广东省2023年高考化学模拟题汇编-26原电池与化学电源

这是一份广东省2023年高考化学模拟题汇编-26原电池与化学电源，共20页。试卷主要包含了单选题，实验题，工业流程题等内容，欢迎下载使用。
广东省2023年高考化学模拟题汇编-26原电池与化学电源

一、单选题
1．（2023·广东·统考一模）我国科学家设计了一种新型的溴基液流可充电电池用于大规模储能，其放电时的工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是

A．放电时，M为正极
B．放电时，N极发生的电极反应为Br-+2Cl--2e-=
C．充电时，每生成1molTiO2+，有2molH+穿过质子交换膜进入N极室
D．充电时，总反应为2Ti3+++2H2O=2TiO2++Br-+2Cl-+4H+
2．（2023·广东梅州·统考模拟预测）一种新型可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．放电时，电极N是负极
B．充电时，通过钠离子交换膜向M极移动
C．放电时，N极电极反应为
D．充电时，每生成1mol Na，有机电解质的整体质量减小23g
3．（2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，电池工作原理如图所示，电极材料为金属锌和选择性催化材料，图中的双极膜层间的H2O解离成H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是

A．电解质溶液2一定是碱性溶液
B．充电时，每生成标况下11.2 L O2在阳极可生成65 g Zn
C．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2NA
D．放电时，电池总反应为2Zn+ O2+ 4OH-+ 2H2O= 2
4．（2023·广东广州·统考二模）电池实现了对的高效利用，其原理如图所示。下列说法不正确的是

A．多孔纳米片为正极，电极上发生还原反应
B．电极反应式为：
C．a为，b为
D．当外电路通过时，双极膜中离解水的物质的量为
5．（2023·广东佛山·统考一模）一种全氢电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．X极为全氢电池的正极
B．该电池将化学能转化成电能
C．电极Y的电极反应式为：
D．反应一段时间后左室增大
6．（2023·广东·华南师大附中校联考模拟预测）如图所示是以光电极作辅助电极，以溶液和溶液为初始电解液组成二次电池，充电时光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下转化为。下列说法正确的是

A．放电时M极的电极反应式：
B．充电时流向M电极室
C．放电时光电极产生的电子转移给
D．充电过程中光能最终转化为电能
7．（2023·广东·惠州一中模拟预测）党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保二位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是

A．该电池放电时电子流向：电极→负载→电极→质子交换膜→电极
B．电极附近发生的反应：
C．放电过程中若消耗(标准状况)，理论上可以消除
D．移向电极，导致电极附近减小
8．（2023·广东·深圳市光明区高级中学校联考模拟预测）实验室可利用如图所示微生物电池将污水中的转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N均为石墨电极)。有关该电池工作时的说法，不正确的是

A．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能
B．负极的电极反应式为
C．当外电路转移时，有个质子通过质子交换膜由乙室流向甲室
D．电势N>M
9．（2023·广东惠州·统考三模）中科院科学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方案，其基本工作原理如图所示，下列说法错误的是

A．该电化学装置中，Pt电极作正极
B．BiVO4电极上的反应孔为-2e-+2OH-=+H2O
C．Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势
D．电子流向：Pt电极→外电路→BiVO4电极
10．（2023·广东汕头·统考一模）我国科学家利用电池，以水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为：。下列说法正确的是

A．放电时，为负极，发生氧化反应
B．放电时，参与反应，转移
C．充电时，通过阳离子交换膜从极移向极
D．充电时，阳极发生反应：
11．（2023·广东梅州·统考模拟预测）我国建成全球首套千吨级液态太阳燃料合成示范装置，其原理如图所示。下列说法不正确的是

A．太阳能在此过程中主要转化为电能和化学能
B．反应Ⅰ和反应Ⅱ都属于氧化还原反应
C．中存在的化学键有：离子键、共价键、氢键
D．该过程产生的氢气和甲醇都可作为燃料电池燃料
12．（2023·广东深圳·统考一模）近年来，我国科技迅猛发展。下列科技成果中蕴含的化学知识叙述正确的是
A．新型手性螺环催化剂能降低化学反应的焓变
B．DNA存储技术中用于编码的DNA是核糖核酸
C．建造港珠澳大桥所采用的高强抗震螺纹钢属于合金
D．“天舟五号”飞船搭载的燃料电池放电时主要将热能转化为电能
13．（2023·广东茂名·统考一模）一款低成本高能效的新型无隔膜铈铅单液流电池装置如图所示，该电池用石墨毡做电极，可溶性铈盐和铅盐的混合酸性溶液作电解液。已知电池反应为：。下列相关说法正确的是

A．放电时，在b电极发生还原反应
B．该电池可用稀硫酸酸化电解质溶液
C．充电过程中，a电极发生的反应为
D．放电过程中，电解质溶液中的向a电极移动

二、实验题
14．（2023·广东深圳·统考一模）某学习小组将Cu与的反应设计为原电池，并进行相关实验探究。回答下列问题：
I．实验准备
(1)稀硫酸的配制
①配制的溶液，需溶液的体积为______mL。
②在实验室配制上述溶液的过程中，下图所示仪器，需要用到的是__________(填仪器名称)。

(2)Cu与在酸性条件下反应的离子方程式为__________。
II．实验探究
【实验任务】利用相关原电池装置进行实验，探究物质氧化性或还原性的影响因素。
【查阅资料】其他条件相同时，参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，原电池的电压越大。
【进行实验】
(3)利用下表所示装置进行实验1～4，记录数据。
装置
实验序号
烧杯中所加试剂
电压表读数

30％





1
30.0
/
10.0

2
30.0
1.0
9.0

3
30.0
2.0
8.0

4
35.0
1.0



已知：本实验条件下，对电压的影响可忽略。
①根据表中信息，补充数据：__________。
②由实验2和4可知，______(填“大于”或“小于”或“等于”)，说明其他条件相同时，溶液的浓度越大，其氧化性越强。
(4)由(3)中实验结果，小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因，提出了以下两种猜想：
猜想1：酸性条件下，的氧化性随pH减小而增强。
猜想2：酸性条件下，Cu的还原性随pH减小而增强。
为验证猜想，小组同学在(3)中实验1～4的基础上，利用下表装置进行实验5～-7，并记录数据。
装置
实验序号
操作
电压表读数

5
/

6
①向______(填“左”或“右”)侧烧杯中滴加溶液。

7
向另一侧烧杯中滴加溶液


②实验结果为：、______，说明猜想2不成立，猜想1成立。
(5)已知Cu与反应时，加入氨水可形成深蓝色的。小组同学利用(4)中实验5的装置继续探究，向左侧烧杯中滴加5.0mL一定浓度的氨水，相比实验5，电压表读数增大，分析该电压表读数增大的原因：__________。
【实验结论】物质的氧化性(或还原性)强弱与其浓度、pH等因素有关。
15．（2023·广东·深圳市光明区高级中学校联考模拟预测）某实验小组为探究与反应后的产物，做如下探究实验。
【查阅资料】
①为砖红色固体，不溶于水；
②为黄色固体，不溶于水；
③为无色配合离子、为无色配合离子、为深蓝色配合离子。
【实验探究】
实验1：①向2mL的溶液中滴加的溶液，开始出现黄色沉淀，但无气体产生。
②继续加入溶液，最终沉淀消失。经检验，溶液中生成离子。
实验2：向90℃的溶液中滴加的溶液，直接生成砖红色沉淀。
实验3：向2mL的溶液中滴加的溶液，开始阶段有蓝色沉淀出现。
(1)某同学认为实验1黄色沉淀中有少量，该同学认为是、相互促进水解产生的，用离子方程式表示生成沉淀的过程：_______。
(2)若要进一步检验黄色沉淀中有Cu(OH)2，可采用的具体实验方法为_______。
(3)经检验，实验2所得溶液中有大量、生成。该实验中表现_______性，写出该实验中反应的离子方程式：_______。
(4)某同学设计了如图所示的电化学装置，探究与的反应。该装置中左侧烧杯中的石墨电极做_______(填“正”或“负”)极，右侧烧杯中发生反应的电极反应式为_______。设计实验检验右侧烧杯中生成的阴离子，写出具体操作、现象和结论：_______。


三、工业流程题
16．（2023·广东清远·清新一中校考模拟预测）水系锌离子电池，为正极、Zn箔为负极、溶液作电解质溶液。实验室以含矾废料(含、CuO、MnO、、、有机物等)为原料制备的一种流程如图所示：

已知：25℃时，相关难溶电解质的溶度积常数如下表所示：
难溶电解质



CuS






回答下列问题：
(1)“焙烧”的目的为_____________________________。
(2)“酸溶”后，若溶液中，开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH分别为__________、__________(溶液中离子浓度，认为该离子沉淀完全；)。
(3)某学习小组为探究在溶液中存在着微弱的电离平衡，进行下面的实验。
①向溶液中逐滴加入氨水至过量，反应的现象为__________。
②将①得到的溶液均分在两只试管中，第一支试管中，滴加适量的溶液，无现象；第二支试管中，滴加溶液，有黑色的沉淀生成。分析这两种实验现象，得出的结论是__________。
③在②的第二支试管中，继续滴加足量的溶液，并过滤，得到无色滤液，说明的问题及解释是______________________________。
(4)写出“沉锰”反应的离子方程式：____________________。
(5)水系锌离子电池工作时出现容量衰减，是由于作为电池正极，材料通过的和质子共嵌入实现的，已知的嵌入生成了，用电极反应式表示为__________。

参考答案：
1．C
【分析】从图中可以看出，放电时，M极TiO2+→Ti3+，Ti由+4价降低为+3价，则M极为正极，N极Br-→，Br元素由-1价升高到+1价，则N极为负极。
【详解】A．由分析可知，放电时，M为正极，A正确；
B．放电时，N极为负极，Br-失电子产物与电解质反应生成，发生的电极反应为Br-+2Cl--2e-=，B正确；
C．充电时，M极为阳极，发生反应Ti3+-e-+H2O=TiO2++2H+，依据电荷守恒，每生成1molTiO2+，有1molH+穿过质子交换膜进入N极室，C不正确；
D．由图中信息可知，充电时，Ti3+与反应生成TiO2+、Br-、Cl-等，总反应为2Ti3+++2H2O=2TiO2++Br-+2Cl-+4H+，D正确；
故选C。
2．B
【分析】从图示装置可看出，可充电电池放电时，Na失电子生成钠离子，所以Na电极为负极，发生氧化反应，生成的钠离子通过有机电解质移向右侧，右侧电极作正极在放电时，转化为，发生还原反应。
【详解】A．根据上述分析可知，放电时，电极M为负极，A错误；
B．充电为放电的逆过程，所以充电时，通过钠离子交换膜向阴极（M极）移动，B正确；
C．放电时，N极转化为，发生还原反应，其电极反应为，C错误；
D．充电时，每生成1mol Na，同时也会有0.5molO2-消耗，所以有机电解质的整体质量减小23g+=31g，D错误；
答案选B。
3．C
【分析】由图可知，放电时，锌为原电池负极，碱性条件下失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn-2e-+4=，右侧电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH；充电时，锌与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，电极反应式为+2e-=Zn+4，右侧电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则电解质溶液1是碱性溶液、电解质溶液2是酸性溶液。
【详解】A．由分析可知电解质溶液2是酸性溶液，A错误；
B．充电时阴极反应式为+2e-=Zn+4，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则电池总反应式为2+2H2O=2Zn+4+O2↑+4H2O。 ，生成1molO2时生成2molZn，则生成0.5molO2，生成，m(Zn)=1mol×65g/mol=65g，则阴极上生成65gZn，B错误；
C．放电时，正极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，则1molCO2转化为HCOOH转移电子的物质的量为2mol，转移电子数为2NA，C正确；
D．放电时，负极反应式为Zn-2e-+4=、正极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，则电池总反应式为Zn+CO2+2+2H2O=+HCOOH，D错误；
故选C。
4．C
【分析】由图可知，锌发生氧化反应为负极，则多孔纳米片为正极；
【详解】A．由分析可知，多孔纳米片为正极，电极上发生还原反应，A正确；
B．电极锌失去电子生成，反应式为：，B正确；
C．原电池中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，故b为，a为，C错误；
D．当外电路通过时，由电荷守恒可知，双极膜中离解水的物质的量为，产生1mol氢离子、1mol氢氧根离子，D正确；
故选C。
5．B
【分析】由工作原理图可知，左边X电极上氢气失电子与氢氧根结合生成水，发生了氧化反应、为负极，电极反应是H2-2e-+2OH-═2H2O，右边Y电极为正极，发生了还原反应，电极反应是2e-+2H+═H2，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子由负极经过导线进入正极，据此解答该题。
【详解】A．由分析可知，X极为全氢电池的负极，A错误；
B．由题干信息可知，该装置为原电池，原电池将化学能转化成电能，B正确；
C．由于HClO4是强酸，结合分析可知电极Y的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，C错误；
D．由分析可知，左侧X极为负极，右侧Y极为正极，故Na+由负极即左侧移向正极右侧，故反应一段时间后右室c(NaClO)增大，D错误；
故答案为：B。
6．B
【分析】充电时TiO2光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为NaI3，由图可知，充电时，N极为阳极，电极反应式为3I--2e-=，M极为阴极，电极反应式为+6e-=4S2-，放电时，M极为负极，电极反应式为4S2--6e-=，N极为正极。
【详解】A．放电时，M极为负极，电极反应式为4S2--6e-=，A错误；
B．充电时电极M为阴极，Na+流向M电极室，B正确；
C．放电时，M极为负极，S2-产生的电子转移给，C错误；
D．充电过程中，光能最终转化成化学能，D错误；
故答案选B。
7．C
【分析】由图可知，氧气得到电子发生还原反应，故为正极；电极为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸，；
【详解】A．电子不能进入内电路，A错误；
B．由分析可知，电极为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应生成硫酸，，B错误；
C．根据电子守恒可知，，放电过程中若消耗(标准状况1mol)，理论上可以消除，C正确；
D．原电池中阳离子向正极移动，故移向电极，D错误；
故选C。
8．C
【分析】该电池在微生物作用下将污水中的转化为无毒无害的物质并产生电能，则M为负极，失去电子被氧化，生成氮气和二氧化碳，N为正极，O2得到电子被还原，据此分析解答。
【详解】A．该电池是原电池，电池在微生物作用下将化学能转化为电能，A正确；
B．负极上失去电子，发生氧化反应，产生、，电极反应式为：，B正确；
C．放电过程中由甲室流向乙室，C错误；
D．正极电势高于负极电势，D正确；
故选C。
9．D
【详解】A．根据入料可知BiVO4 电极为负极，所以Pt 电极发生还原反应作正极，故A正确；
B．根据入料可知BiVO4 电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为-2e-+2OH-=+H2O，故B正确；
C．Pt电极为正极， BiVO4电极为负极所以Pt电极电势高于BiVO4电极，故C正确；
D．电子从BiVO4电极(负极)经导线流向Pt电极(正极)，且不能进入溶液，故D错误；
故选D。
10．D
【详解】A．由总反应可知，放电时，Zn为负极，发生氧化反应，故A错误；
B．由总反应可知，反应时生成2molBi，转移6mol电子，参与反应，转移，故B错误；
C．充电时，Zn电极作阴极，极作阳极，溶液中阳离子向阴极移动，则通过阳离子交换膜从极移向极，故C错误；
D．充电时的总反应为：，阳极发生反应：，故D正确；
故选：D。
11．C
【详解】A．图中可知，该装置为太阳能光伏发电且产生了燃料CH3OH，即太阳能转化为电能和化学能，A项正确；
B．反应分别为、3H2+CO2=H2O+CH3OH，这两个反应均为氧化还原反应，B项正确；
C．CH3OH中的化学键只有共价键，没有离子键，且氢键不属于化学键，C项错误；
D．该装置中产生了H2和CH3OH均能作为燃料电池的负极材料，D项正确；
故选C。
12．C
【详解】A．催化剂可改变反应历程，降低反应的活化能，加快反应速率，但是不改变焓变，A错误；
B．DNA存储技术中用于编码的DNA是脱氧核糖核酸，B错误；
C．合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质；螺纹钢属于合金，C正确；
D．燃料电池放电时主要将化学能转化为电能，D错误；
故选C。
13．D
【详解】A．由题中方程式可知放电过程是，发生在a电极氧化反应 ，A错误；
B．硫酸根离子会与铅离子反应生成硫酸铅沉淀，所以不能用稀硫酸酸化电解质溶液，B错误；
C．充电过程中，a电极发生的反应为，C错误；
D．放电过程中，内电路电流的方向是a-b，所以电解质溶液中的向a电极移动，D正确；
故选D。
14．(1)     5.0     100mL容量瓶
(2)
(3)     4.0     小于
(4)     左    
(5)加入氨水后形成，使减小，促进铜失电子，使电压表读数增大

【详解】（1）①根据稀释规律c1V1=c2V2可知，配制的溶液，需溶液的体积为；
②在实验室配制上述溶液的过程中，下图所示仪器，需要用到100mL容量瓶；
（2）Cu在酸性条件下被氧化为铜离子，过氧化氢转化为水，反应的离子方程式为；
（3）①根据单一变量控制法可知，总溶液的体积为40.0mL，则V1=40.0-35.0+1.0=4.0；
②由实验2和4可知，过氧化氢的浓度不同，结合结论可推出，U2小于U4；
（4）涉及双液原电池后，若向左侧烧杯溶液中加入硫酸与没有加入硫酸时，则可推出猜想2不成立，再向右侧烧杯溶液中加入等物质的量的硫酸，观察得到，则说明猜想1成立；
（5）加入足量氨水后形成，使溶液中减小，促进铜失电子，使电压表读数增大。
15．(1)(或)
(2)将实验1中的黄色沉淀过滤，并洗涤，向沉淀中加浓氨水，若沉淀溶解并得到深蓝色溶液可证明沉淀中有
(3)     氧化     (或、)
(4)     正     (或)     取少量右侧烧杯中的溶液，滴加盐酸调至酸性，然后滴加氯化钡溶液，溶液中产生白色沉淀则证明有生成

【分析】通过查阅的资料，结合实验1可知，CuSO4与Na2SO3生成Cu2SO3，继续加入则生成[Cu(SO3)2]3-离子，沉淀消失；结合实验2可知，升高温度则二者反应直接生成Cu2O；结合实验3可知，Na2SO3过量则发生双水解，得到Cu(OH)2蓝色沉淀；
【详解】（1）与发生相互促进的水解反应，生成沉淀；离子方程式为：(或)。
（2）若要证明沉淀中有沉淀，为避免溶液中的干扰，应先将沉淀过滤，然后利用可溶于氨水生成深蓝色配合离子进行检验；
（3）实验2所得沉淀为沉淀，表现氧化性，结合题中信息溶液中有生成，可写出反应的离子方程式为；
（4）该装置为原电池装置，避免了和的相互促进水解反应，左侧石墨做正极，烧杯中发生的还原反应，右侧石墨做负极；烧杯中发生的氧化反应，所以右侧烧杯中的电极反应式为(或)；若要检验生成的，应先排除的干扰，具体操作为取少量右侧烧杯中的溶液，滴加盐酸调至酸性，然后滴加氯化钡溶液，溶液中产生白色沉淀证明有生成。
16．(1)加空气焙烧除去有机物，把V2O3氧化成V2O5
(2)     4.15     6.65
(3)     开始产生蓝色沉淀，氨水过量后沉淀溶解     溶液中Cu2+浓度比较小，大部分铜以的[Cu(NH3)4]2+形式存在     根据[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2++4NH3，滴加Na2S溶液，产生沉淀CuS，使平衡向右移动，直到[Cu(NH3)4]2+反应完全，溶液变成无色
(4)2+Mn2+=MnCO3+H2O+CO2
(5)

【分析】含钒废料，加空气焙烧除去有机物，把V2O3氧化成V2O5，加硫酸溶解其它金属氧化物，过滤除去SiO2，调整pH除去铝离子和铜离子，形成Al(OH)3和Cu(OH)2沉淀过滤除去，加入过量的碳酸氢铵使锰离子沉淀，过滤除去，加入过量的硫酸铵形成混合液，利用溶解性不同浓缩得到钒酸铵，煅烧生成V2O5。
【详解】（1）加空气焙烧除去有机物，把V2O3氧化成V2O5，故答案为：加空气焙烧除去有机物，把V2O3氧化成V2O5。
（2）当c(Cu2+)=0.01mol⋅L−1，铜离子开始沉淀，Ksp=2.2×10−22，，解得=2.2×10-20，，，则pH=4.15时铜离子开始沉淀；当c(Cu2+)=1.0×10−5mol⋅L−1时，铜离子沉淀完全，=2.2×10-15，，，则当pH=6.65时铜离子沉淀完全，故答案为：4.15；6.65。
（3）开始产生蓝色碱式硫酸铜沉淀，氨水过量后沉淀溶解生成[Cu(NH3)4]2+；CuS的溶度积比Cu(OH)2的溶度积小，滴加适量的0.1mol⋅L−1NaOH溶液，无现象，滴加0.1mol⋅L−1Na2S溶液有黑色沉淀生成， 根据[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2++4NH3，说明溶液中Cu2+浓度比较小，大部分铜以的[Cu(NH3)4]2+形式存在；继续滴加Na2S溶液，根据[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2++4NH3，平衡向右移动，直到[Cu(NH3)4]2+反应完全，溶液变成无色，故答案为：开始产生蓝色沉淀，氨水过量后沉淀溶解；溶液中Cu2+浓度比较小，大部分铜以的[Cu(NH3)4]2+形式存在；根据[Cu(NH3)4]2+⇌Cu2++4NH3，滴加Na2S溶液，产生沉淀CuS，使平衡向右移动，直到[Cu(NH3)4]2+反应完全，溶液变成无色。
（4）碳酸氢铵和锰离子生成碳酸锰沉淀、水和二氧化碳，离子反应方程式为2+Mn2+=MnCO3+H2O+CO2，故答案为：2+Mn2+=MnCO3+H2O+CO2。
（5）V2O5为正极，Zn2+的嵌入生成了ZnxV2O5，电极反应式为，故答案为：。