负极反应，A项错误；在微生物的作用下，反应速率加快，促进了反应中电子的转移，B项正确；原电池工作时，阳离子(H＋)移向电池的正极，C项正确；根据电池装置图知电池总反应为葡萄糖的氧化反应C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。

8．C　由题图知，充电时，碳纤维电极表面Mn2＋发生氧化反应生成MnO2，则碳纤维电极作阳极，A项正确；放电时，碳纤维电极为正极，Pt/C电极为负极，则电子由Pt/C电极经导线流向碳纤维电极，B项正确；结合电池总反应知，充电时，碳纤维电极发生的反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，附近溶液的pH减小，C项错误；放电时，碳纤维电极表面MnO2发生还原反应生成Mn2＋，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D项正确。

9．AD　在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，根据6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，通入氨气的电极为负极，通入二氧化氮的为正极。电子从负极流出，正极流入，则电子从左侧电极经过负载后流向右侧电极，故A正确；未说明是否为标准状况，无法计算2.24LNO2的物质的量，因此无法计算转移的电子数，故B错误；电极A为负极，发生氧化反应，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，故D正确。

10．BC　该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OH－，正极反应为2CO2＋O2＋4e－===2CO，A错误；该原电池为燃料电池，燃料电池的电极一般不会参与反应，B正确；由总反应式2H2＋O2===2H2O可知转移4mol电子可产生2mol水，因此供应1mol水蒸气需要转移2mol电子，故C正确；由正极反应可知氧的化合价从0价变为－2价，化合价降低，发生的是还原反应，D错误。

11．D　放电时，多孔碳材料的电极上的氧气得电子，发生还原反应，所以多孔碳材料为正极，A错误；放电时，锂作为负极，多孔碳材料一极为正极，由于外电路电子由负极流向正极，即由锂电极流向多孔碳材料电极，B错误；充电时，锂连电源负极作阴极，由于阳离子向阴极移动，所以Li＋向锂电极移动，C错误；充电是放电的逆反应，得到Li和O2，所以电极反应式书写正确，D正确。

12．D　放电时是原电池，阴离子ClO向负极移动，A正确；根据电池总反应知B正确；放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2＋4e－===2CO＋C，C正确；充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO＋C－4e－===3CO2↑，D错误。

13．B　由放电过程的反应方程式可进行如下分析：

由分析可知，A项正确；放电时，Li极上失去的电子通过负载向Cu极移动，B项错误；根据2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C项正确；通空气时，铜被氧化产生Cu2O，放电时Cu2O被还原为Cu，故整个反应过程中，铜相当于催化剂，氧化剂为O2，D项正确。

14．(1) 2H＋＋2e－===H2↑　由Fe电极沿导线流向A极　降低

(2)BD

(3)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋　16

解析：(2)根据装置图，Zn片为负极，Cu片为正极。

A项，原电池中，阴离子向负极移动，盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中移动，A项错误；

B项，盐桥中的阴离子向ZnSO4溶液中移动，阳离子向CuSO4溶液中移动，盐桥的作用是形成闭合回路并平衡电荷使两边溶液保持电中性，B项正确；

C项，根据上述分析，铜片作电池的正极，C项错误；

D项，在双液原电池中Zn与CuSO4溶液不直接接触，使用盐桥使两边的溶液保持电中性，保障了电子通过导线从锌片到铜片的不断转移，使Zn的溶解和Cu的析出过程得以继续进行，形成持续稳定的电流；在单液原电池中，Zn与CuSO4溶液直接接触，Zn可与CuSO4溶液直接发生置换反应使部分化学能转化为热能，Cu在Zn片表面析出，阻碍Zn与溶液的接触，致使向外输出的电流强度减弱；双液原电池的电流比单液原电池的电流更稳定，D项正确。

(3)电极c上CH3OH发生失电子的氧化反应生成CO2，电极反应式为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。根据电极反应式，负极每消耗1molCH3OH线路中转移6mol电子，线路中转移3mol电子，负极消耗CH3OH物质的量为0.5mol，消耗CH3OH的质量为0.5mol×32g/mol＝16g。

15．(1)A　由Zn电极沿导线流向Cu电极

(2)①Cu2＋＋2e－===Cu

②O2＋2H2O＋4e－===4OH－

(3)4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3

解析：(1)图1装置中Zn为负极，Cu为正极，故Cl－移向A烧杯，电子由Zn电极经外电路流向Cu电极。

(2)若盐桥改为铜导线，且仍有电流产生，说明A为原电池，而B为电解池。A烧杯中Zn为负极，Cu为正极，得电子的微粒可能为Zn2＋水解产生的H＋或溶解于溶液中的O2。则B烧杯中铜片为阴极，发生反应Cu2＋＋2e－===Cu。如②所述，A烧杯中正极上O2获得电子。

(3)Al为负极，石墨为正极，海水为电解质溶液，O2为氧化剂，总反应的化学方程式为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。