2023屆一輪專題練習（17）原電池 化學電源

第10頁共SECTIONPAGES10頁2022屆一輪專題(十七)原電池化學電源一、選擇題1．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣的電池的發(fā)明是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是()A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉變?yōu)殡娔蹸．氫氧燃料電池工作時氧氣在正極被還原D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅解析：A項，在鋅錳干電池中，正極是碳棒，該電極上二氧化錳發(fā)生得電子的還原反應，該電極質量不會減少，錯誤；B項，氫氧燃料電池屬于原電池的一種，是將化學能轉化為電能的裝置，不能將熱能直接轉變?yōu)殡娔?，錯誤；C項，氫氧燃料電池中，燃料作負極，發(fā)生失電子的氧化反應，氧氣在正極被還原，正確；D項，太陽能電池的主要材料是半導體單質硅，不是二氧化硅，錯誤。答案：C2．有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質量減少；b極質量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動順序是()A．a(chǎn)＞b＞c＞dB．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞cD．a(chǎn)＞b＞d＞c解析：把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負極、b作原電池正極，金屬活動性：a＞b；由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動性：b＞c；由實驗③可知，d極溶解，則d作原電池負極，c作正極，活動性：d＞c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負極，a極為原電池正極，活動性：d＞a。綜上所述可知活動性：d＞a＞b＞c。答案：C3．(2021·湖北武漢二模)Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb電池裝置如圖。下列說法錯誤的是()A．SOeq\o\al(2－,4)從右向左遷移B．電池的正極反應為Pb2＋＋2e－=PbC．左邊ZnSO4濃度增大，右邊ZnSO4濃度不變D．若有6.5g鋅溶解，有0.1molSOeq\o\al(2－,4)通過離子交換膜解析：裝置左側電極為負極，右側電極為正極，陰離子移向負極，即SOeq\o\al(2－,4)從右向左遷移，A項正確；電池的正極反應式為PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)，B項錯誤；負極反應式為Zn－2e－=Zn2＋，產(chǎn)生ZnSO4，左邊ZnSO4濃度增大，右邊ZnSO4濃度不變，C項正確；6.5g鋅溶解，轉移0.2mole－，電解液中有0.2mol負電荷通過離子交換膜，即有0.1molSOeq\o\al(2－,4)通過離子交換膜，D項正確。答案：B4．堿性鋅錳電池的反應方程式為2MnO2＋Zn＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，其構造如圖所示。有關說法不正確的是()A．負極反應式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2B．放電時正極MnO2得到電子，發(fā)生氧化反應C．該電池使用一段時間后，電解液pH增大D．放電時，鋅粉失去的電子，從負極通過外電路流向正極解析：負極是鋅，發(fā)生失去電子的氧化反應，反應式：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，A正確；放電時正極MnO2得到電子，發(fā)生還原反應，B錯誤；正極反應為2MnO2＋2e－＋2H2O=2MnOOH＋2OH－，所以該電池使用一段時間后，電解液pH增大，C正確；放電時，鋅粉失去的電子，從負極通過外電路流向正極，D正確。答案：B5．鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2。有關該電池的說法正確的是()A．充電時，陽極反應：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OB．充電過程是化學能轉化為電能的過程C．放電時，負極附近溶液的堿性不變D．放電時，電解質溶液中的OH－向正極移動解析：放電時Cd的化合價升高，Cd作負極，Ni的化合價降低，NiOOH作正極，則充電時Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽極，電極反應式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，A項正確；充電過程是電能轉化為化學能的過程，B項錯誤；放電時負極電極反應式為Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)2，Cd電極周圍OH－的濃度減小，C項錯誤；放電時OH－向負極移動，D項錯誤。答案：A6．下面是利用鹽橋電池從某些含碘鹽中提取碘的兩個裝置。下列說法中正確的是()A．兩個裝置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作負極B．碘元素在裝置①中被還原，在裝置②中被氧化C．①中MnO2極的電極反應式為MnO2＋2H2O＋2e－=Mn2＋＋4OH－D．裝置①、②中生成等量的I2時，導線上通過的電子數(shù)之比為1∶5解析：裝置①中碘離子失去電子，石墨Ⅰ是負極，裝置②中碘酸鈉得到電子，石墨Ⅱ作正極，A項錯誤；根據(jù)A項分析可知，碘元素在裝置①中被氧化，在裝置②中被還原，B項錯誤；①中MnO2得到電子，溶液呈酸性，則電極反應式為MnO2＋4H＋＋2e－=Mn2＋＋2H2O，C項錯誤；①中1mol碘化鈉失去1mol電子，②中1mol碘酸鈉得到5mol電子，則裝置①、②中生成等量的I2時，導線上通過的電子數(shù)之比為1∶5，D項正確。答案：D7．甲醇燃料電池是目前應用比較廣泛的一種燃料電池，其工作原理如下圖所示：下列說法正確的是()A．N為正極，發(fā)生氧化反應B．a(chǎn)氣體為氧氣，b氣體為甲醇C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH減小D．若有1molCO2生成，則有6molH＋從甲池透過交換膜進入乙池解析：燃料電池工作時，燃料發(fā)生氧化反應，失去電子，故M電極為負極，a氣體為甲醇，電極反應式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2↑＋6H＋，甲醇在負極被氧化生成CO2，A、B正確。有1molCO2生成，則有6molH＋生成，甲池溶液pH減??；N電極為正極，在其表面發(fā)生還原反應；電池中，陽離子從負極移向正極，H＋從甲池通過交換膜進入乙池，乙池中消耗H＋生成水，使pH增大，C正確，D錯誤。答案：D8．(2021·江蘇南京模擬)金屬(M)-空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．金屬M作電池負極B．電解質是熔融的MOC．正極的電極反應O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．電池反應2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2解析：根據(jù)圖示，金屬M為負極，通入空氣的電極為正極。金屬M作電池負極，故A正確；根據(jù)圖示，電解質是熔融的M(OH)2，故B錯誤；正極發(fā)生還原反應，電極反應為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，故C正確；負極M失去電子生成M2＋，結合C的分析，電池反應為2M＋O2＋2H2O=2M(OH)2，故D正確。答案：B9．“碳呼吸電池”原理如圖所示。下列有關說法正確的是()A．該裝置將電能轉變?yōu)榛瘜W能B．正極的電極反應為C2Oeq\o\al(2－,4)－2e－=2CO2↑C．每生成1molAl2(C2O4)3，有6mol電子流過負載D．隨著反應進行，草酸鹽濃度不斷變小解析：A項，該裝置屬于燃料電池，將化學能轉化為電能，錯誤；B項，原電池正極上發(fā)生得電子的還原反應，結合電池原理圖可得正極反應式為：2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)，錯誤；C項，每生成1molAl2(C2O4)3，負極有2molAl失去電子，共失去6mol電子，所以有6mol電子流過負載，正確；D項，根據(jù)正負極反應情況可得電池總反應為2Al＋6CO2=Al2(C2O4)3，所以反應過程中不消耗草酸鹽，錯誤。答案：C10．(2021·福建廈門模擬)我國研究鋰硫電池獲得突破，電池的總反應是16Li＋S88Li2S，充放電曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A．充電時，電能轉化為化學能B．放電時，鋰離子向正極移動C．放電時，1molLi2S6轉化為Li2S4得到2mole－D．充電時，陽極電極反應式是8S2－－16e－=S8解析：充電時，是電解池，是電能轉化為化學能，故A正確；放電時，是原電池，陽離子向正極移動，因此鋰離子向正極移動，故B正確；根據(jù)圖示，放電時，1molLi2S6轉化為Li2S4的反應為2Li2S6＋2Li=3Li2S4，反應中2molLi2S6得到2mole－，即1molLi2S6得到1mole－，故C錯誤；根據(jù)16Li＋S88Li2S，充電時，陽極電極反應式是8S2－－16e－=S8，故D正確。答案：C

11．如圖是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量監(jiān)測與控制的功能。下列有關說法正確的是()A．電流由呼氣所在的鉑電極流出B．H＋通過質子交換膜流向氧氣所在的鉑電極C．電路中流過2mol電子時，消耗11.2LO2D．該電池的負極反應為CH3CH2OH＋3H2O－12e－=2CO2↑＋12H＋解析：呼氣所在電極發(fā)生乙醇轉化為醋酸的反應，故為負極，而電流由正極流出，A項錯誤；H＋通過質子交換膜流向正極(氧氣所在的鉑電極)，B項正確；正極反應為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，電路中流過2mol電子時，消耗0.5molO2，在標準狀況下體積為11.2L，但題中未指明是否為標準狀況，C項錯誤；該電池的負極反應為CH3CH2OH＋H2O－4e－=CH3COOH＋4H＋，D項錯誤。答案：B12．(2021·山東青島模擬)流動電池是一種新型電池，其主要特點是可以通過電解質溶液的循環(huán)流動，在電池外部設備調(diào)節(jié)電解質溶液，以保持電池內(nèi)部電極周圍溶液濃度的穩(wěn)定。某種流動電池如圖所示，電池的總反應式為Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)為負極，b為正極B．該電池工作時，PbO2電極附近溶液的pH增大C．a(chǎn)極的電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋D．調(diào)節(jié)電解質溶液的方法是補充CuSO4解析：A項，根據(jù)電池總反應式Cu＋PbO2＋2H2SO4=CuSO4＋PbSO4＋2H2O可知銅為負極，PbO2為正極，正確；B項，該電池工作時，PbO2電極發(fā)生的反應為PbO2＋4H＋＋2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O，消耗了溶液中的H＋，故溶液的pH增大，正確；C項，銅電極的電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋，正確；D項，通過總反應式可知H2SO4參加了反應，故應補充H2SO4，錯誤。答案：D二、非選擇題13．(1)鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池的反應原理如圖所示，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋通過電解質遷移進入MnO2晶格中，生成LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}：①外電路的電流方向是由________(填“a”或“b”，下同)極流向________極。②電池的正極反應式為________________________________________________________________________。(2)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能直接轉化成電能的裝置。已知某種甲醇微生物燃料電池中電解質溶液為酸性，其原理示意圖如下圖：①該電池中外電路電子的流動方向為________(填“從A到B”或“從B到A”)。②工作結束后，B電極室溶液的pH與工作前相比將________(填“增大”“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計)。③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應為________________________________________________________________________。解析：(1)①結合所給裝置圖以及原電池反應原理，可知Li作負極，MnO2作正極，所以電子流向是a→b，電流方向則是b→a。②根據(jù)題給信息“電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋通過電解質遷移進入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正極的電極反應式為MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2。(2)①甲醇失去電子，作為電池的負極，所以該電池外電路電子的流動方向為從A到B。②B電極上O2得電子消耗H＋，同時溶液中的H＋移向B電極室，所以B電極室溶液的pH與工作前相比未發(fā)生變化。③CH3OH失電子，生成CO2和H＋，根據(jù)化合價變化和元素守恒配平方程式即可得電極反應式：CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑。答案：(1)①ba②MnO2＋e－＋Li＋=LiMnO2(2)①從A到B②不變③CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2↑14.(1)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示：①HS－在硫氧化菌作用下轉化為SOeq\o\al(2－,4)的反應式是________________________________________________________________________。②若維持該微生物電池中兩種細菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，原因是________________________________________________________________________。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源，其基本結構如圖所示。其中作為電解質的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放電過程中，Li＋向______(填“負極”或“正極”)移動。②負極反應式為_________________________________________________________。③電路中每轉移0.2mol電子，理論上生成________gPb。(3)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?，氨氧燃料電池工作原理如下圖所示：①a電極的電極反應式是_____________________________________________________；②一段時間后，需向裝置中補充K