高考化学核心讲练大一轮复习人教版通用强化训练第六章考向三6-2原电池化学电源

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。强化训练角度1一次电池1.(2019·银川模拟)普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH4++2MnO2[Zn(NH3)2]2++Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原B.电池负极反应式为2MnO2+2NH4++2eMn2O3+2NH3+H2C.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过mol电子,锌的质量理论上减小g【解析】选C。普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理,负极失电子,电极反应式为Zn2eZn2+,B项错误;由负极的电极反应式可知,每通过mol电子,消耗锌的质量是65g·mol1×0.1mol22.锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,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________(填字母,下同)极流向________极。

(2)电池正极反应式为________________________________。

(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?________(填“是”或“否”),原因是_________________________________________________________。

【解析】(1)结合所给装置图以及原电池反应原理,可知Li作负极材料,MnO2作正极材料,所以电子流向是从a→b,那么电流方向则是b→a。(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2”,所以正极的电极反应式为MnO2+e+Li+LiMnO2。(3)因为负极的电极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。答案:(1)ba(2)MnO2+e+Li+LiMnO2(3)否电极Li是活泼金属,能与水反应角度2燃料电池3.(2019·莆田模拟)一种以引火性高的联氨(N2H4)为燃料的环保电池,工作时产生稳定无污染的物质,原理如图所示。下列说法正确的是 ()极为电源负极,联氨从c口通入B.负极上每消耗1molN2H4,转移6mol电子C.正极的电极反应式为:O2+2H2O+4e4OHD.可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4·H2O【解析】选D。A.H+移向N极,则N极为电源正极,联氨应从b口通入,故A错误;B.原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应,负极反应为:N2H44e4H++N2↑,负极上每消耗1molN2H4,转移4mol电子,故B错误;C.电解质溶液呈酸性,正极反应有氢离子参加,正确的电极反应式为:O2+4H++4e2H2O,故C错误;D.可将联氨改进为引火性低、稳定性好的N2H4·H2O,故D正确。4.(2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【解析】选B。相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV+和MV2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,故A正确;左室为负极区,MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+,电极反应式为MV+eMV2+,放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+,反应的方程式为H2+2MV2+2H++2MV+,故B错误;右室为正极区,MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+,电极反应式为MV2++eMV+,放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+,故C正确;电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,故D正确。角度3可充电电池5.(2018·全国卷Ⅲ)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为:Li2O2-x2Li+(1x【解析】选D。结合题中所给信息及装置图,可知放电时Li作负极,负极反应为:2Li2e2Li+,多孔碳材料作正极,正极反应为:(1x2)O2+2Li++2eLi2O2x,故A错误;B项放电时外电路电子从Li电极流向多孔碳材料,故B错误;C项充电时多孔碳材料作阳极,Li+应移向锂电极,故C错误;D项结合放电时的正负极反应式可知正确。6.(2019·全国卷Ⅲ)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池,结构如图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是 ()A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区【解析】选D。Zn作负极被氧化生成ZnO,三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,沉积的ZnO分散度高,A正确。充电时阳极发生氧化反应,根据电池反应的充电过程可知,阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH(aq)eNiOOH(s)+H2O(l),B正确。放电时负极发生氧化反应,根据电池反应的放电过程可知,负极反应为Zn(s)+2OH(aq)2eZnO(s)+H2O(l),C正确。放电时,电池内部阳离子由负极移向正极,阴离子由正极移向负极,D错误。角度4新型化学电源7.镍钴锰三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料,具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点。镍钴锰三元材料中Ni为主要活泼元素,通常可以表示为:LiNiaCobMncO2,其中a+b+c=1,可简写为LiAO2。放电时总反应为LiAO2+nCLi1xAO2+LixCn(0<x<1),工作原理如图所示,则以下说法错误的是()A.放电时Ni最先失去电子B.放电时电子从a电极由导线移向b电极C.充电时的阳极反应式为LiAO2xeLi1xAO2+xLi+D.充电时转移1mol电子,理论上阴极材料质量增加7g【解析】选C。根据Li+的移动方向可知,a为负极,b为正极。A.镍钴锰三元材料中Ni为主要活泼元素,放电时镍元素最先失去电子,故A正确;B.放电时电子从负极,即a电极由导线移向正极,即b电极,故B正确;C.充电时的阳极反应式是放电时的正极反应式的逆反应,LixCnxenC+xLi+,故C错误;D.充电时,阴极反应式为Li1xAO2+xLi++xeLiAO2,转移1mol电子,理论上阴极材料质量增加1mol锂离子,质量为7g,故D正确。8.(2019·天津高考)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下。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+2e2I+BrB.放电时,溶液中离子的数目增大C.充电时,b电极每增重g,溶液中有molI被氧化D.充电时,a电极接外电源负极【解析】选D。Zn2+移向左侧,a极是正极,充电时,接外电源的正极,放电时电极反应式为I2Br+2e2I+Br,A正确、D错误;放电时,负极Zn2eZn2+,负极、正极的离子数目都增多,B正确;充电时,b极的电极反应式为Zn2++2eZn,每增重g,转移电子mol,则有molI被氧化,C正确。【加固训练】1.某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇氧化钠,其中O2可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是 ()A.工作时电极b作正极,O2由电极b流向电极aB.负极的电极反应式为:CO2e+O2CO2C.传感器中测得有2×103mol电子通过时,说明通过的尾气中含有mLCOD.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高【解析】选C。该电池为燃料电池,燃料为负极,空气为正极。为正极,阴离子向负极移动,正确;B.负极发生氧化反应,正确;C.通过2×103mol电子时,CO反应mol,在标准状况下,体积为mL,错误含量高,转移电子多,电流大,正确。2.某学生利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(铜元素的相对原子质量为64)。按照实验步骤依次回答下列问题:(1)导线中电子流向为________(用a、b表示)。

(2)若装置中铜电极的质量增加g,则导线中转移的电子数目为________(用“NA”表示)。

(3)装置中盐桥中除添加琼脂外,还要添加KCl的饱和溶液,电池工作时,对盐桥中的K+、Cl的移动方向的表述正确的是________(填字母)。

A.盐桥中的K+向左侧烧杯移动、Cl向右侧烧杯移动B.盐桥中的K+向右侧烧杯移动、Cl向左侧烧杯移动C.盐桥中的K+、Cl几乎都不移动(4)若将反应2Fe3++CuCu2++2Fe2+设计成原电池,其正极反应为____________。

【解析】(1)锌铜原电池中,锌比铜活泼,故锌为负极,铜为正极。原电池中,电子由负极流向正极,故电子的流向为a→b。g铜的物质的量为mol,由电极反应式Cu2++2eCu可知,生成1mol铜,转移2mol电子,故生成mol铜,导线中转移mol电子,电子数目为NA。(3)左侧烧杯中锌失电