2024届高三新高考化学大一轮专题练习---化学电源

这是一份2024届高三新高考化学大一轮专题练习---化学电源，共19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---化学电源
一、单选题
1．（2023·辽宁·统考高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
  
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
2．（2023春·江苏盐城·高三校联考阶段练习）以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。下列说法错误的是

A．该电池工作时能量由化学能转化为电能
B．A极为电池正极，发生氧化反应
C．负极的电极反应式为CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O
D．该电池的总反应为CH4+2O2=CO2+2H2O
3．（2023·广东韶关·统考二模）近日，某科研团队研制设计了一种高性能碱性阴离子交换膜直接氨燃料电池(DAFC)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．电极A为负极，发生氧化反应
B．若交换膜中通过0.3mol ，A电极区消耗2.24LNH3
C．电极B的电极反应式为
D．电流方向：电极B→灯泡→电极A→电极B
4．（2023春·安徽亳州·高三亳州二中校考期中）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正确的是

A．通入氢气的电极发生还原反应
B．外电路中每有0.4mol电子发生转移，该实验中就会有6.72L的气体被消耗
C．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动
D．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
5．（2023春·浙江·高三校联考阶段练习）镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b极转化关系为：下列说法不正确的是

A．充电或放电时，a极电势均高于b极
B．放电过程中电子经导线由a极向b极移动
C．充电时阳极的电极反应式为
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.2mol，则负极质量变化2.4g
6．（2023春·甘肃天水·高三天水市第一中学校考期中）以下生活中常见的三种化学电源

下列说法正确的是
A．三种电池都属于一次电池
B．铅蓄电池放电时，Pb为电源负极，发生氧化反应，电极质量不断减少
C．锌锰干电池放电时，电流从石墨棒经外电路流向锌筒
D．银锌纽扣电池正极的电极反应为
7．（2023春·四川绵阳·高三四川省绵阳南山中学校考期中）锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列说法正确的是
  
A．放电时，电子透过固体电解质向Cu极移动
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
C．放电时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．将锂电极区有机电解质换成水溶液，可提高电池的工作效率
8．（2023·甘肃·统考二模）碳排放是影响气候变化的重要因素之一。最近科学家研发出一种有利于“碳中和”的新型电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应产生电能和氢气，其工作原理如下图所示(钠超离子导体只允许Na+通过)。下列说法正确的是

A．电池系统工作时电能转变成化学能
B．用硫酸溶液替代有机电解液可增大电池工作效率
C．b极区的电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2+H2
D．电池工作时每消耗2.24LCO2，a电极的质量会减少2.3g
9．（2023春·吉林延边·高三延边二中校考期中）燃料电池近几年发展迅速，如图是科学家利用页岩气设计的一种固态(熔盐)燃料电池工作示意图。下列说法错误的是

A．电极材料采用石墨烯，吸附甲烷的电极为负极，发生氧化反应
B．通入氧气的电极上电极反应式为
C．电池工作时，向通甲烷的电极一侧移动
D．该电池的优点是二氧化碳可循环利用，不会释放温室气体
10．（2023春·湖南长沙·高三长沙市长郡梅溪湖中学校考期中）一种微生物-光电化学复合系统可高效实现固定并生成，其原理如图所示。双极隔膜可向两极室分别提供和。

下列有关说法错误的是
A．a电极发生氧化反应
B．b电极的电极反应式为
C．该系统生成，双极隔膜中有个发生解离
D．该系统是一种极具前景的太阳能-燃料直接转换系统
11．（2023春·湖南长沙·高三雅礼中学校考期中）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是




图1  普通锌锰电池
图Ⅱ  碱性锌锰电池
图Ⅲ 铅酸蓄电池
图Ⅳ  银锌纽扣电池

A．图1所示电池中，电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒
B．图Ⅱ所示电池中，的作用是作氧化剂
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，负极的质量逐渐减少
D．图Ⅳ所示电池中，Zn是还原剂，在电池工作过程中被还原
12．（2023春·山东菏泽·高三曹县一中校考阶段练习）下列四个常用电化学装置的叙述正确的是
  
A．图Ⅰ所示电池中，电子由碳棒通过导线流向锌筒
B．图Ⅱ所示电池中，锌为负极，发生氧化反应
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，可无限次重复使用
D．图Ⅳ所示电池，b电极为正极，电极反应式为：
13．（2023·全国·高三专题练习）2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H++，Ka=2.4×10-12)，下列说法错误的是

A．催化剂可促进反应中电子的转移
B．b电极上的电极反应为O2+H2O+2e—=+OH—
C．Y膜为选择性阳离子交换膜
D．以对硝基苯甲酸( )为原料，用铅蓄电池电解合成对氨基苯甲酸 ( )，阴极的主要电极反应式为 +6e—+6H+= +2H2O
14．（2023春·四川·高三遂宁中学校考期中）某化学小组构想用电化学原理回收空气中二氧化硫中的硫，同时将地下水中的硝酸根(NO)进行无害化处理，其原理如图。

下列有关说法错误的是
A．Mg电极为负极，Pt1为阳极
B．乙池中NO在Pt1，电极发生还原反应
C．碳纳米管析出硫的电极反应为：SO2+4e-=S+2O2-
D．Pt2电极可能产生H2，周围pH增大

二、多选题
15．（2023春·安徽合肥·高三统考期中）燃料电池是一种新型电池。某氢氧燃料电池的基本反应是：X极：；Y极：；下列判断正确的是
A．电池总反应为 B．该电池的电解质溶液为酸性
C．X极是正极，发生还原反应 D．电池工作一段时间后溶液pH增大

三、非选择题
16．（2022秋·广东梅州·高三广东梅县东山中学校考阶段练习）利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，即能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图1所示，回答问题：

(1)电流从_______(填“左”或“右”)侧电极经过负载后流向另一电极；电极A发生_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)为使电池持续放电，离子交换膜需选用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
(3)A电极上的电极反应式为：_______。
(4)当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为_______。
(5)负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似。仔细阅读图2，写出酒驾测定中电池的总反应式：_______。

17．（2022春·云南玉溪·高三云南省玉溪第三中学校考开学考试）铅蓄电池是典型的可充电型电池，电池总反应式为Pb＋PbO2＋4H＋＋22PbSO4＋2H2O，请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：

(1)放电时：正极的电极反应式是_____；电解液中H2SO4的浓度将变_____；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加_____g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按上图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_____，电极反应：_____， B电极上生成_____，电极反应：_____，此时铅蓄电池的正、负极的极性将_____。
18．（2022·高三课前预习）燃料电池
(1)工作原理：将反应物分别不断地输入电池的两极，通过燃料在负极发生___________反应、氧化剂在正极发生___________反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。
常见类型：除了氢气外，甲烷、甲醇和乙醇等也可用作燃料电池的负极反应物。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，它可以使用不同的电解质如KOH溶液、H3PO4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质作为离子导体。
主要特点：电极不参与反应，电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。
(2)燃料电池优点：能量利用___________、可连续使用和污染轻等优点。
19．（2023春·上海·高三期中）一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”，如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，可拆写为氧化反应式：Cu-2e=Cu2+，还原反应式：2Fe3++2e-=2Fe2+。并由此实现了化学能与电能的相互转化。据此，回答下列问题。

(1)将反应Zn+2H+=Zn2++H2↑拆写为两个“半反应式”，氧化反应式为：______，还原反应式为：______。
(2)由题(1)反应，设计成原电池如图所示：若电极a为Zn，电极b可选择材料：______(只填一种)；电解质溶液是______。
(3)由反应2H2+O22H2O，设计出以稀硫酸为电解质溶液的原电池电极反应式：负极____，正极：_____。

参考答案：
1．B
【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。
【详解】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；
故答案选B。
2．B
【分析】甲烷燃料电池中甲烷发生氧化反应，故B极为负极，A为正极，据此分析。
【详解】A．电池工作时化学能转化为电能，故A正确；
B．A电极通入氧气，化合价降低，发生还原反应，故B错误；
C．B电极通入甲烷，甲烷失去电子和阳离子结合生成二氧化碳和水，其反应式为CH4+4O2−-8e-=CO2+2H2O，故C正确；
D．甲烷燃料电池是化学能转化为电能，不是化学能变为热能，该电池的总反应：CH4+2O2 =CO2+2H2O，故D正确。
故答案为B。
3．B
【详解】A．根据图示，NH3在A电极失电子生成氮气和水，电极A为负极，发生氧化反应，故A正确；
B．A电极反应式，若交换膜中通过0.3mol ，说明外电路中转移0.3mol电子，A电极消耗0.1mol NH3，没有明确是否为标准状况，氨气的体积不一定是2.24L，故B错误；
C．B是正极，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极B的电极反应式为，故C正确；
D．NH3在A电极失电子生成氮气和水，电极A为负极，B为正极，电流方向：电极B→灯泡→电极A→电极B，故D正确；
选B。
4．D
【分析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e－+2OH－＝2H2O，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此判断。
【详解】A．氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，故A错误；
B．气体所处的状态不确定，无法计算气体的体积，故B错误；
C．阳离子向正极移动即通入氧气的电极移动，故C错误；
D．氧气易得电子发生还原反应，通入氧气的电极是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，故D正确；
故选：D。
5．A
【详解】A.由题可知，放电时b为正极，充电时b为阳极，充电或放电时，b极电势均高于a极，A项错误；
B.放电时，b为正极，则电子经导线由a极向b极移动，B项正确；
C.已知放电时，b极转化关系为VS2→LixVS2，则充电时b为阳极，转化关系为LixVS2→VS2，电极反应式为 LixVS2−xe−=VS2+Li+，C项正确；
D.放电时，负极反应为Mg-2e－=Mg2＋，则转移电子为0.2mol时，负极质量变化2.4g，D项正确。
答案选A。
6．C
【详解】A．铅蓄电池为可充电电池，故A错误；
B．铅蓄电池放电时，Pb为电池负极，发生反应Pb+SO-2e-=PbSO4，电极质量增加，故B错误；
C．锌锰干电池放电时，锌为负极，石墨为正极，电流从石墨棒经外电路流向锌筒，故C正确；
D．银锌纽扣电池的电解质溶液为碱性，电极反应式为，故D错误；
故选C。
7．B
【分析】根据反应,在锂－铜空气燃料电池中，放电时锂作负极，氧化亚铜作正极,正极反应式为：　.
【详解】A．放电时，电子从Li电极沿着导线向Cu极移动，电子不会进入固体电解质，A错误；
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生，化学方程式为：， B正确；
C．据分析，正极反应式为：，C错误；
D．锂与水会反应，有机电解质不可换成水溶液，D错误；
故选B。
8．C
【分析】钠为活泼金属，发生氧化反应为负极，则b极为正极；
【详解】A．新型电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应产生电能和氢气，故存在化学能转化为电能的过程，A错误；
B．钠为活泼金属，会和稀硫酸反应，故不能用硫酸溶液替代有机电解液，B错误；
C．b极为正极，二氧化碳、水得到电子生成氢气和碳酸氢根离子，电极反应式为2CO2+2H2O+2e-=2+H2，C正确；
D．没有标况，不能计算消耗二氧化碳的物质的量，不能计算电子转移的量，D错误；
故选C。
9．D
【详解】A．依题意，甲烷发生氧化反应生成二氧化碳，吸附甲烷的电极为负极，A项正确；
B．、共同参与反应，电极反应式为，B项正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，C项正确；
D．电池总反应为，会释放出二氧化碳，D项错误；
故选D。
10．C
【分析】由图可知，b极二氧化碳发生还原反应得到甲烷，为正极；a极氢氧根离子失去电子发生氧化反应为负极；
【详解】A．由分析可知，a电极发生氧化反应，故A正确；
B．b电极二氧化碳发生还原反应得到甲烷，电极反应式为，故B正确；
C．该系统生成为1mol，则转移电子8mol，根据电子守恒可知，双极隔膜中有个发生解离，故C错误；
D．该系统通过太阳能将二氧化碳转化为甲烷，是一种极具前景的太阳能-燃料直接转换系统，故D正确；
故选C。
11．B
【详解】A．图1所示电池中，电子由锌极流出经导线流向石墨，电子不能进入溶液，故A错误；
B．图Ⅱ所示电池中，得电子生成MnOOH和OH-，所以作作氧化剂，故B正确；
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4，质量逐渐增大，故C错误；
D．图Ⅳ所示电池中，Zn是还原剂，在电池工作过程中被氧化，故D错误；
选B。
12．B
【详解】A．Ⅰ中碳棒为正极，锌筒为负极。电子从负极锌筒流出经导线到正极碳，A项错误；
B．该电池中锌为负极失电子发生氧化反应，而Ag2O为正极发生还原反应，B项正确；
C．铅蓄电池为充电电池可重复使用，但其寿命有限，不可能无限次重复使用，C项错误；
D．b极为正极得电子发生还原反应，O2+4e−+4H+=2H2O，D项错误；
故选B。
13．C
【分析】由图可知，通入氢气的电极a为原电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，氢离子通过阳离子交换膜X进入产品室，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成和氢氧根离子，通过选择性阳离子交换膜Y进入产品室与氢离子反应生成过氧化氢。
【详解】A．催化剂可降低反应的活化能，有利于促进反应中电子的转移，故A正确；
B．由分析可知，通入氧气的电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成和氢氧根离子，电极反应式为O2+H2O+2e—=+OH—，故B正确；
C．由分析可知，通过选择性阳离子交换膜Y进入产品室与氢离子反应生成过氧化氢，故C错误；
D．由题意可知，电解对硝基苯甲酸制备对氨基苯甲酸时，酸性条件下对硝基苯甲酸在阴极得到电子发生还原反应生成对氨基苯甲酸和水，电极反应式为+6e—+6H+= +2H2O，故D正确；
故选C。
14．B
【分析】由图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，其电极反应式为：SO2+4e-=S+2O2-，则乙池为电解池，Pt1为阳极，水中的氢氧根离子失电子生成氧气，Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，以此解题。
【详解】A．由图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，则乙池为电解池，Pt1 为阳极，故A正确；
B．乙池为电解池，Pt2 为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，发生还原反应，故B错误；
C．由分析可知，碳纳米管为正极，其电极反应式为：SO2+4e-=S+2O2-，故C正确；
D．Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和水，后水中的氢离子得电子生成氢气，剩余氢氧根离子，周围pH增大，故D正确；
故选B。
15．AC
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应，根据电极反应式可知，X极为正极，Y极为负极。
【详解】A．将正负极反应相加即可得到总反应，该电池的总反应为，故A正确；
B．Y电极有氢氧根参与，该电池的电解质溶液为碱性，故B错误；
C．由上述分析可知，X极是正极，正极发生还原反应，故C正确；
D．电池的电解质溶液为碱性，电池工作一段时间后生成水，稀释了碱，则溶液pH减小，故D错误；
故答案选AC。
16．(1) 右 氧化
(2)阴
(3)2NH3-6e-＋6OH-=N2＋6H2O
(4)0.8 mol
(5)CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2O

【分析】由反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极。
（1）
原电池放电时，电流由正极经过导线流向负极，即电流由右侧电极经过负载后流向左侧电极；A为负极，NH3失电子，发生氧化反应；
（2）
B为正极，不断通入NO2，为防止二氧化氮与KOH反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，则原电池工作时，要使OH-向负极移动，离子交换膜需选用阴离子交换膜；
（3）
A电极为负极，发生失电子的氧化反应，反应式为电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
（4）
正极上NO2发生的电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，即有2molNO2被处理时，转移电子8mol，所以有4.48LNO2(标准状况)即0.2molNO2被处理时，转移电子0.8mol；
（5）
由图2可知，总反应为酒精和氧气反应生成醋酸和水，化学方程式为C2H5OH+O2=CH3COOH+H2O。
17．(1) PbO2＋2e-＋4H＋＋===PbSO4＋2H2O 小 48
(2) Pb PbSO4＋2e-=Pb＋ PbO2 PbSO4＋2H2O-2e-=PbO2＋4H＋＋ 对换

【解析】（1）
放电时：正极PbO2得电子生成PbSO4，正极的电极反应式是PbO2＋2e-＋4H＋＋===PbSO4＋2H2O；放电时总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，电解液中H2SO4的浓度将变小；负极反应式是Pb-2e-＋===PbSO4，当外电路通过1mol电子时，生成0.5mol PbSO4，理论上负极板的质量增加48g。
（2）
A与电源负极相连，A是阴极，阴极发生反应PbSO4＋2e-=Pb＋，A电极上生成Pb；B与电源正极相连，B是阳极，阳极反应式是PbSO4＋2H2O-2e-=PbO2＋4H＋＋，B电极上生成PbO2，此时铅蓄电池的正、负极的极性将对换。
18．(1) 氧化 还原
(2)效率高

【解析】略
19．(1) Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑
(2) Cu 稀H2SO4
(3) 2H2-4e-=4H+ O2+4H++4e-=2H2O

【分析】半反应就是把氧化反应和还原反应分开写，相当于电极反应式。据此可完成第一问。第二问的电极b的材料，比锌稳定的导体都可以，如铜、石墨等。书写第三问的电极反应式，要考虑到溶液是酸性的，反应式中不能出现OH-。
【详解】（1）根据方程式知，锌失电子发生氧化反应，反应式为：Zn-2e-=Zn2+；氢离子得电子发生还原反应，反应式为：2H++2e-=H2↑，故答案为：Zn-2e-=Zn2+；2H++2e-=H2↑。
（2）反应Zn+2H+=Zn2++H2↑，若电极a为Zn，电极b不如锌活泼的金属或导电的非金属，如铜等，电解质溶液为含有氢离子的非氧化性强酸，可以是稀H2SO4，故答案为：Cu；稀H2SO4。
（3）由反应2H2+O22H2O，设计出以稀硫酸为电解质溶液的原电池，负极上氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为：2H2-4e-=4H+，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，故答案为：2H2-4e-=4H+；O2+4H++4e-=2H2O。