2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)22化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池含解析魯科版

PAGE7-化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池(建議用時(shí)：35分鐘)A級(jí)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．(2024·泉州模擬)課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、銅片、導(dǎo)線、電流計(jì)、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯(cuò)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(shí)，導(dǎo)線中會(huì)產(chǎn)生電流D．圖中a極為鋅片、b極為銅片時(shí)，電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片D[D項(xiàng)，a極為負(fù)極，電子由負(fù)極(鋅片)流出。]2．(2024·云南七校聯(lián)考)鋁—空氣電池以高純度鋁(含鋁99.99%)為負(fù)極，鉑鐵合金為正極，海水為電解質(zhì)溶液，工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．鋁—空氣電池要?jiǎng)偤没厥仗幚?，以免造成重金屬污染B．正極制成魚鰓狀的目的是增大鉑鐵合金與海水中溶解氧的接觸面積C．每消耗1molAl，電解質(zhì)溶液中會(huì)有3mol電子通過D．該電池工作時(shí)，鉑鐵合金比高純鋁更簡(jiǎn)單被腐蝕B[選項(xiàng)A，鋁不屬于重金屬，錯(cuò)誤；選項(xiàng)B，正極制成魚鰓狀的目的是增大鉑鐵合金與海水中溶解氧的接觸面積，從而加快反應(yīng)速率，正確；選項(xiàng)C，電子只能沿導(dǎo)線轉(zhuǎn)移，電解質(zhì)溶液中移動(dòng)的是離子，錯(cuò)誤；選項(xiàng)D，該電池工作時(shí)鉑鐵合金是正極被愛護(hù)，不易被腐蝕，錯(cuò)誤。]3．鋅—空氣電池由活性炭(空氣擴(kuò)散極)、鋅、苛性堿溶液構(gòu)成，其中活性炭部分浸泡在苛性堿溶液中，其工作原理如圖所示，負(fù)極產(chǎn)物是ZnO。下列有關(guān)鋅—空氣電池的說法正確的是()A．活性炭的作用是吸附空氣，為電池供應(yīng)氧化劑B．原理圖中的隔離膜為質(zhì)子交換膜C．負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋H2O=ZnO＋2H＋D．電池工作時(shí)，外電路中流過0.2mol電子，消耗3.2gO2A[A項(xiàng)，活性炭具有多孔結(jié)構(gòu)，可有效地吸附空氣，正確；B項(xiàng)，該電池的電解質(zhì)溶液為苛性堿溶液，且負(fù)極消耗OH－，故隔離膜是陰離子交換膜，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，因該電池的電解質(zhì)溶液為堿性溶液，故不行能生成H＋，正確的負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，外電路流過0.2mol電子時(shí)，消耗0.05molO2，錯(cuò)誤。]4．(2024·唐山模擬)環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NOx傳感器來監(jiān)測(cè)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(duì)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．傳感器工作時(shí)H＋由“工作電極”移向“對(duì)電極”D．“對(duì)電極”的材料可能為活潑金屬鋅C[題圖“工作電極”上通入NO2放出NO，說明NO2被還原，則“工作電極”為原電池的正極，“對(duì)電極”為原電池的負(fù)極，A項(xiàng)正確；在酸性條件下，“工作電極”上發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式為NO2＋2e－＋2H＋=NO＋H2O，B項(xiàng)正確；原電池工作時(shí)陽離子向正極移動(dòng)，即傳感器工作時(shí)H＋由“對(duì)電極”移向“工作電極”，C項(xiàng)錯(cuò)誤；“對(duì)電極”是負(fù)極，則“對(duì)電極”的材料可能為活潑金屬鋅，D項(xiàng)正確。]5．(2024·鄭州模擬)肯定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下表：pH2466.5813.514腐蝕快慢較快慢較快主要產(chǎn)物Fe2＋Fe3O4Fe2O3FeOeq\o\al(－,2)下列說法錯(cuò)誤的是()A．當(dāng)pH<4時(shí)，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕B．當(dāng)pH>6時(shí)，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕C．當(dāng)pH>14時(shí)，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2OD．在煮沸除氧氣后的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會(huì)減緩C[pH>14時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕，反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。]6．(2024·婁底模擬)有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下試驗(yàn)：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)；⑤用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，推斷五種金屬的活動(dòng)性依次是()A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>EC．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>EB[金屬與稀硫酸溶液組成原電池，活潑金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，較不活潑的金屬作正極。H＋在正極電極表面得到電子生成H2，電子運(yùn)動(dòng)方向由負(fù)極→正極，電流方向則由正極→負(fù)極。在題述原電池中，A—B原電池，A為負(fù)極；C—D原電池，C為負(fù)極；A—C原電池，A為負(fù)極；B—D原電池，D為負(fù)極；E先析出，E不活潑。綜上可知，金屬活動(dòng)性A>C>D>B>E。]7．(2024·綿陽模擬)利用微生物可將廢水中苯酚的化學(xué)能干脆轉(zhuǎn)化為電能，裝置如圖所示。電池工作時(shí)，下列說法正確的是()A．a(chǎn)極為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．b極的電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋－10e－=N2↑＋6H2OC．中間室的Cl－向左室移動(dòng)D．左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4g時(shí)，用電器流過2.4mol電子C[由題圖可知，在b極上NOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為N2，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故b極為正極，a極為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；b極的電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋＋10e－=N2↑＋6H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故C項(xiàng)正確；左室消耗苯酚的電極反應(yīng)式為C6H5OH－28e－＋11H2O=6CO2↑＋28H＋，9.4g苯酚的物質(zhì)的量為0.1mol，故用電器應(yīng)流過2.8mol電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]8．(2024·北京高考，T12)驗(yàn)證犧牲陽極的陰極愛護(hù)法，試驗(yàn)如下(燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液)。①②③在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變更試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是()A．對(duì)比②③，可以判定Zn愛護(hù)了FeB．對(duì)比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化C．驗(yàn)證Zn愛護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法D．將Zn換成Cu，用①的方法可推斷Fe比Cu活潑D[②中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成Zn2＋，F(xiàn)e作正極被愛護(hù)，所以取出的少量Fe旁邊的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，試管內(nèi)無明顯變更。但③中沒有Zn愛護(hù)Fe，F(xiàn)e在酸性環(huán)境中發(fā)生析氫腐蝕，F(xiàn)e作負(fù)極被氧化生成Fe2＋，所以取出的少量Fe旁邊的溶液中滴入鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，對(duì)比②③可知Zn愛護(hù)了Fe，A項(xiàng)正確；①與②的區(qū)分在于：前者是將鐵氰化鉀溶液干脆滴入燒杯中，而后者是在取出的少量Fe旁邊的溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，①中出現(xiàn)了藍(lán)色沉淀，說明有Fe2＋生成。對(duì)比分析可知，可能是鐵氰化鉀氧化Fe生成了Fe2＋，B項(xiàng)正確；通過上述分析可知，驗(yàn)證Zn愛護(hù)Fe時(shí)不能用①的方法，C項(xiàng)正確；若將Zn換成Cu，鐵氰化鉀仍會(huì)將Fe氧化為Fe2＋，在鐵的表面同樣會(huì)生成藍(lán)色沉淀，所以無法推斷Fe2＋是不是負(fù)極產(chǎn)物，即無法推斷Fe與Cu的活潑性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]9．某傳感器工作原理如圖所示。利用該傳感器可以測(cè)定空氣中NO、CO、NH3、SO2等有害氣體的含量。下列說法正確的是()A．若M為熔融KOH，X為NH3，Y為N2，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－=N2＋6H＋B．若M是含O2－的固體電解質(zhì)，X為NO，則正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－C．傳感器工作中，電子由Pt(Ⅰ)極經(jīng)電流儀傳到Pt(Ⅱ)極D．若X為CO，M為KOH溶液，則電池總反應(yīng)為2CO＋O2=2CO2B[由于M是熔融的KOH，即使放電生成H＋也會(huì)與OH－反應(yīng)生成水，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，A錯(cuò)誤。若M是含O2－的固體電解質(zhì)，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NO－4e－＋2O2－=2NO2，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－，B正確。題述裝置屬于原電池，Pt(Ⅰ)極為正極，Pt(Ⅱ)極為負(fù)極，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，C錯(cuò)誤。若X為CO，M為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO－2e－＋4OH－=COeq\o\al(2－,3)＋2H2O，電池總反應(yīng)為2CO＋4KOH＋O2=2K2CO3＋2H2O，D錯(cuò)誤。]10．用氟硼酸(HBF4，屬于強(qiáng)酸)代替硫酸作鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液，可使鉛蓄電池在低溫下工作時(shí)的性能更優(yōu)良，反應(yīng)方程式為Pb＋PbO2＋4HBF4eq\o(,\s\up10(放電),\s\do10(充電))2Pb(BF4)2＋2H2O。Pb(BF4)2為可溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)，下列說法正確的是()A．放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2OB．充電時(shí)，當(dāng)陽極質(zhì)量增加23.9g時(shí)，溶液中有0.2mol電子通過C．放電時(shí)，正極區(qū)pH增大D．充電時(shí)，Pb電極與電源的正極相連C[放電時(shí)，負(fù)極上應(yīng)當(dāng)是金屬鉛發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；電子只能經(jīng)過導(dǎo)線，不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，B錯(cuò)誤；放電時(shí)正極上發(fā)生還原反應(yīng)，PbO2＋4H＋＋2e－=Pb2＋＋2H2O，氫離子濃度減小，所以pH增大，C正確；充電時(shí)，Pb電極和電源的負(fù)極相連，D錯(cuò)誤。]11．全釩液流電池是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流淌狀態(tài)的電池，目前釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。下圖是釩電池基本工作原理示意圖：請(qǐng)回答下列問題：(1)釩電池是以溶解于肯定濃度硫酸溶液中的不同價(jià)態(tài)的釩離子(V2＋、V3＋、VO2＋、VOeq\o\al(＋,2))為正極和負(fù)極，電池總反應(yīng)式為VO2＋＋V3＋＋H2Oeq\o(,\s\up10(充電),\s\do10(放電))V2＋＋VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋。放電時(shí)的正極反應(yīng)式為_______________________________________________________________，充電時(shí)的陰極反應(yīng)式為______________________________________________________________________________________________。放電過程中，電解液的pH________(填“上升”“降低”或“不變”)。(2)釩電池基本工作原理示意圖中“正極電解液”可能是________(填字母)。a．VOeq\o\al(＋,2)、VO2＋混合液b．V3＋、V2＋混合液c．VOeq\o\al(＋,2)溶液d．VO2＋溶液e．V3＋溶液f．V2＋溶液(3)能夠通過釩電池基本工作原理示意圖中“隔膜”的離子是________。解析：(1)正極反應(yīng)是還原反應(yīng)，由電池總反應(yīng)可知放電時(shí)的正極反應(yīng)式為VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O；充電時(shí)，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故為V3＋得電子生成V2＋的反應(yīng)。(2)充電時(shí)陽極反應(yīng)式為VO2＋＋H2O－e－=VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋，故充電完畢的正極電解液為VOeq\o\al(＋,2)溶液，而放電完畢的正極電解液為VO2＋溶液，故正極電解液可能是選項(xiàng)a、c、d。(3)充電和放電過程中，正極電解液與負(fù)極電解液不能混合，起平衡電荷作用的是加入的酸，故H＋可以通過隔膜。答案：(1)VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OV3＋＋e－=V2＋上升(2)acd(3)H＋B級(jí)實(shí)力提升12．(1)濃差電池中的電動(dòng)勢(shì)是由于電池中存在濃度差而產(chǎn)生的。某濃差電池的原理如圖所示，該電池從濃縮海水中提取LiCl的同時(shí)又獲得了電能。①X為________極，Y電極反應(yīng)式為________________________________。②Y極生成1molCl2時(shí)，________molLi＋移向________極(填“X”或“Y”)。(2)一種以肼(N2H4)為液體燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作氧化劑，KOH作電解質(zhì)。負(fù)極反應(yīng)式為_________________________________________________，正極反應(yīng)式為_________________________________________________。解析：(1)依據(jù)裝置可知生成H2的電極為正極，生成Cl2的電極為負(fù)極。(2)依據(jù)裝置可知N2H4→N2為氧化反應(yīng)，在負(fù)極上反應(yīng)。答案：(1)①正2Cl－－2e－=Cl2↑②2X(2)N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－13．某氫氧燃料電池用固體金屬化合物陶瓷作電解質(zhì)(可電離出金屬離子和O2－)，兩極上發(fā)生的反應(yīng)為A極：2H2＋2O2－－4e－=2H2O；B極：____________。電子流淌的方向是________；假設(shè)該燃料電池工作時(shí)，每生成1molH2O(l)時(shí)產(chǎn)生的最大電能為240kJ，則該電池的能量轉(zhuǎn)化效率為________(H2的燃燒熱為285kJ·mol－1，最大電能與所能釋放出的全部熱量之比)。解析：該燃料電池中，因A極上發(fā)生的是失去電子的反應(yīng)，故B極上是氧氣得到電子變成O2－的反應(yīng)，工作過程中A極失去電子而B極得到電子。能量轉(zhuǎn)化效率為eq\f(240kJ,285kJ)×100%≈84.2%。答案：O2＋4e－=2O2－由A極流向B極84.2%備選習(xí)題(2024·陜西名校聯(lián)考)常溫下，將除去表面氧化膜的Al片、Cu片插入濃硝酸中組成原電池(圖1)，測(cè)得原電池的電流強(qiáng)度(I)隨時(shí)間(t)的變更如圖2所示。反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。下列說法錯(cuò)誤的是()圖1圖2A．t1時(shí)刻前，Al片的電極反應(yīng)為2Al－6e－＋3H2O=Al2O3