2024高考化学一轮复习第6章化学反应与能量转化第21讲化学能转化为电能-电池精练含解析

PAGE5-第21讲化学能转化为电能——电池基础学问训练一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．(2024·西安期末)某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下装置(图a)。图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片，并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上，一段时间后发觉凝胶的某些区域发生了改变(图b)。下列说法错误的是()A．甲区发生的电极反应式：Fe－2e－=Fe2＋B．乙区产生Zn2＋C．丙区呈现红色D．丁区呈现蓝色答案A解析图a中为两种状况的吸氧腐蚀。锌比铁活泼，锌为负极：Zn－2e－=Zn2＋，铁为正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，A项错误、B项正确；铁比铜活泼，铁为负极，生成的Fe2＋与[Fe(CN)6]3－结合产生蓝色沉淀，铜电极产生OH－，丙区域酚酞变红色，C、D项正确。2．用多孔石墨电极完成下列试验。下列说明或推理合理的是()试验步骤现象Ⅰ中，a、b两极均产生气泡Ⅱ中，a极上析出红色固体Ⅲ中，a极上析出灰白色固体A.电解Ⅰ一段时间后，c(Na2SO4)肯定增大B．由Ⅱ中反应H2＋Cu2＋=Cu↓＋2H＋可知用玻璃导管将H2通入CuSO4溶液也会产生红色沉淀C．Ⅲ中，只可能发生反应2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2AgD．Ⅰ中，a极上既发生了化学过程，也发生了物理过程答案D解析电解Na2SO4溶液相当于电解水，若原Na2SO4溶液为饱和溶液，电解一段时间后消耗一部分水，电解液仍为饱和溶液，此时Na2SO4溶液的浓度不变，A说法错误；Ⅱ中出现的现象是因为形成了原电池，但假如用玻璃导管通入H2，无法形成原电池，故无红色固体现象产生，B说法错误；Ⅲ中假如还有氢气存在的话，还可能发生氢气置换银的反应：2Ag＋＋H2=2Ag↓＋2H＋，C说法错误；Ⅰ中除电解水的化学过程外，还存在多孔石墨电极吸附氢气和氧气的物理过程，D项说法正确。3．一般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，中心插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒四周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袱作隔膜，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＋2NHeq\o\al(＋,4)＋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．当该电池电压渐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原B．电池负极反应式为2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2OC．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0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g答案C解析一般锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；依据原电池工作原理，负极×eq\f(0.1mol,2)＝3.25g，D项错误。4．如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是()A．铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板C．电池工作时，负极反应为Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4D．电池工作时，H＋移向Pb板答案D5．(2024·济南质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极B．a极的电极反应式：H2－2e－=2H＋C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多答案C解析a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，总反应为2H2＋O2=2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；依据电池总反应：2H2＋O2=2H2O，CH4＋2O2=CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多。6．(2024·山东淄博试验中学高考模拟)某探讨小组进行如下表所示的原电池试验：试验编号①②试验装置试验现象连接好装置5分钟后，检流计指针向左偏转，两侧铜片表面均无明显现象连接好装置，起先时左侧铁片表面持续产生气泡，5分钟后，检流计指针向右偏转，右侧铁片表面无明显现象下列关于该试验的叙述中，正确的是()A．两装置的盐桥中，阳离子均向右侧移动B．试验①中，左侧的铜被腐蚀C．试验②中，连接装置5分钟后，左侧电极的电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑D．试验①和试验②中，均有O2得电子的反应发生答案D解析①电子移动的方向从负极流向正极，即左侧铜为正极，右侧铜为负极，依据原电池工作原理，阳离子向正极移动，即向左侧移动，②5min后，检流计指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，依据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即向右侧移动，A项错误；依据A选项分析，试验①中左侧铜没有被腐蚀，右侧铜被腐蚀，B项错误；试验②中连接好装置，5min后，检流计指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，即左侧电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋，C项错误；试验①左侧电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，试验②5min后，右侧铁片电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，均是吸氧腐蚀，D项正确。7．Mg－AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A．负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－=AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑答案B解析依据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl=MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－=2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，正确。8．肼(N2H4)暴露在空气中简单爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种志向的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是()A．电池工作时，正极旁边的pH降低B．当消耗1molO2时，有2molNa＋由甲槽向乙槽迁移C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－=N2↑＋4H2OD．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作答案C解析电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－=4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1molO2时，电路中转移4mol电子，生成4molOH－，为保持溶液呈电中性，应有4molNa＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－=N2↑＋4H2O，C正确。二、非选择题9．(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干脆转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：①该电池中外电路电子的流淌方向为______________(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”，溶液体积改变忽视不计)。③A电极旁边甲醇发生的电极反应为__________________________________________。答案(1)①ba②MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2(2)①从A到B②不变③CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑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依据题给信息“电解质LiClO