2023届一轮专题练习（17）原电池 化学电源

第10页共SECTIONPAGES10页2022届一轮专题(十七)原电池化学电源一、选择题1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C．氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅解析：A项，在锌锰干电池中，正极是碳棒，该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不会减少，错误；B项，氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能转化为电能的装置，不能将热能直接转变为电能，错误；C项，氢氧燃料电池中，燃料作负极，发生失电子的氧化反应，氧气在正极被还原，正确；D项，太阳能电池的主要材料是半导体单质硅，不是二氧化硅，错误。答案：C2．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减少；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动顺序是()A．a＞b＞c＞dB．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞cD．a＞b＞d＞c解析：把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极、b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。答案：C3．(2021·湖北武汉二模)Zn­ZnSO4­PbSO4­Pb电池装置如图。下列说法错误的是()A．SOeq\o\al(2－,4)从右向左迁移B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－=PbC．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变D．若有6.5g锌溶解，有0.1molSOeq\o\al(2－,4)通过离子交换膜解析：装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SOeq\o\al(2－,4)从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)，B项错误；负极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5g锌溶解，转移0.2mole－，电解液中有0.2mol负电荷通过离子交换膜，即有0.1molSOeq\o\al(2－,4)通过离子交换膜，D项正确。答案：B4．碱性锌锰电池的反应方程式为2MnO2＋Zn＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，其构造如图所示。有关说法不正确的是()A．负极反应式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2B．放电时正极MnO2得到电子，发生氧化反应C．该电池使用一段时间后，电解液pH增大D．放电时，锌粉失去的电子，从负极通过外电路流向正极解析：负极是锌，发生失去电子的氧化反应，反应式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，A正确；放电时正极MnO2得到电子，发生还原反应，B错误；正极反应为2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnOOH＋2OH－，所以该电池使用一段时间后，电解液pH增大，C正确；放电时，锌粉失去的电子，从负极通过外电路流向正极，D正确。答案：B5．镍镉(Ni­Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是()A．充电时，阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时，负极附近溶液的碱性不变D．放电时，电解质溶液中的OH－向正极移动解析：放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时OH－向负极移动，D项错误。答案：A6．下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置。下列说法中正确的是()A．两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化C．①中MnO2极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－=Mn2＋＋4OH－D．装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5解析：装置①中碘离子失去电子，石墨Ⅰ是负极，装置②中碘酸钠得到电子，石墨Ⅱ作正极，A项错误；根据A项分析可知，碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被还原，B项错误；①中MnO2得到电子，溶液呈酸性，则电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，C项错误；①中1mol碘化钠失去1mol电子，②中1mol碘酸钠得到5mol电子，则装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5，D项正确。答案：D7．甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池，其工作原理如下图所示：下列说法正确的是()A．N为正极，发生氧化反应B．a气体为氧气，b气体为甲醇C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D．若有1molCO2生成，则有6molH＋从甲池透过交换膜进入乙池解析：燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，失去电子，故M电极为负极，a气体为甲醇，电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，甲醇在负极被氧化生成CO2，A、B正确。有1molCO2生成，则有6molH＋生成，甲池溶液pH减小；N电极为正极，在其表面发生还原反应；电池中，阳离子从负极移向正极，H＋从甲池通过交换膜进入乙池，乙池中消耗H＋生成水，使pH增大，C正确，D错误。答案：D8．(2021·江苏南京模拟)金属(M)­空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．电池反应2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2解析：根据图示，金属M为负极，通入空气的电极为正极。金属M作电池负极，故A正确；根据图示，电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；正极发生还原反应，电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故C正确；负极M失去电子生成M2＋，结合C的分析，电池反应为2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2，故D正确。答案：B9．“碳呼吸电池”原理如图所示。下列有关说法正确的是()A．该装置将电能转变为化学能B．正极的电极反应为C2Oeq\o\al(2－,4)－2e－=2CO2↑C．每生成1molAl2(C2O4)3，有6mol电子流过负载D．随着反应进行，草酸盐浓度不断变小解析：A项，该装置属于燃料电池，将化学能转化为电能，错误；B项，原电池正极上发生得电子的还原反应，结合电池原理图可得正极反应式为：2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)，错误；C项，每生成1molAl2(C2O4)3，负极有2molAl失去电子，共失去6mol电子，所以有6mol电子流过负载，正确；D项，根据正负极反应情况可得电池总反应为2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3，所以反应过程中不消耗草酸盐，错误。答案：C10．(2021·福建厦门模拟)我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16Li＋S88Li2S，充放电曲线如图所示。下列说法不正确的是()A．充电时，电能转化为化学能B．放电时，锂离子向正极移动C．放电时，1molLi2S6转化为Li2S4得到2mole－D．充电时，阳极电极反应式是8S2－－16e－=S8解析：充电时，是电解池，是电能转化为化学能，故A正确；放电时，是原电池，阳离子向正极移动，因此锂离子向正极移动，故B正确；根据图示，放电时，1molLi2S6转化为Li2S4的反应为2Li2S6＋2Li=3Li2S4，反应中2molLi2S6得到2mole－，即1molLi2S6得到1mole－，故C错误；根据16Li＋S88Li2S，充电时，阳极电极反应式是8S2－－16e－=S8，故D正确。答案：C

11．如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能。下列有关说法正确的是()A．电流由呼气所在的铂电极流出B．H＋通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极C．电路中流过2mol电子时，消耗11.2LO2D．该电池的负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋解析：呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应，故为负极，而电流由正极流出，A项错误；H＋通过质子交换膜流向正极(氧气所在的铂电极)，B项正确；正极反应为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，电路中流过2mol电子时，消耗0.5molO2，在标准状况下体积为11.2L，但题中未指明是否为标准状况，C项错误；该电池的负极反应为CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋，D项错误。答案：B12．(2021·山东青岛模拟)流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部设备调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某种流动电池如图所示，电池的总反应式为Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列说法不正确的是()A．a为负极，b为正极B．该电池工作时，PbO2电极附近溶液的pH增大C．a极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋D．调节电解质溶液的方法是补充CuSO4解析：A项，根据电池总反应式Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知铜为负极，PbO2为正极，正确；B项，该电池工作时，PbO2电极发生的反应为PbO2＋4H＋＋2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，消耗了溶液中的H＋，故溶液的pH增大，正确；C项，铜电极的电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋，正确；D项，通过总反应式可知H2SO4参加了反应，故应补充H2SO4，错误。答案：D二、非选择题13．(1)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：①外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。②电池的正极反应式为________________________________________________________________________。(2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中电解质溶液为酸性，其原理示意图如下图：①该电池中外电路电子的流动方向为________(填“从A到B”或“从B到A”)。②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将________(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。③A电极附近甲醇发生的电极反应为________________________________________________________________________。解析：(1)①结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。②根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2。(2)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑。答案：(1)①ba②MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2(2)①从A到B②不变③CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑14.(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下图所示：①HS－在硫氧化菌作用下转化为SOeq\o\al(2－,4)的反应式是________________________________________________________________________。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)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源，其基本结构如图所示。其中作为电解质的无水LiCl­KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放电过程中，Li＋向______(填“负极”或“正极”)移动。②负极反应式为_________________________________________________________。③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成________gPb。(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，氨氧燃料电池工作原理如下图所示：①a电极的电极反应式是_____________________________________________________；②一段时间后，需向装置中补充K