2023屆高考化學(xué)人教版一輪復(fù)習(xí)測評-(十八)　原電池　化學(xué)電源

原電池化學(xué)電源一、選擇題(本題包括8個小題，每小題只有一個選項符合題意)1．(2022·大慶模擬)下列關(guān)于原電池的敘述中錯誤的是()A.構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C.在原電池中，電子流入的一極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)D.原電池內(nèi)部的陽離子向正極移動【詳解】A構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極可以是兩種不同的金屬，也可以是兩種相同的金屬或是非金屬，A錯誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，B正確；在原電池中，電子流入的一極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；原電池內(nèi)部的陽離子向電子流入的一極，即正極移動，D正確。2．(2021·廣東高考)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時()A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng) B．CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負(fù)極 D．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【詳解】B金屬鈉為負(fù)極，負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，A錯誤；碳納米管為正極，CO2在正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；放電時，陽離子由負(fù)極移向正極，C錯誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，D錯誤。3．鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是()A.斷開K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B.斷開K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C.電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，溶液中KOH濃度不變D.鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2【詳解】C斷開K2，合上K1，裝置為原電池，能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；斷開K1，合上K2，裝置為電解池，相當(dāng)于充電，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，處于充電狀態(tài)，溶液中OH－濃度減小，C不正確；電極總反應(yīng)方程式正確，D正確。4.(2021·貴陽模擬)某酸性酒精檢測儀的工作原理如圖所示。下列分析正確的是()A.該檢測儀利用了電解池原理B.正極區(qū)溶液的pH降低C.工作中H＋由電極(Ⅰ)經(jīng)質(zhì)子交換膜流向電極(Ⅱ)D.電極(Ⅰ)的電極反應(yīng)式為CH3CH2OH＋3H2O－8e－=CH3COOH＋8H＋【詳解】C該檢測儀利用了原電池原理，A錯誤；正極電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，則正極區(qū)溶液的pH增大，B錯誤；工作時內(nèi)電路中陰離子移向負(fù)極、陽離子移向正極，則H＋由電極(Ⅰ)經(jīng)質(zhì)子交換膜流向電極(Ⅱ)，C正確；電極(Ⅰ)的電極反應(yīng)式為CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋，D錯誤。5．(2022·德陽模擬)圖示為一種積層型鋰聚合物電池的結(jié)構(gòu)。這是將正極(LiCoO2)/凝膠型聚合物電解質(zhì)/碳和石墨系電池組疊加成平板，并用鋁積層包封的電池結(jié)構(gòu)。其中電池內(nèi)的高分子聚合物能讓Li＋自由通過，碳和石墨系用C6表示。下列說法正確的是()A.電池放電負(fù)極反應(yīng)為LiC6－e－=Li＋＋C6B.放電時，Li＋向負(fù)極移動C.充電時電極LiCoO2與電源負(fù)極相連D.可用飽和的食鹽水溶液代替凝膠型聚合物電解質(zhì)【詳解】A電池放電，負(fù)極LiC6失電子生成Li＋，反應(yīng)為LiC6－e－=Li＋＋C6，A正確；放電時，負(fù)極上失電子，正極上得電子，所以電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，所以正極上附有大量電子，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，B錯誤；充電時，電極LiCoO2上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極應(yīng)作陽極，應(yīng)與電源的正極相連，故C錯誤；鋰單質(zhì)是活潑金屬單質(zhì)，能與水反應(yīng)，故不能使用食鹽水溶液，D錯誤。6．(2021·宜賓模擬)我國鋁—空氣電池已實現(xiàn)商業(yè)化推廣，代替柴油發(fā)電機和鉛酸電池作為基站備用電源。某學(xué)生用多孔木炭等材料在家自制了鋁—空氣電池裝置(如圖)。該電池放電時說法錯誤的是()A.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．鋁箔作電源負(fù)極C.多孔木炭中C元素被氧化 D．Na＋移向木炭電極【詳解】C原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，A正確；鋁和碳、空氣形成電池，鋁作負(fù)極，B正確；木炭作正極，但氧化劑為O2，得電子被還原，C錯誤；正極帶負(fù)電，Na＋移向木炭電極(正極)，D正確。7．(2022·資陽模擬)硼氫化鈉(NaBH4)既是一種重要的儲氫材料，又是具有廣泛應(yīng)用的還原劑。NaBH4在水溶液中的穩(wěn)定性隨著溶液pH升高而增大。NaBH4-H2O2燃料電池有望成為低溫環(huán)境下工作的便攜式燃料電池，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)NaBH4-H2O2燃料電池的說法正確的是()A.電池工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.a電極上的反應(yīng)為BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H2OC.放電過程中電極b區(qū)的溶液pH下降D.放電過程中1molH2O2參與反應(yīng)，失去2×6.02×1023個電子【詳解】BNaBH4-H2O2燃料電池工作時，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；燃料電池中，通入燃料的一極為負(fù)極，還原劑失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則a電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H2O，B正確；b電極為正極，正極上H2O2發(fā)生還原反應(yīng)電極反應(yīng)為H2O2＋2e－=2OH－，放電過程中電極b區(qū)的溶液pH增大，C錯誤；放電過程中H2O2參與反應(yīng)，為氧化劑，1molH2O2得到2×6.02×1023個電子，D錯誤。8．(2021·湖南高考)鋅/溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅/溴液流電池工作原理如圖所示：下列說法錯誤的是()A.放電時，N極為正極B.放電時，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小C.充電時，M極的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=ZnD.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過【詳解】B在該原電池中，活潑金屬鋅做負(fù)極，則N極為正極，A說法正確；放電時，左側(cè)鋅放電產(chǎn)生Zn2＋，貯液器中ZnBr2濃度不斷增大，B說法錯誤；充電時，M極為陰極，電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn，C說法正確；放電時Br－通過隔膜進(jìn)入溶液中與Zn2＋結(jié)合，充電時Zn2＋通過隔膜在雙極性碳和塑料電極上沉積，D說法正確。二、非選擇題(本題包括3個小題)9．(2020·全國Ⅰ卷·節(jié)選)為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進(jìn)行實驗?；卮鹣铝袉栴}：(1)電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且電遷移率(u∞)應(yīng)盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，鹽橋中應(yīng)選擇________作為電解質(zhì)。陽離子u∞×108/(m2·s－1·V－1)陰離子u∞×108/(m2·s－1·V－1)Li＋4.07HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))4.61Na＋5.19NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))7.40Ca2＋6.59Cl－7.91K＋7.62SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))8.27(2)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍?，鹽橋中的陽離子進(jìn)入________電極溶液中。(3)電池反應(yīng)一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1。石墨電極上未見Fe析出?？芍姌O溶液中c(Fe2＋)＝________。(4)根據(jù)(2)、(3)實驗結(jié)果，可知石墨電極的電極反應(yīng)式為___________________，鐵電極的電極反應(yīng)式為________________________________。因此，驗證了Fe2＋氧化性小于________、還原性小于________。(5)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應(yīng)完成的方法是___________________?！驹斀狻?1)根據(jù)鹽橋中陰、陽離子不能參與反應(yīng)，及Fe3＋＋3HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=Fe(OH)3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=CaSO4↓，可排除HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、Ca2＋，再根據(jù)FeSO4溶液顯酸性，而NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))在酸性溶液中具有氧化性，可排除NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。最后根據(jù)陰、陽離子的電遷移率應(yīng)盡可能地接近，知選擇KCl作鹽橋中的電解質(zhì)較合適。(2)電子由負(fù)極流向正極，結(jié)合電子由鐵電極流向石墨電極，可知鐵電極為負(fù)極，石墨電極為正極。鹽橋中的陽離子流向正極(石墨電極)溶液中。(3)由題意知負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋，則鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加0.02mol·L－1時，石墨電極溶液中c(Fe2＋)增加0.04mol·L－1，故此時石墨電極溶液中c(Fe2＋)＝0.09mol·L－1。(4)石墨電極的電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－=Fe2＋，鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故驗證了氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，還原性：Fe＞Fe2＋。(5)該活化反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，故通過檢驗Fe3＋是否存在可說明活化反應(yīng)是否完成，具體操作為取少量活化后溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅色，則說明活化反應(yīng)已完成?！敬鸢浮?1)KCl(2)石墨(3)0.09mol·L－1(4)Fe3＋＋e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋Fe3＋Fe(5)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出現(xiàn)紅色10．(1)將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達(dá)到低碳排放的目的。如圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。電極b作________極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________________________________________________________________________________________________________。(2)濃差電池中的電動勢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的同時又獲得了電能。①X極為________極，Y電極反應(yīng)式為_____________________________________。②Y極生成1molCl2時，________molLi＋移向________(填“X”或“Y”)極。(3)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溶液作電解質(zhì)溶液。負(fù)極反應(yīng)式為______________________________________________________________，正極反應(yīng)式為______________________________________________________________?！驹斀狻?1)根據(jù)裝置圖可知，右側(cè)通入的CO2轉(zhuǎn)變成HCOOH，碳元素化合價降低，被還原，電極b為正極，電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH。(2)根據(jù)裝置圖可知，生成H2的電極為正極，生成Cl2的電極為負(fù)極。(3)根據(jù)裝置可知，N2H4→N2為氧化反應(yīng)，在負(fù)極上發(fā)生，先寫總反應(yīng)N2H4＋O2=N2＋2H2O，再寫負(fù)極反應(yīng)，總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)即得正極反應(yīng)?！敬鸢浮?1)正CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH(2)①正2Cl－－2e－=Cl2↑②2X(3)N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－11．(1)微生物燃料電池指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示：①HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。②若維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放電過程中，Li＋向________(填“負(fù)極”或“正極”)移動。②負(fù)極反應(yīng)式為________________________________________________________。③電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上生成________gPb。(3)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池的工作原理如圖所示。①a電極的電極反應(yīng)式是__________________________________________________________________________________________________________________________。②一段時間后，需向裝置中補充KOH，請依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！驹斀狻?1)①