2023届高考化学人教版一轮复习测评-(十八)　原电池　化学电源

原电池化学电源一、选择题(本题包括8个小题，每小题只有一个选项符合题意)1．(2022·大庆模拟)下列关于原电池的叙述中错误的是()A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转变为电能的装置C.在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应D.原电池内部的阳离子向正极移动【详解】A构成原电池的正极和负极可以是两种不同的金属，也可以是两种相同的金属或是非金属，A错误；原电池是将化学能转变为电能的装置，B正确；在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应，电子流出的一极是负极，发生氧化反应，C正确；原电池内部的阳离子向电子流入的一极，即正极移动，D正确。2．(2021·广东高考)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时()A.负极上发生还原反应 B．CO2在正极上得电子C.阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能【详解】B金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，A错误；碳纳米管为正极，CO2在正极上得电子，发生还原反应，B正确；放电时，阳离子由负极移向正极，C错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，D错误。3．镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是()A.断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能B.断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D.镍镉二次电池的总反应式：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2【详解】C断开K2，合上K1，装置为原电池，能量转化形式为化学能转化为电能，A正确；断开K1，合上K2，装置为电解池，相当于充电，电极A为阴极，发生还原反应，B正确；电极B发生氧化反应过程中，处于充电状态，溶液中OH－浓度减小，C不正确；电极总反应方程式正确，D正确。4.(2021·贵阳模拟)某酸性酒精检测仪的工作原理如图所示。下列分析正确的是()A.该检测仪利用了电解池原理B.正极区溶液的pH降低C.工作中H＋由电极(Ⅰ)经质子交换膜流向电极(Ⅱ)D.电极(Ⅰ)的电极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－8e－=CH3COOH＋8H＋【详解】C该检测仪利用了原电池原理，A错误；正极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，则正极区溶液的pH增大，B错误；工作时内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，则H＋由电极(Ⅰ)经质子交换膜流向电极(Ⅱ)，C正确；电极(Ⅰ)的电极反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋，D错误。5．(2022·德阳模拟)图示为一种积层型锂聚合物电池的结构。这是将正极(LiCoO2)/凝胶型聚合物电解质/碳和石墨系电池组叠加成平板，并用铝积层包封的电池结构。其中电池内的高分子聚合物能让Li＋自由通过，碳和石墨系用C6表示。下列说法正确的是()A.电池放电负极反应为LiC6－e－=Li＋＋C6B.放电时，Li＋向负极移动C.充电时电极LiCoO2与电源负极相连D.可用饱和的食盐水溶液代替凝胶型聚合物电解质【详解】A电池放电，负极LiC6失电子生成Li＋，反应为LiC6－e－=Li＋＋C6，A正确；放电时，负极上失电子，正极上得电子，所以电子从负极沿导线流向正极，所以正极上附有大量电子，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B错误；充电时，电极LiCoO2上失电子发生氧化反应，所以该电极应作阳极，应与电源的正极相连，故C错误；锂单质是活泼金属单质，能与水反应，故不能使用食盐水溶液，D错误。6．(2021·宜宾模拟)我国铝—空气电池已实现商业化推广，代替柴油发电机和铅酸电池作为基站备用电源。某学生用多孔木炭等材料在家自制了铝—空气电池装置(如图)。该电池放电时说法错误的是()A.化学能转化为电能 B．铝箔作电源负极C.多孔木炭中C元素被氧化 D．Na＋移向木炭电极【详解】C原电池是化学能转化为电能的装置，A正确；铝和碳、空气形成电池，铝作负极，B正确；木炭作正极，但氧化剂为O2，得电子被还原，C错误；正极带负电，Na＋移向木炭电极(正极)，D正确。7．(2022·资阳模拟)硼氢化钠(NaBH4)既是一种重要的储氢材料，又是具有广泛应用的还原剂。NaBH4在水溶液中的稳定性随着溶液pH升高而增大。NaBH4­H2O2燃料电池有望成为低温环境下工作的便携式燃料电池，其工作原理如图所示。下列有关NaBH4­H2O2燃料电池的说法正确的是()A.电池工作时，电能主要转化为化学能B.a电极上的反应为BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H2OC.放电过程中电极b区的溶液pH下降D.放电过程中1molH2O2参与反应，失去2×6.02×1023个电子【详解】BNaBH4­H2O2燃料电池工作时，化学能主要转化为电能，A错误；燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，则a电极为负极，电极反应为BHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H2O，B正确；b电极为正极，正极上H2O2发生还原反应电极反应为H2O2＋2e－=2OH－，放电过程中电极b区的溶液pH增大，C错误；放电过程中H2O2参与反应，为氧化剂，1molH2O2得到2×6.02×1023个电子，D错误。8．(2021·湖南高考)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：下列说法错误的是()A.放电时，N极为正极B.放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－=ZnD.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过【详解】B在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－=Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积，D说法正确。二、非选择题(本题包括3个小题)9．(2020·全国Ⅰ卷·节选)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。回答下列问题：(1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。阳离子u∞×108/(m2·s－1·V－1)阴离子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)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。(3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。(4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为___________________，铁电极的电极反应式为________________________________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于________、还原性小于________。(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是___________________。【详解】(1)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，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＋，再根据FeSO4溶液显酸性，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))。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中的电解质较合适。(2)电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中。(3)由题意知负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－=Fe2＋，则铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02mol·L－1时，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04mol·L－1，故此时石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.09mol·L－1。(4)石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－=Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，还原性：Fe＞Fe2＋。(5)该活化反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，故通过检验Fe3＋是否存在可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红色，则说明活化反应已完成。【答案】(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，不出现红色10．(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作________极，发生的电极反应式为__________________________________________________________________________________________________________。(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。①X极为________极，Y电极反应式为_____________________________________。②Y极生成1molCl2时，________molLi＋移向________(填“X”或“Y”)极。(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH溶液作电解质溶液。负极反应式为______________________________________________________________，正极反应式为______________________________________________________________。【详解】(1)根据装置图可知，右侧通入的CO2转变成HCOOH，碳元素化合价降低，被还原，电极b为正极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH。(2)根据装置图可知，生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。(3)根据装置可知，N2H4→N2为氧化反应，在负极上发生，先写总反应N2H4＋O2=N2＋2H2O，再写负极反应，总反应－负极反应即得正极反应。【答案】(1)正CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH(2)①正2Cl－－2e－=Cl2↑②2X(3)N2H4－4e－＋4OH－=N2↑＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－11．(1)微生物燃料电池指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示：①HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))的电极反应式是________________________________________________________________________。②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl­KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。②负极反应式为________________________________________________________。③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成________gPb。(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池的工作原理如图所示。①a电极的电极反应式是__________________________________________________________________________________________________________________________。②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【详解】(1)①