江蘇專用2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)限時集訓(xùn)20原電池化學(xué)電源含解析

PAGE8-原電池化學(xué)電源(建議用時：40分鐘)1．課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、銅片、導(dǎo)線、電流表、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯誤的是()A．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置B．原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成C．圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，導(dǎo)線中會產(chǎn)生電流D．圖中a極為鋅片、b極為銅片時，電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片[答案]D2．最近，一家瑞典公司獨創(chuàng)了一種新型充電器“PowerTrekk”，僅僅須要一勺水，它便可以產(chǎn)生維持10小時手機運用的電量。其反應(yīng)原理為：Na4Si＋5H2O=2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，則下列說法正確的是()A．該電池可用晶體硅作電極材料B．Na4Si在電池的負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，生成Na2SiO3C．電池正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．當(dāng)電池轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12LH2[答案]C3．環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NOx傳感器來監(jiān)測化工廠的氮氧化物氣體是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．對電極是負(fù)極B．工作電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NO2＋2e－＋2H＋=NO＋H2OC．對電極的材料可能為鋅D．傳感器工作時H＋由工作電極移向?qū)﹄姌OD[依據(jù)題意NO2→NO，可知對電極為負(fù)極，工作時H＋移向正極即工作電極，D項不正確。]4．某新型可充電電池構(gòu)造如圖所示，工作時(需先引發(fā)鐵和氯酸鉀的反應(yīng)，從而使LiCl—KCl共晶鹽熔化)某電極(記為X)的反應(yīng)式之一為xLi＋＋xe－＋LiV3O8=Li1＋xV3O8。下列說法正確的是()A．放電時，正極上的電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋B．放電時，總反應(yīng)式為xLi＋LiV3O8=Li1＋xV3O8C．充電時，X電極與電源負(fù)極相連D．充電時，X電極的質(zhì)量增加B[由題干所給電極反應(yīng)式可知X電極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故X電極是正極，結(jié)合題圖知，X電極是LiV3O8，則Li—Si合金是負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋，結(jié)合X電極的電極反應(yīng)式可知放電時總反應(yīng)式為xLi＋LiV3O8=Li1＋xV3O8，A項錯誤，B項正確；充電時，X電極應(yīng)與電源正極相連，C項錯誤；充電時，X電極的電極反應(yīng)與放電時X電極的電極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，則充電時X電極的質(zhì)量減輕，D項錯誤。]5．中國科學(xué)家探討出對環(huán)境污染小、便于鋁回收的海水電池，其工作原理示意圖如下：下列說法正確的是()A．電極Ⅰ為陰極，其反應(yīng)為：O2＋4H＋＋4e－=2H2OB．聚丙烯半透膜允許陽離子從右往左通過C．假如電極Ⅱ為活性鎂鋁合金，則負(fù)極區(qū)會逸出大量氣體D．當(dāng)負(fù)極質(zhì)量削減5.4g時，正極消耗3.36L氣體C[電極Ⅰ為正極，其反應(yīng)為：O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故A錯誤；依據(jù)圖中信息聚丙烯半透膜右邊為酸性溶液，左邊為堿性海水，右邊氫離子不能通過聚丙烯半透膜，故B錯誤；假如電極Ⅱ為活性鎂鋁合金，鎂鋁形成許多細(xì)小的原電池，鎂失去電子，鋁上氫離子得到電子，因此在負(fù)極區(qū)會逸出大量氣體，故C正確；當(dāng)不是標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無法計算正極消耗氣體的體積，故D錯誤。]6．如圖為流淌電池，其電解質(zhì)溶液可在電池外部流淌，調(diào)整電解質(zhì)，可維持電池內(nèi)部電解質(zhì)溶液濃度穩(wěn)定。下列關(guān)于該電池的說法錯誤的是()A．Cu為該電池的負(fù)極B．X為PbSO4，Y為H2SO4C．當(dāng)消耗1molPbO2，需分別出320gCuSO4D．PbO2電極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2OC[依據(jù)電子得失守恒有CuSO4～2e－～PbO2，則當(dāng)消耗1molPbO2，需分別出1molCuSO4，即160g，C錯誤。]7．全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置(如圖)。已知：①溶液呈酸性且陰離子為SOeq\o\al(2－,4)；②溶液中顏色：V3＋綠色，V2＋紫色，VOeq\o\al(＋,2)黃色，VO2＋藍(lán)色；③放電過程中，右槽溶液的顏色由紫色變成綠色。下列說法不正確的是()A．放電時B極為負(fù)極B．放電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個，則左槽中H＋增加0.5molC．充電過程中左槽的電極反應(yīng)式為：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋D．充電過程中H＋通過質(zhì)子交換膜向右槽移動B[依據(jù)③放電過程中，右槽溶液的顏色由紫色變成綠色，結(jié)合V3＋綠色，V2＋紫色，說明放電時，右槽電極上V2＋失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：V2＋－e－=V3＋，則B電極為負(fù)極，A電極為正極，A正確；依據(jù)選項A分析可知：A電極為正極，B電極為負(fù)極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)：VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，可知：每反應(yīng)轉(zhuǎn)移1mol電子，反應(yīng)消耗2molH＋，放電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個即轉(zhuǎn)移0.5mol電子，則左槽中H＋削減0.5mol，B錯誤；充電時，左槽為陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，C正確；充電時，左槽為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，H＋通過質(zhì)子交換膜向右槽移動，D正確。]8．(2024·南京模擬)鋰/氟化碳電池穩(wěn)定性很高。該電池的電解質(zhì)溶液為LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，總反應(yīng)為xLi＋CFx=xLiF＋C，放電產(chǎn)物L(fēng)iF沉積在正極，工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．正極的電極反應(yīng)式為CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋CB．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解質(zhì)溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替D．b極電勢低于a極電勢A[依據(jù)總反應(yīng)可知，Li為負(fù)極，石墨棒為正極，正極上CFx轉(zhuǎn)化為C，電極反應(yīng)式為CFx＋xe－＋xLi＋=xLiF＋C，A項正確；依據(jù)正極的電極反應(yīng)式可知，負(fù)極區(qū)的Li＋通過離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，則離子交換膜為陽離子交換膜，B項錯誤；Li能與乙醇發(fā)生反應(yīng)，因此電解質(zhì)溶液不能用LiClO4的乙醇溶液代替，C項錯誤；b極為正極，a極為負(fù)極，故b極電勢高于a極電勢，D項錯誤。]9．(2024·廣東高三模擬)一種三電極電解水制氫的裝置如圖所示，三電極為催化電極a、催化電極b和Ni(OH)2電極。通過限制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。下列說法錯誤的是()A．制O2時，電子由Ni(OH)2電極通過外電路流向催化電極bB．制H2時，陽極的電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OC．催化電極b上，OH－發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2D．該裝置可在無隔膜的條件下制備高純氫氣A[催化電極b中，水電離產(chǎn)生的OH－失電子生成O2，作陽極，電子由催化電極b通過外電路流向Ni(OH)2電極，A錯誤；制H2時，催化電極a為陰極，陽極Ni(OH)2在堿性溶液中失電子生成NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，B正確；催化電極b上，水電離產(chǎn)生的OH－失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，C正確；該裝置中，電解質(zhì)只有水，所以可在無隔膜的條件下制備高純氫氣，D正確。]10．(2024·邯鄲模擬)鋰-銅空氣燃料電池容量高、成本低，具有廣袤的發(fā)展前景。該電池通過一種困難的銅腐蝕“現(xiàn)象”產(chǎn)生電能，其中放電過程為2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－。裝置如圖。(1)Li電極為極，電極反應(yīng)式為。(2)Cu2O電極為，電極反應(yīng)式為。(3)通空氣時，銅被腐蝕的離子方程式為。(4)整個反應(yīng)過程，Cu的作用是。[答案](1)負(fù)Li－e－=Li＋(2)正Cu2O＋2e－＋H2O=2Cu＋2OH－(3)4Cu＋O2=2Cu2O(4)催化劑11．(2024·鹽城模擬)以Fe3O4/Pd為催化材料，利用電化學(xué)原理實現(xiàn)H2消退酸性廢水中的NOeq\o\al(－,2)，其反應(yīng)過程如圖所示[已知Fe3O4中Fe元素化合價為＋2、＋3，分別表示為Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)]。下列說法錯誤的是()A．處理NOeq\o\al(－,2)的電極反應(yīng)為2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6e－=N2↑＋4H2OB．Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)的相互轉(zhuǎn)化起到了傳遞電子的作用C．用該法處理后，水體的pH上升D．消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72LH2，理論上可處理含NOeq\o\al(－,2)4.6mg·L－1的廢水3m3D[依據(jù)圖中箭頭方向，NOeq\o\al(－,2)得到電子轉(zhuǎn)化為氮氣，電極反應(yīng)為2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6e－=N2↑＋4H2O，故A正確；Fe(Ⅲ)得電子生成Fe(Ⅱ)，F(xiàn)e(Ⅱ)失電子生成Fe(Ⅲ)，兩者之間為雙向箭頭，則Fe(Ⅱ)與Fe(Ⅲ)的相互轉(zhuǎn)化起到了傳遞電子的作用，故B正確；依據(jù)圖示，總反應(yīng)方程式為2H＋＋2NOeq\o\al(－,2)＋3H2eq\o(=,\s\up7(催化劑))N2＋4H2O，氫離子濃度漸漸減小，所以用該法處理后水體的pH上升，故C正確；6.72LH2的物質(zhì)的量為eq\f(6.72L,22.4L·mol－1)＝0.3mol，依據(jù)關(guān)系式2NOeq\o\al(－,2)～3H2，理論上可處理n(NOeq\o\al(－,2))＝eq\f(2,3)×0.3mol＝0.2mol，可處理廢水的體積V＝eq\f(0.2mol×46g·mol－1,4.6×10－3g·L－1)＝2×103L＝2m3，故D錯誤。]12．(2024·常熟抽測)常溫常壓下，微生物燃料電池可凈化廢水，同時還能獲得能源或有價值的化學(xué)產(chǎn)品，圖1為其工作原理示意圖，圖2為廢水中Cr2Oeq\o\al(2－,7)離子濃度與去除率的關(guān)系。下列說法正確的是()圖1圖2A．M為電池負(fù)極，CH3COOH被還原B．外電路轉(zhuǎn)移4mol電子時，M極產(chǎn)生22.4LCO2C．反應(yīng)一段時間后，N極旁邊溶液pH下降D．Cr2Oeq\o\al(2－,7)離子濃度較大時，可能會造成還原菌失活D[A項，CH3COOH被氧化，錯誤；B項，常溫常壓下22.4LCO2不是1molCO2，錯誤；C項，N極旁邊，H＋消耗，pH上升，錯誤。]13．我國科學(xué)家提出了一種微生物—光電化學(xué)復(fù)合系統(tǒng)，可以采納“一步法”高效還原CO2而不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)電極上的電勢比b電極上的低B．b電極上的電極反應(yīng)式為CO2＋8H＋＋8e－=CH4＋2H2OC．可將裝置中的雙極膜換成質(zhì)子交換膜D．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C[由圖可知，a為負(fù)極，b為正極，負(fù)極的電勢低，A項正確；b電極上的電極反應(yīng)式為CO2＋8H＋＋8e－=CH4＋2H2O，B項正確；雙極膜產(chǎn)生了H＋和OH－，而質(zhì)子交換膜不能使水電離，只能使H＋穿過膜，C項錯誤；微生物—光電化學(xué)復(fù)合系統(tǒng)中，微生物可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，D項正確。]14．(2024·揚州模擬)利用微生物處理有機廢水并脫鹽的裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A．X、Y分別為陽離子交換膜、陰離子交換膜B．M極上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．微生物電極為負(fù)極D．處理后的廢水的pH比有機廢水的pH小A[HCOO－在微生物電極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，微生物電極為原電池的負(fù)極，原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，要達(dá)到脫鹽的目的，Cl－向負(fù)極(微生物電極)移動，Na＋向正極(M極)移動，所以X為陰離子交換膜，Y為陽離子交換膜，A不正確，C正確；M極上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B正確；負(fù)極區(qū)反應(yīng)后氫離子濃度增大，pH變小，D正確。]15．(2024·丹東模擬)以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示。已知Y為一種氧化物。(1)石墨Ⅰ的電極反應(yīng)式為。(2)石墨Ⅱ為極，電極反應(yīng)式為。[答案](1)4NO2－4e－＋4NOeq\o\al(－,3)=4N2O5(2)正O2＋4e－＋2N2O5=4NOeq\o\al(－,3)16．某乙烯熔融鹽燃料電池工作原理如圖所示，則正、負(fù)極的電極反應(yīng)式分別為、；從理論上講，為使電解質(zhì)中c(COeq\o\al(2－,3))保持不變，進(jìn)入石墨Ⅱ電極上的CO2與石墨Ⅰ電極上生成的CO2的物質(zhì)的量之比是；當(dāng)消耗O216g時，則消耗乙烯g。[解析]負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，乙烯在負(fù)極上轉(zhuǎn)化為CO2、H2O，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C2H4＋6COeq\o\al(2－,3)－12e－=8CO2＋2H2O。為使電解質(zhì)中c(COeq\o\a