2026苏教版高考化学一轮复习配套热练大单元5第18讲　原电池及其应用含答案解析

第18讲原电池及其应用练习1原电池原理化学电源1.(2024·江苏各地模拟)下列说法错误的是(B)A.甲醇和氧气在酸性条件下可构成燃料电池，该电池工作时甲醇在负极被氧化B.“天目一号”气象星座卫星的光伏发电系统工作时可将化学能转化为电能C.“AG60E”电动飞机使用的动力型锂电池具有质量轻、比能量高的特点D.碱性氢氧燃料电池正极反应：O2＋4e－＋2H2O=4OH－【解析】光伏发电系统工作时可将光能转化为电能，B错误。2.(2024·江苏各地模拟)下列说法正确的是(D)A.锂-空气电池是一种二次电池，放电时主要产物为Li2O2，充电时阴极产物易形成固态枝晶，导致电池短路。锂-空气电池充电时的阳极反应为Oeq\o\al(2－,2)＋2e－=2O2－B.某工序利用原电池来实现N2H4·H2O溶液生产N2和NH3，则N2是正极产物C.铅锑合金导热性好，可用作铅蓄电池的电极材料D.O2具有氧化性，可作为燃料电池的氧化剂【解析】锂-空气电池充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为Li2O2－2e－=2Li＋＋O2↑，A错误；由化合价变化可知，该原电池中N2H4·H2O在负极失去电子发生氧化反应生成氮气，故N2是负极产物B错误；铅锑合金具有导电性，且能参与电极反应从而用作电极材料，与其导热性好无关，C错误；O2具有氧化性，可作为燃料电池的氧化剂，D正确。3.(2024·南京市玄武高级中学)热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是(D)A.电极b为正极B.溶液中H＋由a极区向b极区迁移C.电极a的电极反应式：SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)D.a极消耗SO2与b极消耗O2两者物质的量相等【解析】该装置为原电池，电极a为负极，负极反应式为SO2－2e－＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，电极b为正极，正极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，A、C正确；根据原电池工作原理，H＋从a极区移向b极区，B正确；根据电子转移守恒，a极消耗SO2与b极消耗O2二者物质的量之比为2∶1，D错误。4.(2023·扬州广陵红桥中学)锌-空气电池可用作电动车的动力电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(C)A.该装置将电能转变为化学能B.石墨为负极C.电子经外电路由Zn流向石墨D.氧气在石墨电极上发生氧化反应【解析】该装置是原电池装置，可将化学能转化为电能，A错误；空气中的O2在石墨电极上得电子发生还原反应，故石墨为正极，B、D错误；电子经过导线由负极(Zn)流向正极(石墨)，C正确。5.(2023·南通联考)微生物电池的总反应：C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，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(A)A.放电时正极产生CO2B.微生物所在电极区放电时发生氧化反应C.电池工作时，质子移向O2所在电极D.O2所在电极区发生的反应：O2＋4H＋＋4e-=2H2O【解析】通入O2的一极是正极，放电时，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，正极产生H2O，A错误，D正确；微生物所在电极区为负极，发生氧化反应，B正确；质子通过质子交换膜从负极区移向正极(O2所在电极)区，C正确。6.(2023·南通阶段考试)为了便于酒驾测试，生产了一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池总反应为CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2O。下列有关说法正确的是(C)A.检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C.负极上发生的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋D.正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－【解析】检测时，电解质溶液中的H＋(阳离子)向正极移动，A错误；由关系式：O2～4e－知，若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗2.24L(即0.1mol)O2，B错误；CH3CH2OH在负极失电子转化为CH3COOH，C正确；电解质溶液显酸性，产物中不能出现OH－，D错误。7.(2023·连云港期中)下列有关金属的保护方法的说法正确的是(B)A.常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用B.白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀仍很慢C.轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，利用的是牺牲阴极法D.钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，利用的是钢铁的电化学保护法【解析】搪瓷层破损后，Fe直接暴露在空气中，容易发生电化学腐蚀，搪瓷层破损后不能再起到防止生锈的作用，A错误；镀锌层破坏后，Zn作原电池的负极，失电子，Fe作正极，Zn继续保护Fe，B正确；轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，利用的是牺牲阳极法，C错误；钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，在金属表面覆盖保护层，不属于电化学保护法，D错误。8.物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池称为浓差电池。如图是由Ag电极和硝酸银溶液组成的电池(c1<c2)，工作时，A极的质量不断减轻。下列说法正确的是(N—14，O—16，Ag—108)(D)A.Ag＋由交换膜右侧向左侧迁移B.B极为正极，发生氧化反应C.若外电路通过0.1mol电子，则右侧溶液减轻6.2gD.原电池的总反应不一定是氧化还原反应【解析】A极的质量不断减轻，则A极为负极，B极为正极，由于装置中所用的隔膜为阴离子交换膜，则只允许阴离子通过，故NOeq\o\al(－,3)由交换膜右侧向左侧迁移，A错误；A极为负极，发生氧化反应，B极为正极，发生还原反应，B错误；若外电路通过0.1mol电子，则右侧溶液中有0.1molNOeq\o\al(－,3)向左侧迁移，0.1molAg＋得到电子生成Ag，故右侧溶液减少0.1molAgNO3，即减轻17.0g，C错误。9.(2022·扬州期末)某水处理剂由纳米铁粉附着在多孔炭粉的表面复合而成，利用原电池原理处理弱酸性废水中的NOeq\o\al(－,3)时，其表面发生如图所示反应。下列说法正确的是(D)A.电池工作时，H＋向负极移动B.正极附近溶液的酸性增强C.负极的电极反应式为Fe－3e－=Fe3＋D.与单独使用纳米铁粉相比，该水处理剂能加快NOeq\o\al(－,3)的去除速率【解析】电池工作时，H＋向正极移动，A错误；NOeq\o\al(－,3)在正极上得电子被还原成NHeq\o\al(＋,4)，消耗H＋，正极附近溶液的酸性减弱，B错误；负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，C错误；与单独使用纳米铁粉相比，该水处理剂利用了原电池原理，能加快NOeq\o\al(－,3)的去除速率，D正确。10.(2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，下列有关说法正确的是(C)A.阴极的电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋B.金属M的活动性比Fe的活动性弱C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快【解析】阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护，不失电子，A错误；阳极金属M实际为原电池装置的负极，一般，原电池中负极金属比正极活泼，故金属M的活动性比Fe的活动性强，B错误；金属M失电子，电子经导线流入钢铁设施，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子，从而被保护，C正确；海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，故钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，D错误。11.(2023·海安中学)某钒电池放电原理如图所示。下列关于该钒电池放电过程的说法正确的是(B)A.电能主要转化为化学能B.a电极上的反应为VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2OC.氢离子由电极a区向电极b区移动D.1molV2＋参与反应，得到6.02×1023个电子【解析】原电池放电时，化学能主要转化为电能，A错误；由图可知，a电极上的反应为VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋e－=VO2＋＋H2O，B正确；由VOeq\o\al(＋,2)→VO2＋知，V元素的化合价降低，则a电极是正极，b电极是负极，阳离子由负极(b极)移向正极(a极)，C错误；由V2＋→V3＋知，1molV2＋参与反应，失去约6.02×1023个电子，D错误。12.(2023·淮安马坝中学)(1)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是N2＋8H＋＋6e－=2NHeq\o\al(＋,4)，A是氯化铵(填名称)。(2)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向从b到a(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应为CO＋O2－－2e－=CO2。13.(2023·扬州中学)(1)普通锌锰干电池放电时的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，其结构如图所示。①电池中属于盐的电解质为NH4Cl。②负极反应式为Zn－2e－＋2NHeq\o\al(＋,4)=[Zn(NH3)2]2＋＋2H＋。③放电时，正极上发生反应的物质是MnO2；NHeq\o\al(＋,4)向正极(填“正极”或“负极”)移动。(2)表面积相同的废锌皮(杂质不与硫酸反应)和纯锌片分别与同浓度的稀硫酸反应，产生氢气速率较快的是废锌皮，原因是废锌皮在稀硫酸中可构成原电池，产生H2速率较快。若用过量的纯锌片与一定量的稀硫酸反应，为了加快反应速率又不影响产生氢气的量，下列措施可行的是AC(填字母)。A.微热B.加入适量氧化铜C.加入少量硫酸铜溶液练习2原电池综合1.(2023·常州一中)纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷的原理如图所示。下列说法正确的是(D)A.该处理过程中将电能转化为化学能B.该处理过程中纳米零价铁中的Fe为正极C.每生成11.2L乙烷，转移0.4mol电子D.酸性废水中的五价砷除去过程中，As和S都被Fe2＋还原了【解析】该处理过程利用的是原电池原理，即将化学能转化为电能，A错误；Fe元素的化合价由0升高到＋2，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，作原电池的负极，B错误；气体所处状况未知，无法进行计算，C错误；由反应：14Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋AsOeq\o\al(－,3)＋14H＋=FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O知，As、S元素的化合价均降低，故酸性废水中的五价砷除去过程中，As和S都被Fe2＋还原了，D正确。2.(2023·镇江期中)国内某高校化学研究团队利用微生物电池除去废水中的CH3COO－，该电池装置如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(D)A.该电池能在高温下工作B.不锈钢是电池的负极C.石墨电极发生的电极反应：CH3COO－＋8e－＋7OH－=2CO2↑＋5H2OD.电池工作时，H＋透过质子交换膜向不锈钢电极迁移【解析】高温下，微生物容易失去活性，该电池不能在高温下工作，A错误；由[Fe(CN)6]3－→[Fe(CN)6]4－知，不锈钢电极上得电子发生还原反应，故不锈钢是电池的正极，B错误；石墨电极是电池的负极，石墨电极上发生失电子的氧化反应，不能得电子，C错误；电池工作时，H＋透过质子交换膜向正极(不锈钢电极)移动，D正确。3.(2023·扬州中学)利用假单胞菌分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是(C)A.该电池能在高温下工作B.该电池工作时，电流由A电极经用电器流入B电极C.A电极是负极，电极反应式为D.电池工作过程中，H＋从右室透过质子交换膜移动到左室【解析】高温下，菌株容易失去活性，故该电池不能在高温下工作，A错误；由O2→H2O知，B电极得电子发生还原反应，B电极是正极，则A电极为负极，原电池工作时，电流由正极(B电极)经用电器流入负极(A电极)，B错误；A电极是负极，发生失电子的氧化反应，C正确；电池工作过程中，H＋从左室(负极区)透过质子交换膜移动到右室(正极区)，D错误。4.(2023·响水中学)某科研小组设计如图所示的原电池装置制取硫酸并处理含氯废水[c(ClOeq\o\al(－,2))＝0.2mol/L]。下列有关说法正确的是(D)A.电极A为原电池负极，电极材料可以选用FeB.Ⅰ区溶液中c(H＋)升高，Ⅱ区溶液中c(H＋)降低C.电极A的电极反应式为SO2－2e－＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋D.每消耗32gSO2气体，理论上可以处理1.25L含氯废水【解析】SO2在负极上失去电子生成较浓硫酸，则电极A为原电池负极，Fe作负极时，Fe会失去电子，电极材料不可以选用Fe，A错误；电极A区，SO2失去电子生成较浓硫酸，溶液中c(H＋)升高，电极B区：Fe3＋＋e－=Fe2＋，Ⅰ区溶液中的部分H＋穿过质子交换膜进入Ⅱ区，Ⅱ区溶液中c(H＋)也升高，B错误；电荷、原子均不守恒，C错误；每消耗32g(即0.5mol)SO2气体，转移电子的物质的量为1mol，由得失电子守恒知，电极B(Fe3＋＋e－=Fe2＋)产生1molFe2＋，由反应4Fe2＋＋ClOeq\o\al(－,2)＋4H＋=4Fe3＋＋Cl－＋2H2O知，1molFe2＋可以反应0.25molClOeq\o\al(－,2)，理论上可以处理eq\f(0.25mol,0.2mol/L)＝1.25L含氯废水，D正确。5.(2023·徐州期中)羟胺(NH2OH)常用于有机合成。一种电化学法制取盐酸羟胺(NH3OHCl)的装置原理如图所示，已知铁可作NO反应的催化剂。下列说法正确的是(B)A.放电时Pt电极有Cl2生成B.放电时的正极反应式为NO＋3e－＋4H＋=NH3OH＋C.放电时，电路中每转移1mole－，负极区将增加1molH＋D.将质子交换膜改成阴离子交换膜，放电时的电极反应将发生变化【解析】放电时，H2在Pt电极表面发生失电子的氧化反应，没有Cl2生成，A错误；放电时，NO在正极上得电子发生还原反应，电极反应式为NO＋3e－＋4H＋=NH3OH＋，B正确；原电池工作时，阳离子从负极移向正极，根据电荷守恒，电路中每转移1mole－，正极区将增加1molH＋，C错误；放电过程中，使用质子交换膜时，H＋向含铁电极迁移，改用阴离子交换膜时，Cl－向Pt电极迁移，改变交换膜种类后，放电时的电极反应不变，D错误。6.(2023·南师附中)下列有关NaBH4和H2O2组成燃料电池的说法正确的是(B)A.BHeq\o\al(－,4)中不含配位键，与甲烷互为等电子体B.放电过程中，电极b区的溶液pH上升C.放电过程中，1molH2O2参与反应，失去约2×6.02×1023个电子D.a电极上的反应：BHeq\o\al(－,4)＋8OH－＋8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O【解析】BHeq\o\al(－,4)中，B原子提供空轨道、H－提供孤电子对形成配位键，A错误；放电过程中，电极b的反应式为H2O2＋2e－=2OH－，c(OH－)增大，溶液pH上升，B正确；1molH2O2参与反应，得到约2×6.02×1023个电子，C错误；电极a上，BHeq\o\al(－,4)发生失去电子的氧化反应，不是得到电子，D错误。7.(2024·连云港一模)用如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还可以淡化海水。下列说法正确的是(D)A.a极电极反应式：2CN－＋10e－＋12OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2OB.电池工作一段时间后，右室溶液的pH减小C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜D.若将含有26gCN－的废水完全处理，理论上可除去NaCl的质量为292.5g【解析】由图可知，a极CN－在碱性条件下失去电子生成N2和COeq\o\al(2－,3)，电极反应式为2CN－－10e－＋12OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2O，a极为负极，则b极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，A错误；b极消耗氢离子，右室溶液pH增大，B错误；Cl－通过交换膜Ⅰ进入左室，Na＋通过交换膜Ⅱ进入右室，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C错误；26gCN－物质的量为1mol，消耗1molCN－时转移5mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5molNaCl，其质量为292.5g，D正确。8.(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2＋以[Zn(OH)4]2－存在)