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．（2022秋·河北邢台·高三统考期末）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．放电时，B极为负极，发生还原反应
B．充电时，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入
C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向B极移动
D．充电时，A极反应为
2．（2022秋·广东深圳·高三统考期末）可充电水系Zn-LVP电池用锌和作两极，电池工作示意图如图所示，下列有关该电池的说法正确的是

A．放电时，当电路中转移1 mol电子时，正极材料增重7g
B．放电时，作正极，发生氧化反应
C．充电时，电子从电极经电解液流向锌电极
D．充电时，电池总反应为
3．（2023春·山东临沂·高三统考阶段练习）利用下列装置(夹持装置略)。进行实验，不能达到实验目的的是

A．制备无水 B．证明氯化银溶解度大于硫化银
C．测定中和热 D．制作简单燃料电池
4．（2023·河北石家庄·高三专题练习）锂电池在航空航天领域应用广泛，Li- CO2电池供电的反应机理如图所示，下列说法正确的是
  
A．X方向为电流方向
B．交换膜M为阴离子交换膜
C．正极的电极反应式：4Li+ +4e-+3CO2=2Li2CO3+C
D．可采用LiNO3水溶液作为电解质溶液
5．（2022秋·山东淄博·高三统考期末）聚吡咯(PPy)是一种光敏型半导体，在紫外光照射时能快速产生PPyn+，其制成的纳米管反应如下：。通过PPy纳米管道一端正电荷分布密度的变化，在电解质溶液中产生离子电流。使用PPy构建一种浓差电池，用来提取天然水中的氢能，其构造如图。下列叙述错误的是

A．a极的电势低于b极
B．a极电极反应式：↑
C．PPy纳米管道右端正电荷分布密度大
D．照射一段时间后关闭光源，纳米管道中仍能存在微弱电流
6．（2023·高三课时练习）内重整碳酸盐燃料电池(熔融和为电解质)的原理如图所示，下列说法不正确的是

A．常温下，1mol甲烷参加反应正极需要通入
B．以甲烷为燃料气时，负极反应式为
C．该电池使用过程中需补充
D．以此电池为电源精炼铜，当有转移时，阴极增重6.4g
7．（2023秋·江苏南京·高三南京师大附中校考期末）下列有关NaBH4和H2O2组成燃料电池的说法正确的是

A．中不含配位键，与甲烷互为等电子体
B．放电过程中电极b区的溶液pH上升
C．放电过程中1molH2O2参与反应，失去约2×6.02×1023个电子
D．a电极上的反应为：
8．（2023春·河南·高三专题练习）科学家发明了一种Mg—PbO2电池，电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH，通过M和N两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域(已知：a>b)，装置如图，下列说法不正确的是

A．Na+通过M膜移向B区，离子交换膜N为阴离子交换膜
B．B区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Mg电极反应为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2
D．消耗2.4 g Mg时，C区域电解质溶液减少16.0 g
9．（2023春·北京海淀·高三北京二十中校考开学考试）某测定O2含量的传感器工作原理如图所示。O2通过聚四氟乙烯膜进入传感器只与AlI3反应生成Al2O3和I2，RbAg4I5固体只传导Ag＋，E为电位计。下列说法错误的是

A．电子由b极移动到a极
B．RbAg4I5质量不发生变化
C．b极的电极反应式为：Ag＋I--e-=AgI
D．该传感器协同总反应方程式为：3O2＋4AlI3＋12Ag=2Al2O3＋12AgI
10．（2023秋·河南·高三校联考期末）1799年意大利物理学家伏打发明了伏打电池，其在早期被称为“电堆”。他把金属条浸入强酸溶液中时，发现在两个金属条间产生了稳定而又强劲的电流。他又用不同的金属进行实验，发现铜和锌是最合适的金属，并发明了伏打电池(即为原电池的原型)。如图是伏打电堆的一种，下列有关该电池的说法正确的是

A．若湿布片所含的为饱和食盐水，则在电池工作时，铜片附近会有产生
B．该电池正极电极反应式为
C．电池工作一段时间后，湿布片上可能会有产生
D．电池工作一段时间后，电池质量一定不会变
11．（2023·高三课时练习）我国科学家开发了FeCo-NSC催化剂，设计一种新型锌-空气电池，装置如图所示。

放电时，下列说法错误的是
A．“FeCo-NSC”能降低正极反应的活化能
B．正极反应式为
C．向Zn极附近迁移
D．右侧电极电势比左侧电极高
12．（2023·上海·高三专题练习）有一种纸电池只需滴上两滴水即可激活，为一个带有 LED 的闹钟供电 1 小时。如图所示，该电池的纸片上分布着氯化钠晶体，正面印有含有石墨薄片的油墨，反面印有含锌粉的油墨。以下说法错误的是

A．石墨上发生还原反应
B．电流从石墨经闹钟流向锌
C．NaCl不损耗
D．该电池有质量小、柔韧性好、可重复利用的优点
13．（2023春·四川眉山·高三校考阶段练习）科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是

A．电极为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应：O2+4H++4e-=2H2O
C．电路中每通过4mol电子，则负极消耗(标准状况下)44.8LH2S
D．每17gH2S参与反应，则有2molH+经质子膜进入正极区
14．（2023·全国·高三专题练习）锂离子电池充、放电电池总反应：，该电池充、放电的工作示意图如图。下列有关说法不正确的是

A．该电池具有很高的比能量
B．负极的反应式
C．放电时，从石墨晶体中脱出回到正极氧化物晶格中
D．充电时，若转移，石墨电极将增重

二、非选择题
15．（2023春·贵州遵义·高三仁怀市第一中学校联考期中）I.如图是利用电化学装置将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。

请回答下列问题：
(1)该装置将_______能转化为______能。
(2)催化剂b表面O2发生_______反应，其附近溶液酸性______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(3)催化剂a表面的电极反应式：_______。
II.某废料铁泥主要成分是Fe2O3、FeO和Fe，其他杂质不与硫酸反应。实验室用该废料提取Fe2O3，设计实验流程如图：

(4)步骤(I)充分反应后进行的实验操作名称是______。
(5)步骤(II)中加入H2O2溶液后需要适当加热但温度不能过高，原因是______。
(6)为了检验溶液B中是否有亚铁离子剩余，有同学提出只需要取少量溶液B于试管中并向其中滴加氢氧化钠溶液，然后观察现象即可证明。请你判断该同学的方法是否可行并说出理由______。
(7)步骤(III)中将NaOH溶液换成氨气也可以得到Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为______。
16．（2023春·四川内江·高三四川省内江市第六中学校考期中）在容积为2L的恒温容器中，充入和，一定条件下发生反应，测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。
时间
0min
3min
6min
9min
12min

0
0.50
0.65
0.75
0.75

1
0.50
0.35
x
0.25
(1)下列说法正确的是______(填标号)。
a．反应达到平衡后，反应不再进行
b．使用催化剂可以增大反应速率，提高生产效率
c．当容器内混合气体的平均相对分子质量不变时，说明反应达到了化学平衡状态
d．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度，使可以100%地转化为
(2)3~6min内，______．
(3)12min末时，混合气体中的体积分数为______。
(4)第3min时______(填“＞”“＜”或“＝”)第9min时。
(5)一定温度条件下，能够说明该反应到达平衡的标志是____________。
①若恒压容器中，混合气体的密度保持不变；②单位时间内生成，同时消耗；③与的总浓度等于与的总浓度；④的物质的量不再变化；⑤恒容容器中，混合气体的总压强不再变化；
(6)还可以直接由CO和制得，根据如图一所示的转化关系判断，生成放出______kJ能量。
(7)和可以形成碱性燃料电池，结构如图二所示。
  
①电极A反应式为__________。
②若反应生成，则该燃料电池理论上消耗的的体积(在标准状况下)为______L。
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．（2023秋·上海闵行·高三闵行中学校考期末）原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：A．Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu B．2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O，判断能否设计成原电池A．_______，B．_______。(填“能”或“不能”)
(2)将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间。

下列说法正确的是_______。
A．甲、乙装置均实现了化学能转变为电能
B．甲中铜片上有气体产生，铜片发生了氧化反应
C．两烧杯中反应原理相同，稀硫酸起始浓度相同，因而反应速率相同
D．两烧杯溶液中的H+均被消耗，因而H+浓度减小
(3)请写出图中构成原电池的正极电极反应式_______。
(4)电池工作时，溶液中SO向_______极移动(填“锌”或“铜”)；电池工作完成后，溶液中SO浓度_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述错误的是_______。

A．化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成
B．酸碱中和反应中，反应物的总能量比生成物的总能量高
C．图I所示的装置能将化学能转变为电能
D．图II所示的反应为放热反应

参考答案：
1．B
【详解】A．由题意可知硬碳B为负极，负极失电子发生氧化反应，故A错误；
B．放电时Na失电子生成钠离子，钠离子由负极进入正极，镶嵌在正极，则充电时过程相反，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入，故B正确；
C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向正极A极移动，故C错误；
D．充电时，A极作阳极，阳极失电子发生氧化反应，反应为，故D错误；
故选：B。
2．A
【分析】由图可知，放电时，锌电极为原电池的正极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，LiV2(PO4)3电极为正极，在锂离子作用下LiV2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Li3V2(PO4)3，电极反应式为LiV2(PO4)3+2e—+2Li+=Li3V2(PO4)3，充电时，与直流电源负极相连的锌电极为电解池的阴极，LiV2(PO4)3电极为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，LiV2(PO4)3电极为正极，在锂离子作用下LiV2(PO4)3得到电子发生还原反应生成Li3V2(PO4)3，电极反应式为LiV2(PO4)3+2e—+2Li+=Li3V2(PO4)3，则当电路中转移1 mol电子时，正极材料增重7g，故A正确；
B．由分析可知，放电时，LiV2(PO4)3电极为正极，故B错误；
C．由分析可知，充电时，锌电极为电解池的阴极，LiV2(PO4)3电极为阳极，则电子从Li3V2(PO4)3电极流入直流电源，由直流电源的负极流向锌电极，故C错误；
D．由分析可知，充电时，锌电极为电解池的阴极，LiV2(PO4)3电极为阳极，电池总反应为Zn2++Li3V2(PO4)3=Zn+2Li++ LiV2(PO4)3，故D错误；
故选A。
3．B
【详解】A．由于MgCl2在水溶液中易发生水解反应，故需在HCl气流中加热MgCl2·6H2O晶体以抑制Mg2+水解而制备无水MgCl2，A不合题意；
B．向1mL0.1mol/LAgNO3溶液中滴入2滴0.1mol/lNaCl溶液后产生白色沉淀，由于Ag+过量，再滴入2滴0.1mol/LNa2S溶液，生成黑色沉淀Ag2S，也不能说明一定存在AgCl转化为Ag2S的转化，且AgCl和Ag2S不是同一类型物质，故不能证明氯化银溶解度大于硫化银，B符合题意；
C．图示装置中各项事项均注意到位，能够较准确地测定中和热，C不合题意；
D．图D中先接通电源开关进行电解一段时间，则左侧电极区将产生O2，右侧电极区将产生H2，然后断开电源开关，关闭上面的开关，即可发生氢氧燃料电池反应，即装置D可制作简单燃料电池，D不合题意；
故答案为：B。
4．C
【详解】A．Li为原电池的负极，电子从Li电极经导线流向电极，所以X方向为电子方向，A错误；
B．离子交换膜需要通过，所以M为阳离子交换膜，B错误；
C．正极为生成C单质，电极反应式：，C正确；
D．为活泼金属，能与水反应，所以该电池不能用水性电解质，D错误；
故选C。
5．A
【分析】由聚吡咯（PPy）制成的纳米管在紫外光照射、关闭周期内发生的反应可知，光照时PPy失去电子转化为PPyn+，即PPy-ne-= PPyn+，则b极为负极，a极为正极，正极反应为2H++2e-═H2↑，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。
【详解】A．由分析可知，a极为正极，b极为负极，故a极的电势高于b极，A错误；
B．由分析可知，a极为正极，电极反应式为：，B正确；
C．由分析可知，a极为正极，b极为负极，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，负极区正电荷分布密度大即PPy纳米管道右端正电荷分布密度大，C正确；
D．照射一段时间后关闭光源，发生暗反应：，导致氢离子发生定向移动，仍有微弱电流，D正确；
故答案为：A。
6．C
【详解】A. 常温下，负极电极反应式：CH4+4 - 8e - =5CO2 +2H2O，1mol甲烷参加反应，转移的电子数为8mol，正极电极反应式O2+4e- +2CO2 =2，需要通入，故A正确；
B. 若以甲烷为燃料气时负极电极反应式为CH4+4 - 8e - =5CO2 +2H2O，故B正确；
C. 总反应为燃料和氧气反应，所以使用过程中不需补充，故C错误；
D. 以此电池为电源精炼铜，阴极电极反应Cu2++2e-=Cu，当有转移时，增重6.4g，故D正确；
选D。
7．B
【详解】A．B最外层有3个电子，它和3个氢原子形成3个共价键，再没有更多的电子了。所以只能是H得到一个外来电子，H-提供1个提供给B一对孤对电子，而形成配位键；故A错误；
B．放电过程中，b电极上反应式为H2O2＋2e−=2OH−，溶液中c(OH−)增大，溶液的pH上升，故B正确；
C．放电过程中H2O2得电子生成OH−，电极反应式为H2O2＋2e−=2OH−，所以放电过程中1molH2O2参与反应，得到2×6.02×1023个电子，故C错误；
D．a电极上失电子和OH−反应生成和H2O，电极反应式为，故D错误；
故答案选B。
【点睛】本题考查原电池，侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力，明确原电池概念、电极反应式的书写方法是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度不大。
8．B
【分析】由图和题给信息可知，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应电极反应式为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2，A区溶液中氢氧根离子浓度减小，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，二氧化铅为正极，酸性条件下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2+4H++SO+2e—=PbSO4+2H2O，C区溶液中消耗氢离子的物质的量大于硫酸根离子，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大。
【详解】A．由分析可知，原电池工作时，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，故A正确；
B．由分析可知，原电池工作时，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大，故B错误；
C．由分析可知，放电时，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应电极反应式为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2，故C正确；
D．由分析可知，原电池工作时，消耗2.4 g镁时，放电转移电子×2=0.2mol，C区放电消耗0.4mol氢离子、0.1mol硫酸根离子，同时有0.1mol硫酸根离子移向B区，相当于溶液中减少0.2mol硫酸，同时生成0.2mol水，则C区实际减少质量为0.2mol×98g·mol-1-0.2mol×18g·mol-1=16.0g，故D正确；
故选B。
9．C
【分析】由图可知，传感器中发生4AlI3+3O2=2Al2O3+6I2，然后生成的碘在多孔石墨电极上被氧化成Iˉ，所以a极为正极，得电子发生还原反应，b电极为负极，Ag失电子发生氧化反应。
【详解】A．原电池中电子经导线由负极流向正极，即从b极移动到a极，故A正确；
B．放电过程中负极Ag失电子发生氧化反应生成Ag+进入RbAg4I5固体，根据电荷守恒可知固体中同时有等量的Ag+流入正极，所以RbAg4I5质量不发生变化，故B正确；
C．RbAg4I5固体只传导Ag+，所以碘离子无法到达b极和Ag+反应生成AgI，所以b极的电极反应式为Ag-eˉ=Ag+，故C错误；
D．传感器中发生4AlI3+3O2=2Al2O3+6I2，正极碘被还原成碘离子后和银离子结合生成AgI，电极反应式为I2+2Ag++2e-=2AgI，负极反应为Ag-eˉ=Ag+，所以协同总反应为：3O2＋4AlI3＋12Ag＝2Al2O3＋12AgI，故D正确；
故选：C。
10．C
【详解】A．当湿布片所含的溶液为饱和食盐水时，铜片为正极，在铜片上得电子，铜片附近不会生成气体．A项错误；
B．由于无法判断湿布片所含溶液酸碱性，所以无法判断电池具体的电极反应式，B项错误；
C．当湿布片所含溶液为碱性时，负极会产生，由于在pH等于8.1时开始沉淀，所以湿布片上可能会产生沉淀，C项正确；
D．若湿布片所含的是饱和食盐水，根据该原电池的工作原理可知，原电池在工作一段时间后，总质量会增加，增加的质量来自于，D项错误；
故选：C。
11．D
【分析】由新型锌-空气电池装置可知，该反应的负极反应式为2Zn+4OH--4e-=2ZnO+2H2O；正极反应式为，总反应为2Zn+O2=2ZnO。
【详解】A．“FeCo-NSC”催化剂能降低正极反应的活化能，加快反应速率，A正确；
B．正极反应式为，B正确；
C．向负极Zn附近迁移，C正确；
D．原电池中，正极电势高于负极电势即左侧电极电势比右侧电极高，D错误；
故选D。
12．D
【分析】由题干信息可知，正面石墨薄片为正极，发生的电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，反面上的锌粉为负极，电极反应为：Zn-2e-+4OH-=，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，石墨为正极，电极反应为：O2+2e-+2H2O=4OH-，即石墨上发生还原反应，A正确；
B．由分析可知，石墨为正极，锌粉电极为负极，故电流从石墨经闹钟流向锌，B正确；
C．由分析可知，反应过程中NaCl仅为电解质，参与导电，并未参与反应，故NaCl不损耗，C正确；
D．该电池有质量小、柔韧性好的优点，但由于上述反应不可逆，故不可重复利用，D错误；
故答案为：D。
13．D
【详解】A．根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极为正极，电极为负极，A项正确；
B．电极为正极，氧气得电子生成水，B项正确；
C．从装置图可以看出，电池总反应为，电路中每通过4电子，正极应该消耗1，负极应该有2反应，标准状况下应是44.8L，C项正确；
D．17g即0.5，每0.5参与反应会消耗0.25，根据正极反应式，可知有1经质子膜进入正极区，D项错误；
故答案为：D。
14．D
【详解】A．锂是摩尔质量最小的金属元素，因此制成的电池具有很高的比能量，A正确；
B．根据总反应可判断，放电时，负极LixC6失去电子产生Li+，电极反应式为， B正确；
C．放电时，负极LixC6失去电子得到Li+，在原电池中，阳离子移向正极，则从石墨晶体中脱出回到正极氧化物晶格中，C正确；
D．充电时，石墨(C6)电极变成LixC6，电极反应式为：xLi++C6+xe﹣═LixC6，则石墨(C6)电极增重的质量就是锂离子的质量，根据关系式：xLi+~xe﹣，可知若转移1mole﹣，就增重1molLi+，即7g，故D错误；
故选D。
15．(1) 化学 电
(2) 还原 减弱
(3)SO2+2H2O-2e-=SO+4H+
(4)过滤
(5)适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解
(6)不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验
(7)3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH

【分析】II.铁泥中的Fe2O3、FeO和Fe和足量硫酸反应得含Fe3+、Fe2+、H+的溶液A，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+所得溶液B含Fe3+，加NaOH溶液将Fe3+沉淀，过滤得Fe(OH)3沉淀，将Fe(OH)3沉淀洗涤、加热得Fe2O3固体，据此解答。
【详解】（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能。
（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此b表面发生还原反应，催化剂b处的反应为：O2+2H++2e-=H2O，酸性减弱。
（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2+2H2O−2e−==+4H+。
（4）将溶液和沉淀分离的操作名称为过滤，故答案为：过滤。
（5）适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解。
（6）不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验。
（7）氨水和Fe3+反应生成氢氧化铁的离子方程式为3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH。
16．(1)bc
(2)0.075
(3)30%
(4)