613原电池原理应用化学电源（精练）-2022-2023学年高一化学（人教版2019）

6.1.3原电池原理应用化学电源1．（2022春·陕西延安·高一校考阶段练习）化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。目前常用的镍镉(NiCd)电池，其电池总反应可以表示为：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是A．放电时Ni元素被还原 B．放电时Cd作正极C．充电时化学能转变为电能 D．充电时Cd元素被氧化【答案】A【解析】A．放电时Ni元素的化合价由+3价变成+2价，化合价降低被还原，A正确；B．放电时Cd转化成Cd(OH)2，元素的化合价升高，作原电池的负极，B错误；C．充电时电能转变为化学能，C错误；D．充电时Cd(OH)2转化成Cd，元素化合价降低被还原，D错误；故选A。2．（2022春·四川绵阳·高一统考期末）日常生活常用的干电池构造示意图如图。下列说法错误的是A．电极a为正极，发生氧化反应B．电池使用过程中锌筒逐渐变薄C．负极的电极反应式为Zn2e=Zn2+D．电池工作时，MnO2得到电子被还原【答案】A【分析】锌锰干电池为原电池原理，其中锌作负极，发生失电子的氧化反应，石墨棒为正极，二氧化锰发生得电子的还原反应，据此分析解答。【解析】A．根据上述分析可知，电极a为正极，发生还原反应，A错误；B．电池使用过程中锌筒作负极，发生失电子的氧化反应生成锌离子，从而使锌筒逐渐变薄，B正确；C．负极锌作负极，其电极反应式为Zn2e=Zn2+，C正确；D．电池工作时，石墨棒附近的MnO2得到电子被还原，D正确；故选A。3．（2022春·四川凉山·高一宁南中学校考阶段练习）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如下，该电池工作时，下列说法正确的是A．O2在b电极上发生氧化反应B．电解质溶液中OH向正极移动C．该装置实现了电能到化学能的转化D．电子从a电极沿外电路流向b电极【答案】D【分析】燃料电池的工作原理为原电池原理，是化学能转化为电能的装置，该电池中a电极为负极、发生氧化反应，b电极为正极、发生还原反应，电解质溶液为KOH溶液，据此分析解答。【解析】A．b电极为正极、故O2在b电极上发生还原反应，A错误；B．阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；故电解质溶液中OH向负极移动，B错误；C．燃料电池的工作原理为原电池原理，是化学能转化为电能的装置，C错误；D．电子的流向为负极到正极，故电子从a电极沿外电路流向b电极，D正确；故答案选D。4．（2022春·四川资阳·高一校考期末）铅蓄电池构造如图，下列说法不正确的是A．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板B．电池工作时，Pb电极质量减小C．电池工作时，正极的电极反应方程式是PbO2+2e+4H++SO=PbSO4+2H2OD．由反应可知，物质的氧化性：PbO2＞Pb2+【答案】B【解析】A．电池工作时，Pb是负极、PbO2是正极，电子由Pb板通过导线流向PbO2板，故A正确；B．电池工作时，Pb是负极，负极反应式为Pb2e+SO=PbSO4，Pb电极质量增大，故B错误；C．电池工作时，正极PbO2得电子生成硫酸铅，电极反应方程式是PbO2+2e+4H++SO=PbSO4+2H2O，故C正确；D．总反应为Pb+PbO2+4H++2SO=2PbSO4+2H2O，PbO2是氧化剂、PbSO4既是氧化产物又是还原产物，物质的氧化性：PbO2＞Pb2+，故D正确；选B。5．（2022春·黑龙江大庆·高一铁人中学校考期末）汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如图所示，关于铅酸蓄电池的叙述中正确的是A．PbO2是电池的负极B．放电时，Pb电极质量增大C．充电时，Pb电极上发生氧化反应D．放电时，溶液酸性增强【答案】B【解析】A．Pb、PbO2和硫酸反应生成硫酸铅和水，Pb化合价升高，失去电子，因此Pb是电池的负极，PbO2为正极，故A错误；B．放电时，Pb失去电子和硫酸根结合生成硫酸铅，因此Pb电极质量增大，故B正确；C．充电时，Pb电极为阴极，阴极上发生还原反应，故C错误；D．放电时，Pb、PbO2和硫酸反应生成硫酸铅和水，因此溶液酸性减弱，故D错误。综上所述，答案为B。6．（2022春·浙江·高一浙江大学附属中学校考期中）下列说法不正确的是A．节能不是简单地减少能源使用，更重要的是通过提高燃烧效率和能源循环利用来提高能源利用率B．燃料电池是将燃料燃烧产生的热能转化为电能的装置C．电池按照放电后能否充电可以分为一次电池和二次电池D．在调控化工生产中的反应条件时，需综合考虑速率、限度、设备、安全、成本、环保等因素【答案】B【分析】根据燃料电池的原理进行判断；【解析】A．节能不是简单地减少能源使用，更重要的是通过提高燃烧效率和能源循环利用来提高能源利用率，故A正确；B．燃料电池是利用燃料的反应将化学能转化为电能的装置，故B不正确；C．电池按照放电后能否充电可以分为一次电池和二次电池，故C正确；D．在调控化工生产中的反应条件时，需综合考虑速率、限度、设备、安全、成本、环保等因素，故D正确；故选答案B；7．（2022春·黑龙江双鸭山·高一校考期末）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极上发生还原反应C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g【答案】C【分析】根据电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，可知反应中Zn被氧化，为原电池的负极，负极反应为Zn2e＋2OH=Zn(OH)2，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，正极反应为2MnO2＋H2O+2e=Mn2O3+2OH，据此分析解答。【解析】A．由电池总反应可知，Zn失去电子生成Zn(OH)2，故A正确；B．由分析可知，MnO2为原电池的正极，发生还原反应，故B正确；C．原电池中，电子由负极通过外电路流向正极，故C错误；D．负极反应为Zn2e＋2OH=Zn(OH)2，消耗1molZn转移2mol电子，若转移0.2mol电子，消耗0.1molZn，质量为6.5g，故D正确；答案选C。8．（2022春·江苏盐城·高一江苏省响水中学校考期中）英国科学家发明的尿素微生物电池的反应为：，电池装置如图所示。下列说法正确的是A．该装置能够在高温下工作B．装置工作时，电能转变为化学能C．装置工作时，电流由电极a沿导线流向电极bD．装置工作时，每消耗，电路中转移【答案】C【解析】A．微生物在高温下失去生理活性而没有催化活性，选项A错误；B．该装置为原电池，原电池是把化学能转化为电能的装置，选项B错误；C．在a极氧气得电子转化为水，发生还原反应，应该为正极，故电流由电极a沿导线流向电极b，选项C正确；D．不确定为标况，不知道氧气的物质的量，不能计算，选项D错误；答案选C。9．（2022春·重庆沙坪坝·高一重庆八中校考期末）电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0~6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3胶体吸附污物而沉积下来，达到净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撤掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置如图所示。下列说法不正确的是A．装置B的正极电极反应为O2+4e+4H+=2H2OB．随着反应的进行Al棒的质量不变C．装置A中的碳棒表面有气泡产生D．标准状况下，Fe棒.上转移2mole，装置B中消耗氢气的体积为22.4L【答案】D【分析】装置B为原电池，通入O2的电极为正极，通入H2的电极为负极，Al棒电极与原电池中负极相连，则Al棒为阴极，Al不参加电极反应，Fe棒电极与原电池中正极相连，则Fe棒为阳极，以此来解析；【解析】A．装置B为原电池，通入O2的电极为正极，发生还原反应，电解质溶液为稀硫酸时，反应产生H2O，所以装置B的右侧电极反应为：O2+4e+4H+=2H2O，A正确；B．原电池中通入H2的电极为负极，装置A为电解池，Al棒电极与原电池中负极相连，则Al棒为阴极，Al不参加电极反应，所以电解过程中，Al棒的质量不改变，B正确；C．装置A中碳棒为阳极，阳极为2H2O4e=4H++O2↑，C正确；D．而电解池阳极有两种电极材料，Fe棒上转移2mole，阳极转移电子数目大于2mole，标准状况下，装置B中消耗氢气的体积为22.4L时，反应转移的电子数为n(e)=×2=2mol，所以标准状况下，装置B中消耗氢气的体积应大于22.4L，D错误；故选D。10．（2022春·江西九江·高一统考期中）美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出倍且更安全。电池总反应为：C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，电池示意如右图。下列说法不正确的是A．a极为电池的负极B．电池工作时电子由a极沿导线经灯泡再到b极C．电池正极的电极反应为4H＋＋4e－＋O2＝2H2OD．电池工作时，乙醇被氧化时就有电子转移【答案】D【解析】A．根据总反应式C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，乙醇化合价升高，失去电子，因此乙醇这一极是负极即a极为电池的负极，故A正确；B．电池工作时电子由负极(a极)沿导线经灯泡再到正极(b极)，故B正确；C．氧气在电池正极反应，有质子移向正极，其电极反应为4H＋＋4e－＋O2＝2H2O，故C正确；D．电池工作时，乙醇被氧化为二氧化碳，碳的化合价由−2价变为+4价，乙醇(物质的量1mol)被氧化时就有电子转移，故D错误。综上所述，答案为D。11．（2022春·陕西渭南·高一渭南高级中学校考阶段练习）铅蓄电池的工作原理为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)，下列判断正确的是A．该反应是可逆反应B．充电时电池的铅电极连接电源的正极C．电池工作一段时间后需要补充硫酸D．铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加【答案】D【解析】A．铅蓄电池中的充电和放电条件不一样，不属于可逆反应，A错误；B．充电相当于是放电的逆反应，放电时铅电极作负极，则充电时铅电极发生还原反应作阴极，因此铅蓄电池充电时，铅电极应接外加电源的负极，B错误；C．由铅蓄电池的工作原理知，原电池放电消耗硫酸生成硫酸铅，充电过程中，硫酸铅生成铅、氧化铅和硫酸，水蒸发减少，不需要补充硫酸，C错误；D．由负极反应式：可知铅蓄电池放电时负极质量增加，正极反应式：可知正极质量也增加，D正确；故选D。12．（2022春·福建福州·高一校考阶段练习）铅蓄电池是一种典型的可充电电池，其放电时的电池总反应Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，则下列说法不正确的是A．电池工作时，负极反应：Pb2e=Pb2+B．铅蓄电池是二次电池，放电时是化学能转化为电能C．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板D．电池工作时，溶液中H+移向PbO2板【答案】A【分析】由铅蓄电池的总反应PbO2+2H2SO4+Pb═2PbSO4+2H2O可知，放电时，Pb为电池负极被氧化，电极反应式为Pb2e+SO42=PbSO4，PbO2为电池正极被还原，电极反应式为PbO2+SO42+2e+4H+═PbSO4+2H2O；充电时，阳极上发生氧化反应，电极反应式为放电时正极反应的逆过程，阴极上发生还原反应，电极反应式为放电时负极反应的逆过程。【解析】A．放电时，Pb为电池负被氧化，电极反应式为Pb2e+SO42=PbSO4，故A错误；B．铅蓄电池是二次电池，放电时化学能转化为电能，充电时电能转化为化学能，故B正确；C．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，Pb为电池负极，PbO2为电池正极，则电子由Pb板通过导线流向PbO2板，故C正确；D．电池工作时，溶液中阳离子移向电池正极，Pb为电池负极，PbO2为电池正极，则溶液中H+移向PbO2板，故D正确。故选A。13．（2022春·云南·高一统考期末）下列有关化学电池装置的叙述中，不正确的是图I原电池图II碱性锌锰电池图III铅—硫酸蓄电池图IV银锌纽扣电池A．图I所示装置工作过程中，铁极发生氧化反应B．图II所示电池工作时，锌粉失电子C．图III所示电池放电过程中，电解质溶液中的H+移向Pb极D．图IV所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag【答案】C【解析】A．铁比铜活泼，铜作正极，铁作负极，负极发生氧化反应，故A正确；B．碱性锌锰电池中，锌作负极失电子，故B正确；C．原电池中，阳离子向正极移动，PbO2极为正极，电解质溶液中的H+移向PbO2极，故C错误；D．Ag2O为正极，得电子作氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag，故D正确；故选C。14．（2022春·辽宁营口·高一统考期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是A．图甲：向电极方向移动，电极附近溶液中浓度增大B．图乙：正极的电极反应式为C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．图丁：电池放电过程中，硫酸浓度不断减小【答案】A【解析】A．图甲为Zn、Cu、H2SO4溶液构成的原电池，锌为负极，铜为正极，溶液中的阴离子向负极移动，在Cu电极上氢离子得到电子生成氢气，故向Zn电极方向移动，电极附近溶液中浓度减小，故A错误；B．锌为负极，电解质溶液为碱性溶液，所以正极的电极反应式为，故B正确；C．锌筒作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2+，锌溶解，锌筒会变薄，故C正确；D．电池放电过程中，电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，消耗硫酸，硫酸浓度不断减小，故D正确；答案选A。15．（2022春·陕西西安·高一校考期中）某种锂电池的总反应为Li＋MnO2=LiMnO2，下列说法不正确的是A．Li是负极，电极反应为Lie=Li＋B．Li是正极，电极反应为Li＋e=LiC．MnO2是正极，电极反应为MnO2＋e=MnOD．锂电池是一种环保型电池【答案】B【分析】根据锂电池总反应可知，Li发生失电子的氧化反应，Li为负极；MnO2发生得电子的还原反应，MnO2为正极。【解析】A．Li发生失电子的氧化反应，Li为负极，电极反应为Lie=Li+，A项正确；B．根据分析，Li为负极，电极反应为Lie=Li+，B项错误；C．MnO2发生得电子的还原反应，MnO2是正极，电极反应为MnO2+e=，C项正确；D．锂电池不含镉、汞等对环境有污染的元素，锂电池是一种环保型电池，D项正确；答案选B。16．（2022春·浙江嘉兴·高一校考阶段练习）某种氢氧燃料电池已经成功应用在城市公交汽车上，该电池用30%H2SO4溶液作电解质溶液。有关这种燃料电池的下列说法正确的是A．该电池工作时，正极区域溶液pH上升B．a电极为负极，发生还原反应C．正极上反应的电极反应式为：O2+2H2O+4e−=4OH−D．该电池能够将化学能全部转化为电能且产物是水，属于环境友好电池【答案】A【解析】A．正极上反应的电极反应式为：O2+4H++4e=2H2O，氢离子浓度减小，该电池工作时，正极区域溶液pH上升，A正确；B．该装置为原电池，通入氢气的为负极，a电极为负极，失电子，发生氧化反应，B错误；C．多孔金属b通入氧气，氧气发生得电子的还原反应，做正极，酸性条件下，正极上反应的电极反应式为：O2+4H++4e=2H2O，C错误；D．该电池能量转化率高，但不能全部转化，且产物是水，属于环境友好电池，D错误；答案选A。17．（2022春·黑龙江哈尔滨·高一校考阶段练习）某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述中不正确的是A．a极是负极，该电极上发生氧化反应B．b极反应式是O2+4OH4e=2H2OC．总反应方程式为2H2+O2=2H2OD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【答案】B【解析】A．a极通入氢气，氢气失电子发生氧化反应，a是负极，故A正确；B．b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式是O2+2H2O+4e=4OH，故B错误；C．氢氧燃料电池，总反应方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确；D．氢氧燃料电池反应产物是水，氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确；选B。18．（2022春·新疆乌鲁木齐·高一校联考期中）一种氢氧燃料电池以为燃料，为氧化剂，电解质溶液是质量分数为30%的溶液，下列叙述正确的是A．在电池负极发生还原反应B．使用一段时间后溶液质量分数仍为30%C．电池的能量转化率可达100%D．通入的一极做电池的正极【答案】D【解析】A．H2是还原剂，通H2的电极是负极，H2失去电子发生氧化反应，A错误；B．氢氧燃料电池的总反应为：2H2

+O2

=2H2O，电池工作时，反应生成的水将氢氧化钾溶液稀释，B错误；C．燃料电池的能量利用率高，但不可能达到100%，总有一部分化学能转化为热能，C错误；D．O2是氧化剂，得电子，故通入的一极做电池的正极，D正确；答案选D。19．（2022春·黑龙江佳木斯·高一建三江分局第一中学校考期中）某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构见图，下列有关说法正确的是A．电路中每转移0.1mol电子，便消耗1.12LH2B．b极上的电极反应式为：C．在固体酸膜中由b极流向a极D．电池总反应可表示为：【答案】D【分析】通入氢气的一极为负极，故a极为负极，