2025届高考化学二轮专题复习与测试第一部分专题七化学反应与能量变化考点二原电池工作原理和化学电源

考点二原电池工作原理和化学电源1．新型化学电源分析。2．电解原理与工业技术。3．“交换膜”技术在电化学装置中的应用。4．新型化学电源电极反应方程式的书写。(2024·全国甲卷)一种水性电解液ZnMnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq\o\al(2－,4)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是()A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移B．Ⅰ区的SOeq\o\al(2－,4)通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2OD．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O解析：依据题图所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)eq\o\al(2－,4)，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，由于两个离子选择隔膜没有指明是阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H＋，生成Mn2＋，Ⅱ区的K＋向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SOeq\o\al(2－,4)向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH－，生成Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，Ⅱ区的SOeq\o\al(2－,4)向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K＋向Ⅱ区移动。依据分析，Ⅱ区的K＋只能向Ⅰ区移动，A项错误；依据分析，Ⅰ区的SOeq\o\al(2－,4)向Ⅱ区移动，B项正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，C项正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O，D项正确。故选A。答案：A电极方程式的书写(1)遵守三个守恒：质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒。(2)电解质的性质：H2通入负极，酸作电解质时，H2－2e－=2H＋；碱作电解质时，H2－2e－＋2OH－=2H2O。(3)不含水的电池体系中：O2＋4e－=2O2—。1．(2024·山东卷)(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池起先工作。下列说法正确的是()A．甲室Cu电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为Cu2＋＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响解析：向甲室加入足量氨水后电池起先工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，故A项错误；在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨要消耗铜离子，明显左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B项错误；左侧负极是Cu－2e－＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋，正极是Cu2＋＋2e－=Cu，则电池总反应为Cu2＋＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋，故C项正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子实力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D项正确。故选CD。答案：CD2．(2024·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是()A．放电时负极质量减小B．储能过程中电能转变为化学能C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋；充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。据此分析解答。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A项错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B项正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C项错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋，D项错误。故选B。答案：B3．(2024·广东卷)以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现Al的再生。该过程中()A．阴极发生的反应为Mg－2e－=Mg2＋B．阴极上Al被氧化C．在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D．阳极和阴极的质量改变相等解析：依据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过限制肯定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不参加反应，阴极区Al3＋得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。阴极应当发生得电子的还原反应，事实上Mg在阳极失电子生成Mg2＋，A项错误；Al在阳极上被氧化生成Al3＋，B项错误；阳极材料中Cu和Si不参加氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C项正确；因为阳极除了铝参加电子转移，镁也参加了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，依据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量改变不相等，D项错误。故选C。答案：C4．(2024·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是()A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂—海水电池属于一次电池解析：锂海水电池的总反应为4Li＋2H2O＋O2=4LiOH，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－=Li＋，N极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。据此分析解答。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A项正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，故B项错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C项正确；该电池不行充电，属于一次电池，故D项正确。故选B。答案：B5．(2024·辽宁卷)某储能电池原理如图。下列说法正确的是()A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移C．放电时每转移1mol电子，理论上CCl4汲取0.5molCl2D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大解析：放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－=2Cl－，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl－－2e－=Cl2。据此分析解答。放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－=NaTi2(PO4)3＋2Na＋，故A项正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B项错误；放电时每转移1mol电子，正极：Cl2＋2e－=2Cl－，理论上CCl4释放0.5molCl2，故C项错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－=Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D项错误。故选A。答案：A6．(2024·广东统考一模)我国科学家设计了一种新型的溴基液流可充电电池用于大规模储能，其放电时的工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是()A．放电时，M为正极B．放电时，N极发生的电极反应为Br－＋2Cl－－2e－=BrCleq\o\al(－,2)C．充电时，每生成1molTiO2＋，有2molH＋穿过质子交换膜进入N极室D．充电时，总反应为2Ti3＋＋BrCleq\o\al(－,2)＋2H2O=2TiO2＋＋Br－＋2Cl－＋4H＋解析：从图中可以看出，放电时，M极TiO2＋→Ti3＋，Ti由＋4价降低为＋3价，则M极为正极，N极Br－→BrCleq\o\al(－,2)，Br元素由－1价上升到＋1价，则N极为负极。由分析可知，放电时，M为正极，A项正确；放电时，N极为负极，发生的电极反应为Br－＋2Cl－－2e－=BrCleq\o\al(－,2)，B项正确；充电时，M极为阳极，发生反应Ti3＋