2024届高三新高考化学大一轮专题练习-原电池
一、单选题
1．（2023春·广东佛山·高三顺德市李兆基中学校考期中）一种镁—空气电池装置如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。则下列说法中错误的是
A．电流从b出发经外电路到a
B．活性炭可以加快在电极上的反应速率
C．负极反应式为
D．当电路中转移1mol电子时，可消耗标准状况下5.6L
2．（2023·天津河北·统考二模）镍—镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如下图所示，下列说法不正确的是
A．放电时a极为负极
B．放电时a极的反应
C．充电时b极接外接电源正极
D．用该电池电解足量的饱和食盐水，电路中通过，阴极生成
3．（2023·辽宁·模拟预测）某团队基于光激发碳纤维上的聚[1，4-二(2-噻吩基)]苯(PDTB)和二氧化钛()半导体构建了一种夹心三明治结构的高性能锌-空气电池，该装置利用充放电过程中与的相互转化，能够提升电池的放电电压，降低电池的充电电压，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．该装置可实现光能向电能和化学能的转化
B．电极电势：
C．开关K置于M处时，电子由极通过导线流向PDTB极
D．开关K置于N处时，极的电极反应式为
4．（2023春·四川雅安·高三雅安中学校考阶段练习）铝空气电池因成本低廉、安全性高，有广阔的开发应用前景。一种铝空气电池放电过程示意如图，下列说法正确的是
A．b极为负极，放电时发生氧化反应
B．电路中每转移4mol电子，消耗22.4L氧气
C．放电时OH-往b极迁移
D．该电池负极电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO+2H2O
5．（2023春·湖南长沙·高三统考学业考试）某原电池结构如图所示，下列有关该原电池的说法中正确的是
A．该装置将化学能转化成电能 B．电子流向：铁棒→溶液→碳棒
C．铁棒发生还原反应 D．总反应为
6．（2023秋·广西玉林·高三统考期末）高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．M电极为阴极
B．电池工作时，电流方向为：
C．极的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，正极区中的浓度增大
7．（2023·山东聊城·校联考三模）根据下列图示得出的结论正确的是
A．由图1可判断该反应的反应物中化学键的总键能大于生成物中化学键的总键能
B．图2装置能制备并能较长时间观察其颜色
C．图3装置中电流表指针发生明显偏转
D．由图4可证明图示条件下
8．（2023春·上海徐汇·高三上海民办南模中学校考期中）近年来一些近海的煤电厂利用海水微碱性(8.0≤pH≤8.3)开发海水脱硫新工艺。主要原理是：工业烟气中的SO2与海水生成H2SO3，H2SO3被进一步氧化成SO。脱硫后海水酸性增强，与新鲜海水中的CO和HCO反应，最终烟气中的SO2大部分以硫酸盐的形式排入大海。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，下列说法正确的是
A．电极b周围溶液pH变小
B．溶液中H+由a极区→b极区
C．a极为正极，反应式：SO2-2e-+2H2O=4H++SO
D．一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量相等
9．（2023春·浙江台州·高三校联考期中）某燃料电池装置如图所示，则有关该电池的说法不正确的是
A．根据电子移动方向，可知a极为电池的负极
B．该电池的总反应可表示为：2H2+O2=2H2O
C．b极发生的电极反应：O2+ 4e-+ 2H2O=4OH-
D．溶液中OH-由a极向b极移动
10．（2023春·山西太原·高三统考期中）某兴趣小组设计的原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是
A．Zn作正极，发生还原反应 B．可将电能转化为化学能
C．电子由铜片经导线流向锌片 D．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
11．（2022春·云南昆明·高三统考期末）某同学按如图所示装置进行实验，并通过红外热成像技术测定Zn片区域的温度，绘制反应过程中的温度变化曲线。下列有关说法正确的是
A．装置Ⅰ、Ⅱ中温度变化曲线完全一致 B．装置Ⅱ中产生气泡的速率比装置Ⅰ慢
C．装置Ⅰ、Ⅱ中铜片上均发生还原反应 D．装置Ⅱ溶液中的氢离子向铜片移动
12．（2023春·湖南长沙·高三长沙一中校考阶段练习）已知：。下列说法不正确的是
A．中的键电子云轮廓图：
B．燃烧生成的HCl气体与空气中的水蒸气结合呈雾状
C．久置工业盐酸常显黄色，是因盐酸中溶解了氯气的缘故
D．可通过原电池将与反应的化学能转化为电能
13．（2023春·山东青岛·高三山东省青岛第一中学校考期中）氢氧熔融碳酸盐(主要成分为碳酸钠和碳酸钾)燃料电池是一种高温电池(800~900℃)，工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．该电池在室温下也可以正常工作
B．负极反应式为
C．该电池可消耗工厂中排出的，减少温室气体的排放
D．电池工作时，外电路中通过0.2mol电子时，消耗0.8mol
14．（2023·江苏南京·高三南京师范大学附属扬子中学校考学业考试） 氢是燃料电池的理想燃料。氢燃料电池的使用推动了氢气制取、储存和利用技术的不断创新。氨在燃料电池中与O2反应生成N2和H2O，氨易于储存，且泄漏时易被察觉，也是燃料电池的理想燃料。一种氢氧燃料电池的反应装置如图所示。下列说法正确的是
A．电极a是正极
B．电子经导线由电极b流入电极a
C．该电池的总反应为2H2 + O2 = 2H2O
D．该装置可将电能转化为化学能
二、非选择题
15．（2022秋·福建泉州·高三校考阶段练习）如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题：
(1)通入氧气的电极为_______(填“正极”成“负极”)；
(2)铁电极为_______(填“阳极”或“阴极”)，石墨电极(C)的电极反应式为_______。
(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中阳极上电极反应式为_______，反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，生成氢气的分子数为_______，丙装置中阴极析出铜的质量为_______g；
(5)某同学利用甲醚燃料电池设计电解法制取漂白液或的实验装置(如图所示)；
①若用于制漂白液，a为电池的_______(填“正极”成“负极”)，电解质溶液最好用_______；
②若用于制，使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用_______作电级。
16．（2022春·吉林白城·高三校考期中）化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题：
(1)图中，正极电极反应式：________；电子流向：________极沿导线流入________极(Zn或Cu)。
(2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解质溶液。放电时总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，负极电极反应式为：Pb-2e-+SO=PbSO4。
①写出放电时正极的电极反应式：________；
②铅蓄电池放电时，负极质量将________(填 “增大” “减小” 或 “不变”)。
17．（2022春·重庆江北·高三校考阶段练习）化学反应与能量变化是化学研究的重要问题，根据相关材料分析回答：
(1)已知断开1mol下列物质中的化学键需要吸收的能量如下表：
物质 N2 O2 NO
吸收的能量 946kJ 498kJ 632kJ
根据以上数据判断：N2+O2=2NO属于_______反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应_______(填字母)不能设计成原电池。
A．CH4+2O2=CO2+2H2O B．Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
C．2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
(3)把A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。
装置
电子从A到B C电极的质量增加 二价金属D不断溶解
根据表中信息判断四种金属活动性由大到小的顺序是_______；写出装置乙中正极的电极反应式：_______。
(4)用CH4和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图
①则电极d是_______(填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式为_______；
②若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为_______L。
18．（2022秋·福建泉州·高三福建省德化第一中学校考阶段练习）某兴趣小组用如图所示装置研究电化学相关问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲池为_______(填“原电池”或“电解池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_______。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______。
(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积_______(标准状况下)，丙池中_______极(填“C”或“D”)析出_______g铜。
参考答案：
1．C
【分析】Mg、活性炭和KOH浓溶液构成原电池，Mg易失电子作负极，C作正极，负极电极反应式为Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2↓，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池反应式为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。
【详解】A．由上述分析可知，a为负极，b为正极，原电池工作时，电流由正极流向负极，即电流从b出发经外电路到a，故A正确；
B．活性炭可吸附氧气，使正极上氧气的浓度增大，加快O2在正极上的反应速率，故B正确；
C．由上述分析可知，负极的电极反应式为Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2↓，故C错误；
D．根据O2~4e-可知，当电路中转移1mol电子时，消耗0.25mol氧气，标况下体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L，故D正确；
故答案选C。
2．B
【分析】根据化合价升降，左室元素化合价升高，失去电子，作负极，右室元素化合价降低，得到电子，作正极。
【详解】A．根据图中信息电子从左转移到右边，因此放电时a极为负极，b极为正极，故A正确；
B．根据图中负极Cd变为Cd(OH)2，则放电时a极的反应，故B错误；
C．放电时b极为正极，充电时b极接外接电源正极，故C正确；
D．用该电池提供的电能电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，电路中通过0.2mole-，则阴极生成氢气物质的量为0.1mol，质量为0.2g，故D正确；
综上所述，答案为B。
3．B
【详解】A．由图可知，开关K置于M处时，该装置为原电池，需要利用光能，开关K置于N处时，该装置为电解池，也需要光能，则该装置可实现光能向电能和化学能的转化，选项A正确；
B．原电池中正极的电势大于负极，则电极电势：，电解池中阳极的电势大于阴极，则电极电势：，选项B错误；
C．原电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，则开关K置于M处时，电子由极通过导线流向极，选项C正确；
D．开关K置于N处时，该装置为电解池，极为阴极，其电极反应式为，选项D正确；
答案选B。
4．D
【分析】由题干图示信息可知，该铝-空气电池工作时，Al发生失电子的氧化反应生成NaAlO2，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应为4OH-+Al-3e-=+2H2O，正极反应为O2+H2O+4e-=4OH-，放电时阴离子移向负极，阳离子移向正极，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，b极为正极，放电时发生还原反应，A错误；
B．由分析可知，电路中每转移4mol电子，消耗1mol氧气，由于不一定是标准状况下，无法计算所需氧气的体积，B错误；
C．由分析可知，放电时阴离子移向负极，即OH-往负极a极迁移，C错误；
D．由分析可知，该电池负极电极反应为：Al+4OH--3e-=AlO+2H2O，D正确；
故答案为：D。
5．A
【分析】根据装置图可知，活泼金属铁作负极，发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，碳棒作正极，氢离子发生得电子的还原反应，其电极反应式为：2H++2e-=H2，据此分析解答。
【详解】A．原电池将化学能转化成电能，故A正确；
B．原电池中，电子从负极经外电路流向正极，本装置中，电子从铁棒经外电路流向碳棒，故B错误；
C．铁棒失去电子，发生氧化反应，故C错误；
D．根据原电池正负极反应可知，总反应为，故D错误；
故选A。
6．C
【详解】A．极为负极，极为正极，故错误；
B．原电池中，电流方向由正极经过外电路流向负极，再经过电解质溶液中的离子流向正极，电流方向为：，故B错误；
C．极为正极，电极反应式为，故C正确；
D．正极生成氢氧根离子，正极区中的浓度减小，故D错误；
故答案选C。
7．D
【详解】A．从图看2XY=X2+Y2中反应物的总能量高于生成物为放热反应，那么反应物的总键能应该小于生成物的总键能，A项错误；
B．Fe在阴极无法产生Fe2+，该反应中无法看到白色沉淀，B项错误；
C．Zn直接在左池与盐酸反应，无法形成稳定的电流，所以指针不偏转，C项错误；
D．从图可以看出稀释相同倍数，HA的pH变化更大，说明HA的酸性更强，Ka更大，证明图示条件下 Ka(HA)>Ka(HB)，D项正确；
故选D。
8．B
【分析】由图可知，a极硫元素价态升高失电子，故a极为负极，电极反应式为SO2-2e-+2H2O═4H++，b极为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，据此作答。
【详解】A．b极为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，氢离子浓度减小则溶液pH变大，故A错误；
B．原电池工作时，阳离子向正极(b)移动，故B正确；
C．a极为负极，电极反应式为SO2-2e-+2H2O═4H++，故C错误；
D．由两极反应可知，电池总反应为2SO2+O2+2H2O=4H++2，a极消耗SO2为b极消耗O2的物质的量的2倍，故D错误；
故选：B。
9．D
【分析】从图看电极a为电子流出的极为负极，b为正极。
【详解】A．利用电子的移动方向判断，A项正确；
B．该电池为H2燃料电池，总反应为2H2+O2=2H2O，B项正确；
C．b极为正极O2发生还原反应O2+ 4e-+ 2H2O=4OH-，C项正确；
D．原电池中离子的移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极，即OH-由b极移向a极，D项错误；
故选D。
10．D
【分析】Zn、Cu和稀硫酸构成原电池，该原电池中Zn易失电子作负极、Cu作正极，电子由负极沿导线流向正极，据此分析解答。
【详解】A．Zn易失电子发生氧化反应而作负极，故A错误；
B．该装置为原电池，放电时将化学能转化为电能，故B错误；
C．电子由负极(锌片)经导线流向正极(铜片)，故C错误；
D．蓄电池充电时，蓄电池外接电源为电解池装置，电能转化为化学能，发生了氧化还原反应，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，故D正确；
故选：D。
11．D
【分析】装置Ⅰ中没有构成闭合回路，所以不能构成原电池，Zn和稀硫酸发生化学腐蚀；装置Ⅱ符合原电池构成条件，所以装置Ⅱ为原电池；
【详解】A．装置Ⅰ中没有形成原电池，锌与稀硫酸反应放出热量，温度较高，装置Ⅱ形成原电池，化学能主要转化为电能，温度较低，选项A错误；
B．电化学腐蚀比化学腐蚀快，所以装置Ⅱ中产生气泡的速率比装置Ⅰ快，选项B错误；
C．装置Ⅰ中铜片不反应、装置Ⅱ中铜片上氢离子得电子产生氢气，发生还原反应，选项C错误；
D．装置Ⅱ溶液中的氢离子向正极铜片移动，选项D正确；
答案选D。
12．C
【详解】A．p电子云呈哑铃形，氯气是利用两个p轨道上的电子形成共用电子对的，所以p pσ 键电子云轮廓图为： ，故A正确；
B．HCl极易溶于水，氢气在氯气中燃烧生成的氯化氢与空气中的水蒸气结合呈雾状，故B正确；
C．久置工业盐酸常显黄色，是因盐酸中有三价铁离子的缘故，故C错误；
D．氢气和氯气发生的反应是自发的氧化还原反应，可通过原电池将 H2与 Cl2反应的化学能转化为电能，故D正确；
故选C。
13．B
【分析】该原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，O2发生得电子的还原反应，则左侧电极为负极，右侧电极为正极，负极反应为，正极反应为O2+2CO2+4e-=2，总反应为2H2+O2=2H2O，据此分析解答。
【详解】A．氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，常温下不能正常工作，A错误；
B．由分析可知，原电池工作时，H2发生失电子的氧化反应，为负极，负极反应为，B正确；
C．原电池工作时总反应为2H2+O2=2H2O，不能利用工厂中排出的CO2，不能减少温室气体的排放，C错误；
D．正极反应为O2+2CO2+4e-=2，外电路中通过0.2mol电子时消耗=0.05molO2，D错误；
故答案为：B。
14．C
【详解】A．氢氧燃料电池中，H2在负极a上被氧化，O2在正极b上被还原，A错误；
B．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即由a通过负载流向b，B错误；
C．该电池总反应是2H2 + O2 = 2H2O，C正确；
D．该装置为原电池，该装置可将化学能转化为电能，D错误；
故选C。
15．(1)正极
(2) 阴极 2Cl--2e-=Cl2↑
(3) Zn- 2e- = Zn2+、Cu- 2e- = Cu2+ 减小
(4) 0.2NA 12.8g
(5) 负极 饱和食盐水 铁
【详解】（1）燃料电池是将化学能转变为电能的装置，属于原电池，投放燃料的电极是负极，投放氧化剂的电极是正极，所以通入氧气的电极是正极。
（2）乙池有外接电源属于电解池，铁电极连接原电池的负极，所以是阴极，则石墨电极是阳极，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。
（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，阳极上不仅铜，还有锌也会失电子进入溶液，反应式为：
Zn- 2e- = Zn2+、Cu- 2e- = Cu2+，阴极上析出铜，根据转移电子数相等知，阳极上溶解的铜的质量小于阴极上析出的铜，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将减小。
（4）根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为：O2~2H2~2Cu，2.24L氧气为0.1mol，则生成氢气的分子数为0.2NA，丙装置中阴极析出铜的质量为0.2mol64g/mol=12.8g。
（5）①电解饱和食盐水时，阴极上析出氢气，阳极上析出氯气，氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠，次氯酸钠是漂白液的有效成分，B电极上生成氯气，生成的氯气上升，能和氢氧化钠溶液充分的反应生成次氯酸钠，所以A极上析出氢气，即A极是阴极，所以a为电池负极。
②若用于制，使用硫酸钠做电解质溶液，阴极上氢离子放电生成氢气，如果阳极是惰性电极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁，所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁。
16．(1) Zn Cu
(2) PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O 增大
【解析】（1）
该装置构成原电池，锌的活泼性大于铜，铜是正极、锌是负极，氢离子在正极得电子生成氢气，正极电极反应式为；原电池中，电子由负极经导线流入正极，电子流向：Zn极沿导线流入Cu极。
（2）
放电时正极得电子发生还原反应，正极的电极反应式PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O；
②根据负极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，放电时负极质量将增大。
17．(1)吸热
(2)C
(3) D>A>B>C
(4) 正极 CH4-8e- +2H2O=CO2 +8H+ 11.2
【解析】（1）
断开1mol氮氮三键需要吸收946kJ，断开1molO=O需要吸收498kJ，形成1molNO放出632kJ，，根据以上数据判断：N2+O2=2NO属于吸热反应；
（2）
能设计成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应，
A.甲烷的燃烧是自发的氧化还原反应，可以设计成原电池，故A正确；
B. 铁比铜活泼，Fe可以置换出CuSO4中的铜，属于自发的氧化还原反应，可以设计成原电池，故B正确；
C.中和反应不是氧化还原反应，没有电子的得失，不能设计成原电池，故C错误；
D. Pb和PbO2在酸性环境可以发生归中反应生成PbSO4，是自发的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D正确；
故答案为C
（3）
原电池的一个应用是可以判断金属的活泼性，一般负极比正极活泼。电子从A到B说明A为负极，B为正极，A>B；C电极的质量增加说明Cu2+在正极析出，C为正极B为负极，B>C；二价金属D不断溶解，说明D为负极，A为正极，D>A，四种金属活动性由大到小的顺序是D>A>B>C；乙中正极为C，C电极的质量增加说明Cu2+在正极析出，电极反应式为；
（4）
①因电极c是电子流出的一极，则电极c为负极，电极d为正极，甲烷在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH4-8e- +2H2O=CO2 +8H+。
②原电池中正极反应式为2O2 +8H++8e-= 4H2O，当转移2 mol电子时，消耗氧气的物质的量为0.5 mol，标准状况下的体积为0.5 mol 22.4 L /mol=11.2 L。
18．(1) 原电池
(2) 阳极
(3) 280 D 1.60
【分析】甲池中两个电极分别通入CH3OH和O2，则甲池为燃料电池，乙池、丙池为电解池。甲池中，通CH3OH的Pt电极(左)为负极，通O2的Pt电极(右)为正极；乙池中，A电极(C)为阳极，B电极(Ag)为阴极；丙池中，C电极为阳极，D电极为阴极。
【详解】（1）由分析可知，甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，CH3OH失电子产物与电解质反应，生成等，电极反应式为。答案为：原电池；；
（2）由分析知，乙池中A(石墨)电极的名称为阳极，在乙池中，AgNO3溶液中的Ag+在阴极得电子生成Ag，水电离产生的OH-失电子生成O2等，总反应式为。答案为：阳极；；
（3）在甲、乙、丙三池中，线路中通过电子的物质的量相等，依据得失电子守恒，可建立如下关系式：O2——4e-——4Ag——2Cu，n(Ag)==0.05mol，V(O2)==280mL，m(Cu)=1.60g，所以当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2的体积280(标准状况下)，丙池中D极(填“C”或“D”)析出1.60g铜。答案为：280；D；1.60。
【点睛】在多池串联电路中，通过电子的物质的量相等，可建立关系式求解。
