2024届高三新高考化学大一轮专题练习 原电池

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习 原电池，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三新高考化学大一轮专题练习：原电池
一、单选题
1．（2023春·广东深圳·高三深圳中学校考期中）某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断合理的是
  
A．若铬比铁活泼，则电流由铬电极流向铁电极
B．若铁比铬活泼，则溶液中向铬电极迁移
C．若铬比铁活泼，则铁电极反应式为
D．若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼
2．（2023·全国·高三统考专题练习）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是
  
A．d电极为电解池的阳极
B．电池总反应式为：
C．c极区溶液的pH升高
D．电路中转移时，理论上能得到
3．（2023春·北京西城·高三北京市第十三中学校考期中）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。放电时的电池反应：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。下列说法中，正确的是
  
A．Pb作电池的负极
B．PbO2作电池的负极
C．PbO2得电子，被氧化
D．电池放电时，溶液酸性增强
4．（2023春·北京海淀·高三清华附中校考期中）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，质子交换膜只允许质子和水通过。下列有关微生物电池的说法不正确的是

A．微生物促进了反应中电子的转移
B．正极反应中有生成
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．正极的电极反应式为
5．（2023·天津和平·统考二模）“浓差电池”利用某离子浓度大其氧化性或还原性强的特点而设计的。如图，甲池为3 mol/L的AgNO3溶液，乙池为1 mol/L的AgNO3溶液，A、B均为Ag电极。实验时先闭合K2，断开K1，发现电流计指针发生偏转。下列说法错误的是
  
A．一段时间后电流计指针将归零，此时可视为反应达到平衡
B．当电流计指针归零后，闭合K1，断开K2后，乙池溶液浓度上升
C．当电流计指针归零后，闭合K1，断开K2后，乙中Ag电极质量增加
D．实验开始先闭合K2，断开K1，此时向B电极移动
6．（2023春·四川成都·高三成都外国语学校校考期中）我们在课堂上学习和接触过许多有趣的电池，关于下列电池的说法不正确的是

A．图1中苹果酸的结构简式为，铜片上可能发生的反应为：
B．图2铜片上发生的反应为
C．图3电池锌筒做负极被不断消耗，用久有漏液风险
D．图4燃料电池放电时溶液中向b电极移动
7．（2023春·安徽阜阳·高三统考期中）下列有关说法错误的是

A．图1是以锌－稀硫酸－铜构成的原电池
B．图2可以表示图1中发生反应的能量变化
C．图1装置能将化学能全部转化为电能
D．图1中观察到的现象是锌溶解，铜表面产生气体
8．（2023春·山东青岛·高三山东省青岛第一中学校考期中）氢氧熔融碳酸盐(主要成分为碳酸钠和碳酸钾)燃料电池是一种高温电池(800~900℃)，工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是

A．该电池在室温下也可以正常工作
B．负极反应式为
C．该电池可消耗工厂中排出的，减少温室气体的排放
D．电池工作时，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.8mol
9．（2023春·河北张家口·高三统考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，如图所示是几种常见的化学电源示意图，下列说法正确的是

A．干电池工作时，可能转化为
B．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
C．铅蓄电池工作一段时间后硫酸溶液的浓度减小，负极质量减轻
D．氢氧燃料电池的正极反应一定是
10．（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）电解法合成氨因其原料转化率大幅度提高，有望代替传统的工业合成氨工艺。利用工业废水发电进行氨的制备(纳米作催化剂)的原理如图所示，其中M、N、a、b电极均为惰性电极。下列说法错误的是

已知：b极区发生的变化视为按两步进行，其中第二步为(未配平)。
A．M极是负极，发生的电极反应为
B．在b极发生电极反应：
C．理论上废水发电产生的与合成消耗的的物质的量之比为
D．上述废水发电在高温下进行优于在常温下进行
11．（2023春·北京丰台·高三统考期中）氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是

A．该装置将化学能转化成电能
B．通入氢气的电极发生氧化反应
C．正极的电极反应式为：O2＋4H+＋4e-=2H2O
D．碱性电解液中阳离子移向正极
12．（2023·全国·高三专题练习）镍钴锰三元材料中为主要活泼元素，镍钴锰电极材料可表示为，，通常简写为，三种元素分别显价。下列说法正确的是

A．放电时元素最先失去电子
B．在材料中，若，则
C．可从充分放电的石墨电极中回收金属锂
D．充电时，当转移电子，两极材料质量差为

二、多选题
13．（2023·海南海口·海南华侨中学校考二模）电化学锂介导的氮还原反应()使生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是
  
A．电极B为负极，发生氧化反应
B．制氨过程中  向A极移动
C．电极B的反应式为
D．制氨过程中，电流由电极B经外电路流向电极A
14．（2023春·山东济宁·高三济宁一中校考期中）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是

A．H+在电池工作时向O2所在的铂电极移动
B．电子由呼气的铂电极经电解质溶液流向O2所在的铂电极
C．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
D．该电池的负极反应式为：

三、非选择题
15．（2023春·辽宁·高三校联考期中）燃料电池是利用燃料(如、CO、、、等)与反应从而将化学能转化为电能的装置。
(1)甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)的负极反应式为___________，正极反应式为___________，放电过程中溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下，下列有关说法正确的是___________。
  
a．电池工作时，向负极移动
b．电子由电极2经外电路流向电极1
c．电池总反应为
d．电极2发生的电极反应为
(3)铅酸蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和，电解质溶液为稀硫酸，该电池工作时发生的总反应为。试回答下列问题。
①铅酸蓄电池的负极材料是___________，正极反应为___________。
②若有1mol电子从某电极流出，则参加反应的是___________mol，负极的质量变化是___________(填“增大”或“减小”)___________g。
16．（2023春·广东江门·高三江门市培英高级中学校考期中）化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)现有如下两个反应：A、；B、。
①根据两反应本质，判断能否设计成原电池。如果不能，说明其原因___________。
②如果可以，请在下面方框内画出原电池装置图，注明电极材料和电解质溶液等___________。
  
(2)中国科学院应用化学研究所在氢氧燃料电池技术方面获得新突破。氢氧燃料电池的工作原理如图所示。
  
①该电池工作时，b口通入的物质为___________。
②该电池负极的电极反应式为___________。
③工作一段时间后，当3.2g氢气完全反应生成时，有___________个电子转移。
17．（2023春·河南濮阳·高三濮阳外国语学校校考期中）依据原电池原理，请回答下列问题。
(1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌锰干电池属于___________(填“一次电池”或“二次电池”)，锌锰电池的正极材料是___________，负极发生的电极反应式为___________。若反应消耗19.5g负极材料，则电池中转移电子的数目为___________。
  
(2)以Al、Mg为电极，可以组装如图所示原电池装置。
    
①若电解质溶液为稀硫酸，Mg上发生的电极反应式为___________。
②若电解质溶液为NaOH溶液，Al上发生的电极反应式为___________。
(3)微型锌银电池可用作电子仪器的电源，其电极分别是Ag/和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为。负极发生的电极反应式为___________，电池工作过程中，电解液中向___________(填“Ag/”或“Zn”)极迁移。
18．（2023春·四川成都·高三统考期中）化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问颕：
(1)根据构成原电池的本质判断，下列化学(或离子)方程式正确且能设计成原电池的是_____(填字母，下同)。
A．Ba(OH)2+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+2H2O B．Cu+Ag+=Ag+Cu2+
C．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ D．CaO+H2O=Ca(OH)2
(2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如图两个对比实验(除图Ⅱ中增加导线和铜片外，其余条件完全相同)。经过相同时间后，温度计示数：图I_____图Ⅱ(填“高于”、“等于”或“低于”)，产生气体的速率：图I_____图Ⅱ(填“大于”、“等于”或“小于”)。

(3)理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+”设计一种化学电池(正极材料用石墨棒)，回答下列问题：
①该电池的负极材料是_____(填化学式)，电解质溶液是_____(填化学式)溶液。
②正极上发生的电极反应为_____。
③若导线上转移的电子为1mol，则消耗的金属铜的质量为_____。

参考答案：
1．C
【分析】若铬比铁活泼，则负极为铬失电子发生氧化反应，正极为铁，氢离子在铁上得电子发生还原反应，电子经外电路由铬电极流向铁电极；若铁比铬活泼，则负极为铁失电子发生氧化反应，正极为铬，氢离子在铬上得电子发生还原反应，电子经外电路由铁电极流向铬电极。
【详解】A. 若铬比铁活泼，则负极为铬失电子发生氧化反应，正极为铁，电子经外电路由铬电极流向铁电极，A错误；
B. 若铁比铬活泼，则负极为铁失电子发生氧化反应，正极为铬，溶液中的向负极移动，向铁电极迁移，B错误；
C. 若铬比铁活泼，则负极为铬失电子发生氧化反应，正极为铁，氢离子在铁上得电子发生还原反应，反应式为，C正确；
D. 若铁电极附近溶液pH增大，则发生，所以铁为正极，则铬比铁活泼，D错误。
故选C。
2．D
【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；
【详解】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；
B．电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：，B正确；
C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；
D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，电子转移为，则电路中转移时，理论上能得到，D错误；
故选D。
3．A
【详解】A．根据总反应方程式，Pb化合价升高，失去电子，因此Pb作电池的负极，故A正确；
B．PbO2中Pb化合价降低，得到电子，发生还原反应，因此PbO2作电池的正极，故B错误；
C．PbO2得电子，被还原，故C错误；
D．根据总反应方程式分析，电池放电时，硫酸不断消耗，浓度不断减弱，则溶液酸性减弱，故D错误。
综上所述，答案为A。
4．B
【分析】由装置构造可知，在微生物作用下转化为，该侧电极为负极，右侧电极为正极，氧气在正极得电子生成水，电解质溶液中氢离子通过质子交换膜由负极区进入正极区 据此分析解答。
【详解】A．微生物促进了转化为，该过程中存在电子转移，故A正确；
B．正极反应为：，没有生成，故B错误；
C．由以上分析可知质子通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；
D．由以上分析可知正极反应为：，故D正确；
故选：B。
5．C
【分析】断开K1，闭合K2后，形成浓差电池，甲池为3mol•L-1的AgNO3溶液，乙池为1mol•L-1的AgNO3溶液，Ag+浓度越大氧化性越强，可知A为正极，发生还原反应，B为负极，发生氧化反应，向负极移动；闭合K1，断开K2，为电解装置，与电源正极相连的B极为阳极，阳极金属银被氧化，阴极A析出银，向阳极移动，乙池浓度增大，甲池浓度减小，据此分析解答。
【详解】A．断开K1，闭合K2后，形成浓差电池，当两池银离子浓度相等时，反应停止，电流计指针将归零，A正确；
B．闭合K1，断开K2后，为电解池，与电源正极相连的B是阳极，阳极金属银被氧化产生银离子，向阳极移动，则乙池硝酸银浓度增大，B正确；
C．闭合K1，断开K2后，乙池中的B极为电解池的阳极，银失电子发生氧化反应，质量减小，C错误；
D．断开K1，闭合K2后，形成浓差电池，A为正极，B为负极，阴离子移向负极，则向B极移动，D正确；
故答案为：C。
6．B
【详解】A．由图示可知，Fe较活泼，是负极，Fe转化成Fe2+，Cu是正极，HOOCCH(OH)CH2COOH转化成OOCCH(OH)CH2COO2-和H2，铜片上可能发生的反应为，A正确；
B．由图示可知，Fe较活泼，是负极，Fe转化成Fe2+，Cu为正极，反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，B错误；
C．由图示可知，图3电池锌筒做负极，放电过程中锌被不断消耗，用久有漏液风险，C正确；
D．电池a中氨气在碱性条件下失电子被氧化转化为氮气和水，为负极，电极b中氧气在得电子生成氢氧根离子，为正极，燃料电池中，阳离子向正极移动，所以上述燃料电池放电时溶液中向b电极移动，D正确；
故选B。
7．C
【详解】A．图1是以锌－稀硫酸－铜构成的原电池，锌为负极，铜为正极，稀硫酸为电解质溶液，A项正确；
B．从图2可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，锌和稀硫酸的反应是放热反应，B项正确；
C．原电池装置能将部分的化学能转化为电能，部分转化为热能，C项错误；
D．图1中锌为负极，发生氧化反应而溶解，铜电极氢离子得到电子生成氢气，D项正确；
故选C。
8．B
【分析】该原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，O2发生得电子的还原反应，则左侧电极为负极，右侧电极为正极，负极反应为，正极反应为O2+2CO2+4e-=2，总反应为2H2+O2=2H2O，据此分析解答。
【详解】A．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，常温下不能正常工作，A错误；
B．由分析可知，原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，为负极，负极反应为，B正确；
C．原电池工作时总反应为2H2+O2=2H2O，不能利用工厂中排出的CO2，不能减少温室气体的排放，C错误；
D．正极反应为O2+2CO2+4e-=2，外电路中通过0.2mol电子时消耗=0.05molO2，D错误；
故答案为：B。
9．B
【详解】A．干电池工作时，中元素化合价降低，不可能生成，A项错误；
B．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池，B项正确；
C．根据电池总反应式：，可看出反应消耗硫酸，工作一段时间后硫酸溶液的浓度减小，硫酸铅不溶于水，负极质量增加，C项错误；
D．未给出电解质的具体环境，在酸性条件下，氢氧燃料电池的正极反应为，在碱性条件下，氢氧燃料电池的正极反应为，D项错误；
故答案为：B。
10．D
【分析】由图可知，左边为原电池，右边是电解池，含NO的废水中NO转化为N2，N元素化合价降低，得出N极为原电池的正极，所以M极为原电池的负极，从而判断a极为阳极， b极为阴极，在共熔物作用下水蒸气在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，b电极为阴极，氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气，在阴极上得到电子发生还原反应生成，。
【详解】A．由分析可知，M极为原电池的负极，在负极失去电子生成CO2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，故A正确；
B．由分析可知，b电极为阴极，在阴极上得到电子发生还原反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，故B正确；
C．NO的废水中NO转化为N2，N元素化合价由+5价下降到0价，合成过程中，N元素由0价下降到-3价，根据得失电子守恒可知，理论上废水发电产生的与合成消耗的的物质的量之比为，故C正确；
D．上述废水发电过程中有微生物参与，高温不利于微生物生存，则上述废水发电在常温下进行优于在高温下进行，故D错误；
故选D。
11．C
【分析】根据燃料电池分析燃料氢气通入负极，氧化剂氧气通入正极。
【详解】A．该装置是燃料电池，将化学能转化成电能，故A正确；
B．氢气通入负极，发生氧化反应，故B正确；
C．该原电池是碱性电解液，氧气在正极发生还原反应，因此正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，故C错误；
D．碱性电解液中阳离子向正极移动即向通入氧气的方向移动，故D正确；
故选C。
12．B
【分析】图为原电池时，A极LinC，B极Li1-nMO2，隔膜中X通过，应该为Li+，原电池中阳离子定向移动到正极，故B为正极，电极反应为；A为负极，电极反应为，电极总反应为；
【详解】A．中金属性最强的为Mn，放电时Mn元素最先失去电子，选项A错误；
B．在中，，三种元素分别显价，若x:y:z=2：3：5，根据化合价中元素正负化合价的代数和为0可得：+1(1-a)+(+20.2)+(+30.3)+(+40.5)+(-2)2=0，解得a=0.3，选项B正确；
C．B电极反应为，不能通过充分放电的石墨电极中回收金属锂，选项C错误；
D．充电时阴极发生反应nLi++C6+ne-=LinC6，当转移nmol电子时，有nmolLi+进入负极的C6材料中，故理论上负极材料增加nmolLi，质量增加7ng，阳极，质量减少7ng，故两极材料质量变化量相差为，而无法确定两极质量差，选项D错误；
答案选B。
13．CD
【详解】A．该电池为原电池，在A极放电，说明电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，A项错误；
B．制氨过程中，带正电的原子团向正极移动，B项错误；
C．电极B的反应式为，C项正确；
D．电流由电极B经外电路流向电极A，D项正确；
故选CD。
14．BD
【分析】从图中可以看出，左侧Pt电极通入酒精等，为燃料电池的负极；右侧Pt电极通入O2，为燃料电池的正极。
【详解】A．燃料电池属于原电池，原电池工作时，阳离子向正极移动，则H+在电池工作时向O2所在的铂电极(正极)移动，A正确；
B．电池工作时，电子只能沿导线移动，不能经过电解质溶液，所以电子不可能由呼气的铂电极经电解质溶液流向O2所在的铂电极，B不正确；
C．微电池工作时，被测气体中酒精的含量越高，酒精失去电子的数目越多，产生的电流越大，所以处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量，C正确；
D．从图中可以看出，电池工作时，负极酒精转化为醋酸，所以该电池的负极反应式为：，D不正确；
故选BD。
15．(1) O2+4e-+2H2O=4OH- 减小
(2)c
(3) Pb 1 增大 48

【详解】（1）甲烷燃料电池(NaOH溶液作电解质溶液)中，物质在负极失去电子化合价升高，所以负极反应式为，物质在正极得到电子化合价降低，所以正极反应式为，该燃料电池的总反应方程式为，生成水，溶剂增加，c(OH-)减小，所以放电过程中溶液的pH减小
（2）由图可知，电极1中N元素化合价升高，所以电极1为负极，则电极2为正极；
a.原电池中阳离子向正极移动，故a错误；
b.原电池外电路中电子由负极流向正极，所以应是故由电极1经外电路流向电极2，故b错误；
c.该液氨-液氧燃料电池的总反应为，故c正确；
d.电极2中O2得电子，化合价降低，且电解质溶液显碱性，所以电极反应为，故d错误；
故选c。
（3）化学电源中负极失去电子，化合价升高，正极得到电子，化合价降低；
①负极材料应为Pb，正极材料应为PbO2，反应为；
②根据总反应方程式可知2mol H2SO4~2mol e-，所以有1mol电子从某电极流出，则参加反应的是1mol；
负极反应式为，则有1mol电子流出时，负极增加了0.5mol ，质量为，所以负极的质量变化是增大48g。
16．(1) A为中和反应，不是氧化还原反应，不能设计成原电池   
(2) 氢气 3.2NA

【详解】（1）①自发的氧化还原反应可以设计成原电池；A为中和反应，不是氧化还原反应，不能设计成原电池；B为自发的氧化还原反应，可以设计成原电池；
②B为自发的氧化还原反应，可以设计成原电池；反应中铜失去电子发生氧化反应，为负极，银离子在正极得到电子发生还原反应生成银单质，装置可以为：  ；
（2）①原电池中阳离子向正极迁移，则右侧电解为正极、左侧为负极；该电池工作时，b口通入的物质为氢气，氢气失去电子发生氧化反应生成氢离子，。
②该电池负极的电极反应式为。
③根据反应，工作一段时间后，当3.2g氢气（为1.6mol）完全反应生成时，转移电子3.2mol，有3.2NA个电子转移。
17．(1) 一次电池 石墨 (或0.6)
(2)
(3) Zn

【详解】（1）锌锰干电池只能一次性使用，不能充电，属于一次电池，锌锰电池中锌较活泼，锌失去电子发生氧化反应为正极，石墨为正极；负极发生的电极反应式为；若反应消耗19.5g负极材料，反应锌0.3mol，则电池中转移电子0.6mol，电子数目为(或0.6)；
（2）①若电解质溶液为稀硫酸，Mg失去电子发生氧化反应，为负极，发生的电极反应式为。
②若电解质溶液为NaOH溶液，镁不能和氢氧化钠反应，Al失去电子发生氧化反应，为负极，发生的电极反应式为；
（3）由总反应可知，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，为负极，；原电池中阴离子向负极迁移，故电池工作过程中，电解液中向Zn极迁移。
18．(1)BC
(2) 高于 小于
(3) Cu Fe2(SO4)3溶液或FeCl3溶液 Fe3+-e-= Fe2+ 32g

【详解】（1）原电池构成的条件是自发的氧化还原反应，则
A．Ba(OH)2+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+2H2O无元素化合价的升降，为非氧化还原反应，不能设计成原电池，A不符合题意；
B．Cu+Ag+=Ag+Cu2+为氧化还原反应，且在常温下就能自发发生，可以设计成原电池，B符合题意；
C．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑为氧化还原反应，且在常温下就能自发发生，可以设计成原电池，C符合题意；
D．CaO+H2O=Ca(OH)2为非氧化还原反应，不能设计成原电池，D不符合题意；
故选BC；
（2）图I中发生化学腐蚀，能量的利用率低，图Ⅱ中发生电化学腐蚀，能量的利用率高，化学腐蚀中，有一部分化学能转化为热能，所以温度计的示数高于图Ⅱ的示数；图Ⅱ中形成原电池，反应速率加快，则产生气体的速率比I快，故答案为：高于；小于；
（3）反应中，Cu元素化合价升高，发生氧化反应，Cu作负极；正极上，Fe3+得电子生成Fe2+，电解质溶液需要提供Fe3+，故该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是Fe2(SO4)3溶液或FeCl3溶液，则
①该电池的负极材料是Cu，电解质溶液是Fe2(SO4)3溶液或FeCl3溶液；
②正极上Fe3+得电子生成Fe2+，发生的电极反应为Fe3+-e-= Fe2+；
③根据反应可知，Cu2e-，所以若导线上转移的电子为1mol，则消耗的金属铜的质量为=32g。