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21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·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
2．（2023春·广东广州·高三广州市第六十五中学校考期中）柔性锌离子电池(ZIBs)是一种以锌片作负极的“摇椅式”电池，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是
  
A．放电时，向负极移动
B．放电时，电子由材料流经溶液到锌片
C．放电时，正极反应为：
D．放电时，外电路每通过电子，正极减重
3．（2023春·浙江·高三校联考阶段练习）探究铜及其化合物的性质，下列实验方案设计、现象和结论都正确的是

实验方案
现象
结论
A
铁片与铜片用导线相连，放入盛有浓硝酸的烧杯中
铜片不断溶解，而铁片表面无明显变化
该情况下，铜单质的还原性强于铁单质
B
向铜丝与浓硫酸反应后的溶液中加蒸馏水稀释
溶液变为蓝色
该反应的产物中有产生
C
在试管中加入2mL 10% NaOH溶液，再加入5滴5% 溶液，振荡后加入0.5mL乙醛溶液，加热
有砖红色沉淀产生
乙醛能将新制氢氧化铜悬浊液还原为
D
向10mL 0.1mol/L 溶液中滴入2mL 0.1mol/L 溶液，再加入2mL 0.1mol/L 溶液
开始有白色沉淀产生，后产生黑色沉淀
Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)

A．A B．B C．C D．D
4．（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
5．（2023春·河北沧州·高三校联考期中）下图所选装置和试剂均合理且能达到实验目的的是

A．图甲：测定中和热 B．图乙：洗涤变暗银锭(表面附着Ag2S)
C．图丙：检验SO2中混有少量CO2 D．图丁：分离花生油和水
6．（2023秋·河南三门峡·高三统考期末）下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
操作
现象
结论或解释
A
常温下，将铜、铁用导线连接后插入浓硝酸中
铜片上持续产生大量气泡
铁的金属性强于铜
B
在平衡体系中加入KCl固体
溶液颜色变浅
加入生成物可使该化学平衡向逆反应方向移动
C
常温下，用pH计测定溶液
测得pH=7
溶液对水的电离程度无影响
D
滴有酚酞的溶液中加入固体
溶液红色变浅
溶液中存在水解平衡

A．A B．B C．C D．D
7．（2023秋·河南驻马店·高三统考期末）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正确的是

A．燃料电池总反应和燃料燃烧方程式不相同
B．正极的电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+
C．质子通过交换膜从正极区移向负极区
D．葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池
8．（2023秋·广西玉林·高三统考期末）高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．M电极为阴极
B．电池工作时，电流方向为：
C．极的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，正极区中的浓度增大
9．（2023春·江苏苏州·高三江苏省木渎高级中学校考期中）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，下列说法不正确的是

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．负极区，在氢化酶作用下发生反应：
C．正极区电极反应式为，固氮酶表面发生还原反应生成
D．当外电路通过1mol电子时，有1mol质子通过交换膜由正极区向负极区移动
10．（2023春·湖北·高三校联考期中）氢燃料电池车是北京冬奥会期间的交通服务用车，酸性氢燃料电池的构造如图所示。其电池反应方程式为：，下列说法不正确的是

A．多孔金属b作正极
B．正极的电极反应为：
C．电池工作时，电解质溶液可以是稀硫酸
D．多孔金属a上，发生氧化反应
11．（2023·福建厦门·厦门一中校考三模）下列实验能达到实验目的的是

A．制作简单的燃料电池 B．证明苯环使羟基活化
C．制备并收集NO2 D．检验溴乙烷的水解产物Br-
12．（2023春·四川乐山·高三四川省峨眉第二中学校校考阶段练习）Fe-Cu原电池的示意图如图，电池工作时，下列说法正确的是

A．Fe电极为正极
B．Cu电极上发生还原反应
C．移向Fe电极
D．外电路中电子的流动方向：Cu→导线→Fe
13．（2023春·四川成都·高三树德中学校考阶段练习）实验发现，298K时，在氯化铁酸性溶液中加少量锌粒后，立即被还原成。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是

A．盐桥中的阴离子往左侧烧杯移动
B．左侧烧杯中电极上发生还原反应，溶液的红色逐渐褪去
C．电子由Zn极流出到Pt电极，再经过溶液回到Zn极，形成闭合回路
D．该电池总反应为

二、多选题
14．（2023春·河南南阳·高三南阳中学校考阶段练习）NO2、O2和熔融KNO3可作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。下列说法正确的是

A．放电时，NO向石墨Ⅱ电极迁移
B．电池总反应式为4NO2+O2=2N2O5
C．石墨Ⅱ附近发生的反应为2N2O5+O2+4e-=4NO
D．当外电路通过4mole-，负极上共产生2molN2O5

三、非选择题
15．（2023春·重庆·高三校联考期中）回答下列问题
(1)下列过程中属于吸热反应的是___________。
①灼热的木炭中通入CO2 ②碘升华    ③石灰石受热分解    ④水蒸气液化⑤Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ ⑥CH4+2O2CO2+2H2O ⑦HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑ ⑧Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
(2)已知14g乙烯完全燃烧应生成CO2(g)和H2O(l)放出放出的热量是705.5kJ的热量， 请写出乙烯燃烧的热化学方程式是：___________。
(3)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOX等污染大气，其中生成NO的能量变化如图所示，则图中三种分子最稳定的是___________。若反应生成2molNO气体(“吸收”或“放出”)___________热量。

(4)如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOX的生成，某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。

①使用时，空气从___________口通入(填“A”或“B”)；当外电路通过0.4mol的电子时，消耗O2的体积___________L(标况下)。
②假设使用的“燃料”是甲烷(CH4)，a极的电极反应式为___________。
16．（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=O
D．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”)。
17．（2023春·山东青岛·高三青岛三十九中校考期中）回答下列问题：
(1)辅助的电池工作原理如图所示，该电池容量大，能有效利用，电池反应产物是重要的化工原料，电池的正极反应式为_______，反应过程中的作用是_______。
  
(2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇-氧化钠，其中可以在固体介质NASICON中自由移动，传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。
  
则a极的电极反应式为_______，工作时由电极_______(填“a”或“b”，下同)向电极_______移动。
(3)减排是各个国家都在努力为之的事，和的处理是许多科学家都在着力研究的重点。有学者想以如图所示装置利用原电池原理将、转化为重要的化工原料。
  
①若A为，B为，C为，电池总反应为，则正极的电极反应式为_______。
②若A为，B为，C为，则负极的电极反应式为_______。
18．（2022秋·海南海口·高三校考期中）回答下列问题：
(1)某温度下，在1 L恒容密闭容器中A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化曲线如图所示，t是到达平衡状态的时间。试回答：

①该反应的反应物是_______。
②该反应的化学反应方程式为_______。
③若达到平衡状态的时间是2 min，B物质的平均反应速率为_______ mol/(L•min)。
(2)观察图，回答问题。

①该装置叫_______装置，可以将化学能转化为电能。
②负极是_______，总反应的化学方程式为_______。

参考答案：
1．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。
2．C
【分析】柔性锌离子电池（ZIBs）以锌片作负极，Zn1-xV2O5电极为正极，负极上Zn失电子生成Zn2+，Zn1-xV2O5正极上得电子生成ZnV2O5，则负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Zn1-xV2O5+xZn2++2xe-═ZnV2O5，放电时阳离子移向正极，阴离子移向负极；充电时为电解池，原电池的正负极与电源的正负极相接，即Zn电极为阴极，Zn1-xV2O5电极为阳极，阴阳极电极反应与负正极电极反应相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时为原电池，锌片作负极，Zn1-xV2O5电极为正极，阳离子移向正极，即Zn2+向正极移动，A错误；
B．由分析可知，放电时，Zn为负极，ZnV2O5材料为正极，电子由负极锌电极经导线流向正极ZnV2O5材料，电子不能流经电解质溶液Zn(ClO4)2溶液，B错误；
C．由分析可知，放电时为原电池，Zn1-xV2O5电极为正极，正极反应式为Zn1-xV2O5+xZn2++2xe-═ZnV2O5，C正确；
D．由分析可知，放电时，正极反应式为Zn1-xV2O5+xZn2++2xe-═ZnV2O5，根据电子守恒可知，外电路每通过0.1mol电子，正极增重=3.25g， D错误；
故答案为：C。
3．C
【详解】A．铁片表面无变化是因为铁发生了钝化，仍是铁的还原性强于铜，故A错误；
B．验证铜与浓硫酸反应后的产物，应将反应液倒入盛水的烧杯中，防止浓硫酸稀释时液滴飞溅，故B错误；
C．用新制氢氧化铜碱性悬浊液可以检验醛基存在，新制氢氧化铜碱性悬浊液有弱氧化性，在加热下被醛基还原为砖红色的氧化亚铁沉淀，故C正确；
D．Na2S与ZnSO4反应中，Na2S过量，可以继续与CuSO4反应产生黑色沉淀，无法证明由硫化锌转化为了硫化铜，故无法得出Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)的结论，故D错误；
答案选C。
4．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。
5．B
【详解】A．图甲所示为一个敞口体系，热量损失严重，不能用于测定中和热，A不合题意；
B．图乙Al和Ag2S、食盐水能够组成原电池反应，负极反应为：Al-3e-=Al3+，正极反应为：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，故可洗涤变暗银锭(表面附着Ag2S)，B符合题意；
C．SO2也能是澄清石灰水变浑浊，图丙不能用于检验SO2中混有少量CO2，C不合题意；
D．花生油与水不互溶，分离花生油和水只需直接进行分液即可，D不合题意；
故答案为：B。
6．D
【详解】A．常温下，铁遇浓硝酸会钝化，所以将铜、铁用导线连接后插入浓硝酸中，铜片做负极，失电子，现象为铜片逐渐溶解，铁片上持续产生大量气泡，A错误；
B．该反应的实质是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，KCl没有参与反应，加入氯化钾晶体，对平衡无影响，溶液颜色不变，B错误；
C．常温下，用pH计测定溶液pH=7，说明醋酸根离子和铵根离子的水解程度相同，并不是对水的电离程度无影响，水的电离程度增大，C错误；
D．Na2CO3溶液水解显碱性，加氯化钡使水解平衡逆向移动，则由溶液颜色的变化可知Na2CO3溶液中存在水解平衡，D正确；
故选D。
7．D
【详解】A．燃料电池是根据燃料燃烧的方程式设计成的，所以燃料电池总反应和燃料燃烧方程式相同，A错误；
B．正极反应是还原反应，负极是氧化反应，负极电极反应式为，B错误；
C．内电路电流的方向是从负极到正极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C错误；
D．葡萄糖在微生物的作用下发生氧化还原将化学能转化为电能，形成原电池，D正确；
故选D。
8．C
【详解】A．极为负极，极为正极，故错误；
B．原电池中，电流方向由正极经过外电路流向负极，再经过电解质溶液中的离子流向正极，电流方向为：，故B错误；
C．极为正极，电极反应式为，故C正确；
D．正极生成氢氧根离子，正极区中的浓度减小，故D错误；
故答案选C。
9．D
【分析】生物燃料电池的工作原理是N2+3H22NH3，其中N2在正极区得电子发生还原反应，H2在负极区失电子发生氧化反应，原电池工作时阳离子向正极区移动，据此分析判断。
【详解】A．利用生物燃料电池在室温下合成氨，既不需要高温加热，同时还能将化学能转化为电能，故A正确；
B．由分析可知，H2在负极区失电子发生氧化反应，反应式为H2+2MV2+═2H++2MV+，故B正确；
C．由分析可知，在正极得到电子生成，电极方程式为：，N2在正极区和发生还原反应，生成NH3，故C正确；
D．燃料电池工作时，负极区生成的H+透过质子交换膜进入正极区，故D错误；
故选D。
10．B
【详解】A．通入氧气的一极为正极，A正确；
B．溶液为酸性环境，故正极的电极反应式为　，B错误；
C．从图看，电解质为酸性溶液，故可以是稀硫酸，C正确；
D．氢气的一极为负极，氢气失去电子发生氧化反应，D正确；
故选B。
11．A
【详解】A．上述装置中先闭合K1，打开K2构成电解池装置，左侧石墨电极为阳极，溶液中的水发生失电子的氧化反应生成氧气，右侧石墨电极作阴极，放出氢气；再闭合K2，打开K1，形成原电池，右侧石墨电极为负极，氢气放电，左侧石墨电极为正极，氧气得电子，能达到实验目的，A符合题意；
B．溴水和苯酚反应三溴苯酚，说明羟基使苯环活化，B不符合题意；
C．生成的二氧化氮和水反应生成一氧化氮，C不符合题意；
D．证明存在溴离子，应该首先将反应后的溶液酸化后再加入硝酸银溶液，D不符合题意；
故选A。
12．B
【详解】A．Fe-Cu原电池中，Fe电极为负极，故A错误；
B．Fe-Cu原电池，Cu为正极，发生还原反应；故B正确；
C．Fe为负极，Cu为正极，正离子向正极移动，移向Cu电极，故C错误；
D．外电路中电子的流动方向：Fe→导线→Cu，故D错误；
故答案选B。
13．B
【分析】由图知，该反应的总反应为2FeCl3+Zn=ZnCl2+2FeCl2，那么Pt电极为正极，Zn为负极。
【详解】A．盐桥中的阴离子移向Zn电极(负极)，朝右侧烧杯移动，A项错误；
B．左侧电极为正极，发生还原反应，Fe3+转化为Fe2+，Fe3+减少，故红色变浅，B项正确；
C．电子从负极Zn经导线流向正极Pt，C项错误；
D．少量的Zn反应产生Fe2+，不能得到铁单质，所以总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，D项错误；
故选B。
14．BC
【详解】A．NO是阴离子，放电时，应移向电源负极，而石墨Ⅱ电极通入氧气，为电源正极，故A错误；
B．石墨Ⅰ电极通入NO2，为负极，NO2失电子，化合价升高，结合电解质溶液，则负极电极反应式为4NO2- 4e-+ 4NO= 4N2O5，石墨Ⅱ电极通入氧气，为正极，则正极电极反应式为O2+4e+ 2N2O5=4 NO，则总反应式为4NO2+O2=2N2O5，故B正确；
C．石墨Ⅱ电极为正极，其电极反应式为O2+4e+ 2N2O5=4 NO，故C正确；
D．由负极电极反应式可知，当外电路通过4mole-，负极上共产生4molN2O5，故D错误；
答案BC。
15．(1)①③⑦⑧
(2)
(3) N2 吸收
(4) B 2.24 CH4-8e-+10OH-=+7H2O

【详解】（1）常见的吸热反应有：大多数的分解反应、C或氢气作还原剂的氧化还原反应、氢氧化钡与氯化铵的反应等；常见的放热反应有：燃烧反应、中和反应、金属与水或酸的反应、铝热反应等，
①灼热的木炭中通入CO2 为吸热反应；②碘升华为吸热过程；③石灰石受热分解为吸热反应；④水蒸气液化为放热过程 ；⑤Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 为放热反应；⑥CH4+2O2CO2+2H2O为放热反应；⑦HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑为吸热反应；⑧Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为吸热反应； 属于吸热反应的是①③⑦⑧；
（2）14g乙烯完全燃烧放出705.5kJ的热量，则28g即1mol乙烯反应放出1411.0kJ能量，乙烯燃烧的热化学方程式为；
（3）键能越小化学键越易断裂，键能越大物质越稳定，则图中三种分子最稳定的是N2。N2(g)+ O2(g)=2NO(g)△H=946kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1若反应生成2molNO气体吸收180 kJ热量；
（4）①由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入，b为正极发生电极反应式为O2＋H2O＋4e-＝4OH-，当外电路通过0.4mol的电子时，消耗0.1molO2，标况下氧气的体积为V=n∙Vm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
②假设使用的“燃料”是CH4，则a为负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O。
16．(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；
17．(1) 催化剂
(2) b a
(3)

【详解】（1）由图可知，铝电极为原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，电极反应式为，多孔碳电极为正极，在氧气做催化剂作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成草酸根离子，正极反应式为，电池的总反应为。
（2）由图可知，电极a为负极，氧离子作用下，一氧化碳在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，电极b为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电子由电极a通过传感器流向电极b，氧离子由电极b向电极a移动。
（3）①由电池总反应可知，A电极为原电池的正极，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醇，电极反应式为。
②由硫元素的化合价变化可知，通入二氧化硫的B电极为负极，水分子作用下二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，负极反应式为。
18．(1) A 3A(g)B(g)+3C(g) 0.2 mol/(L•min)
(2) 原电池 Zn Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

【详解】（1）①由图示可知，反应中A物质减小，为该反应的反应物是；
②该反应中ABC的浓度变化比例为(2.4-1.2):0.4:1.2=3:1:3，故化学反应方程式为3A(g)B(g)+3C(g)；
③若达到平衡状态的时间是2 min，B物质的平均反应速率为；
（2）①该装置可以将化学能转化为电能，为原电池装置。
②锌较活泼，失去电子发生氧化反应，为负极；总反应为锌和稀硫酸生成硫酸锌和氢气，化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。