（江蘇專(zhuān)版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（十六）原電池 化學(xué)電源（含解析）

（江蘇專(zhuān)版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測(cè)（十六）原電池 化學(xué)電源（含解析）1某原電池總反應(yīng)為Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()選項(xiàng)ABCD電極材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag電解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：選D由題意知，Cu為負(fù)極材料，正極材料的金屬活動(dòng)性必須弱于Cu，其中B、D項(xiàng)符合該條件；由Fe3得電子生成Fe2知，電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3，同時(shí)符合上述兩條件的只有D項(xiàng)。2鎂­次氯酸鹽燃料電池，具有比能量高、安全方便等優(yōu)點(diǎn)。該電池的正極反應(yīng)式為ClOH2O2e=Cl2OH，關(guān)于該電池的敘述正確的是()A該電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B電池工作時(shí)，OH向正極移動(dòng)C該電池的總反應(yīng)為MgClOH2O=Mg(OH)2ClD電池工作時(shí)，正極周?chē)芤旱膒H將不斷變小解析：選C次氯酸鹽在正極發(fā)生反應(yīng)，則Mg為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極反應(yīng)式為Mg2e2OH=Mg(OH)2，將正、負(fù)極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)，C項(xiàng)正確；根據(jù)正極反應(yīng)式可知，電池工作時(shí)，正極周?chē)芤旱腸(OH)增大，pH將增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3由于具有超低耗電量、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，LED產(chǎn)品越來(lái)越受人歡迎。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的裝置。下列有關(guān)敘述正確的是()Aa處通入氧氣，b處通入氫氣B該裝置中只涉及兩種形式的能量轉(zhuǎn)化C電池正極電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHDP­型半導(dǎo)體連接的是電池負(fù)極解析：選C根據(jù)電子移向，a處應(yīng)通H2，b處應(yīng)通O2，A錯(cuò)誤；在該裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能等，B錯(cuò)誤；P­型半導(dǎo)體連接的是電池正極，D錯(cuò)誤。4一種新型鈉硫電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖，下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()AB極中填充多孔的炭或石墨氈，目的是為了增加導(dǎo)電性B電池放電時(shí)，A極電極反應(yīng)為2NaxS2e=Na2SxC電池放電時(shí)，Na向電極A極移動(dòng)D電池放電的總反應(yīng)為2NaxS=Na2Sx，每消耗1 mol Na 轉(zhuǎn)移2 mol電子解析：選A根據(jù)圖可知，放電時(shí)，Na發(fā)生氧化反應(yīng)，所以A作負(fù)極，B作正極，負(fù)極反應(yīng)式為2Na2e=2Na，正極反應(yīng)式為xS2e=S，充電時(shí)A為陰極，B為陽(yáng)極，陰極、陽(yáng)極電極反應(yīng)式與負(fù)極、正極反應(yīng)式正好相反，放電時(shí)，電解質(zhì)中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；B極中填充多孔的炭或石墨氈，目的是為了增加導(dǎo)電性，A正確；放電時(shí)，A為負(fù)極，電極反應(yīng)為2Na2e=2Na，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，Na向正極移動(dòng)，即由A向B移動(dòng)，C錯(cuò)誤；由電池放電的總反應(yīng)知，每消耗1 mol Na轉(zhuǎn)移1 mol電子，D錯(cuò)誤。5肼(N2H4)空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液。下列說(shuō)法中，不正確的是()A該電池放電時(shí)，通入肼的一極為負(fù)極B電池每釋放1 mol N2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NAC通入空氣的一極的電極反應(yīng)式是O22H2O4e=4OHD電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的pH將不變解析：選D該電池中肼是燃料，在負(fù)極通入，A正確；肼中氮元素的化合價(jià)是2價(jià)，氧化產(chǎn)物是N2，負(fù)極反應(yīng)為N2H44OH4e=4H2ON2，所以每釋放1 mol N2 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA ，B正確；通入空氣的一極為正極，正極上O2發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式是O22H2O4e=4OH，C正確；電池總反應(yīng)為N2H4O2=N22H2O，反應(yīng)生成水，溶液濃度降低，電解質(zhì)溶液的pH將降低，D錯(cuò)誤。6(2019·昆山模擬)如圖所示為以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于該電池的敘述不正確的是()A該電池不能在高溫下工作B電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O66H2O24e=6CO224HC放電過(guò)程中，電子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)每轉(zhuǎn)移1 mol，便有1 mol H從陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室D微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫和、有生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，值得研究與推廣解析：選C高溫條件下微生物會(huì)死亡，電池不能正常工作，A正確；電池的負(fù)極上燃料發(fā)生氧化反應(yīng)，即葡萄糖失電子生成CO2氣體，B正確；放電過(guò)程中，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線移向正極，C錯(cuò)誤；結(jié)合題給條件分析，D正確。7(雙選)(2019·宿遷模擬)如圖所示為鎳鋅可充電電池放電時(shí)電極發(fā)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的示意圖，電池使用KOH 和K2Zn(OH)4為電解質(zhì)溶液，下列關(guān)于該電池說(shuō)法正確的是()A放電時(shí)溶液中的K移向負(fù)極B充電時(shí)陰極附近的pH會(huì)升高C放電時(shí)正極反應(yīng)為HNiOOHe=Ni(OH)2D負(fù)極質(zhì)量每減少6.5 g，溶液質(zhì)量增加6.3 g解析：選BD根據(jù)題圖中電子的移動(dòng)方向可知，鋅為負(fù)極，失去電子生成K2Zn(OH)4，NiOOH為正極，得到電子生成Ni(OH)2。原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；充電時(shí)陰極發(fā)生的電極反應(yīng)是放電時(shí)負(fù)極的逆反應(yīng)，反應(yīng)后電極附近的pH會(huì)升高，故B正確；放電時(shí)NiOOH為正極，得到電子生成Ni(OH)2，電解質(zhì)溶液顯堿性，正極反應(yīng)為NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，故C錯(cuò)誤；負(fù)極質(zhì)量每減少6.5 g，即0.1 mol鋅，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，正極上0.2 mol NiOOH轉(zhuǎn)化為0.2 mol Ni(OH)2，質(zhì)量增加0.2 g，溶液質(zhì)量增加6.5 g0.2 g6.3 g，故D正確。8.(2019·蘇州模擬)如圖所示為新型的甲酸/鐵離子燃料電池，具有原料安全、質(zhì)子電導(dǎo)率高、能量密度高的特點(diǎn)，適合應(yīng)用在規(guī)?；墓╇妶?chǎng)所。電池外殼采用聚四氯乙烯板，石墨作電極，在M端加注甲酸鈉和氫氧化鈉的混合液，在N端加注氯化鐵和氯化鈉的混合液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A放電時(shí)，N端是正極BM端的電極反應(yīng)式為HCOOOH2e=CO2H2OC電池放電后，N端的Fe2通氯氣后轉(zhuǎn)化為Fe3，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的循環(huán)利用D采用多孔納米電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，有利于擴(kuò)散至催化層解析：選BA項(xiàng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e3得到電子生成Fe2，N端是正極，正確；B項(xiàng)，M端的電極反應(yīng)式為HCOO3OH2e=CO2H2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電池放電后，N端的Fe2通氯氣后，氯氣具有氧化性能氧化Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3，F(xiàn)e3在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)溶液的循環(huán)利用，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，所以采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面，從而提高反應(yīng)速率，正確。9某傳感器工作原理如圖所示。利用該傳感器可以測(cè)定空氣中NO、CO、NH3、SO2等有害氣體的含量。下列說(shuō)法正確的是()A若M為熔融KOH，X為NH3，Y為N2，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH36e=N26HB若M是含O2的固體電解質(zhì)，X為NO，則正極的電極反應(yīng)式為O24e=2O2C傳感器工作中，電子由Pt()極經(jīng)電流儀傳到Pt()極D若X為CO，M為KOH溶液，則電池總反應(yīng)為2COO2=2CO2解析：選B由于M是熔融的KOH，即使放電生成H也會(huì)與OH反應(yīng)生成水，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH36e6OH=N26H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；若M是含O2的固體電解質(zhì)，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NO4e2O2=2NO2，正極的電極反應(yīng)式為O24e=2O2，B項(xiàng)正確；題述裝置屬于原電池，Pt()極為正極，Pt()極為負(fù)極，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若X為CO，M為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO2e4OH=CO2H2O，電池總反應(yīng)為2CO4KOHO2=2K2CO32H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10最近我國(guó)科學(xué)家發(fā)明 “可充電鈉二氧化碳電池”(如圖)，放電時(shí)電池總反應(yīng)為4Na3CO2=2Na2CO3C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A充電時(shí)，鈉箔與外接電源的負(fù)極相連B電池工作溫度可能在200 以上C放電時(shí)，Na向正極移動(dòng)D放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)為4Na3CO24e=2Na2CO3C解析：選B由放電時(shí)的電池反應(yīng)式可知，鈉箔作負(fù)極，故充電時(shí)作陰極，與電源的負(fù)極相連，A正確；四甘醇、二甲醚都易揮發(fā)，鈉的熔點(diǎn)低，故電池工作的溫度不能太高，B錯(cuò)誤；放電時(shí)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，C正確；放電時(shí)正極上CO2得電子生成C，D正確。11.如圖所示，是原電池的裝置圖。請(qǐng)回答：(1)若C為稀H2SO4溶液，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且作負(fù)極，則A電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)；反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后溶液C的pH將_(填“升高”“降低”或“基本不變”)。(2)若需將反應(yīng)：Cu2Fe3=Cu22Fe2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池裝置，則A(負(fù)極)極材料為_(kāi)，B(正極)極材料為_(kāi)，溶液C為_(kāi)。(3)若C為CuCl2溶液，Zn是_極，Cu極發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_(kāi)。反應(yīng)過(guò)程溶液中c(Cu2)_(填“變大”“變小”或“不變”)。解析：(1)鐵作負(fù)極，則該原電池反應(yīng)是鐵與稀硫酸置換H2的反應(yīng)，所以正極反應(yīng)是H得電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H2e=H2；溶液中H放電，導(dǎo)致溶液中H濃度減小，pH升高。(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2設(shè)計(jì)成如題圖所示的原電池裝置，根據(jù)方程式中物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)類(lèi)型判斷，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，所以A材料是Cu，B極材料是比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3，如FeCl3溶液。(3)Zn比較活潑，在原電池中作負(fù)極，Cu作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2在正極得到電子變成Cu，電極反應(yīng)為Cu22e=Cu，Cu2發(fā)生了反應(yīng)，則c(Cu2)變小。答案：(1)2H2e=H2升高(2)Cu石墨(其他合理答案也可)FeCl3溶液(3)負(fù)還原Cu22e=Cu變小12.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是_，在導(dǎo)線中電子移動(dòng)方向?yàn)開(kāi)(用a、b表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開(kāi)。(4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反應(yīng)中的還原劑是_，反應(yīng)中的氧化劑是_。已知LiH固體密度為0.82 g·cm3。用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為_(kāi)。由生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)mol。解析：(1)電池的能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能?？偡磻?yīng)為2H2O2=2H2O，其中H2氫元素從零價(jià)升至1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。(2)負(fù)極為失去電子的一極，即H2失電子生成H，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。(4)中Li從零價(jià)升至1價(jià)，作還原劑。H2O中的H從1價(jià)降至H2中的零價(jià)，作氧化劑。由反應(yīng)，當(dāng)吸收10 mol H2時(shí)，則生成20 mol LiH，V L192.68×103 L，則8.60×104。20 mol LiH可生成20 mol H2，實(shí)際參加反應(yīng)的H2為20×80%16 mol,1 mol H2轉(zhuǎn)化成1 mol H2O，轉(zhuǎn)移2 mol電子，所以16 mol H2可轉(zhuǎn)移32 mol電子。答案：(1)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苡蒩到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率(4)LiH2O11 163或8.60×1043213(1)Fe和KClO4反應(yīng)放出的熱量，能為熔融鹽電池提供550660 的溫度，使低熔點(diǎn)鹽熔化導(dǎo)電，從而激活電池，這類(lèi)電池稱為熱電池。Li/FeS2熱電池工作時(shí)，Li轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧嚕現(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)殍F，該電池工作時(shí)，電池總反應(yīng)式為_(kāi)。(2)鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時(shí)，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6CxLixe=LixC6。充放電過(guò)程中，發(fā)生LiCoO2與Li1xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫(xiě)出放電時(shí)電池反應(yīng)方程式_。(3)與MnO2Zn電池類(lèi)似，K2FeO4Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為_(kāi)，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(4)CO與H2反應(yīng)可用于制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖：電池總反應(yīng)為2CH3OH3O2=2CO24H2O，則c電極是_(填“正極”或“負(fù)極”)，c電極的反應(yīng)方程式為_(kāi)。若線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi) L。解析：(1)依據(jù)題意可知，反應(yīng)物為FeS2、Li，生成物為Fe、Li2S，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS24Li=Fe2Li2S。(2)由充電時(shí)陰極(題目中鋰離子電池的負(fù)極)的電極反應(yīng)式知，放電時(shí)LixC6是反應(yīng)物、Li是生成物，鋰的價(jià)態(tài)升高，故另一反應(yīng)物中鈷的價(jià)態(tài)降低，由此知該反應(yīng)物是Li1xCoO2，相應(yīng)的反應(yīng)方程式為L(zhǎng)ixC6Li1xCoO2=LiCoO26C。(3)根據(jù)題意可寫(xiě)出題給原電池的負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e2OH=Zn(OH)2，總反應(yīng)式為3Zn2FeO8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH。用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式可得正極反應(yīng)式為FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH。(4)根據(jù)圖中的電子流向知c是負(fù)極，甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)：CH3OH6eH2O=CO26H，線路中轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)消耗氧氣0.5 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。答案：(1)FeS24Li=Fe2Li2S(2)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C(3)FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH3Zn2FeO8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH(4)負(fù)極CH3OH6eH2O=CO26H11.2