高三化学一轮高考复习常考题型71原电池原理的实际应用课时练习

2022届高三化学一轮高考复习常考题型：71原电池原理的实际应用课时练习注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上一、单选题（共15题）1．某品牌热敷贴的主要成分为铁粉、水、活性炭、吸水性树脂、盐等。关于该热敷贴的叙述错误的是A．需放置袋中密封保存 B．可将化学能转化为热能C．活性炭在反应中做催化剂 D．发热与氧化还原反应有关2．下列关于海水资源综合利用的说法正确的是A．海水晒盐的原理是蒸馏B．只经过物理变化就可以从海水中得到溴单质C．从海水中可以提取NaCl，电解NaCl溶液可制备金属NaD．利用海水、铝、空气发电是将化学能转化为电能3．以下是某同学设计的四种锂空气电池的工作原理示意图，固体电解质膜只允许通过，其中不正确的是A． B．C． D．4．中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如图：下列说法正确的是（）A．电极I为负极，电极反应为B．聚丙烯半透膜允许阳离子从右往左通过C．如果电极Ⅱ为活性镁铝合金，则负极区会逸出大量气体D．当负极质量减少5.4g时，正极消耗336L气体5．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥（装有琼脂的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．①③ C．②③ D．②④6．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为 Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是 (    )A．电池工作时，锌失去电子，发生还原反应B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e=Mn2O3(s)+2OH(aq)C．电池工作时，氢氧化钾电解质溶液中OH移向负极D．外电路中每通过0.4mol电子，锌的质量理论上减小13g7．关于如图原电池的叙述错误的是（）A．电池工作时，电流由a流向bB．微生物所在电极区放电时发生氧化反应C．放电过程中，H＋从正极区移向负极区D．正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O8．金属(M)空气电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．金属M作电池正极B．电解质是熔融的MOC．电路中转移2mol电子，理论上约消耗空气56LD．电池总反应为2M＋O2＋2H2O=2M(OH)29．研究人员研制出一种可作为鱼雷和潜艇的储备电源的新型电池——锂水电池(结构如图)，使用时加入水即可放电。下列关于该电池的说法不正确的是()A．锂为负极，钢为正极 B．工作时负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋C．工作时OH－向钢电极移动 D．放电时电子的流向：锂电极→导线→钢电极10．芝加哥伊利诺伊大学的研究人员设计了一种可用于商业化的新型锂金属电池，电池结构如图所示：电池工作时，下列说法错误的是A．该装置将化学能转化为电能B．负极上发生的电极反应为Li－e－＝Li＋C．该电池可用LiOH溶液作电解质D．电池工作时，电路中每流过1mol电子，正极增重7g11．一种全天候太阳能电化学电池的工作原理如下图所示。下列说法错误的是A．该电池与硅太阳能电池供电原理相同B．光照时，b极周围pH减小C．光照时，H+由b极室透过质子膜进入a极室D．夜间无光照时，a为电池的负极12．镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有良好的应用前景。如图是镁－空气燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是()。A．该电池Mg作负极，发生还原反应B．该电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．电池工作时，电子通过导线由碳电极流向Mg电极D．当电路中通过0.2mol电子时，消耗的O2体积为1.12L13．我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3，下列说法不正确的是A．负极是铝失电子被氧化B．该电池通常只需更换铝板就可继续使用C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极14．近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池,工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是()A．石墨极发生的反应是2H2O+2e—===H2↑+2OH—B．有机电解质和水溶液不可以互换区域C．该装置不仅可提供电能,还可得到清洁的氢气D．标准状况下产生22.4L的氢气时,正极消耗锂的质量为14g15．一种新型的“锂呼吸CO2电池”，结构如图所示，下列说法不正确的是A．该装置是化学能转变为电能B．利用该技术可减少温室气体CO2的排放C．正极的电极反应为：2CO2+2e=C2O42D．每生成10.2gLi2C2O4，有0.2molLi+从正极迁移至负极二、填空题（共5题）16．为解决化石能源面临的困境，人们大力开发新能源。(1)氢气是未来非常理想能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛(TiO2)表面作激光用使海水分解得到氢气的新技术：2H2O2H2+O2。制得的氢气可用于燃料电池、合成氨工业。分解海水时，______能转变为______能。生成的氢气用于燃料电池时，______能转变为______能。(2)利用下列反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+设计一个原电池，请选择适当的材料和试剂。①在方框中画出设计的原电池示意图_____。②负极反应式：______。③溶液中Fe3+向______极移动(填“正”或“负”)。17．镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点。用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如图1所示。电池的总反应式为：2Ni(OH)2H2+2NiO(OH)（1）①镍氢电池充电时，碳电极连接直流电源的______极。阳极的电极反应式为______②镍氢电池放电时，OH－移向______（填“碳电极”或“镍电极”）。（2）除了用纳米碳管等材料储氢外，还可使用有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。一定条件下，利用图2装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。①A为电源的______极。②电极E上产生的气体为______。18．Ⅰ.某同学将一试管斜立倒置于水槽中，并在试管内放了一枚铁钉，放置数天后观察：（1）若试管内液面上升，则发生_____________腐蚀，正极反应式为________。（2）若试管内液面下降，则发生______________腐蚀，正极反应式为_________。Ⅱ.如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞的NaCl饱和溶液，C（Ⅰ）、C（Ⅱ）为多孔石墨电极。（1）接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。此时该装置中发生的化学方程式________________________________。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转，此时：（2）该装置名称为_______________________。（3）C(Ⅱ)的电极名称是______________________（填写正极或负极）（4）C(Ⅰ)电极反应式是：_______________________________。19．如图所示，是原电池的装置图。请回答：(1)若溶液C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应为___________。(2)若需将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成如图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为___________，B极电极反应式为___________。(3)若C为CuCl2溶液，Zn是___________极(填正极或负极)，Cu极发生___________反应(填氧化或还原)，Cu极电极反应为___________。(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，则电极d反应式为___________，若线路中转移2mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为___________L。20．镍镉电池是应用广泛的二次电池，其总反应为，制造密封式镍镉电池的部分工艺如下：I.的制备以硫酸镍()为原料制备的主要过程如下图所示。制备过程中，降低沉淀速率，可以避免沉淀团聚，提升电池性能。已知：(1)制备过程中，需先加氨水，再加过量NaOH，请分析：①先加氨水的目的是___，用化学平衡移动原理分析加入NaOH需过量的原因___。II.镍镉电池的组装②主要步骤：①将(内含增强导电性的石墨粉)和(内含防结块的氧化铁粉)固定，中间用隔膜隔成阴极室和阳极室(如下图所示)；②将多组上述结构串联；③向电池中注入KOH溶液；④密封。(2)下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是_______(填字母)。A．密封镍镉电池可以避免KOH变质B．镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极C．电池组装后，应先充电，再使用III.池充电时，若和耗尽后继续充电，会造成安全隐患，称为过度充电。制造电池时，在镉电极加入过量的可对电池进行过度充电保护，该方法称为镉氧循环法。(3)若耗尽后继续充电，镉电极上生成的物质的化学式为___。(4)已知：①隔膜可以透过阴离子和分子；②O2可以与Cd发生反应生成。请结合两个电极上的电极反应式说明用镉氧循环法实现过度充电保护的原理___。参考答案1．C【详解】A．铁粉易被氧化，吸水性树脂易吸收空气中的水分，所以该热敷贴需放置袋中密封保存，A正确；B．热敷贴中的反应为放热反应，将化学能转化为热能，B正确；C．该热敷贴工作时发生铁的吸氧腐蚀，活性炭可以导电，且吸附性较强，主要是吸附氧气作电池的正极，C错误；D．发热过程中Fe被氧化，与氧化还原反应有关，D正确；答案为C。2．D【详解】A.海水晒盐的原理是蒸发，A项错误；B.海水中溴元素是化合态，只通过物理变化无法从海水提取溴单质，B项错误；C.制备金属Na需要电解熔融状态NaCl，C项错误；D.海水、铝、空气可以构成原电池，故利用海水、铝、空气发电是将化学能转化为电能，D项正确；答案选D。3．A【详解】金属锂是活泼金属，与水接触时会发生反应，所以锂电极不能与水基电解质直接接触，观察对比会发现，只有A项中金属锂电极与水基电解质直接接触，答案选A。4．C【详解】A．由电子流向及电极材料可知电极I为正极，海水显碱性，则电极反应为，故A错误；B．该原电池中阳离子从右向左移向正极，由题意知铝要便于回收，所以聚丙烯半透膜不允许阳离子通过，故B错误；C．如果电极Ⅱ为活性镁铝合金，镁铝形成很多微小的原电池，镁失去电子，铝上氢离子得到电子生成氢气，因此在负极区会逸出大量气体，故C正确；D．未说明是否在标准状况下，无法计算正极消耗气体的体积，故D错误。综上所述，答案为C。5．D【详解】用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥（装有琼脂的U形管）构成一个原电池，则铜为负极，银为正极，①原电池外电路电流是正极流向负极即银电极流向铜电极，故①错误；②正极反应为：，故②正确；③实验过程中取出盐桥，必能形成闭合的回路，因此原电池不继续工作，故③错误；④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同都是铜和硝酸银反应生成硝酸铜和银，故④正确；因此②④正确；故D正确。综上所述，答案为D。6．A【分析】锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)，锌化合价升高，为原电池负极，MnO2化合价降低，为原电池正极。【详解】A.电池工作时，锌失去电子，发生氧化反应，故A错误；B.电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e－=Mn2O3(s)+2OH－(aq)，故B正确；C.电池工作时，根据“同性相吸”，因此氢氧化钾电解质溶液中OH－移向负极，故C正确；D.外电路中每通过0.4mol电子，则消耗锌为0.2mol，其锌的质量理论上减小0.2mol×65g∙mol−1=13g，故D正确。综上所述，答案为A。【点睛】溶液中电子移动方向是负极经导线流向正极，溶液中离子移动方向遵循“同性相吸”原理，记住电子只在岸上走，不在水中游。7．C【分析】由原电池装置分析可得，电池工作时，b极Cm(H2O)n转化为CO2，C元素化合价升高，失去电子发生氧化反应，作负极，a极MnO2转化为Mn2+，Mn化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，结合原电池原理分析解答。【详解】A．根据上述分析可知，a为原电池正极，b为负极，电池工作时，电流由正极流向负极，即a流向b，A选项正确；B．放电时，微生物所在的电极区为为电源的负极，发生氧化反应，B选项正确；C．H+是阳离子，在原电池中，H+从负极区移向正极区，C选项错误；D．a极MnO2转化为Mn2+，Mn化合价降低，得到电子发生还原反应，作正极，电极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，D选项正确；答案选C。8．D【分析】从电池示意图中可以看出，左侧金属M失去电子变成M2+，为电池负极；右侧空气中的氧气得到电子与水反应生成OH，为电池正极，据此答题。【详解】A．从图中可以看出M失电子生成M2+，故M电极为原电池的负极，A错误；B．从图中可以看出，M2+离子和OH离子可在两电极之间移动，说明电解质为熔融M(OH)2，B错误；C．阳极反应为O2+2H2O+4e=4OH，电路中转移2mol电子，正极需要消耗氧气0.5mol，标准状况为11.2L，C错误；D．根据电池的正负极方程式可知，电池的总反应为2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2，D正确；故选D。9．C【详解】A、电池以金属锂和钢为电极材料，LiOH为电解质，锂做负极，钢为正极，钢上发生还原反应，A正确；B、锂水电池中，锂是负极，发生失去电子的氧化反应：Li－e－＝Li+，B正确；C、原电池中，阴离子移向原电池的负极，即放电时OH向负极锂电极移动，C错误；D、放电时电子流向为负极→导线→正极，即锂电极→导线→钢电极，D正确；答案选C。【点睛】掌握原电池的工作原理是解答的关键，注意电极名称、电极反应、离子移动方向、电子和电流方向的判断，难点是电极反应式的书写，注意结合放电微粒和电解质溶液的性质分析。10．C【分析】A.该电池为原电池；

B.负极是锂失去电子，发生氧化反应；

C.电解质溶液中水与电极锂发生氧化还原反应；

D.根据转移电子守恒分析解答。【详解】A.该电池为原电池，所以该装置将化学能转化为电能，A项正确；

B.负极是锂失去电子，发生氧化反应，电极反应为Lie=Li+，B项正确；

C.电解质溶液中水与电极锂发生氧化还原反应，该电解池不能用水溶液作电解液，C项错误；

D.根据转移电子守恒，电路中每流过1mol电子，正极上发生还原反应，正极材料要结合1mol锂离子，所以增重7g，D项正确；

答案选C。【点睛】原电池工作的原理口诀可概括为“两极一液一连线，活泼金属最优先，负失氧正得还，离子电极同性恋”，可加深学生对原电池的理解与记忆。本题的难点是C选项，值得注意的是，电解质不同可能会影响电极反应，学生要火眼金睛，识破陷阱，提高做题正答率。11．A【详解】A、太阳能电池是利用半异体原理将光能转化为电能，过程中不发生化学变化，而该电池供电时，发生电化学反应，A错误；B、负极（b）的电极反应为:VO2++H2Oe=VO2++2H+,B正确；C、由于白天光照时，b极为负极，产生的H+透过质子膜流向正极a，正确；D、夜间相当于蓄电池故电，a极：V2+→V3+，b极，VO2+→VO2+，故a为负极，b为正极，D正确；故选A。12．B【分析】该镁－空气燃料电池中，镁做负极，失去电子，被氧化，通入空气的碳载体为正极，氧气在正极得到电子，被还原。电子从负极流向正极。【详解】A.负极反应为：2Mg4e2Mg2+，Mg被氧化，A错误；B.电解质溶液为NaCl中性溶液，所以正极反应类似吸氧腐蚀的正极反应，为O2+2H2O+4e=4OH，B正确；C.原电池中，电子由负极镁流向正极碳，C错误；D.未指定标准状况，所以无法计算其体积，D错误。故选B。13．D【分析】根据电池总反应可知，电池工作时，负极为Al，发生氧化反应，正极上通入空气，发生还原反应，结合原电池的工作原理解答该题。【详解】A.负极是铝失电子被氧化，发生氧化反应，A正确；B.Al不断反应，不断溶解，所以一段时间后，更换铝板就可以继续使用，B正确；C.铂做成网状的目的是增大与氧气的接触面积，可以加快反应速率，C正确；D.电池工作时，电流由正极流向负极，即从铂电极沿导线流向铝电极，D错误；答案选D。14．D【解析】A、根据图示信息可知,石墨电极上产生H2，则石墨电极为正极，电极反应为：2H2O+2e−=H2↑+2OH−，故A正确；B、Li和有机电解质不反应，而Li和水反应，若Li和水接触，会有部分化学能直接转化为热能，所以有机电解质和水溶液不可以换区域，故B正确；C、该原电池是将化学能转化为电能的装置，装置不仅可提供电能，并且反应产物是氢气，能提供氢能源，故C正确；D、金属锂是负极，故D错误。故选D。15．D【解析】A、该装置为原电池装置，将化学能转化为电能，故A正确；B、由图可知，CO2转化为C2O42，可减少温室气体的排放，故B正确；C、CO2→C2O42，碳元素化合价降低，得电子，则CO2在正极发生反应，电极反应为：2CO2+2e=C2O42，故C正确；D、原电池中，阳离子向正极移动，故D错误。故选D。16．太阳化学化学电能Fe2e=Fe2+正【详解】(1)太阳能产生的激光分解水生成氢气和氧气，太阳能转化为光能、光能转化为化学能；生成的氢气用于燃料电池，是将化学能转化为电能，所以分解海水时，太阳能能转变为化学能。生成的氢气用于燃料电池时，化学能能转变为电能，故答案为：太阳；化学；化学；电能；(2)①根据反应可知Fe应为负极，被氧化，正极可为C、Cu等，电解质溶液含有Fe3+，可为氯化铁或硫酸铁等，装置图为，故答案为：；②Fe为负极，失电子变成Fe2+，电极反应式为：Fe2e=Fe2+，故答案为：Fe2e=Fe2+；③阳离子向正极移动，即溶液中Fe3+向正极移动，故答案为：正。17．负Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O碳电极负极氧气【分析】2Ni(OH)2H2+2NiO(OH)，在放电过程中，镍电极化合价降低，作正极，碳电极电极作负极。【详解】⑴①镍氢电池充电时，电池正极连接电源的正极，电池负极连接电源的负极，因此碳电极连接直流电源的负极，阳极是NiO(OH)转变为Ni(OH)2，即阳极的电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O，故答案为负；Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2O；②镍氢电池放电时，根据“同性相吸”原则，则OH－移向碳电极，故答案为碳电极；⑵①左边是苯变为环己烷，化合价降低，作阴极，因此A为电源的负极，故答案为负；②电极E为阳极，阳极是氢氧根放电变为氧气，因此E上产生的气体为氧气，故答案为氧气。18．吸氧O2+2H2O+4e=4OH析氢2H++2e=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑原电池正极H2－2e－+2OH－=2H2O【解析】【分析】Ⅰ.（1）根据试管内液面上升，说明试管中气体减少，则发生了吸氧腐蚀，Fe作负极失电子，O2作正极得电子生成氢氧根离子；

（2）根据试管内液面下降，说明试管中气体增加，则发生了析氢腐蚀，正极上氢离子得电子生成氢气；Ⅱ.接通S1后，该装置是电解池，C（Ⅰ）附近溶液变红，则C（Ⅰ）电极附近氢离子放电生成氢氧化钠和氢气，说明C（Ⅰ）电极是阴极，C（Ⅱ）是阳极，而阳极上氯离子放电生成氯气；断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转，该装置构成原电池，C（Ⅱ）电极上氯气得电子发生还原反应，为原电池正极，则C（Ⅰ）为原电池负极，据此分析作答。【详解】Ⅰ.生铁中含有碳，铁、碳和合适的电解质溶液构成原电池，（1）若试管内液面上升,说明试管内气体因和水反应而使其压强减小,发生的是吸氧腐蚀,铁作负极，正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH，故答案为吸氧；O2+2H2O+4e=4OH；（2）若试管内液面下降,说明金属的腐蚀中生成气体导致压强增大,则金属发生的是析氢腐蚀,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为：2H++2e=H2↑，故答案为析氢；2H++2e=H2↑。Ⅱ.（1）接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，则C（Ⅰ）电极附近水中的氢离子放电生成氢氧化钠和氢气，说明C（Ⅰ）电极是阴极，C（Ⅱ）是阳极，而阳极上氯离子放电生成氯气，其电解反应方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，故答案为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；（2）断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转，氢气和氯气发生自发的氧化还原反应，该装置构成原电池，故答案为原电池；（3）原电池反应中，C（Ⅱ）电极上氯气得电子发生还原反应，为原电池正极，故答案为正极；（4））原电池反应中，C(Ⅰ)电极原电池负极，氢气失电子发生氧化反应，电解质溶液为氢氧化钠，其反应式是：H2－2e－+2OH－=2H2O，故答案为H2－2e－+2OH－=2H2O。【点睛】本题侧重考查电化学腐蚀及其电化学反应基本原理，关于电化学基础的综合题型是学生做题的难点，在解题主要抓住以下几个方面：（1）先判断是原电池原理还是电解池原理；（2）若为原电池，则考虑正负极反应、电子的转移及其反应现象等，根据电解质溶液的酸碱性会书写电极反应式；（3）若为电解池，则需要先看是惰性电极还是活性电极，如果是惰性电极，则根据阴阳极的放电顺序进行解答；相反，若为活性电极，需要注意阳极的金属电极要先失电子变成金属阳离子，阴极则直接利用阳离子的放电顺序分析即可，这就要求学生必须熟记电解池原理的阴阳极放电顺序，做题时才能游刃有余，分析到位。19．2H++2e=H2↑Cu或铜2Fe3++2e=2Fe2+负还原Cu2++2e=CuO2+4H++4e=2H2O11.2【详解】(1)若溶液C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，说明形成了原电池，铁失电子发生氧化反应，则A电极上得电子，发生还原反应，发生的电极反应为2H++2e=H2↑