2024届高三新高考化学大一轮专题练习-----原电池

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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·山东临沂·高三统考期中）已知：。下列说法错误的是A．相同条件下，生成在点燃或光照条件下放出的能量不同B．燃烧生成的气体与空气中的水蒸气结合呈雾状C．停止反应后，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近集气瓶口产生白烟D．可通过原电池将与反应的化学能转化为电能2．（2023春·广东广州·高三广州市第七中学校考期中）金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。该电池以金属M为负极，碳材料为正极，放电时下列说法正确的是A．将电能转化为化学能 B．负极上发生还原反应C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极3．（2023·山东淄博·校联考二模）微生物燃料电池碳氮联合去除的氮转化系统原理如图所示。下列说法错误的是A．a极电势低于b极B．离子交换膜是质子交换膜C．a、b两极生成和的物质的量之比为5∶4 D．好氧微生物反应器中反应的离子方程式为4．（2023春·广西柳州·高三柳州市第三中学校考期中）下列实验装置(夹持和加热装置略)及操作正确的是A．验证还原性 B．制备 C．测定原电池电压 D．干燥乙醇5．（2023春·广东揭阳·高三揭阳市揭东第一中学校考期中）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(见图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示(0至时间段浓硝酸的浓度比较大)，下列说法正确的是A．时，原电池的正极是Al片B．时，正极的电极反应式是C．时刻，电流方向发生变化的原因是Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应D．时刻后，电子从铝经过导线流向铜6．（2023春·广东揭阳·高三揭阳市揭东第一中学校考期中）下图是化学课外活动小组设计的用铜-锌-稀硫酸原电池使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法中错误的是A．锌片为负极，其质量逐渐减小B．当外电路通过0.2mol电子时，铜片上产生C．外电路中的电流方向由铜片流向锌片D．烧杯中向锌片移动7．（2023春·高三课时练习）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→XB．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC．移向X电极，Y电极上有氢气产生D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应8．（2023春·广东佛山·高三佛山一中校考阶段练习）锂－空气电池放电时反应为2Li+O2＝Li2O2，某锂－空气电池的构造原理图如图。下列说法正确的是A．锂作为该电池的正极B．电子从含催化剂的多孔电极流向锂C．可选用稀硫酸作为电解液D．多孔材料可增大催化剂和空气的接触面积9．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考模拟预测）室温氟穿梭可充电电池装置如图所示，负极为，正极为，氟氢离子液体(含和，或3)作电解质，已知放电时正极的电极反应式为，法拉第常数。下列说法正确的是  A．充电时，移向电极B．以铅蓄电池为该电池充电时，每生成，极板增重C．电极每减轻，该电池输出的电量为D．放电时，负极发生的电极反应为10．（2023·河北秦皇岛·统考三模）一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(已知在溶液中，以存在)。关于电池放电时，下列叙述错误的是  A．MnO2为电池的正极B．Ⅱ、Ⅲ区间的隔膜为阳离子交换膜C．Zn电极反应：D．当Ⅱ区质量增加17.4g时，电路中转移0.1mol电子11．（2023春·重庆沙坪坝·高三重庆一中校考期中）南京大学化工学院设计了一种水系分散的聚合物微粒“泥浆”电池如图所示。该电池在充电过程中聚对苯二酚被氧化，下列说法正确的是  A．放电时，电子由a电极流向b电极B．放电时，a极上的电极反应：  +2ne-+2nH+→  C．充电时，a电极附近的pH增大D．聚对苯二酚可以通过电池中间的半透膜起传递电流的作用12．（2023春·安徽·高三校联考期中）如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法错误的是A．铅蓄电池属于二次电池B．干电池在长时间使用后，锌筒变软C．碱性氢氧燃料电池负极反应式为D．铅蓄电池工作过程中，每通过电子，负极质量减轻13．（2023·内蒙古赤峰·统考模拟预测）2022 年中国团队在巴塞罗那获得“镁未来技术奖”。一种以MgCl2-聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示。下 列说法不正确的是A．放电时，正极的电极反应式为Mg2+ +2e- +V2O5=MgV2O5B．放电一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2+)几乎保持不变C．充电时，Mg2+ 嵌入V2O5晶格中D．若将电解液换成MgCl2水溶液，工作时电池可能产生鼓包 二、多选题14．（2023春·江西吉安·高三宁冈中学校考期中）一种新型H2O2液态燃料电池的工作原理示意图如下(a、b均为石墨电极)。下列正确的是A．电极b为正极，发生还原反应B．负极区pH增大C．正极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2OD．当电路中转移0.1mol电子时，通过阴离子交换膜的为9.6g 三、非选择题15．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。Ⅰ.雾霾严重影响人们生活，雾霾的形成与汽车排放的NOx等有毒气体有关。(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______。A．2v正(NO)=v逆(CO2)B．混合气体中N2的体积分数保持不变C．单位时间内断裂1个N≡N同时生成1个C=OD．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变E.恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变(2)在催化转化器中，汽车尾气中CO和NO可发生反应2CO(g)＋2NO(g)⇌2CO2(g)＋N2(g)，若在容积为10L的密闭容器中进行该反应，起始时充入0.4molCO、0.2molNO，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间变化如图所示。  ①实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=_______mol·L-1·min-1。②实验a中NO的平衡转化率为_______。Ⅱ.为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。  (3)回答下列问题：①该燃料电池中正极通入的物质是_______，负极发生的反应式为_______。②电池工作时，OH-移向_______电极(填“a”或“b”)。16．（2023春·广东汕头·高三金山中学校考期中）2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH=－99kJ·mol-1。请回答下列问题：(1)Ea的大小对该反应的反应热______(填“有”或“无”)影响。2molSO2(g)与1molO2(g)的总键能为E1，2molSO3(g)的总键能为E2，则E1_____E2(填“>”或“<”或“=”)。(2)甲烷还可以制作燃料电池。如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：  ①电池的负极的电极反应是________________________。②电池工作一段时间后电解质溶液的碱性___________(填“增强”、“减弱”或“不变”)。③标准状况下，消耗3.36L甲烷，电路中转移的电子数目为_______________。17．（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1c．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。18．（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。
参考答案：1．A【详解】A．反应放出的能量等于反应物的总能量减去生成物的总能量，故相同条件下，生成在点燃或光照条件下放出的能量相同，A错误；B．HCl气体极易溶于水，遇到空气中的水蒸气后立即形成盐酸小液滴，即白雾，B正确；C．浓氨水易挥发，挥发的氨气和HCl气体反应，化学方程式NH3+HCl=NH4Cl，生成NH4Cl氯化铵固体小颗粒，固体粉末就是白烟，C正确；D．H2与Cl2的反应是能够自发进行的氧化还原反应，可通过原电池将H2与Cl2反应的化学能转化为电能，D正确；故选A。2．C【分析】由示意图中离子的移动方向可知，金属M电极为原电池的负极，M失去电子发生氧化反应生成M2+，碳材料电极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。【详解】A．该结构为原电池，将化学能转化为电能，故A错误；B．原电池中负极失去电子发生氧化反应，故B错误；C．该电池中，空气中的氧气在正极上得电子生成OH-，故C正确；D．原电池工作时，外电路电子由负极流向正极，则放电时，外电路电子由M电极流向碳材料电极，故D错误；故选C。3．C【详解】从图分析，a电极上为乙酸根离子生成二氧化碳，失去电子，为负极反应，b为正极。据此解答。A．a为负极，b为正极，正极电极比负极高，A正确；B．a的电极反应为，b的电极反应为，氢离子向正极移动，故使用质子交换膜膜，B正确；C．根据ab电极反应分析，电子守恒，则二氧化碳和氮气的物质的量比为10:4=5:2，C错误；D．从图分析，铵根离子和氧气进去反应生成硝酸根离子，故反应的离子方程式为：，D正确；故选C。4．A【详解】A．让CO和CuO在高温下发生反应，若生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明生成了CO2，C元素化合价由+2价升高到+4价，说明CO具有还原性，故A正确；B．H2S具有还原性，浓硫酸具有氧化性，浓硫酸和硫化氢会发生氧化还原反应，不能用浓硫酸干燥H2S，且会混有HCl，故B错误；C．原电池必须形成闭合回路，该装置缺少了盐桥，故C错误；D．干燥乙醇时应该向乙醇中加入CaO后蒸馏，故D错误；故选：A。5．C【详解】A．Al的还原性强于Cu，在0−t1 时，原电池的正极是Cu片，负极为Al片，A错误；B．时，正极的电极反应式是，B错误；C．随着反应的进行，铝表面钝化形成氧化膜阻碍了反应的进行，Cu转变为负极，电流方向发生变化，C正确；D．t1时刻后，Cu为负极，电子从铜经过导线流向铝，D错误；答案选C。6．B【分析】由题干图示信息可知，锌比铜活泼，故锌为负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，铜作正极，发生还原反应，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，锌片为负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，其质量逐渐减小，A正确；B．根据电子守恒可知，当外电路通过0.2mol电子时，铜片上产生0.1molH2，但未告知H2所处状态是否为标准状况，无法计算产生H2的体积，B错误； C．已知原电池中电流时由正极经导线流向负极，即外电路中的电流方向由铜片流向锌片，C正确；D．已知原电池电解质溶液中阴离子流向负极，阳离子移向正极，即烧杯中向锌片移动，D正确；故答案为：B。7．C【详解】A．根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，电子不能经过电解质溶液，选项A错误；B．X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，选项B错误；C．原电池中，阴离子向负极移动，移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生，选项C正确；D．X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子发生的是还原反应，选项D错误； 答案选C。8．D【分析】根据该空气电池放电时的化学方程式可知Li的化合价升高，O的化合价降低，根据原电池的工作原理可知锂为负极，含催化剂的多孔电极为正极。【详解】A．由分析可知，锂是该电池的负极，A错误；B．根据原电池的电子流向可知，电子从负极流向正极，所以电子从锂流向含催化剂的多孔电极，B错误；C．稀硫酸会和Li、Li2O2反应，故不能使用稀硫酸，C错误；D．由于材料多孔，表面积增大，与空气接触的面积增大，D正确； 故选D。9．D【分析】由题目可知放电时，负极为，正极为，所以充电时，阴极为，阳极为。【详解】A．充电时，阴离子向阳极移动，所以移向电极，故A错误；B．充电时，阴极的电极反应式为，应消耗，而不是生成，故B错误；C．放电时，正极为的电极反应式为，电极每减轻，转移电子，该电池输出的电量为，故C错误；D．放电时，负极发生的电极反应为，故D正确；故选D。10．D【详解】A．此装置为原电池，电极做正极，发生得到电子的还原反应，电极反应为，A正确；B．负极区(III区)剩余，通过隔膜迁移到II区，因此它们之间的隔膜为阳离子交换膜，B正确；C．为负极，发生氧化反应，电极反应为，C正确；D．正极区过量，通过隔膜迁移到II区，故II区中溶液的浓度增大，当II区增加时，电路中转移电子，现增加，则转移电子，D错误。答案选D。11．B【分析】充电过程中  被氧化为    ，则放电时  发生还原反应生成  ，则a是正极、b是负极。【详解】A．放电时，a是正极、b是负极，电子由b电极流向a电极，故A错误；B．放电时，a是正极、b是负极，a极上  发生还原反应生成  ，电极反应：  +2ne-+2nH+→  ，故B正确；C．充电过程中  被氧化为  ，阳极反应式为  -2ne-→  +2nH+，a电极附近的pH减小，故C错误；D．聚对苯二酚是高分子化合物，不能透过半透膜，且聚对苯二酚不带电荷，不能起传递电流的作用，故D错误；选B。12．D【详解】A．铅蓄电池可以冲放电，属于二次电池，A正确；B．干电池在长时间使用后，锌筒作为负极被消耗，厚度减小而变软，B正确；C．碱性氢氧燃料电池负极氢气失去电子发生氧化反应，反应式为，C正确；D．铅蓄电池工作过程中，负极反应为，每通过电子，消耗1mol硫酸铅生成1mol，负极质量减轻64g，D错误；故选D。13．C【分析】图中装置，放电时Mg作负极，V2O5作正极。【详解】A．由图中可知，放电时负极电极式为：，正极电极式为：Mg2+ +2e- +V2O5=MgV2O5，A正确；B．由放电时电池总反应式：知，放电不影响电解质溶液的Mg2+浓度，故一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2+)几乎保持不变，B正确；C．充电时阳极电极式为：，从V2O5中脱离，C错误；D．若将电解液换成MgCl2水溶液，Mg能与水缓慢反应生成H2,工作时电池可能产生鼓包，D正确； 故选C。14．AC【分析】燃料电池工作时，a电极产生的气体为O2，则a极为负极，b极为正极。【详解】A．由分析可知，电极b为正极，得到电子，发生还原反应，A正确；B．在负极，发生反应H2O2+2OH--2e-=2H2O+O2↑，则溶液的pH减小，B不正确；C．在正极，H2O2得电子产物与电解质反应生成水，电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O，C正确；D．燃料电池工作时，存在如下关系式：——2e-，当电路中转移0.1mol电子时，通过阴离子交换膜的为0.05mol，质量为0.05mol×96g/mol=4.8g，D不正确；故选AC。15．(1)BDE(2)     2.5×10-4     60%(3)     空气     N2H4＋4OH--4e-=N2↑＋4H2O     a 【详解】（1）A．由反应方程式知当时反应达到平衡，故A不符合题意；B．混合气体中的体积分数保持不变时，说明消耗的氮气和生成的氮气相等，反应达到平衡状态，故B符合题意；C．由方程式知单位时间内断裂1个同时生成2个C=O，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，故C不符合题意；D．由方程式知，反应有固体参加，恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变时，混合气体的质量不再变化，说明反应达到平衡，故D符合题意；E.由方程式知，反应前后气体的总物质的量不变，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，说明气体的总质量不再变化，反应达到了平衡，故E符合题意；故答案为：BDE（2）起始时充入0.4molCO、0.2molNO，发生，设转化的CO为nmol，则，由压强之比等于物质的量之比得，解得n=0.1mol，所以实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=；②设转化的NO为xmol，则，由压强之比等于物质的量之比得，解得x=0.12mol，实验a中NO的平衡转化率为；（3）①肼—空气燃料电池中肼中氮元素为-2价升高到氮气中的0价，发生氧化反应，所以通入肼的一极为负极，电极反应式为，通入空气的一极为正极；②根据①分析a极为负极，b极为正极，对于原电池来说，阴离子移向负极，所以电池工作时，移向a电极；16．(1)     无     <(2)     CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O     减弱     7.224×1023 【详解】（1）活化能的大小对反应热无影响；反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)为放热反应，所以反应物断键吸收的总能量小于生成物成键放出的总能量，即2molSO2(g)与1molO2(g)的总键能E1小于2molSO3(g)的总键能E2；（2）①负极上是甲烷发生失电子的氧化反应，在碱性环境中电极反应式为：CH4-8e-+10OH- =CO+7H2O；②根据电池的总反应CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，消耗了溶液中的氢氧根离子，所以溶液的碱性减弱；③由电极反应式CH4-8e-+10OH- =CO+7H2O，标准状况下，消耗3.36L甲烷物质的量为，转移电子0.15mol×8=1.2mol，电路中转移的电子数目为1.2NA或7.224×1023。17．(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。18．(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。