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·江西宜春·高三灰埠中学校考期中）根据原电池原理，结合装置图，下列说法正确的是

A．若X为铁，Y为硫酸铜溶液，则X为正极
B．若X为铁，Y为硫酸铜溶液，溶液中的Cu2+移向电极X极
C．若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为正极
D．若X为铁，Y为浓硝酸，则铜为正极
2．（2023·辽宁沈阳·统考二模）上海交通大学利用光电催化脱除与制备相耦合，高效协同转化过程如图。(BPM原可将水解离为和，向两极移动)

已知：①
②
下列分析中正确的是
A．是负极，电势更高
B．正极区每消耗22.4L氧气，转移
C．当生成时，负极区溶液增加6.4g
D．总反应，该过程为自发过程
3．（2023春·江西·高三统考期中）关于将化学能转化为电能的装置甲和乙，下列说法错误的是

A．甲中铁片做负极，乙中铁片做正极 B．乙中铜片上有红棕色气体生成
C．乙中铁电极上发生还原反应 D．甲中铜电极反应式为2H++2e-=H2↑
4．（2023春·河南信阳·高三统考阶段练习）电池功率大，可用于海上导航，其结构如图所示(阴离子交换膜仅允许阴离子通过)。下列说法错误的是

A．该装置是将化学能转化为电能
B．电池工作时，从碳纤维电极区透过阴离子交换膜移向铝电极区
C．Al为负极，负极的电极反应式为
D．电子移动方向：铝电极→KOH溶液→离子交换膜→溶液→碳纤维电极
5．（2023春·浙江杭州·高三期中）镁—次氯酸盐燃料电池具有比能量高、安全方便等优点，该电池主要工作原理如图所示，其正极反应为ClO-+H2O+2e-=Cl-+2OH-，关于该电池的叙述不正确的是

A．铂合金为正极，附近的碱性增强
B．电池工作时，需要不断添加次氯酸盐以保证电解质的氧化能力
C．该电池的总反应为Mg+ClO-+H2O=Mg(OH)2↓+Cl-
D．若电解质溶液为、硫酸和NaCl的混合液，则正极电极反应为
6．（2023春·湖北黄冈·高三校联考期中）2022年10月31日，梦天实验舱在我国文昌航天发射场成功发射，中国空间站“T”字基本构型即将在轨组装完成，空间站内能量转化关系如图所示。下列说法正确的是

A．太阳能电池的工作原理与氢氧燃料电池工作原理相同
B．水电解系统将电能转化为化学能，该过程中的△H＞0
C．燃料电池系统内部H2与O2剧烈燃烧，释放大量的热量
D．水电解系统和燃料电池系统工作时均发生了自发的氧化还原反应
7．（2023春·湖北襄阳·高三宜城市第一中学校联考期中）氟离子电池是一种前景广阔的新型电池，其能量密度是目前锂电池的十倍以上且不会因为过热而造成安全风险。如图是氟离子电池工作示意图，其中充电时从乙电极流向甲电极。已知和均难溶于水。下列说法正确的是

A．放电时，电子由乙电极经由导线流向甲电极
B．放电时，甲电极上的反应为：
C．充电时，导线上每通过1mol ，甲电极质量增加38g
D．充电时，外加电源的正极与乙电极相连
8．（2023·安徽马鞍山·统考二模）磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为： LixC6+Li1-xFePO4= 6C+LiFePO4。图1为某磷酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4晶胞充放电时Li+脱出和嵌入的示意图。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是

A．放电时，负极反应： LixC6- xe- = xLi++6C
B．(a)过程中1mol晶胞转移的电子数为NA
C．(b)代表放电过程， Li+脱离石墨，经电解质嵌入正极
D．充电时的阳极反应： LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+
9．（2023春·山西大同·高三统考期中）有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
稀硫酸
稀硫酸
AgNO3溶液
稀硫酸
部分实验现象
a无变化，b有气泡
c极质量减小，d极有气泡
b极质量减小，d极变粗
电流从c极流向a极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是
A．b>d>c>a B．b>a>d>c C．a>c>d>b D．b>a>c>d
10．（2023·广东深圳·统考二模）直接NaBH4-H2O2燃料电池具有比能量高等优点，该电池正、负极区域电解质溶液分别为H2SO4溶液、NaOH溶液，并采用阳离子交换膜，放电时
A．负极上被还原 B．正极发生的反应为
C．由负极移向正极 D．正极区溶液中保持不变
11．（2023春·河北·高三校联考期中）用零价铁去除酸性水体中的是地下水修复研究的热点之一，下列有关叙述中错误的是



铁粉还原水体中的反应原理(已知：形成了原电池)示意图
足量铁粉还原水体中后，铁表面最终形态的示意图
初始的水体中，分别加入、(足量)、(足量)和对的去除率(％)的对比图像
A．甲图中作原电池的负极
B．甲图中正极上发生的电极反应：
C．零价铁去除的反应速率会随时间推移而减慢
D．零价铁去除时加入的适量能直接还原，从而提高的去除率
12．（2023·安徽宣城·统考二模）甲酸燃料电池工作原理如下图所示，已知该半透膜只允许K+通过。下列有关说法错误的是

A．物质A是H2SO4
B．K+经过半透膜自a极向b极迁移
C．a极电极半反应为：HCOO-+2e-+2OH-=+H2O
D．Fe3+可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用
13．（2023春·河北沧州·高三校考期中）如图为某锌－铜原电池示意图。下列说法正确的是

A．电子由铜片通过导线流向锌片
B．溶液中的Cu2+向锌电极移动
C．正极电极反应式：Zn+2e-=Zn2+
D．电路中每转移1mol电子，理论上电解质溶液的质量增加0.5g
14．（2023春·辽宁·高三凤城市第一中学校联考阶段练习）一种镁氧电池电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液，如图所示。下列说法错误的是

A．a极为电池负极，b极为电池正极 B．负极反应式为：
C．电子的移动方向是由a经外电路到b D．电池工作过程中，电解液KOH的浓度减小

二、非选择题
15．（2023春·四川雅安·高三雅安中学校考阶段练习）Ⅰ．根据化学能转化为电能的相关知识，回答下列问题：
(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． B．
C． D．
Ⅱ.铅蓄电池是常用的化学电源。
(2)铅蓄电池属于___________(填“一次”或“二次”)电池。已知硫酸铅为不溶于水的白色固体，生成时附着在电极上。写出该电池放电时，正极上的电极反应式：___________。
(3)甲烷(CH4)燃料电池以30%KOH溶液为电解质溶液，该燃料电池放电时负极上的电极反应式为___________；正极附近溶液的碱性___________(填“增强”、“减弱”或“不变”)。
(4)银锌电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。则该电池的正极电极反应式：___________。
(5)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。

①氧气从___________(填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向___________(填“X”或“Y”)极移动。
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极电极反应式为___________。
16．（2023春·江苏镇江·高三江苏省镇江中学校考期中）铁元素的纳米材料因具备良好的电学特性和磁学特性，而引起了广泛的研究。纳米零价铁可用于去除水体中的六价铬与硝酸盐等污染物。
(1)用溶液与(H元素为-1价)溶液反应制备纳米零价铁的化学方程式：。当生成时，反应中转移电子的物质的量为___________。
(2)纳米铁碳微电技术是一种利用铁和碳的原电池反应去除水中污染物的技术达到无害排放，该技术处理酸性废水中时，正极电极反应式为___________。
(3)我国科学家研究出USTB工艺制取金属钛，其原理如图。该方法使用的固溶体为具有导电性的，电解质为氯化钙熔盐，电解时阳极发生的主要电极反应为___________。

(4)聚合硫酸铁广泛用于水的净化。以为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品，置于锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的溶液(将还原为)，充分反应后，除去过量的。用溶液滴定至终点(滴定过程中与反应生成和)，消耗溶液。
①上述实验中若不除去过量的，样品中铁的质量分数的测定结果将___________(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
②计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)___________。
17．（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“c>d，D正确；
故选：D。
10．C
【分析】由题干信息可知，该电池正、负极区域电解质溶液分别为H2SO4溶液、NaOH溶液，放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为：-8e-+8OH-=+6H2O，正极发生还原反应，电极反应式为：H2O2+2H++2e-=2H2O，据此分析解题。
【详解】A．负极发生氧化反应，电极反应式为：-8e-+8OH-=+6H2O，即负极上被氧化，A错误；    
B．由分析可知，电极反应式为：H2O2+2H++2e-=2H2O，B错误；
C．原电池内部电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，即Na+由负极移向正极，C正确；    
D．由分析可知，电极反应式为：H2O2+2H++2e-=2H2O，反应生成H2O，则正极区溶液中减小，D错误；
故答案为：C。
11．D
【详解】A．甲图中失电子发生氧化反应，铁作原电池的负极，故A正确；
B．甲图中硝酸根离子得电子发生还原反应生成铵根离子，正极上发生的电极反应：，故B正确；
C．根据图乙，铁表面形成不能导电的FeO(OH)，所以零价铁去除的反应速率会随时间推移而减慢，故C正确；
D．根据图丙，不能直接还原，故D错误；
选D。
12．C
【分析】由图可知电池左边a为燃料HCOOH是负极，发生氧化反应；右边b为O2是正极，发生还原反应。
【详解】A．铁的两种离子存在环境为酸性，且生成物为K2SO4，故物质A为H2SO4，A正确，不符合题意；
B．阳离子K+由负极流向正极，B正确，不符合题意；
C．a极电极发生氧化反应，半反应为：HCOO-+2OH-=+H2O+2e-，C错误，符合题意；
D．Fe3+与Fe2+可以进行循环，可看作是该反应的催化剂，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
13．D
【分析】该原电池中Zn为负极失电子生成Zn2+，Cu为正极Cu2+得电子生成Cu。
【详解】A．Zn为负极，电子由Zn电极通过导线流向铜片，A错误；
B．溶液中的阳离子向正极移动，Cu2+向铜电极移动，B错误；
C．正极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，C错误；
D．电路中每转移1mol电子，负极区域电解质溶液中生成0.5molZn2+，正极区域电解质溶液中失去0.5molCu2+，则理论上电解质溶液的质量增加0.5g，D正确；
故答案选D。
14．D
【分析】该镁氧电池中，镁电极为负极，通入空气的一极为正极，电解质显碱性，所以负极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，负极镁被氧化；正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，正极上O2被还原；
【详解】A．由分析可知，a极为电池负极，b极为电池正极，故A正确；
B．镁电极为负极，以负极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，故B正确；
C．电子的移动方向是沿外电路由负极到正极，即a到b，故C正确；
D．总反应中H2O被消耗，所以该电池在工作过程中，电解液KOH的浓度增大，故D错误；
故选D。
15．(1)D
(2) 二次 PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O
(3) CH4-8e-+10OH-=+7H2O 增强
(4)
(5) b X

【详解】（1）原电池发生的反应是氧化还原反应。
A．该反应是中和反应，反应过程中元素化合价不变，因此不属于氧化还原反应，不能构成原电池，A不符合题意；
B．该反应属于氧化还原反应，但离子方程式书写中，电子不守恒，电荷不守恒，B不符合题意；
C．该反应基本类型是化合反应，但反应反应过程中元素化合价不变，因此不属于氧化还原反应，不能构成原电池，C不符合题意；
D．该反应属于氧化还原反应，反应过程中电子守恒，元素守恒，方程式书写正确，因此能构成原电池，D符合题意；
故合理选项是D。
（2）铅蓄电池能够反复放电和充电使用，因此属于二次电池；
在铅蓄电池放电时，负极材料是Pb，Pb失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：Pb-2e-+=PbSO4；正极材料是PbO2，PbO2得到电子被还原产生Pb2+结合溶液中的生成PbSO4；O2-结合H+生成H2O，则正极的电极反应式为：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O；
（3）在甲烷燃料电池中，通入燃料甲烷的电极为负极，CH4失去电子被氧化产生的CO2与溶液中的OH-结合形成，同时产生H2O，则负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
在正极上O2得到电子，与溶液中的H2O结合形成OH-，故正极附近c(OH-)增大，故正极附近溶液的碱性增强；
（4）银锌电池中，Zn为负极，失去电子发生氧化反应，Ag2O为正极，得到电子发生还原反应，正极的电极反应式为：；
（5）①根据图示可知：在X电极上有电子流出，则X电极为负极，a口通入的气体为H2；在Y电极上有电子流入，则Y电极为正极，b口通入的气体为O2。因此氧气从b口通入；电池工作时，OH-向正电荷较多的负极区移动，因此OH-向X电极移动。
②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导O2-，则电池工作时负极上H2失去电子产生的H+结合O2-生成H2O，则负极的电极反应式为。
16．(1)
(2)
(3)
(4) 偏大 12.32%

【详解】（1）根据反应：，，氢从-1价升高到0价，化合价升高8价，，氢从+1价降低到0价，化合价降6价，铁从+2价降低到0价，化合价降2，总共将8价，所以当生成1mol Fe时，反应中转移电子的物质的量为8mol；
（2）要使除水中污染物的技术达到无害排放，该技术处理酸性废水中时正极生成无毒气体，电极反应式为：；
（3）TiO·TiC固溶体作阳极，发生失电子的氧化反应，生成Ti2+和CO，其电极反应为TiO·TiC-4e-=2Ti2++CO；
（4）①Sn2+具有还原性，能被K2Cr2O7氧化，从而导致K2Cr2O7消耗偏多，则样品中铁的质量分数的测定结果将偏大；
②将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Cr3+，消耗一个转移6个电子，氧化一个亚铁离子转移一个电子，根据转移电子守恒可得关系式，则，Fe元素质量，则样品中铁的质量分数。
17．(1) 无