2024届高三新高考化学大一轮专题训练题--原电池
一、单选题
1．（2023·全国·高三专题练习）某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：①Zn-2e-=Zn2+；②Zn+4OH--2e-=［Zn(OH)4］2-；③［Zn(OH)4］2-=ZnO+2OH-+H2O。下列说法不正确的是
A．电极a的电势高于电极b的电势
B．放电过程中正极区KOH溶液浓度保持不变
C．电极a上发生的电极反应式为C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-
D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu
2．（2023·全国·高三专题练习）科学家发明了一种Al-PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法不正确的是
A．K+通过x膜移向R区域
B．R区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Al电极反应为：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O
D．消耗1.8gAl时，N区域电解质溶液减少16.0g
3．（2023·广东深圳·高三专题练习）化学创造美好生活。下列生产活动中，没有运用相应化学原理的是
选项 生产活动 化学原理
A SO2可用作食品添加剂 SO2具有还原性，漂白性
B 要减少或禁止使用含磷洗涤剂 含磷洗涤剂会造成水体污染﹐影响水质
C 家用废旧电池要集中回收处理 废旧电池中含有重金属离子，会造成土壤污染，水体污染
D 家用铁质镀铜自来水龙头 利用了牺牲阳极的阴极保护法，保护了铁质水龙头
A．A B．B C．C D．D
4．（2023春·甘肃张掖·高三高台县第一中学校考阶段练习）某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性，据此设计了如图所示的原电池，盐桥中装有含饱和K2SO4溶液的琼胶。
下列说法正确的是
A．甲中发生还原反应
B．乙中石墨电极上发生的反应为
C．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯
D．外电路的电子移动方向为从a到b
5．（2023·天津静海·高三静海一中校考期末）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质，溶于混合有机溶剂中，通过电解质迁移入晶格中，生成。下列说法正确的是
A．电解质在电池使用过程中质量不变
B．外电路的电流方向是由a极流向b极
C．电池负极反应式为
D．可以用水代替电池中的混合有机溶剂
6．（2023秋·北京昌平·高三统考期末）下列实验中，不能达到实验目的是
A B C D
制作简单燃料电池 证明 用溶液确定待测溶液的浓度 由制取无水固体
A．A B．B C．C D．D
7．（2023秋·北京昌平·高三统考期末）铜锌原电池的装置如下图，其中盐桥为内含的琼脂凝胶，下列说法不正确的是
A．是负极反应物，发生氧化反应 B．电子从锌片流向铜片
C．铜电极上发生反应 D．盐桥中进入溶液
8．（2023秋·北京通州·高三统考期末）我国的航空航天事业取得了举世瞩目的成就。下列航空航天的设备中实现了由电能到化学能转化的是
A．利用生命生态实验柜养殖水稻 B．太阳能电池翼为空间站提供能量需要
C．空间站利用电解水供氧系统提供氧气 D．利用偏二甲肼(C2H8N2)作为助推剂发射火箭
9．（2023秋·河北张家口·高三统考期末）下列实验操作、现象及所得出的结论均正确的是
选项 实验操作 现象 结论
A 向两支盛有溶液的试管中，分别加入的溶液和蒸馏水 加入溶液的小试管中产生大量气泡，加入蒸馏水的小试管中无明显现象 对的分解起催化作用
B 常温下，将锌片与铝片用导线连接后，插入浓硫酸中 锌片缓慢溶解，铝片上有气体产生 金属活泼性：铝<锌
C 向溶液中先后滴加2滴等浓度的溶液和溶液 先有白色沉淀生成，后又有黑色沉淀 Ksp(Ag2S)
A．A B．B C．C D．D
10．（2023春·上海·高三期中）直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极Ⅰ为负极
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
11．（2022秋·湖南·高三校联考阶段练习）纽扣电池是一种携带方便的微型银锌电池，其结构如图所示，下列有关说法错误的是
A．电池工作时，化学能转化成电能
B．电池工作一段时间后，电解质溶液的碱性减弱
C．锌作电池的负极
D．电池工作时，正极反应式为
12．（2022秋·重庆·高三校联考阶段练习）北京科技大学教授与浙江大学教授合作，首次探究了在完全无水环境下电池体系的充、放电机理。其采用作为正极催化剂，调控电化学氧化还原路径，将放电产物调节为，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，能降低正极反应的活化能
B．充电时，每转移4mol电子理论上生成
C．放电时，副产物可能有
D．充电时，极与直流电源正极连接
13．（2022秋·辽宁大连·高三校联考期中）如图为高能电池的反应原理：，下列有关充电其工作原理的说法错误的是
A．放电时，电子由电极b经导线、用电器、导线到电极a
B．放电时，电极a的电极反应式：
C．充电时，电极b的电极反应式：
D．充电时，向右移动，电极b的电势大于电极a的电势
二、多选题
14．（2022秋·河北·高三校联考阶段练习）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电极为金属锌和选择性催化材料，电池工作原理和正极反应的催化机理如图所示。下列说法正确的是
A．充电时，正极的电极反应式为
B．放电时，负极周围溶液的pH降低
C．使用催化剂Sn或者s-SnLi均能有效减少副产物CO的生成
D．使用s-SnLi催化剂，中间产物更稳定
三、非选择题
15．（2022秋·高三课时练习）由锌片、铜片和200mL稀硫酸组成的原电池如下图所示。
(1)原电池的负极反应是 ，正极反应是 。
(2)电流的方向是 。
(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗 g锌，有 个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是 (设溶液体积不变)。
16．（2023·辽宁·校联考一模）《联合国评估报告》(联合国政府间气候变化专门委员会于2014年发布的第五份评估报告)指出，温室气体累积排放量与全球平均气温上升之间存在正相关关系。
为了缓解全球变暖和气候变化对人类的共同威胁，一项直接而有效的措施是控制和减少大气中温室气体的浓度。近年来，全世界都在努力减少二氧化碳排放。
在2020年第75届联合国大会上，中国提出力争在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。碳中和的技术战略包括植树造林、捕获和储存二氧化碳、扩大电动汽车等清洁能源的使用、推广可再生能源等。
使用二氧化碳作为化学原料可以通过“把废物变成财富”来增加其价值。在工业纯碱生产中，、和NaCl为原料。中国著名科学家和化学工程师侯德榜发明了改进索尔维工艺的侯氏制碱法。下图显示了侯氏制碱工艺的简化流程图(Soda指纯碱，crystal指晶体)。
回答下面问题：
(1)写出反应1的化学方程式 。
(2)过程A获得的溶液中，比较离子的数量： _______
A．多于 B．少于 C．等于 D．无法确定
(3)侯氏制碱法工艺特点是氯化钠的利用率高。关键是在室温下的溶解度比的溶解度 (填“高”“低”或“相等”，下同)，而在低温下，前者比后者 。
(4)金属—二氧化碳电池分别在阳极和阴极中使用金属和作为活性材料，是一种具有吸引力的装置，同时固定/利用和发电。
以电池为例，假设总反应为：，阳极在放电期间释放电子，金属Na在充电时沉积。
①写出电池两极的电极方程式 。
②在标准状态下计算该电池的标准电动势 。
(5)二氧化碳被视为人类活动排放的主要温室气体。减少温室气体浓度的重要途径之一是捕获和储存。假设1mol(视为理想气体)在273.15K的温度(T)下进行等温膨胀，如果膨胀过程是可逆的，已知膨胀功，熵变。计算该过程的热量、焓变和自由能变 。
17．（2021春·云南红河·高三校考期末）燃料电池是一种能量转换效率高、对环境友好的化学电源，如图为一种氢氧燃料电池的结构装置。
(1)电极b为该燃料电池的 极(填“正”或“负”)，电极方程式为 ；负极的电极反应式为 ；总反应式为
(2)电池工作时，溶液中的OH﹣移向 极(填“a”或“b”)；
(3)电池工作时，在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)；
(4)电池使用一段时间后，溶液的pH值 (填“增大”或“减小”)；
(5)当电池工作一段时间后消耗标准状况下H2为6.72L时，转移电子 mol。
18．（2021·高三课时练习）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。
请回答下列有关该电池的问题：
(1)反应，每消耗1mol 理论上转移的电子数目为 。
(2)电池工作时，向电极 (填“A”或“B”)移动。
(3)电极A上参与的电极反应为 。
(4)电极B上发生的电极反应为 。
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参考答案：
1．B
【详解】A．由图可知由石墨电极Ⅱ产生氧气可知，电极Ⅱ为阳极，电极I为阴极，则b是电源的负极，所以电极a的电势高于电极b的电势，A项正确；
B．放电过程中正极区电极反应式为C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-，消耗水，导致KOH溶液浓度增大，B项错误；
C．电极a上发生的电极反应式为C2H2+2H2O+2e-C2H4+2OH-，C项正确；
D．电解硫酸铜时，生成铜的电极反应为Cu2++2e-Cu，理论上消耗2.24LC2H2(标准状况)，即0.1mol，对应电子转移0.2mol，可生成铜0.1mol，即6.4g，D项正确；
故选B。
2．B
【详解】A．原电池工作时负极发生反应Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O，消耗OH-，K+向正极移动，即向R区移动，A正确；
B．正极得电子，SO经y离子交换膜移向R区，R区K+与SO不断进入，所以电解质浓度逐渐增大，B错误；
C．放电时，原电池负极发生反应为：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O，C正确；
D．正极反应为：PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O，消耗1.8gAl，转移电子0.2mol，N区消耗0.4molH+，0.1molSO，同时有0.1molSO移向R区，则相当于减少0.2molH2SO4，同时生成0.2molH2O，则N区实际减少质量为0.2mol×98g·mol-1-0.2mol×18g·mol-1=16.0g，D正确；
故选B。
3．D
【详解】A．SO2可用作食品添加剂如在葡萄酒中加入少量SO2是利用SO2的还原性，防止葡萄酒发生氧化反应，故A正确；
B．P元素为水中藻类植物的营养物质，则大量使用含磷洗涤剂会造成水体富营养化，故B正确；
C．废旧电池中含有重金属，如果随意丢弃会造成土壤、水资源污染，所以废旧电池要集中处理，故C正确；
D．铁的活泼性比铜强，铁上镀铜形成的原电池中铁做负极，加快铁的腐蚀，不能保护铁质水龙头，故D错误；
故选：D。
4．D
【分析】氧化性： ，所以原电池反应为亚铁离子和重铬酸钾在酸性条件下反应生成铁离子、铬离子和水，则Cr2O在b极得电子发生还原反应，b是正极；Fe2+在a极失去电子发生氧化反应生成Fe3+，a是负极。
【详解】A．据分析，甲烧杯中Fe2+在a极失电子发生氧化反应生成Fe3+，a是负极，选项A错误；
B．乙烧杯中在b极得电子发生还原反应生成Cr3+，b电极反应为+14H++6e-=2Cr3++7H2O，选项B错误；
C．a是负极、b是正极，电池工作时，盐桥中的移向甲烧杯，选项C错误；
D．a是负极、b是正极，外电路的电子移动方向为从a到b，选项D正确；
答案选D。
5．A
【分析】形成原电池时，活泼金属Li作负极，被氧化，电极反应式为：，MnO2作正极，被还原，电极反应式为：，总反应式为：。
【详解】A．由以上分析中总反应方程式得，电解质在电池使用过程中没有被消耗，故A正确；
B．活泼金属Li作负极，MnO2作正极，外电路中电流由正极流向负极，即由b极流向a极，故B错误；
C．活泼金属Li作负极，被氧化，电极反应式为：，故C错误；
D．因负极材料为Li，能与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故D错误；
故答案选A。
6．D
【详解】A．打开K1，合上K2，利用惰性电极电解稀硫酸溶液产生氢气和氧气，打开K2，合上K1，利用氢气和氧气在两极形成氢氧燃料电池，选项A能达到实验目的；
B．硫酸锌过量，产生的硫化锌白色沉淀在加入硫酸铜溶液时转化为更难溶的硫化铜黑色沉淀，证明，选项B能达到实验目的；
C．用溶液确定待测溶液的浓度，仪器和试剂，操作均正确，选项C能达到实验目的；
D．因为氯化铁会水解,所以应在干燥的氯化铁气流中加热使六水氯化铁失水,这样可以抑制水解从而得到无水氯化铁，选项D不能达到实验目的；
答案选D。
7．D
【分析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜。
【详解】A．由分析可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，故A正确；
B．由分析可知，锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，电子从锌片流向铜片，故B正确；
C．由分析可知，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，故C正确；
D．由分析可知，锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，盐桥中的氯离子进入硫酸锌溶液，故D错误；
故选D。
8．C
【详解】A．利用生命生态实验柜养殖水稻没有利用电能，故A不选；
B．太阳能电池翼为空间站提供能量需要是电能转化为其它形式的能量，故B不选；
C．空间站利用电解水供氧系统提供氧气是电能转化为化学能，故C选；
D．利用偏二甲肼(C2H8N2)作为助推剂发射火箭是化学能转化为动能，故D不选；
故选C。
9．A
【详解】A．通过对比实验，可证明对的分解起催化作用，A正确；
B．常温下铝片遇浓硫酸钝化，形成的原电池锌作负极，铝作正极，B错误；
C．向溶液中滴加2滴溶液，产生白色沉淀，溶液中仍存在大量的，再向溶液中滴加2滴等浓度的溶液，可以与直接反应生成黑色沉淀，没有经过沉淀的转化，C错误；
D．和反应生成和，是氧化还原反应，不能比较酸性强弱，D错误；
故选A。
10．C
【分析】由K+向电极Ⅱ所在区域迁移可知，电极Ⅱ为正极发生还原反应，电极Ⅰ为负极发生氧化反应；正极电极反应式：，负极电极反应式：。
【详解】A．电极Ⅰ为负极，A正确；
B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B正确；
C．两极酸碱度不一样，氢离子和氢氧根离子不能电池总反应为：，C错误；
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确；
故选C。
11．B
【分析】由图可知，该装置为化学能转化成电能的原电池，锌为原电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn+2OH——2e—=Zn(OH)2，氧化银为正极，水分子作用下，氧化银得到电子生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—，电池总反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。
【详解】A．由分析可知，该装置为化学能转化成电能的原电池，故A正确；
B．由分析可知，电池总反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，则电池工作一段时间后，电解质溶液中水的量减小，氢氧化钾溶液的浓度增大，溶液的碱性增强，故B错误；
C．由分析可知，锌为原电池的负极，碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，故C正确；
D．由分析可知，氧化银为正极，水分子作用下，氧化银得到电子生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—，故D正确；
故选B。
12．B
【分析】该反应放电时总的化学方程式Mg+2CO2=MgC2O4，充电时总反应方程式为MgC2O4=Mg+2CO2，有1molMg参与反应时，转移电子数为2mol。
【详解】A．作为正极催化剂，可以降低正极反应的活化能，A正确；
B．充电时总反应为MgC2O4=Mg+2CO2，转移4mol电子时生成4molCO2，理论上生成176gCO2，B错误；
C．放电后期，可能发生副反应3Mg+4CO2=MgC2O4+MgCO3+MgO+C，可能存在MgCO3，C正确；
D．充电时极为阳极，与电源的正极相连，D正确；
故答案选B。
13．D
【分析】放电时，FePO4得电子结合Li+生成LiFePO4，LixCn失电子，生成nC和xLi+，充电时nC得电子结合Li+生成LixCn，LiFePO4失电子生成FePO4和Li+。
【详解】A．原电池中电子流向是负极-导线-用电器-导线-正极，则电子由电极b经导线、用电器、导线到电极a，A正确；
B．放电时，电极a为原电池的正极发生还原反应：，B正确；
C．充电时，电极b与外电源的负极相连接，发生还原反应：，C正确；
D．充电时，电极b与外电源的负极相连接，则向阴极即b极移动，所以电极b的电势小于电极a的电势，D错误；
故答案选D。
14．BC
【详解】A．由装置信息可知充电时，阳极的电极反应式为，故A错误；
B．放电时，负极发生反应：，氢氧根离子浓度减小，pH值降低，故B正确；
C．由图示信息可知使用催化剂Sn或者s-SnLi时二氧化碳转化成CO的活化能较大，反应很难进行，能有效减少副产物CO的生成，故C正确；
D．使用s-SnLi催化剂，中间产物的能量比使用催化剂Sn的中间产物的能量高，而物质能量越高越不稳定，故D错误；
故选：BC。
15．(1) Zn-2e-=Zn2＋ 2H＋＋2e-=H2↑
(2)由Cu极流向Zn极
(3) 4.875 9.03×1022 0.75 mol·L-1
【分析】由题干图示信息可知，Zn电极是负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，Cu电极为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题：
【详解】（1）由分析可知，原电池的负极反应是Zn-2e-=Zn2+，正极反应是2H++2e-=H2↑，故答案为：Zn-2e-=Zn2+；2H++2e-=H2↑；
（2）由分析可知，Zn比Cu活泼，故Zn电极为负极，Cu电极为正极，电流的方向是由正极经导线流向负极即由Cu极流向Zn极，故答案为：由Cu极流向Zn极；
（3）产生0.075 mol H2，通过0.075×2=0.15 mol电子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4.所以m(Zn)=0.075 mol×65 g·mol-1=4.875 g，N(e-)=0.15 mol×6.02×1023 mol-1=9.03×1022，c(H2SO4)==0.75 mol·L-1，故答案为：4.875；9.03×1022；0.75 mol·L-1。
16．(1)
(2)B
(3) 高 低
(4) 阳极： 阴极：
(5)
【详解】（1）由信息知反应1是碳酸氢钠受热分解，即方程式为；
（2）过程A碳酸氢钠和氯化铵1∶1生成，但碳酸氢钠溶解度小，会从溶液中析出，故溶液中钠离子物质的量小于氯离子物质的量；
（3）氯化钠的溶解度随温度变化不大，但氯化铵的溶解度随温度的升高而增大，故低温时氯化铵溶解度比氯化钠低，常温时氯化铵溶解度比氯化钠高；
（4）①由反应方程式知钠作阳极，二氧化碳作阴极，即阳极反应：Na-e-=Na+，阴极反应：4Na++3CO2+4e-=2Na2CO3+C；②=-nFE n=4，F=96485 得E=2.35V
（5）由题意知气体作可逆等温膨胀，则根据定义式，TS=Q，U=Q+W=0，则Q=5.23kJ, H=U+ (pV)，由题意，气体等温膨胀，pV不变，则H=0，G=H-TS=-5.23kJ
17．(1) 正 O2+4e-+2H2O=4OH- 2H2-4e-+4OH-=4H2O 2H2+O2=2H2O
(2)a
(3)a→b
(4)减小
(5)0.6
【详解】（1）电极b通入的是氧气，氧气在反应中得到电子，则b电极为该燃料电池的正极，电极方程式为O2+2H2O+4e－=4OH－；电极a通入氢气，氢气在反应中得到电子，则a电极为该燃料电池的负极，电极方程式为：2H2-4e-+4OH-=4H2O，总反应为：2H2+O2=2H2O，故答案为：正；O2+4e-+2H2O=4OH-；2H2-4e-+4OH-=4H2O；2H2+O2=2H2O；
（2）a电极是负极，则电池工作时，溶液中的OH－移向a极；故答案为：a；
（3）电池工作时，在导线中电子流动方向为a流向b；故答案为：a→b；
（4）电池使用一段时间后，由于有水生成，则溶液的碱性降低，则pH值减小；故答案为：减小；
（5）当电池工作一段时间后消耗标准状况下H2为6.72L时，物质的量是6.72L÷22.4L/mol＝0.3mol，则转移电子0.3mol×2＝0.6mol。故答案为：0.6；
18．(1)6NA
(2)A
(3)
(4)
【详解】（1）CH4中的C由－4价升高到+2价，失去6个电子，则1molCH4参与反应转移6mol电子，电子数目为6NA；
（2）由题目图像可分析出A电极上CO与H2的混合气体反应后生成CO2和H2O，C、H的化合价上升，发生氧化反应，可得A电极为负极，原电池的电解池中阴离子向负极移动，故向A电极移动；
（3）根据图中信息和电解质的成分，可得A电极上CO与H2失4个电子，发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为；
（4）B电极上O2得4个电子，发生还原反应，与CO2结合生成，电极反应式为。
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