2024届高三新高考化学大一轮专题训练--原电池
一、单选题
1．（2023春·甘肃张掖·高一高台县第一中学校考阶段练习）下列关于四种装置的叙述错误的是
A．电池I：铜表面产生气泡
B．电池Ⅱ：锌筒作负极，被氧化
C．电池Ⅲ：是充电电池，属于二次电池
D．电池Ⅳ：外电路中电流由电极a通过导线流向电极b
2．（2023·全国·统考高考真题）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
选项 实验操作及现象 结论
A 常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B 取一定量样品，溶解后加入溶液，产生白色沉淀。加入浓，仍有沉淀 此样品中含有
C 将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝 的金属性比强
D 向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
A．A B．B C．C D．D
3．（2023·全国·统考高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是
A．放电时为正极
B．放电时由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
4．（2023春·江苏连云港·高三校联考阶段练习）我国某科研机构设计下图装置，利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理(达到可排放标准)，一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法不正确的是
A．该装置不适合在高温下处理含苯酚废水
B．M电极的的电极反应式为：C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H＋
C．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
D．N电极反应式为：Cr2O＋6e-＋8H＋=2Cr(OH)3↓＋H2O
5．（2023·江苏扬州·扬州中学校考模拟预测）一种新型AC/LiMn2O4电池体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1：2反应合成)，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极。充电、放电的过程如图所示：
下列说法正确的是
A．合成LiMn2O4的过程中可能有H2产生
B．放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+xe-=Li(1-x)Mn2O4+xLi+
C．充电时AC极应与电源负极相连
D．可以用Li2SO4水溶液做电解液
6．（2023·江苏扬州·扬州中学校考模拟预测）氯及其化合物应用广泛。氯的单质Cl2可由MnO2与浓盐酸共热得到，Cl2能氧化Br-，可从海水中提取Br2；氯的氧化物ClO2可用于自来水消毒，ClO2是一种黄绿色气体，易溶于水，与碱反应会生成ClO与ClO；亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效漂白剂和氧化剂。亚氯酸钠(NaClO2)实验室制备过程为：①在强酸性介质中用SO2还原NaClO3制备ClO2；②在碱性介质中ClO2与H2O2反应，得到亚氯酸钠溶液；③再经一系列操作可得亚氯酸钠固体。下列说法正确的是
A．①中可用盐酸作强酸性介质，②中可用NaOH作碱性介质
B．反应①阶段，参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为1∶2
C．反应②中的H2O2可用NaClO4代替
D．若通过原电池反应来实现①，正极的电极反应为ClO+e-+2H+=ClO2+H2O
7．（2023春·江西南昌·高一南昌市铁路第一中学校考阶段练习）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电极为正极
B．电池工作时，电流方向为：
C．N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
8．（2023·福建泉州·泉州五中校考一模）一种新型的锂—空气二次电池的工作原理如图所示。下列说法中错误的是
A．电路中有2mol电子通过时，水性电解液的质量增加16g
B．催化剂可以吸附氧气，促进氧气得电子发生还原反应
C．电池充电时，电子从电源负极流向锂电极，锂电极作阴极
D．固体电解质既可以传递离子又可以起到隔膜的作用
9．（2023·广东深圳·红岭中学校考模拟预测）在考古研究中，通过分析铜器中同位素的比值，可以推断铜器是否同源。下列说法不正确的是
A．是第五周期元素 B．含有中子数为122
C．可用质谱法区分和 D．可用于二次电池中做负极材料
10．（2023·江西·校联考二模）水系可充电电池因其成本低、高离子电导率、高安全性和环境友好性等优势而备受关注。一种 新型无隔膜Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、石墨毡为集流体，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液，下列叙述正确的是
A．过程Ⅱ为放电过程，石墨毡电极的电极反应为MnO2-2e-+4H+=Mn2++2H2O
B．放电时，当外电路转移2mole-时，两电极质量变化的差值为22g
C．过程I为锌沉积过程，B连电源的正极，电极附近pH增大
D．将电解质溶液换成强酸或强碱性溶液都可延长电池的使用寿命
11．（2023·山东德州·统考三模）我国科学家研究出一种新型水系电池，其结构如下图，该电池既能实现乙炔加氢又能提供电能，下列说法正确的是
A．通过阴离子交换膜向a电极移动
B．左侧极室中减小
C．a极的电极反应式为
D．每转移，右侧极室中溶液质量增大34g
二、多选题
12．（2023·全国·高三专题练习）下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法正确的是
A．四种元素的单质都能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气
B．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2固体均不能采用将溶液直接蒸干的方法
C．将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中，Al棒上发生氧化反应
D．铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是氧化铜
13．（2023秋·江苏·高三统考竞赛）锂硫电池由金属锂阳极、硫复合阴极、电解液等组成。下列说法不正确的是
A．该电池的电解液可以使用水溶液
B．阴极硫还原是一个多过程的反应，第一步反应为
C．阴极反应总方程式为：
D．由于硫导电率低，不能单独作为阴极使用，因此硫复合阴极通常由稳定的单质、导电剂和聚合物黏结剂组成
14．（2023·海南海口·海南华侨中学校考二模）电化学锂介导的氮还原反应()使生产技术更简单、规模更灵活，其原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．电极B为负极，发生氧化反应
B．制氨过程中 向A极移动
C．电极B的反应式为
D．制氨过程中，电流由电极B经外电路流向电极A
三、非选择题
15．（2023秋·广西桂林·高三统考期末）2022年12月4日神舟十四号载人飞船成功返回地面，圆满完成飞行任务。载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义。
(1)氢氧燃料电池(如图所示)反应生成的水可作为航天员的饮用水，由图示的电子转移方向判断Y气体是 ，向 (填“正”或“负”)极作定向移动，负极的电极反应式为 。
(2)我国“神舟”飞船的电源系统有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池等。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板的能量转化形式是： 能转化为电能等。
②镉镍蓄电池的工作原理为：。当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池为飞船供电，此时在正极反应的物质是 ，负极附近溶液的碱性 (填“增强”“减弱”或“不变”)。在光照区运行时电池充电，阳极的电极反应式为 。
③应急电池在紧急状况下会自动启动，工作原理为，工作时，当消耗32.5gZn时，理论上外电路转移的电子数目为 。
16．（2023·全国·高三专题练习）某化学学习小组同学利用Fe3+与I-发生的氧化还原反应设计一个原电池，并进行有关实验探究。请回答相关问题：
(1)画出简单的示意图，并标明所使用的用品。供选择的实验用品：KCl溶液，FeCl3溶液，FeCl2溶液，KI溶液，铜片，锌片，铁片，石墨棒，烧杯，盐桥，导线，灵敏电流计 。
(2)利用(1)中设计好的装置，控制适合的条件对反应2Fe3++2I-2Fe2++I2进行实验探究：
①反应开始时，右池中电极上发生氧化反应，电极反应式为 ，盐桥中的 (填“阳”或“阴”)离子向右池移动。
②电流计指针不发生偏转时，反应达到化学平衡状态，在左池中加入FeCl2固体，右池的电极作 (填“正”“负”)极。
17．（2023·全国·高三专题练习）填空。
(1)微生物燃料电池是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：
①在硫氧化菌作用下转化为的电极反应式是 。
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)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图所示。
①a电极的电极反应式是 ；
②一段时间后，需向装置中补充，请依据反应原理解释原因： 。
18．（2021秋·湖北武汉·高三校考开学考试）现有反应：
A．CaCO3CaO+CO2↑ B．Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
C．C+CO2 2CO D．2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O
(1)上述四个反应中属于氧化还原反应且反应过程中能量变化符合如图的是 (填反应序号)。
(2)在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是 (填反应序号)，根据该原电池回答下列问题：
①负极发生 (填“氧化”或“还原”)反应；正极的电极反应式为 。
②当导线中有1 mol电子通过时，理论上发生的变化是 (填序号)。
a.溶液增重32.5 g b.溶液增重31.5 g c.析出1g H2 d.析出11.2LH2
(3)对于反应B，将足量且等量的形状相同的锌块分别加入到等浓度等体积的两份稀硫酸X、Y中，同时向X中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。
反应速率变快的原因是_______(填序号)。
A．CuSO4作催化剂
B．加入硫酸铜溶液增大了c()
C．Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池
D．加入硫酸铜溶液增大了溶液体积
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．电池I是Cu和Zn稀硫酸组成的原电池，活泼金属锌为负极，铜为正极，负极Zn失去电子生成锌离子，锌表面金属溶解，正极铜表面有氢气产生，冒气泡，故A正确；
B．电池Ⅱ是锌锰电池，活泼金属锌为负极，碳棒为正极，负极发生氧化反应，锌被氧化，故B正确；
C．铅蓄电池是可充电电池，总反应方程式为，属于二次电池，故C正确；
D．电池Ⅳ是氢氧燃料电池，通入燃料氢气的为负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，发生还原反应，外电路电流有正极b通过导线向负极a移动，故D错误；
答案选D。
2．C
【详解】A．常温下，铁片与浓硝酸会发生钝化，导致现象不明显，但稀硝酸与铁不发生钝化，会产生气泡，所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；
B．浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根，仍然产生白色沉淀，所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根，B错误；
C．铜比银活泼，在形成原电池过程中，做负极，发生氧化反应，生成了铜离子，导致溶液变为蓝色，所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱，C正确；
D．向溴水中加入苯，苯可将溴萃取到上层，使下层水层颜色变浅，不是溴与苯发生了加成反应，D错误；
故选C。
3．C
【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。
【详解】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；
B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；
C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；
D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；
综上所述，本题选C。
4．D
【分析】据图可知放电过程中C6H5OH转化为CO2被氧化，所以M电极为负极，Cr2O转化为Cr(OH)3被还原，所以N电极为正极。
【详解】A．高温条件下微生物失活，电池的效率降低，故A正确；
B．苯酚发生氧化反应、作负极，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，故B正确；
C．放电过程中，M电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，该装置的目的是对废水进行有效处理，所以废水中不应含有大量氢离子，则负极生成的氢离子要迁移到中间室，所以a为阳离子交换膜；正极反应为反应式为：Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3↓+8OH-，氢氧根要迁移到中间室，所以b为阴离子交换膜，迁移到中间室的氢离子和氢氧根反应生成水使NaCl溶液浓度降低，故C正确；
D．N电极为正极，Cr2O得电子被还原为Cr(OH)3，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3↓+8OH-，故D错误；
故答案为D。
5．C
【详解】A．和按物质的量比反应合成，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，氧元素化合价升高，可能有产生，故A错误；
B．放电时，锂离子向正极移动，正极的得到电子发生还原反应，电极反应式为，故B错误；
C．放电时AC作负极，则充电时AC极应与电源负极相连，故C正确；
D．锂会和水反应，该电池体系应该采用有机溶剂，故D错误；
故选C。
6．D
【详解】A．NaClO3与盐酸发生反应生成有毒气体氯气，因此反应①中不能用盐酸作强酸性介质，故A说法错误；
B．反应中NaClO3作氧化剂，Cl的化合价由+5价降低为+4价，降低1价，SO2作还原剂，S的化合价由+4升高为+6价，升高2价，参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1，故B说法错误；
C．在碱性介质中ClO2与H2O2反应生成NaClO2，Cl的化合价由+4价降低为+3价，H2O2作还原剂，NaClO4不能代替过氧化氢，故C说法错误；
D．用原电池实现反应①，根据原电池工作原理，正极上得电子，化合价降低，即电极反应式为ClO+e-+2H+=ClO2+H2O，故D说法正确；
答案为D。
7．C
【分析】高铁电池M极材料是Fe，活泼金属失去电子发生氧化反应是负极，N极为正极发生还原反应，电流由正极经过外电路流向负极。
【详解】A．M端材料是Fe发生氧化反应生成Fe(OH)2，发生氧化反应的极为负极，故A错误；
B．电流由正极经过外电路到达负极，N是正极，电流由N→A→M→N，故B错误；
C．N极是正极发生还原反应，得电子化合价降低，溶液显示碱性，电极反应方程式正确，故C正确；
D．工作一段时间后，正极生成OH-离子，氢离子浓度减小，故D错误；
答案选C。
8．A
【分析】在锂—空气二次电池中，活泼金属锂是负极，通入氧气的一极为正极，负极锂失去电子形成Li+离子进入溶液，并通过交换膜到达正极一边，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，1molO2得到4mol电子。
【详解】A．电路中有2mol电子通过时，水性电解液正极一边有0.5molO216g进入水性电解液，同时负极产生的2molLi+也会通过交换膜进入正极，增加的质量是氧气和锂离子的质量，不是16g，故A错误；
B．催化剂可以吸附氧气，促进氧气得电子发生还原反应，故B正确；
C．在二次电池充电时，二次电池的负极接外加电源的负极做阴极，锂电极做阴极，故C正确；
D．固体电解质既可以传递Li+离子又可以起到隔膜的作用，故D正确；
答案选A。
9．A
【详解】A．Pb是82号元素，是第六周期元素，选项A不正确；
B．Pb是82号元素，质子数为82，含有中子数204-82=122，选项B正确；
C．质谱的作用准确测定物质的分子量，和质量数不同，可以用质谱法区分，选项C正确；
D．铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，选项D正确；
答案选A。
10．B
【分析】此为新型无隔膜Zn/MnO2液流电池，则过程Ⅱ为放电过程，Zn为负极，石墨毡为正极；
【详解】A．过程Ⅱ为放电过程，石墨毡电极为原电池的正极，得电子，选项A错误；
B．放电时，负极发生反应Zn-2e-=Zn2+，转移2mol电子，质量减少65g；正极发生反应MnO2-2e-+4H+=Mn2++2H2O，转移2mol电子，质量减少87g，故转移2mol电子，两极质量变化的差值为22g，选项B正确；
C．锌沉积过程发生Zn2+转化为Zn的还原反应，A极连电源的负极，选项C错误；
D．将电解质溶液换成强酸或强碱性溶液均容易与锌直接反应放热，电池的使用寿命降低，选项D错误；
答案选B。
11．C
【详解】A．b中锌化合价升高变为氧化锌，则b为负极，根据“同性相吸”，则通过阴离子交换膜向b电极移动，故A错误；
B．左侧极室中a极的电极反应式为，若有2mol电子转移，从a室迁移到b室的氢氧根为2mol，反应生成的氢氧根为2mol，a室内氢氧根数目不变，但溶液体积减小，因此增大，故B错误；
C．根据前面分析右边为负极，左边为正极，则a极发生还原反应，电极反应式为，故C正确；
D．每转移，有2mol氢氧根移动到右侧极室，根据，则右侧极室中溶液质量增大为1mol水的质量即18g，故D错误；
综上所述，答案为C。
12．BC
【详解】A．Cu单质不与盐酸反应， A错误；
B．AlCl3、FeCl3、CuCl2均易水解，生成的HCl易挥发，因此将其溶液直接蒸干后得到对应的氢氧化物，B正确；
C．一般情况下，在原电池中，金属活动性强的作为负极，但也要根据电解质溶液的实际情况考虑，虽然Mg的金属活动性强于Al，但是电解质溶液为NaOH溶液，Mg不与NaOH溶液反应，而Al与NaOH溶液反应，所以Al棒作为负极，发生氧化反应，C正确；
D．铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，D错误；
故选BC。
13．AC
【解析】略
14．CD
【详解】A．该电池为原电池，在A极放电，说明电极A为负极，发生氧化反应，电极B为正极，发生还原反应，A项错误；
B．制氨过程中，带正电的原子团向正极移动，B项错误；
C．电极B的反应式为，C项正确；
D．电流由电极B经外电路流向电极A，D项正确；
故选CD。
15．(1) 或氧气 负
(2) 太阳或光 NiOOH 减弱
【详解】（1）Y气体反应过程得到电子，可知Y气体为氧气；原电池内部OH-向负极移动；负极反应为H2 2e +2OH =2H2O；
故答案为：O2或氧气；负； H2 2e +2OH =2H2O。
（2）太阳能电池将太阳能转化为电能；
原电池正极还原反应，负极氧化反应，正极反应的物质是NiOOH；
负极反应为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，氢氧根浓度减小，碱性减弱；
充电时阳极发生氧化反应，Ni(OH)2做阳极，反应式为Ni(OH)2 e +OH =NiOOH+H2O；32.5gZn的物质的量为0.5mol，根据反应可知1molZn转移电子数为2NA，则0.5molZn转移电子数为NA；
故答案为：太阳或光；NiOOH；减弱；Ni(OH)2 e +OH =NiOOH+H2O；NA。
16．(1)
(2) 2I--2e-=I2 阴 正
【详解】（1）Fe3+与I-反应方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2，I-失电子发生氧化反应，KI溶液为负极反应物，Fe3+得电子发生还原反应，FeCl3溶液为正极反应物，为防止Fe3+、I-混合后直接反应，应该把FeCl3溶液、KI溶液分别盛放在两个烧杯中，石墨棒为电极材料，为形成闭合电路用盐桥连接两溶液，用导线连接两个电极，示意图为；
（2）①左池石墨电极上得电子变成被还原，电极反应式为，右池石墨电极上失去电子变成被氧化，电极反应式为。原电池中阳离子移向正极、阴离子移向负极，右侧为负极、左侧为正极，所以盐桥中阴离子向右池移动。
②电流计指针不发生偏转时，得电子速率等于失电子速率，反应达到平衡状态，在左池中加入固体，Fe2+浓度增大，平衡向左移动，被还原为，右池中石墨为正极。
17．(1) 的浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环地把有机物氧化成放出电子
(2) 发生反应：，有水生成，使溶液逐渐变稀，为了保持碱溶液的浓度不变，所以要补充
【详解】（1）①酸性环境反应物为，产物为，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式为；
②和的浓度不会发生变化，两种细菌的存在会把有机物氧化成二氧化碳，放出电子，因此电池可以持续供电；
（2）①a电极是通入氨气的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是；②氨气和氧气会发生反应，反应有水生成，溶液变稀，补充KOH可以保持碱溶液的浓度不变；
18．(1)C
(2) B 氧化 2H++2e-=H2↑ bc
(3)C
【详解】（1）根据图像可知反应物的总能量低于生成物的总能量，属于吸热反应，碳酸钙分解是吸热反应，但不是氧化还原反应，锌和稀硫酸发生置换反应是放热反应，碳和CO2反应生成CO是吸热的氧化还原反应，中和反应是放热反应，答案选C；
（2）能自发进行的氧化还原反应可以设计为原电池，则在常温下，上述四个反应中可用于设计原电池的是锌和稀硫酸的置换反应，即答案选B；
①原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应，则根据方程式可判断负极材料是锌，负极发生氧化反应；正极氢离子得到电子，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；
②当导线中有1 mol电子通过时，理论上生成0.5mol氢气，质量是1g，消耗0.5mol锌，质量是32.5g，则a．溶液增重32.5 g－1g＝31.5g，a错误；b．溶液增重31.5 g，b正确；c．析出1g H2，c正确；d．析出0.5molH2，但体积不一定是11.2L，d错误，答案选bc；
（3）Zn首先与Cu2+反应，生成的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池，加快反应速率，答案选C。
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