2021届高三化学一轮复习课时同步跟踪检测（二十） 原电池 化学电源（含答案）

第 1 页 共 8 页 跟踪检测（二十） 原电池 化学电源 1．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　) A．正极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从 Cu 极流向 Zn 极 D．盐桥中的 K＋移向 ZnSO4 溶液 答案：B 2．用 a、b、c、d 四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述正确的是(　　) 甲 乙 丙 实验 装置 现象 a 不断溶解 c 的质量增加 a 上有气泡产生 A.装置甲中的 b 金属是原电池的负极 B．装置乙中的 c 金属是原电池的阴极 C．装置丙中的 d 金属是原电池的正极 D．四种金属的活动性顺序：d>a>b>c 解析：甲中 a 不断溶解说明 a 是负极，活动性：a>b，A 错误；原电池用正极或负极命 名电极，B 错误；由乙中现象知活动性：b>c；丙中 d 是负极，活动性：d>a，C 错误。 答案：D 3．研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和 钢板为电极材料，以 LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正 确的是(　　) A．放电时金属锂做负极 B．放电时 OH－向正极移动 C．水既是氧化剂又是溶剂第 2 页 共 8 页 D．总反应为 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 解析：原电池中活泼金属做负极，锂比铁活泼，故锂做负极，A 正确；原电池中，放电 时阴离子向负极移动，B 错误；金属锂和水反应生成氢氧化锂和氢气，该反应中，水是氧化 剂，水在电池中还是溶剂，C 正确；锂水电池中，金属锂和水反应生成氢氧化锂和氢气，总 反应为 2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故 D 正确。 答案：B 4．(2019·高考天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌­碘溴液流电池，其工作 原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。 下列叙述不正确的是(　　) A．放电时，a 电极反应为 I2Br－＋2e－===2I－＋Br－ B．放电时，溶液中离子的数目增大 C．充电时，b 电极每增重 0.65 g，溶液中有 0.02 mol I－被氧化 D．充电时，a 电极接外电源负极 解析：根据题图，左侧 a 极发生 I2Br－＋2e－===2I－＋Br－时，发生的是还原反应，右侧 b 极发生 Zn－2e－===Zn2＋，可以得出总反应为 I2Br－＋Zn===Zn2＋＋Br－＋2I－，故 b 为原电 池负极，a 为原电池正极。 A 对：放电时，a 极反应为 I2Br－＋2e－===2I－＋Br－。B 对：放电时，由总反应可知离 子数目增大。C 对：充电时，b 极每增重 0.65 g，被还原的 Zn 的物质的量为 0.01 mol，则消 耗 0.02 mol I－。D 错：充电时，a 极发生氧化反应，做阳极，接电源正极。 答案：D 5．(2020·广东佛山二检)沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．碳棒 b 的电极反应式为 O2＋4e－＋4H＋===2H2O第 3 页 共 8 页 B．光照强度对电池的输出功率有影响 C．外电路的电流方向：碳棒 a→碳棒 b D．酸性增强不利于菌落存活，故工作一段时间后，电池效率降低 解析：由题图可知，碳棒 a 作负极，碳棒 b 作正极。A 项，正极 O2 得电子生成水，电 极反应式为 O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故 A 正确；B 项，CO2 在光照和光合菌的作用下反应 生成氧气，光照强度对电池的输出功率有影响，故 B 正确；C 项，外电路电流由正极流向 负极，即由碳棒 b→碳棒 a，故 C 错误；D 项，酸性增强会使菌落失活，工作一段时间后， 电池效率降低，故 D 正确。 答案：C 6．(2020·福建四地六校联考)新装修的房屋会释放出有毒的甲醛气体。银­Ferrozine 法检 测甲醛(HCHO)的原理如下(在原电池中完成氧化银与甲醛的反应)： 下列说法正确的是(　　) A．其他条件相同，甲醛浓度越小，所得有色配合物溶液的吸光度越大 B．电池正极的电极反应式为 Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O C．30 g HCHO 被氧化时，理论上电路中通过 2 mol 电子 D．理论上，消耗 HCHO 和消耗 Fe3＋的物质的量之比为 4∶1 解析：选 B　HCHO 中 C 为 0 价。该检测过程涉及的化学反应为 2Ag2O＋HCHO===4Ag ＋CO2＋H2O，Ag＋Fe3＋===Ag＋＋Fe2＋，Fe2＋与 Ferrozine 形成有色配合物。吸光度与有色 物质的浓度成正比，根据反应式可推出吸光度与甲醛的浓度成正比，A 项错误；负极的电极 反应式为 HCHO－4e －＋H2O===CO2＋4H ＋，正极的电极反应式为 2Ag2O＋4e －＋4H ＋ ===4Ag＋2H2O，B 项正确；n(HCHO)＝ 30 g 30 g·mol－1＝1 mol，负极消耗 1 mol HCHO，理论上 电路中通过 4 mol 电子，C 项错误；HCHO→4Ag→4Fe2＋，1 mol HCHO 完全反应，理论上 能生成 4 mol Ag，消耗 4 mol Fe3＋，D 项错误。 7．镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁 原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为 xMg＋ Mo3S4放电 充电 MgxMo3S4，下列说法正确的是(　　) A．电池放电时，正极反应为 Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4 B．电池放电时，Mg2＋向负极迁移 C．电池充电时，阳极反应为 xMg2＋＋2xe－===xMg第 4 页 共 8 页 D．电池充电时，阴极发生还原反应生成 Mo3S4 解析：选 A　A 项，电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4 为正极， 被还原，电极反应为 Mo3S4＋2xe－＋xMg2＋===MgxMo3S4，正确；B 项，电池工作时，阳离 子向正极移动，错误；C 项，充电时，阳极发生氧化反应，错误；D 项，电池充电时，阴极 发生还原反应，Mg 为阴极，生成金属镁，错误。 8．(2020·江淮十校联考)利用反应 6NO 2＋8NH3===7N2＋12H2O 设计的电池装置如图所 示，该装置既能有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，下列说法 不正确的是(　　) A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．电极 A 上发生氧化反应，电极 B 为正极 C．电极 A 的电极反应式为 2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．当有 2.24 L(标准状况)NO2 被处理时，转移电子 0.4 mol 解析：选 C　由已知反应可知，反应中 NO2 为氧化剂，NH3 为还原剂，则电极 A 为负 极，发生氧化反应，电极 B 为正极，发生还原反应，电流由正极经导线流向负极，A、B 项 正确；电解质溶液呈碱性，则电极 A 的电极反应式为 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，C 项错误；当有标准状况下 2.24 L(0.1 mol)NO2 被处理时，转移电子为 0.1 mol×(4－0)＝0.4 mol， D 项正确。 9.我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na­CO2 电池。放电时 该电池“吸入”CO2，充电时“呼出”CO2。吸入 CO2 时，其工作原理如 图所示。吸收的全部 CO2 中，有2 3转化为 Na2CO3 固体沉积在多壁碳 纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是(　　) A．“吸入”CO2 时，钠箔为正极 B．“呼出”CO2 时，Na＋向多壁碳纳米管电极移动 C．“吸入”CO2 时的正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C D．标准状况下，每“呼出”22.4 L CO2，转移电子 0.75 mol 解析：选 C　“吸入”CO2 时，是原电池，根据图示，钠变成了 Na＋，被氧化，钠箔为负 极，故 A 项错误；“呼出”CO2 时，是电解池，阳离子向阴极移动，Na＋向钠箔电极移动， 故 B 项错误；放电时该电池“吸入”CO2，吸收的 CO2 有2 3转化为 Na2CO3 固体，有1 3转化为 C， 正极反应：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C，故 C 项正确；标准状况下，22.4 L CO2 的物第 5 页 共 8 页 质的量为 1 mol，根据 2Na2CO3＋C－4e－===4Na＋＋3CO2↑，可知每“呼出”1 mol CO2，转移 电子4 3 mol，故 D 项错误。 10．可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解质溶 液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(　　) A．以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解质溶液时，正极反应都为 O2＋2H2O＋4e－===4OH － B．以 NaOH 溶液为电解质溶液时，负极反应为 Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以 NaOH 溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的 pH 保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 解析：选 A　正极 O2 得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为 O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－，A 项正确；铝作负极，在碱性溶液(NaOH)中的负极反应为 Al＋4OH －－3e － ===AlO－2 ＋2H2O，B 项错误；在碱性电解质溶液中总的电池反应式为 4Al＋3O 2＋4OH － ===4AlO－2 ＋2H2O，溶液 pH 降低，C 项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D 项错 误。 11．(2020·太原模拟)氨硼烷(NH3·BH3)电池可在常温下工作，装置如图所示。该电池工 作时的总反应为 NH3·BH3＋3H2O2===NH4BO2＋4H2O。下列说法正确的是(　　) A．负极附近溶液的 pH 增大 B．正极的反应式为 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C．电池工作时，BO －2 通过质子交换膜向正极移动 D．消耗 3.1 g 氨硼烷，理论上转移 0.2 mol 电子 解析：选 B　根据装置图可知，电池负极反应为 NH3·BH3－6e－＋2H2O===NH4BO2＋6H ＋，正极反应为 3H2O2＋6e－＋6H＋===6H2O。根据负极反应，负极附近溶液的 pH 减小，故 A 错误，B 正确；电池工作时，BO －2 不能通过质子交换膜，故 C 错误；消耗 3.1 g 氨硼烷， 理论上转移 0.6 mol 电子，故 D 错误。 12．(2020·陕西一检)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电 极的反应物，固体 Al2O3 陶瓷(可传导 Na＋)为电解质，其原理如图所示：第 6 页 共 8 页 下列说法正确的是(　　) A．放电时，电极 A 为正极 B．充电时，Na＋从电极 A 向电极 B 迁移 C．充电时，电极 B 反应式为 S2－x －2e－===xS D．该电池工作的适宜温度应控制在 25 ℃左右 解析：选 C　放电时，熔融 Na 发生氧化反应，电极 A 为负极，A 项错误；充电时，电 极 A 为阴极，电极 B 为阳极，电解池中阳离子从阳极向阴极迁移，B 项错误；充电时，阳 极上 S 2－x 失电子，发生氧化反应，电极反应式为 S2－x －2e－===xS，C 项正确；该电池以熔融 金属钠、熔融硫和多硫化钠分别作为两个电极的反应物，因此该电池工作时应保证 Na、S 均为熔融状态，而 25 ℃左右时 Na、S 均为固态，D 项错误。 13．一种锂钒氧化物热电池装置如图所示。其电池总反应为 xLi＋ LiV3O8===Li1＋xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化。 下列说法正确的是(　　) A．Li­Si 合金为该热电池的正极 B．电池放电时，Cl－移向 LiV3O8 电极 C．LiCl­KCl 共晶盐可用 LiCl 和 KCl 的混合水溶液代替 D．放电时，正极反应式为 LiV3O8＋xLi＋＋xe－===Li1＋xV3O8 解析：选 D　由电池总反应可知，Li 被氧化生成 Li＋，故 Li­Si 合金是该热电池的负极， LiV3O8 是正极，A 错误；电池放电时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故 Cl－移向 Li­Si 合金电极，B 错误；Li 是活泼金属，可与水反应生成 LiOH 和 H2，故不能用 LiCl 和 KCl 的混合水溶液代替 LiCl­KCl 共晶盐，C 错误；放电时，正极上 LiV3O8 得电子被还原，则电 极反应式为 LiV3O8＋xLi＋＋xe－===Li1＋xV3O8，D 正确。 14．直接乙醇燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种 乙醇燃料电池。 (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为_____________________________________。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极 a 上发生的电极反应式为第 7 页 共 8 页 ________________________________________________________________________， 使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是__________________。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极 b 上发生的电极反应式为 ________________________________________________________________________， 通过质子交换膜的离子是________。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO 2－3 向电极 ________(填“a”或“b”)移动，电极 b 上发生的电极反应式为______________________。 解析：(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气或空气的一极为正极，三种乙 醇燃料电池中正极反应物均为氧气。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极 a 为负极，电极反应式为 C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO 2－3 ＋11H2O，使用空气代替氧气，空气中的 CO2 会与 KOH 溶液反应，降低溶液的碱性，同 时反应中也会消耗 KOH，所以电池工作过程中碱性会不断降低。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极 b 为正极，电极反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O；质子 交换膜能够使质子(H＋)通过。 (4)根据图示可知，a 为负极，原电池中阴离子由正极向负极移动，所以 CO 2－3 向电极 a 移动；电极 b 为正极，由图示可知，CO2 也参与了正极的反应，电极反应式为 O2＋2CO2＋4e －===2CO2－3 。 答案：(1)氧气 (2)C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO2－3 ＋11H2O　空气中的 CO2 会与 KOH 溶液反应，降 低溶液的碱性，同时反应中也会消耗 KOH (3)O2＋4H＋＋4e－===2H2O　H＋ (4)a　O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3 15．氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题： (1)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂 N2O4 反应生成 N2 和水蒸气。 已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l)　ΔH1＝－19.5 kJ·mol－1 ②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534.2 kJ·mol－1 写出肼和 N2O4 反应的热化学方程式：___________________________________。 (2) 肼 － 空 气 燃 料 电 池 是 一 种 碱 性 电 池 ， 该 电 池 放 电 时 ， 负 极 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)科研人员开发出一种由甲醇和氧气构成，以强碱作电解质溶液的新型手机电池，充 一次电可供手机连续使用一个月，则通入甲醇的是________(填“正”或“负”)极，写出该电池 的负极反应式：____________________________________________________。 (4)Zn­MnO2 干电池应用广泛，电解质溶液是 ZnCl2­NH4Cl 混合溶液。 ①该电池的负极材料是________(填名称)。电池工作时，电子流向________(填“正极”第 8 页 共 8 页 或“负极”)。 ②若 ZnCl2­NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2＋，则会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 ________________________________________________________________________。 ③MnO2 的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4 溶液。阳极的电极反应 式为________________________________________________________________________。 若电路中通过 4 mol 电子，标准状况下产生气体的物质的量为________。 解析：(1)根据盖斯定律，由 2×②－①得肼与 N2O4 反应的热化学方程式：2N2H4(l)＋ N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝－1 048.9 kJ·mol －1。(2)肼在负极上参加反 应，根据反应②以及环境是碱性，可知电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O。(3) 根据燃料电池的原理可知，通入甲醇的一极为负极，其电极反应式为 CH3OH－6e－＋8OH－ ===CO2－3 ＋6H2O。(4)①锌是活泼金属，因此锌为负极，根据原电池的工作原理，电子从负 极经外电路流向正极；②锌比铜活泼，能把铜置换出来，锌、铜与电解质溶液构成原电池， 加快锌的腐蚀；③阳极失电子发生氧化反应，因此阳极的电极反应式为 Mn2＋＋2H2O－2e－ ===MnO2＋4H＋，阴极的电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑，因此电路中通过 4 mol e－，生成 氢气的物质的量为 2 mol。 答案：(1)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1 048.9 kJ·mol－1 (2)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O (3)负　CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3 ＋6H2O (4)①锌　正极　②Zn 与 Cu 2＋ 反应生成 Cu，Zn、Cu 形成原电池而加快 Zn 的腐蚀　 ③Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋　2 mol