2024届高三新高考化学大一轮训练题--原电池
一、单选题
1．（2023春·山东济宁·高三统考期中）氢氧燃料电池与电解水装置配合使用，可实现充放电循环，应用于长寿命航天器中下列说法错误的是
A．a极发生氧化反应
B．b极为正极
C．溶液可以传导电子和离子
D．该电池能量转化率高，不污染环境
2．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）我国科技工作者利用水热法制备了六方钴纳米片(hcp—Co)，可应用于高效电催化NO的还原。下列说法错误的是
A．六方钴纳米片有利于NO分子的活化
B．负极的电极反应为：
C．理论上每消耗1mol Zn，可放出8.96L
D．该过程的总反应为：
3．（2023春·高三课时练习）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
4．（2023春·江西赣州·高三江西省大余中学校考期末）锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2Li++2OH-，下列说法正确的是
A．放电时，电子透过固体电解质向Cu极移动
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
C．放电时，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-
D．将锂电极区有机电解质换成水溶液，可提高电池的工作效率
5．（2023·北京西城·统考二模）近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．电极a是负极
B．电极b的反应式：
C．该装置可将酸和碱的化学能转化为电能
D．酸性条件下的氧化性强于碱性条件下的氧化性
6．（2023春·吉林延边·高三延边二中校考期中）燃料电池近几年发展迅速，如图是科学家利用页岩气设计的一种固态(熔盐)燃料电池工作示意图。下列说法错误的是
A．电极材料采用石墨烯，吸附甲烷的电极为负极，发生氧化反应
B．通入氧气的电极上电极反应式为
C．电池工作时，向通甲烷的电极一侧移动
D．该电池的优点是二氧化碳可循环利用，不会释放温室气体
7．（2023·全国·高三统考专题练习）某化学兴趣小组探究KI溶液与AgNO3溶液的反应。Ⅰ：向KI溶液中滴加几滴AgNO3溶液，立刻产生黄色沉淀，静置取上层清液滴加淀粉溶液，无明显现象。Ⅱ：组装如图装置，一段时间后观察到下列现象：①电流计发生偏转：②蛋壳内溶液、烧杯内溶液均未产生沉淀③烧杯内石墨电极表面有银白色固体析出；下列说法错误的是
A．正极的电极方程式为Ag++e-=Ag
B．向反应后的蛋壳内溶液滴加淀粉，溶液变蓝
C．蛋壳膜的孔隙半径比Ag+和I-的半径大
D．Ag+和I-直接反应不生成I2，可能原因是AgI的溶度积太小且沉淀反应速率太快
8．（2023春·浙江杭州·高三校联考期中）我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是
A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极
B．放电时，正极的电极反应式为：
C．充电时，Mg电极接外电源的正极
D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2mol
9．（2023春·湖南长沙·高三长沙市长郡梅溪湖中学校考期中）一种微生物-光电化学复合系统可高效实现固定并生成，其原理如图所示。双极隔膜可向两极室分别提供和。
下列有关说法错误的是
A．a电极发生氧化反应
B．b电极的电极反应式为
C．该系统生成，双极隔膜中有个发生解离
D．该系统是一种极具前景的太阳能-燃料直接转换系统
10．（2023·安徽黄山·统考二模）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中， Zn2+以存在]。电池放电时，下列叙述正确的是
A．Ⅱ区的通过交换膜向I区迁移
B．Ⅲ区的K+通过交换膜最终向I区迁移
C．Zn电极反应：Zn+2e-+4OH-=
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O
11．（2022秋·河南洛阳·高三新安县第一高级中学校考阶段练习）水系钠离子电池因资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量氟化有机盐电解液的水系钠离子电池放电时的工作原理如图所示。已知：初始时正极和负极质量相等。下列说法正确的是
A．电势：M极
C．电路中通过0.1 mo1电子时，理论上两电极质量变化均为2.3g
D．正极的电极反应式为 Na3V2(PO4)3+2e-+2Na+=Na5V2(PO4)3
12．（2023春·福建福州·高三福建省福州格致中学校考期中）沉积物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为可用的电能，同时加速沉积物中污染物的去除。工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．该电池可在较高温度下工作
B．硫化物、腐殖质和含碳有机物都是重要的电子供体
C．能量转化过程有涉及：化学能、电能、光能、生物质能
D．硫在碳棒b上发生的电极反应：
13．（2023春·江苏南通·高三校联考阶段练习）微生物电池的总反应为：C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是
A．放电时正极产生CO2气体
B．微生物所在电极区放电时发生氧化反应
C．电池工作时，质子移向O2所在电极
D．O2所在电极区发生反应为：O2＋4H+＋4e=2H2O
二、多选题
14．（2023秋·江苏·高三统考竞赛）锂硫电池由金属锂阳极、硫复合阴极、电解液等组成。下列说法不正确的是
A．该电池的电解液可以使用水溶液
B．阴极硫还原是一个多过程的反应，第一步反应为
C．阴极反应总方程式为：
D．由于硫导电率低，不能单独作为阴极使用，因此硫复合阴极通常由稳定的单质、导电剂和聚合物黏结剂组成
三、非选择题
15．（2023春·重庆·高三校联考期中）回答下列问题
(1)下列过程中属于吸热反应的是___________。
①灼热的木炭中通入CO2 ②碘升华 ③石灰石受热分解 ④水蒸气液化⑤Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ ⑥CH4+2O2CO2+2H2O ⑦HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑ ⑧Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
(2)已知14g乙烯完全燃烧应生成CO2(g)和H2O(l)放出放出的热量是705.5kJ的热量， 请写出乙烯燃烧的热化学方程式是：___________。
(3)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，生成NOX等污染大气，其中生成NO的能量变化如图所示，则图中三种分子最稳定的是___________。若反应生成2molNO气体(“吸收”或“放出”)___________热量。
(4)如果将燃料燃烧设计成燃料电池就可避免NOX的生成，某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b均为惰性电极。
①使用时，空气从___________口通入(填“A”或“B”)；当外电路通过0.4mol的电子时，消耗O2的体积___________L(标况下)。
②假设使用的“燃料”是甲烷(CH4)，a极的电极反应式为___________。
16．（2023春·广东深圳·高三校联考期中）减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容。合理应用和处理氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。
Ⅰ.雾霾严重影响人们生活，雾霾的形成与汽车排放的NOx等有毒气体有关。
(1)通过活性炭对汽车尾气进行处理，相关原理为C(s)＋2NO(g) N2(g)＋CO2(g)。下列情况能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A．2v正(NO)=v逆(CO2)
B．混合气体中N2的体积分数保持不变
C．单位时间内断裂1个N≡N同时生成1个C=O
D．恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变
E.恒温、恒压条件下，混合气体的平均摩尔质量保持不变
(2)在催化转化器中，汽车尾气中CO和NO可发生反应2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，若在容积为10L的密闭容器中进行该反应，起始时充入0.4molCO、0.2molNO，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间变化如图所示。
①实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=_______mol·L-1·min-1。
②实验a中NO的平衡转化率为_______。
Ⅱ.为减少汽车尾气的污染，逐步向着新能源汽车发展。肼—空气燃料电池是一种碱性电池，无污染，能量高，有广泛的应用前景，工作原理如图所示。
(3)回答下列问题：
①该燃料电池中正极通入的物质是_______，负极发生的反应式为_______。
②电池工作时，OH-移向_______电极(填“a”或“b”)。
17．（2023秋·广西桂林·高三统考期末）2022年12月4日神舟十四号载人飞船成功返回地面，圆满完成飞行任务。载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义。
(1)氢氧燃料电池(如图所示)反应生成的水可作为航天员的饮用水，由图示的电子转移方向判断Y气体是_______，向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，负极的电极反应式为_______。
(2)我国“神舟”飞船的电源系统有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池等。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板的能量转化形式是：_______能转化为电能等。
②镉镍蓄电池的工作原理为：。当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池为飞船供电，此时在正极反应的物质是_______，负极附近溶液的碱性_______(填“增强”“减弱”或“不变”)。在光照区运行时电池充电，阳极的电极反应式为_______。
③应急电池在紧急状况下会自动启动，工作原理为，工作时，当消耗32.5gZn时，理论上外电路转移的电子数目为_______。
18．（2023·全国·高三专题练习）沉淀反应、中和反应等非氧化还原反应也可以设计为原电池。如
类型 原理图及信息 电极反应式
①利用沉淀反应设计的原电池 工作一段时间后两极均增重 负极：__________________； 正极：__________________； 总反应：__________________
②利用中和反应设计的原电池 负极：__________________； 正极：__________________； 总反应：__________________
参考答案：
1．C
【分析】氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为负极，则a极为负极，b极为正极。
【详解】A．由上述分析可知，a极为负极，负极发生氧化反应，选项A正确；
B．由上述分析可知，b极为正极，选项B正确；
C．K2CO3溶液作为电解质溶液，用于传导离子形成闭合回路，不能传导电子，选项C错误；
D．氢氧燃料电池可以连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能，能量转化率高，且不污染环境，选项D正确；
答案选C。
2．C
【分析】由图可知，Zn电极上Zn失去电子生成ZnO，化合价升高，Zn被氧化，作原电池的负极，电极反应为：Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极上NO得电子发生还原反应生成NH3，电极反应为：NO+5e-+5H+=NH3+H2O，据此分析。
【详解】A．六方钴纳米片（hcp-Co）可应用于高效电催化NO的还原，即六方钴纳米片有利于NO分子的活化，A正确；
B．负极上锌失电子和氢氧根离子反应生成氧化锌，电极反应式为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O，B正确；
C．未指明标准状况，不能计算氨气的体积，C错误；
D．负极反应为：Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极反应为：NO+5e-+5H+=NH3+H2O，故该过程的总反应为：5Zn+2NO+3H2O═5ZnO+2NH3，D正确；
故答案为：C。
3．C
【详解】A．根据电子流动的方向，X为负极，Y为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，电子不能经过电解质溶液，选项A错误；
B．X为负极，Zn为活泼金属，作负极，石墨作正极，选项B错误；
C．原电池中，阴离子向负极移动，移向X电极，稀硫酸作为电解质，正极上产生，选项C正确；
D．X为负极，失去电子，发生氧化反应，Y极为正极，得电子发生的是还原反应，选项D错误；
答案选C。
4．B
【分析】根据反应,在锂－铜空气燃料电池中，放电时锂作负极，氧化亚铜作正极,正极反应式为： .
【详解】A．放电时，电子从Li电极沿着导线向Cu极移动，电子不会进入固体电解质，A错误；
B．通空气时，铜被腐蚀，表面产生，化学方程式为：， B正确；
C．据分析，正极反应式为：，C错误；
D．锂与水会反应，有机电解质不可换成水溶液，D错误；
故选B。
5．B
【分析】该电池a的电极反应为：，a为负极，b的电极反应为：，为原电池的正极。
【详解】A．a的电极反应为：，a为负极，A正确；
B．b的电极反应为：，为原电池的正极，B错误；
C．该反应的总反应式为：，可将酸和碱的化学能转化为电能，C正确；
D．酸性条件下发生反应，碱性条件下发生反应，所以酸性条件下的氧化性强于碱性条件下的氧化性，D正确；
故选B。
6．D
【详解】A．依题意，甲烷发生氧化反应生成二氧化碳，吸附甲烷的电极为负极，A项正确；
B．、共同参与反应，电极反应式为，B项正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，C项正确；
D．电池总反应为，会释放出二氧化碳，D项错误；
故选D。
7．C
【分析】①电流计发生偏转②蛋壳内溶液、烧杯内溶液均未产生沉淀③烧杯内石墨电极表面有银白色固体析出，说明反应中有电流产生，右侧电极上银离子得到电子发生还原反应生成银单质，为正极，左侧电极为负极；
【详解】A．由分析可知，正极的电极方程式为Ag++e-=Ag，A正确；
B．左侧电极碘离子失去电子发生氧化反应生成碘单质，故向反应后的蛋壳内溶液滴加淀粉，溶液变蓝，B正确；
C．蛋壳膜的孔隙半径比Ag+和I-的半径小，使得碘离子和银离子不能透过蛋壳而接触，不生成沉淀，C错误；
D．Ag+和I-直接反应不生成I2，可能原因是AgI的溶度积太小且沉淀反应速率太快，使得两者没有发生氧化还原反应生成碘单质，D正确；
故选C。
8．B
【分析】放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接外加电源负极，石墨连接外加电源的正极。
【详解】A．放电时，电子由镁电极(负极)经导线流向石墨电极(正极)，不经过电解质溶液，故A错误；
B．放电时，石墨作正极，电极反应式为，故B正确；
C．充电时，Mg作阴极，连接电源的负极，故C错误；
D．题目未给标准状况，无法使用22.4L/mol计算气体的物质的量，故D错误；
故答案选B。
9．C
【分析】由图可知，b极二氧化碳发生还原反应得到甲烷，为正极；a极氢氧根离子失去电子发生氧化反应为负极；
【详解】A．由分析可知，a电极发生氧化反应，故A正确；
B．b电极二氧化碳发生还原反应得到甲烷，电极反应式为，故B正确；
C．该系统生成为1mol，则转移电子8mol，根据电子守恒可知，双极隔膜中有个发生解离，故C错误；
D．该系统通过太阳能将二氧化碳转化为甲烷，是一种极具前景的太阳能-燃料直接转换系统，故D正确；
故选C。
10．D
【分析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，阳离子向正极迁移、阴离子向负极迁移，因此Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动；
【详解】A．根据分析，Ⅱ区的向Ⅲ区移动，但是不能通过阳离子交换膜，A错误；
B．根据分析，Ⅲ区的K+通过交换膜Ⅱ区移动，不能通过阴离子交换膜向I区迁移，B错误；
C．根据分析，Zn电极反应：Zn-2e-+4OH-=，C错误；
D．根据正、负极电极分析，电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O，D正确；
故选D。
11．C
【详解】A．由图中信息可知，电极M上发生反应：，得电子发生还原反应，可知M极为正极，电极N为负极，M极电势高于N极电势，故A错误；
B．由正极反应可知，隔膜I应允许钠离子通过，则隔膜I为阳离子交换膜，同时负极发生反应：，为使溶液呈电中性，生成的钠离子通过隔膜II进入有机盐电解液中，则隔膜II应为阳离子交换膜，故B错误；
C．由以上电极反应可知，通过2mol电子时，正极增加2mol钠离子质量，负极减少2mol钠离子质量，两极质量变化均为46g，变化相等，则通过0.1 mo1电子时，理论上两电极质量变化均为2.3g，故C正确；
D．由A中分析知正极电极反应为：，故D错误；
故选：C。
12．A
【详解】A．该电池多处用到菌类，若高温菌类会死掉，该电池不能在较高的温度下进行，A项错误；
B．硫酸根加入腐殖质及有机物后可转化为低价的硫化物而发生还原反应表现为得电子，所以腐殖质及有机物为电子的供体，硫化物中硫为低价态具有强还原性，它也是重要的电子供体，B项正确；
C．从图看出该装置涉及到化学能、电能、光能、生物质能，C项正确；
D．从图看S在碳棒上转化为硫酸根失电子，D项正确；
故选A。
13．A
【分析】葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池，根据图知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H＋反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O6＋6H2O 24e ＝6CO2＋24H＋，正极的电极反应式为O2＋4e ＋4H＋═2H2O；原电池中，阳离子向正极移动，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，以此解答该题。
【详解】A．据分析可知，放电时CO2气体在负极生成，故A错误；
B．微生物所在电极区为负极，发生氧化反应，故B正确；
C．据分析可知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子，质子通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；
D．正极上O2得电子和H＋反应生成水，反应为：O2＋4H+＋4e=2H2O；故D正确；
故答案选A。
14．AC
【解析】略
15．(1)①③⑦⑧
(2)
(3) N2 吸收
(4) B 2.24 CH4-8e-+10OH-=+7H2O
【详解】（1）常见的吸热反应有：大多数的分解反应、C或氢气作还原剂的氧化还原反应、氢氧化钡与氯化铵的反应等；常见的放热反应有：燃烧反应、中和反应、金属与水或酸的反应、铝热反应等，
①灼热的木炭中通入CO2 为吸热反应；②碘升华为吸热过程；③石灰石受热分解为吸热反应；④水蒸气液化为放热过程 ；⑤Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 为放热反应；⑥CH4+2O2CO2+2H2O为放热反应；⑦HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑为吸热反应；⑧Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为吸热反应； 属于吸热反应的是①③⑦⑧；
（2）14g乙烯完全燃烧放出705.5kJ的热量，则28g即1mol乙烯反应放出1411.0kJ能量，乙烯燃烧的热化学方程式为；
（3）键能越小化学键越易断裂，键能越大物质越稳定，则图中三种分子最稳定的是N2。N2(g)+ O2(g)=2NO(g)△H=946kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1若反应生成2molNO气体吸收180 kJ热量；
（4）①由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，空气从B口通入，b为正极发生电极反应式为O2＋H2O＋4e-＝4OH-，当外电路通过0.4mol的电子时，消耗0.1molO2，标况下氧气的体积为V=n Vm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
②假设使用的“燃料”是CH4，则a为负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O。
16．(1)BDE
(2) 2.5×10-4 60%
(3) 空气 N2H4＋4OH--4e-=N2↑＋4H2O a
【详解】（1）A．由反应方程式知当时反应达到平衡，故A不符合题意；
B．混合气体中的体积分数保持不变时，说明消耗的氮气和生成的氮气相等，反应达到平衡状态，故B符合题意；
C．由方程式知单位时间内断裂1个同时生成2个C=O，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，故C不符合题意；
D．由方程式知，反应有固体参加，恒温、恒容条件下，混合气体的密度保持不变时，混合气体的质量不再变化，说明反应达到平衡，故D符合题意；
E.由方程式知，反应前后气体的总物质的量不变，当混合气体的平均摩尔质量保持不变时，说明气体的总质量不再变化，反应达到了平衡，故E符合题意；
故答案为：BDE
（2）起始时充入0.4molCO、0.2molNO，发生，设转化的CO为nmol，则，由压强之比等于物质的量之比得，解得n=0.1mol，所以实验b从开始至平衡时的反应速率v(CO)=；
②设转化的NO为xmol，则，由压强之比等于物质的量之比得，解得x=0.12mol，实验a中NO的平衡转化率为；
（3）①肼—空气燃料电池中肼中氮元素为-2价升高到氮气中的0价，发生氧化反应，所以通入肼的一极为负极，电极反应式为，通入空气的一极为正极；
②根据①分析a极为负极，b极为正极，对于原电池来说，阴离子移向负极，所以电池工作时，移向a电极；
17．(1) 或氧气 负
(2) 太阳或光 NiOOH 减弱
【详解】（1）Y气体反应过程得到电子，可知Y气体为氧气；原电池内部OH-向负极移动；负极反应为H2 2e +2OH =2H2O；
故答案为：O2或氧气；负； H2 2e +2OH =2H2O。
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能；
原电池正极还原反应，负极氧化反应，正极反应的物质是NiOOH；
负极反应为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，氢氧根浓度减小，碱性减弱；
充电时阳极发生氧化反应，Ni(OH)2做阳极，反应式为Ni(OH)2 e +OH =NiOOH+H2O；32.5gZn的物质的量为0.5mol，根据反应可知1molZn转移电子数为2NA，则0.5molZn转移电子数为NA；
故答案为：太阳或光；NiOOH；减弱；Ni(OH)2 e +OH =NiOOH+H2O；NA。
18．
【详解】利用沉淀反应设计的原电池，左池中银失电子发生氧化反应为负极，产生的银离子与溶液中的氯离子结合成沉淀氯化银，电极反应为，右池中银作正极，银离子在正极上得电子发生还原反应，电极反应为。所以，电池的总反应是。利用中和反应设计的原电池，由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应是，右边吸附层为正极，发生了还原反应，电极反应是，所以电池的总反应是。
