2021年高考化学三轮复习：原电池及化学电源

原电池及化学电源

1.(2020高考全国卷真题)一种高性能的碱性硼化钿(VB)-空气电池如下图所示，其中在

2

VB电极发生反应：VB+16OH-1le-=VO3-+2B(OH)-+4HO该电池工作时，下列说法

22442

错误的是

负载

KOH溶液离了选择性膜

A.负载通过0.04mol电子时，有0.224L(标准状况)0参与反应

2

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

C.电池总反应为4VB+110+20OH-+6HO=8B(OH)-+4VO3-

22244

1).电流由复合碳电极经负载、VB电极、KOH溶液回到复合碳电极

2

【答案】B

【解析】根据图示的电池结构，左侧VB发生失电子的反应生成VO3一和B(OH>,反应的

244

电极方程式如题干所示，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成0H,反应的电极方程式

为0+4e+2H0=40H,电池的总反应方程式为4VB+110+200H+6110=8B(OH)+4VO3-oA.当

2222244

负极通过0.04mol电子时，正极也通过0.04mol电子，根据正极的电极方程式，通过0.04mol

电子消耗O.Olmol氧气，在标况下为0.224L,A正确；B.反应过程中正极生成大量的0H

使正极区pH升高，负极消耗0H使负极区0H浓度减小pH降低，B错误；C.根据分析，电

池的总反应为4VB+110+200H+6H0=8B(OH)-+4VO3-,c正确；D.电池中,电子由VB电

222442

极经负载流向复合碳电极，电流流向与电子流向相反，则电流流向为复合碳电极一负教一VB

2

电极fKOH溶液一复合碳电极，D正确；故选B。

2.全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨

烯的S材料，电池反应为：16Li+xS=8LiS(2Wx<8)。下列说法错误的是

882x

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A.电池工作时，正极可发生反应：2LiS+2Li，+2e=3LiS

2624

B.电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D.电池充电时间越长，电池中LiS的量越多

22

【答案】D

【解析】A.原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的

多少可能发生多种反应，其中可能为2LiS+2Li++2e-=3LiS,故A正确；B.原电池工作时，

2624

转移0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol,质量为0.14g,故B正确；C.石墨

能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D.电池充电时间越长，

转移电子数越多，生成的Li和S越多，即电池中LiS的量越少，故D错误；答案为D。

822

3.某同学组装了如图所示的电化学装置电极I为A1,其他电极均为Cu,则

A.电流方向：电极电极I

B.电极I发生还原反应

C.电极口逐渐溶解

D.电极III的电极反应：Cu2,+2e==Cu

【答案】A

【解析】A、由题意可知，该装置的I、II是原电池的两极，I是负极，II是正极，IlkIV

是电解池的两极，其中III是阳极，IV是阴极，所以电流方向：电极IV-①一电极I,

正确；B、电极I是原电池的负极，发生氧化反应，错误；C、电极II是原电池的正极，发

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生还原反应，有Cu析出，错误；D、电极口I是阳极，发生氧化反应，电极反应是Cu-2e=：

Cu2+,错误；答案选Ao

4.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，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

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

D.电池总反应为CH0+60=6C0+6H0

6126222

【答案】A

【解析】A.根据图象，负极上CH0失电子，正极上。得电子和1卜反应生成水，负极的电

61262

极反应式为CH0+6H0-24e-=6C0+24H^,正极的电极反应式为0+4e+4H-2H0,因此CO

612622222

在负极产生，故A错误；B.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，

有电流产生，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C.通过原电池的电极反应

可知，负极区产生了H,，根据原电池中阳离子向正极移动，可知质子（11，）通过交换膜从负极

区移向正极区，故C正确；D.该反应属于燃料电池，燃料电池的电池反应式和燃烧反应式

相同，则电池反应式为CH0+60=6C0+6H0,故D正确;故选A。

6126222

5.科学家近年发明了一种新型ZnYO水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择

2

性催化材料，放电时，温室气体co被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供

2

了一种新途径。

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双极隔膜

下列说法错误的是

A.放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)2-

4

B.放电时，1molCO转化为HCOOH,转移的电子数为2mol

2

C.充电时，电池总反应为2Zn(OH)2-=2Zn+OT+4OH-+2Ho

422

D.充电时，正极溶液中01卜浓度升高

【答案】D

【解析】由题可知，放电时，CO转化为HCOOH,即CO发生还原反应，故放电时右侧电极为

22

正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成Zn(OH)＞；充电时，右侧为阳极，H0发生

42

氧化反应生成0,左侧为阴极，Zn(OH)2-发生还原反应生成Zn。A.放电时，负极上Zn发

24

生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e+4OH=Zn(OH)2-,故A正确，不选；B.放电时，

4

CO转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则ImolCO转化为HCOOH时，转移电子数为2mol,

22

故B正确，不选；C.充电时，阳极上H0转化为0,负极上Zn(OH”转化为Zn,电池总

224

反应为：2Zn(OH)2-=2Zn+Ot+4OH+2HO,故C正确，不选；D.充电时，正极即为

422

阳极，电极反应式为：2H,O-4e-=4H++OJ,溶液中H•浓度增大,溶液中c(HO-c(OH)=K,

温度不变时，K不变，因此溶液中0H浓度降低，故D错误，符合题意；答案选D。

W

6.微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同

时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以

含CHC00的溶液为例)。下列说法错误的是

3

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A.负极反应为CHCOO-+2HO-8e-=2CO+7H+

322

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移Imol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1

【答案】B

【解析】据图可知a极上CHCOO-转化为CO和I卜，C元素被氧化，所以a极为该原电池的

32

负极，则b极为正极。A.a极为负极，CHCOO-失电子被氧化成CO和H，，结合电荷守恒可

32

得电极反应式为CHC00-+2H0-8e-=2C0t+7H+,故A正确；B.为了实现海水的淡化，模

322

拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极,则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，

即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；C.当电路中转移1加。1电子时，根据电荷守

恒可知,海水中会有ImolCl-移向负极,同时有ImolNa,移向正极,即除去ImolNaCI,质量

为58.5g,故C正确；D.b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反

应式为2H+2e-=Ht,所以当转移8moi电子时，正极产生4moi气体，根据负极反应式可

2

知负极产生2moi气体，物质的量之比为4:2=2:1,故D正确；故答案为B。

7.熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为

2Na+xS充电NaS（x=5~3,难溶于熔融硫），下列说法错误的是

放电

A.Na孔的电子式为S:『-Na+

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B.放电时正极反应为xS+2Na++2e=NaS

2x

C.Na和NaS分别为电池的负极和正极

2x

D.该电池是以Na-0-Al,O,为隔膜的二次电池

【答案】C

齐F|I

【解析】根据电池反应：2Na+xS^LNaS可知，放电时，钠作负极，发生氧化反应，电

放电2x

极反应为：Na-e=Na+,硫作正极，戌生还原反应，电极反应为xS+2Na++2e-=NaS。

2x

A.NaS属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为

24

Na+r：S:S:S:S：rNa+-故A正确；B.放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，

电极反应为：xS+2Na++2e=NaS,故B正确；C.放电时，Na为电池的负极，正极为硫

2x

单质，故C错误；D.放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解

池，Na-B-AlO?为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；答案选

C»

8.电解高浓度RCOONa（陵酸钠）的NaOH溶液，在阳极RCOO-放电可得到R-R（烷

煌）。下列说法不正项的是（）

通电小小

A.电解总反应方程式：2RCOONa+2HOR—R+2co\+HT+2NaOH

B.RCOO-在阳极放电，发生氧化反应

C.阴极的电极反应：2HO+2e-=2OH-+HT

22

D.电解CHCOONa、CHCHCOONa和NaOH混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷

332

【答案】A

【解析】A.因为阳极RCOO放电可得到R-R（烷煌）和产生CO,在强碱性环境中，CO会与0H

22

反应生成CO2和H0,故阳极的电极反应式为2RC00-2e-+401I=R-R+2C0z-+2H0,阴极上H0

32322

电离产生的H*放电生成H,同时生成OH,阴极的电极反应式为2H0+2e=20H+Ht,因而电

222

解总反应方程式为2RC00Na+2Na0H蟹R-R+2NaCO+Ht,故A说法不正确；B.RCOO在阳极

—232

放电，电极反应式为2RC00-2e+40H=R-R+2co2-+2H0,-COO中碳元素的化合价由+3价升

32

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高为+4价，发生氧化反应，煌基-R中元素的化合价没有发生变化，故B说法正确；C.阴极

上II0电离产生的H，放电生成H,同时生成011,阴极的电极反应为2110+2e-=20H+Ht，故

2222

C说法正确；I).根据题中信息，由上述电解总反应方程式可以确定下列反应能够发生：

2CHC00Na+2Na0H蟹CH-CH+2NaCO+Ht,2CHCHC00Na+2Na0H迎CHCH-CHCH+2NaCO+H

3-332323213223232

t,CHCOONa+CHCHC00Na+2Na0HCH-CHCH+2NaCO+Ht。因此，电解CHCOONa、

332—3232323

CHCHCOONa和NaOH的混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷，D说法正确。答案为A。

32

9.银镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某银镉电池的电解质溶液为

KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H0V会生Cd(OH)+2Ni(OH)»有关

2克电22

该电池的说法正确的是

A.充电时阳极反应:Ni(Oil)-e-+0H-="NiOOH"+HO

22

B.充电过程是化学能转化为电能的过程

C.放电时负极附近溶液的碱性不变

D.放电时电解质溶液中的0H向正极移动

【答案】A

【解析】A项，充电时，银元素失电子，化合价升高，Ni(011)作阳极，阳极反应式为：Ni(011)

22

-e+OH=NiO(OH)+H0,故A项正确；B项，充电过程实质是电解反应，电能转化为化

2

学能，故B项错误；C项，放电时负极Cd失去电子生成Cd(0H),消耗0H使负极附近溶

2

液pH减小，故C项错误；D项，放电时Cd在负极消耗OH,011向负极移动，故D项错

误。综上所述，本题正确答案为A。

10.在固态金属氧化物电解池中，高温共电解HO—C0混合气体制备H和C0是一种新的能

222

源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()

A.X是电源的负极

B.阴极的反应式是：4。+2/=4+02y+2e-=C0+02-

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C.总反应可表示为：II0+C011+C0+0

2222

D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：1

【答案】I）

【解析】A、从图示可看出，与X相连的电极发生HO-H、CO-CO的转化，均得电子，应

222

为电解池的阴极，则X为电源的负极，正确；B、阴极HOfH、COfCO均得电子发生还原

222

反应，电极反应式分别为：HO+2e-=11+O2>CO+2e-=C0+0,正确；C、从图示可

2222

知，阳极生成H和CO的同时，阴极有0生成，所以总反应可表示为：HO+CO.«LlI+C0

22222

+0，正确；I）、从总反应方程式可知，阴极生成2moi气体（H、CO各Imol）、阳极生成Imol

22

气体（氧气），所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比2：1,错误。答案选D。

11.己知过氧化氢在强碱性溶液中主要以H0存在。我国研究的A1-H0燃料电池可用于深

222

海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如下。下列说法错误的是

HQ和NaOH的温含g液

A.电池工作时，溶液中011通过阴离子交换膜向A1极迁移

B.Ni极的电极反应式是HO+2e+H0=30H

22

C.电池工作结束后，电解质溶液的pH降低

D.A1电极质量减轻13.5g,电路中通过9.03X1023个电子

【答案】C

【解析】A.根电池装置图分析，可知A1较活泼，作负极，而燃料电池中阴离子往负极移动，

因而可推知0H（阴离子）穿过阴离子交换膜，往A1电极移动，A正确；B.Ni为正极，电子

流入的一端，因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子，又已知过氧化氢在强碱性溶液中主

要以H0存在，可知H0得电子变为0H,故按照缺项配平的原则，Ni极的电极反应式是

22

HO+2e+H0=30H,B正确;C.根电池装置图分析，可知A1较活泼，A1失电子变为Al—Ah.

22

和过量的0H反应得到A10和水，A1电极反应式为Al-3e-+40H-=A10+2H0,Ni极的电极

222

反应式是HO+2e+H0=30H,因而总反应为2A1+3H0-=2A10+H0+0H,显然电池工作结束后，

22222

电解质溶液的pH升高，C错误；D”1电极质量减轻13.58,即A1消耗了0.5mol,Al电极

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反应式为Al-3e+40H-=A10+2H0,因而转移电子数为0.5X3N=9.03XIO23,D正确。故答

22A

案选Co

12.我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展，利用如图装置可发生反应：HS+

2

0===H0+S,已知甲池中发生反应：

222

下列说法正确的是（）

A.甲池中碳棒上发生的电极反应为AQ+2H+—2e-===HAQ

2

B.乙池溶液中发生的反应为HS+I===3I+S+2H+

23

C.该装置中电能转化为光能

D.H+从甲池移向乙池

【答案】B

【解析】A、甲池中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ+2H+2e二HAQ,A

2

错误；B、在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，碘单质得电子生成I,发生的反应为HS+I

23

=31+SI+2H、B正确；C、根据图中信息知道是将光能转化为电能的装置，C错误；D、装

置的是原电池装置，原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向

甲池，D错误；答案选B。

13.我国科学家发明了一种“可固氮”的锂-氮二次电池，将可传递Li，的酸类作电解质，电

n2LiN

池的总反应为6口+2'30下列说法正确的是

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