2025年高考化学一轮复习 课时检测四十三：原电池、化学电源的基本知能评价（含解析）

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A．砷酸生成的电极为正极
B．红棕色气体在该原电池的负极区生成并逸出
C．该反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为12∶1
D．该原电池的正极反应式为
NOeq \\al(－,3)＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O
2．(2022·湖南等级考)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如图。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂—海水电池属于一次电池
3．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
A．电池内的O2－由电极乙移向电极甲
B．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．当电极甲上有1 ml N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应
D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
4．(2024年1月·九省联考安徽卷)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如图。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是( )
A．放电时，正极反应为
Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－
B．放电时，若外电路有0.2 ml电子转移，则有0.1 ml Zn2＋向正极迁移
C．充电时，a为外接电源负极
D．充电时，阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2COeq \\al(2－,3)＋6OH－
5．将反应2Fe3＋＋2I－⥫⥬ 2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池：
下列说法不正确的是( )
A．盐桥中的K＋移向FeCl3溶液
B．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极
6．(2023·河北等级考)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。下列说法错误的是( )
A．充电时，b电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b电极
C．放电时，①区溶液中的SOeq \\al(2－,4)向②区迁移
D．放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O
7．酸性锌锰电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由炭粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程中产生MnO(OH)。下列说法错误的是( )
A．该电池的负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
B．该电池的正极反应式为
MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
C．维持电流为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗0.05 g Zn(已知F＝96 500 C·ml－1)
D．酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏
8．如图为某二次电池充电时的工作原理示意图，该过程可实现盐溶液的淡化。下列说法正确的是( )
A．充电时，a为电源负极
B．充电时，Na＋向Bi电极移动，Cl－向NaTi2(PO4)3电极移动
C．放电时，正极的电极反应为
BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O
D．充电时，新增入电极中的物质：
n(Na＋)∶n(Cl－)＝1∶3
9．水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体MnO空位中嵌入Zn2＋的电极材料充、放电过程如图2所示(除中心空位外，其他空位未画出)。下列叙述正确的是( )
A．该材料在锌电池中作为负极材料
B．①为MnO活化过程，其中Mn的价态一定发生变化
C．②代表电池充电过程
D．③中1 ml晶体转移的电子数为0.2 ml
10.(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NOeq \\al(－,3))已成为环境修复的研究热点之一。
①Fe还原水体中NOeq \\al(－,3)的反应原理如图所示：
负极材料是________，正极的电极反应式为________________________________
________________________________________________________________________。
②将足量铁粉投入水体中，经过24小时测得NOeq \\al(－,3)的去除率和溶液的pH结果如下：
pH＝4.5时，NOeq \\al(－,3)的去除率低，其原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其正极(以多孔碳为主)很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。其工作原理如图，电池总反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。
①该电池的正极反应是_______________________________________________。
②在负极的有机电解液和正极的水性电解液之间，用只能通过锂离子的固体电解质隔开，使用该固体电解质的优点有______________________________________________
________________________________________________________________________。
③正极使用水性电解液的优点是__________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时检测(四十三)
1．D A项，As2S3→H3AsO4，As元素化合价升高发生氧化反应，故砷酸生成的电极为负极，错误；B项，HNO3→NO2发生还原反应，NO2是还原产物，在正极区生成，错误；C项，根据题意可得总反应为10HNO3＋As2S3===3S↓＋2H3AsO4＋10NO2↑＋2H2O，其中氧化剂和还原剂的物质的量之比为10∶1，错误。
2．B 海水中含有丰富的电解质，故A正确；Li是活泼金属，失电子发生氧化反应，则M极为负极，N极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B错误；Li易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
3．A 通入燃料的电极甲为负极，电极乙为正极，所以电池内的O2－由电极乙移向电极甲，A项正确；电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，B项错误；当电极甲上消耗1 ml N2H4时，电极乙上有1 ml O2参与反应，但题目没有指明该过程是否处于标准状况，C项错误；在外电路中，电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙)，D项错误。
4．B 放电时，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，A正确；放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn＋2COeq \\al(2－,3)＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，混合电解液中没有Zn2＋，B错误；充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，C正确；充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2COeq \\al(2－,3)＋6OH－，D正确。
5．D 由反应2Fe3＋＋2I－ ⥫⥬ 2Fe2＋＋I2可知，甲中：Fe3＋→Fe2＋发生还原反应，故甲中石墨电极为正极，乙中：I－→I2发生氧化反应，乙中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，K＋移向FeCl3溶液，A、B正确；当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到化学平衡状态，C正确；电流计读数为零后即反应达到化学平衡状态后，在甲中溶入FeCl2固体，c(Fe2＋)增大，化学平衡逆向移动，Fe2＋失去电子变为Fe3＋，甲中石墨电极为负极，故乙中石墨电极为正极，D错误。
6．B 放电时，电极材料转化为，电极反应：－2ne－===＋2nK＋，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区，MnO2得到电子生成Mn2＋，是原电池的正极，电极反应：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③区为碱性溶液，b电极以为电极材料，①区为酸性溶液，a电极以MnO2为电极材料。充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A正确；充电时，外电源的正极连接a电极，电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，B错误；放电时，①区溶液中多余的SOeq \\al(2－,4)向②区迁移，C正确；放电时，a电极的电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，D正确。
7．B 外壳为金属锌，作负极，电解质显酸性，则负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A项正确；中间是碳棒，作正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnO(OH)，则正极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnO(OH)，B项错误；维持电流为0.5 A，电池工作5分钟，则通过的电荷量Q＝It＝0.5×5×60 C＝150 C，因此转移电子的物质的量为eq \f(150 C,96 500 C·ml－1)≈0.001 55 ml,1 ml Zn在反应中失去2 ml电子，则理论上消耗Zn的质量为eq \f(0.001 55 ml,2)×65 g·ml－1≈0.05 g，C项正确；酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏、单位质量所输出的电能少且可储存时间短、连续放电时间短等，D项正确。
8．C 充电时为电解池，Bi→BiOCl过程失电子，所以Bi电极为阳极，接电源正极，则a为电源正极，故A项错误；充电时，Bi电极为阳极，NaTi2(PO4)3电极为阴极，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，故B项错误；放电时为原电池，正极得电子发生还原反应，电极反应为BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋Cl－＋H2O，故C项正确；充电时，阳极的电极反应为Bi＋Cl－＋H2O－3e－===BiOCl＋2H＋，阴极的电极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，则充电时新增入电极中的物质n(Na＋)∶n(Cl－)＝3∶1，故D项错误。
9．B 放电时，Zn失去电子生成Zn2＋，Zn电极为负极，故A错误；①过程中，MnO晶胞中体心的Mn2＋失去，产生空位，该过程为MnO活化过程，根据化合物化合价代数和为0可知，Mn元素化合价一定发生变化，故B正确；②过程中，电池的MnO电极上嵌入Zn2＋，说明体系中有额外的Zn2＋生成，因此②代表电池放电过程，故C错误；MnO晶胞中棱边上所含Mn的个数为12×eq \f(1,4)＝3，同理Mn0.61□0.39O和ZnxMn0.61□0.39O晶胞中棱边上所含Mn的个数也为3，ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋个数为2×eq \f(1,2)＝1，因此Mn与Zn2＋个数比为3∶1，由此可知ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋个数为0.61×eq \f(1,3)，③过程中1 ml晶体转移电子的物质的量为0.61×eq \f(1,3)×2 ml≈0.41 ml，故D错误。
10．解析：(1)①根据图示原理可知，Fe失电子，正极上NOeq \\al(－,3)得电子被还原为NHeq \\al(＋,4)，故Fe为负极，正极的电极反应式为NOeq \\al(－,3)＋8e－＋10H＋===NHeq \\al(＋,4)＋3H2O。②pH越大，Fe3＋越容易水解生成不导电的FeO(OH)，会阻碍反应进行，所以pH＝4.5时，NOeq \\al(－,3)的去除率低；pH越小，Fe越容易生成疏松、能导电的Fe3O4，所以pH＝2.5时，NOeq \\al(－,3)的去除率高。(2)③该电池正极若使用非水性电解液，则生成的是固体氧化锂(Li2O)，而使用水性电解液时，生成的是氢氧化锂(LiOH)，氢氧化锂溶于水，这样就不会引起正极的碳孔堵塞。
答案：(1)①Fe NOeq \\al(－,3)＋8e－＋10H＋===NHeq \\al(＋,4)＋3H2O
②pH越大，Fe3＋越易水解生成FeO(OH)，FeO(OH)不导电，会阻碍电子转移
(2)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－
②既可防止两种电解液混合，又可防止水和氧气等与负极的金属锂发生反应 ③可防止正极的碳孔堵塞
初始pH
pH＝2.5
pH＝4.5
NOeq \\al(－,3)的
去除率
接近100%