2024届高考化学一轮总复习课时跟踪练20原电池与化学电源

课时跟踪练20

一、选择题

3+

1.（2022•华南师大附中月考）某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr20r>Fe,设

计了盐桥式原电池，如图，盐桥中装有琼脂与饱和K2soi溶液。下列叙述正确的是（）

石墨卜二纪「‘石里

盐桥R/

kFiSO。和<Et：K2Cr2O7,Cr2(SO4)3

FeSO,溶液胃7和稀H2s(L溶液

乙

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

B.乙烧杯中发生的电极反应为：2Cra+4-71L0-6o-=Cr,0r4-1411+

C.外电路的电流方向是从b到a

D.电池工作时，盐桥中的SO厂移向乙烧杯

2+3+

解析：A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应：Fe-e-=Fe;B项，乙烷杯的溶液中发生

还原反应，应为CM）：得到电子生成Cr"；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流

方向由b到a；D项，S0：向负极移动，即移向甲烧杯。

答案：C

2.（2022•佛山石门中学月考）以K0I1溶液为离子导体,分别组成CHSOHQ,NMOZ'CDNNIMZ

清洁燃料电池，下列说法正确的是（）

A.放电过程中，K+均向负极移动

B.放电过程中，KOH物质的量均减小

C.消耗等质量燃料，（CH；）2NNH。燃料电池的理论放电量最大

D.消耗1molO2时,理论上MH。燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L

解析：碱性环境下，CH。，燃料电池总反应为2CH30H4-302+4K011=2K2CO3+6IL0；N2H◎燃

料电池总反应为N2H,+02=N2+2H20；（CHJ2NNH2中C和N元素的化合价均为一2价，H元素

的化合价为+1价，根据乳化还原反应原理可推知（CHJANHZQ燃料电池总反应为（CHMNNH2

+40,+4K0H=2K£03+N2+6HO据此结合原电池的工作原理分析解答。理论放电量与燃料

的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为/〃g，则甲醇、Nz比和（CHjzNN艮放电

量（物质的量表达式）分别是'1X6、,J"1X4、门「内6,通过比较可知

32g/mol32g/mol60g/mol

（CH3NNH2理论放电量最大，C项正确。

答案：C

3.（2022・中山纪念中学月考）KO?电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。

关于该电池，下列说法错误的是（）

有机电解质1右.机电解质2

A.隔膜允许K，通过，不允许6通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成KO?的质量与消耗02的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

解析：由题图可知，b电极上&转化为KO?,则b电极为电池正极，a电极为电池负极，

K*通过隔膜由a电极向b电极迁移，为避免氧化K电极，①不能通过隔膜，A说法正确;

放电时，电流由正极经导线流向负极，即由b电极经导线流向a电极，充电时，b电极与外

接电源的正极相连，b电极为阳极，B说法正确；产生1Ah电量时，生成KO,与消耗02的质

量比为71:32-2.22,C说法正确；铅酸蓄电池充电时的总反应式为2PbSOt4-2H2O=PbO2

+Pb+2H2SO1,转移2mole~,消耗2molH20,根据得失电子守恒，消耗3.9g钾时，转

移0.1mole-,铅酸蓄电池消耗0.1molHO其质量为1.8g,D说法错误。

答案：D

4.(2022•江门鹤山一中月考)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶

硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO：薄膜；集流体起导

电作用。下列说法不正确的是()

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi*

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Li「£o()2+乩i++*e-=LiCo()2

放电

D.电池总反应可表示为Li,Si+Li^XoO，Si+LiCoO?

充电

解析：由题给信息知，放电时，电极A是电池的负极，Li失去电子发生氧化反应：Li,Si一

-+

xe=ALi4-Si,电极B是电池的正极，Li.£o0±得到电子发生还原反应：Lii-<Co024-

^Li*+xe-=LiCo02；充可时，Li.在电极A得电子被还原成Li,作为电解池的阴极与电源

负极相连，电极B中LiCoO：的部分Li被氧化为Li+得到Li-QA,，作为电解池的阳极与电

源正极相连。据此分析解答。充电时，电极A与外接电源的负极相连，是阴极，电极B与外

接电源的正极相连，是阳极，则集流体A与外接电源的负极连接，A项正确；放电时，UPON

薄膜电解质中的Li.转移至电极B的过程中，电极A中L：失去电子转化为锂离子进入LiPON

薄膜电解质中，即Li+的数目没有发生变化，B项错误：根据分析，放电时，电极B为正极，

电极反应式为Lii_£o02+xL「+xe-=LiCo02,C项正确；调整电池正、负极反应，使得失

_放电..

电子守恒，得电池总反应：LiBi+Lii-xCoOzSi+LiCoOz,D项正确。

充电

答案：B

5.（2022•广州执信中学月考）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物

处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，

用下图所示装置处理有机唆水（以含CH£OO的溶液为例；。下列说法错误的是（）

隔膜1③隔膜2

\/

,b

极

生物膜有机模拟酸性

废水褥水水溶液

A.负极反应为CH£0（r+2H2（）-8e—=2C（）2f+7H+

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

【）.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1

解析：结合题图可知放电时的电极反应如下：

电极名称电极反应

--+

负极（a极）CHaCOO+2H2O-8e=2CO2t+7H

+

正极（b极）2H+2e~=H21

根据上述分析可知，A项正确；该电池工作时，向a极移动，Na'向b极移动，即隔膜1

为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路中转移1mol电子时，向a极和

b极分别移动1molCl一和1molNa\则模拟海水理论上可除盐58.5g,C项正确：电池

工作时负极产生COi,正极产生H2,结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极

产生气体的物质的量之比为2：1,D项正确。

答案：B

6.（2022•深圳光明高级中学月考）科学家近年发明了一种新型ZnCO/水介质电池。电池示

意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体C&被转化为储氢物质甲酸

等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是（）

2H2（）=4（）旷，则电路中通过（）.04mole一时，正极有0.01mol（h参与反应，其在标准状况

下的体积为0.224L,A项正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区溶

液的pH降低，正极区溶液的pH升高，B项错误；由上述分析知，该电池的总反应方程式为

-

4VB2+11O2+2OOH+6H2O=8B（OH）；+4V0f,C项正确；电流与电子的流动方向相反，电流

从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回到正极，D项正确。

答案：B

8.（2022•广州广雅中学月考）锌/溟液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于

再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌，澳液流电池工作原理如图所示。下

列说法错误的是（）

热交

换

器

」

双极性碳和塑料电极」电极贮存

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBn的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Z/++2e—=Zn

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

解析：在该原电池中，活泼金属锌为负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放

电产生Zr?+,贮液器中ZnBm浓度不断增大，B说法错误：充电时，M极为阴极，电极反应

式为Z/++2c—=Zn,C说法正确；放电时，Zn电极产生Zn?+,BQ活性电极产生

Br-,均进入溶液形成循环回路，阳离子、阴离子均能通过隔膜，D说法正确。

答案：B

9.（2022•深圳高级中学月考）二氧化硫一空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的

同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所

示。下列说法错误的是（）

SO「空气质子交换膜燃料电池的原理图

A.Ptl电极附近发生的反应为S02+2IL0—2e—=S（r+4H

B.该电池放电时电子从Ptl电极经过外电路流到Pt2电极

C.Pt2电极附近发生的反应为02+4e—=2(r

D.相同条件下，放电过程中消耗的S0?和6的体积比为2：1

解析：Ptl电极为负极，附近发生的反应为S()2+2H20-2e—=S()r+4H+,故A项正确；电

子由负极Ptl流出经外电路流向正极Pt2,故B项正确；Pt2电极为正极，附近发生的反应

为0,+4屋+4H+=2乩0,故C项错误；根据得失电子守恒可知，SO?和0°按物质的量2：1

反应，则相同条件下，放电过程中消耗的S02和①的体积比为2：1,故1)项正确。

答案：C

_放电

10.(2022•东莞高级八中月考)某单液电池如图所示，其反应原理为H?+2AgCl(s)

充电

2Ag(s)+2HCl。下列说法错误的是()

A.放电时，左边电极为负极

B.放电时，溶液中射向右边电极移动

C.充电时，右边电极上发生的电极反应式：Ag-e-=Ag"

D.充电时，当左边电极生成1mol乩时，电解质溶液的质量减轻73g

解析：充电时，左边电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H++2鼠=乩t;右边电

极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为Ag—e-+C广=AgCl,故C项错误。

答案：C

二、非选择题

11.(2022•东莞中学月考)某化学兴趣小组的几位同学探究原电池原理的应用时，做了如下

的实验：

I.原电池原理判断金属的活泼性。

(1)实验前，甲同学认为“构成原甩池的负极总是较活泼的金属材料”，若根据他的判断，

两个装置中的A1都是________极；实际实验时发现两个装置中的电流表偏转方向不同，则

以下的有关判断正确的是（填字母）O

A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质

B.镁的金属性不一定比铝的金属性强

C.该实验说明金属活动也顺序已过时，已没有实用价值

D.该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件影响较大，故应具体问题具体分析

（2）乙同学利用打磨过的铜片和铝片设计了如图3的实验装置，并测量和绘制了原电池的电

流（/）随时间（。的变化曲线如图4（极短时间电流反转），则图中6时刻之后阶段，负极材料

是o

n.铜与浓硝酸反应探窕。

（3）乙同学又将铜片直接放入浓硝酸中：

①实验现象为

②待反应停止后，若铜有剩余，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上乂有气泡产生，原因

是____________________________________________________________________________

（用离子方程式表示）。

③若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6L（标准状况）。则所

消耗浓硝酸的物质的量是moU

解析：I.（1）金属活动性顺序表中，镁比铝活泼，甲同学认为“构成原电池的负极总是较活

泼的金属材料”，所以甲同学认为A1都是正极。利用原电池反应判断金属活动性顺序时应

注意涉及的化学反应原理，选择合适的电解质，故A项正确；两个装置中的电流表偏转方向

不同，是因为两个原电池涉及的化学反应不一样，一个是镁和硫酸反应，一个是铝和氢氧化

钠反应，并不能说明镁的金属性不一定比铝的金属性强，故B项错误；该实验说明应根据原

电池涉及的反应来判断正负极，而不是盲目根据金属活动性顺序来判断，故根据该实验说明

金属活动性顺序已过时，已没有实用价值的说法错误，故C项错误；该实验说明化学研究,

不能盲目套用经验，应根据研究对象，反应条件，具体问题具体分析，故D项正确。（2）实

验开始时，由于铝片比铜片活泼，铝片是负极，铝片失电子，但铝片遇浓硝酸反应后会使其

表面生成致密氧化膜而钝化，则电流会越来越小，右时刻之后，就是铜和浓硝酸反应了，所

以电流出现反转，此时，铜失去电子，是负极。

IL（3）①铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，同时生成硝酸铜，故其反应现象是铜片逐渐溶

解，溶液变蓝色，且有红棕色气体生成。②加入的稀硫酸会电离出大量氢离子，氢离子会和

硝酸铜的硝酸根离子和剩余的少量铜继续反应，其离子方程式为3Cu+8H++3N0；=

3CU2++2N0t+41W,③铜和浓硝酸反应过程中，硝酸浓度会逐渐变小，所以生成的气体是

NO和NO?混合气体，根据产生气体5.6L（标准状况），所以混合气体的物质的量为0.25mol,

根据NO和N0°的化学式，根据N元素守恒，可知被还原的硝酸总共是0.25mol,根据关系

式Cu〜Cu（NO：）2~2HM）：,,再根据参加反应铜的质量12.8g,其物质的量为0.2mol可知,

还有0.4mol硝酸参与反应，所以该过程中消耗的硝酸总的物质的量为0.25mol+0.4mol

=0.65molo

答案：［.⑴正AD（2>Cu

II.（3）①铜片逐渐溶解，溶液变蓝色，且有红棕色气体生成

②3Cu+8H++3N0「=3Cu"+2N0t+4H20③0.65

12.（2022•顺德罗定邦中学月考）某小组探究Na2sQ,溶液和KI0：,溶液的反应。

实验I:向某浓度的K】（h酸性溶液（过量）中加入NaSO,溶液（含淀粉），一段时间"s）、，

溶液突然变蓝。

查阅资料知：10；在酸性溶液中氧化厂，发生的反应为10；+51―+611+:312+3比0。

（1）针对£s前溶液未变蓝，小组做出如下假设：

i.£s前未生成是由于反应的活化能（填“大”或“小”）,反应速率小导致的。

ii.ts前生成了12,但由于存在Na2s6,Na2sO3将生成的7还原。

（2）下述实验证实了假设ii合理。

实验II：向实验］的蓝色溶液中加入,

蓝色迅速消失，后再次变蓝。

（3）进一步研究Na2s0」溶液和KI0：,溶液反应的过程，装置如图。

实验Hl：K闭合后，电流表的指针偏转情况记录如表：

表盘

时间/s0〜h打〜6tiTF

指针回到“0”处，又返酸生除B趴啖0,

右偏至“rKI（八溶液溶液

偏转位置至“至处;如此周期性指针归零盐桥

处

往复多次……

①K闭合后，取b极区溶液加入盐酸酸化的BaCk溶液，生成白色沉淀。

②0〜力s时，从a极区取溶液置于试管中，滴加淀粉溶液，溶液变蓝：直