2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專練34原電池原理及應(yīng)用一

專練34原電池原理及應(yīng)用（一）一、選擇題1．[2022·廣東卷]科學(xué)家基于Cl2易溶于CCl4的性質(zhì)，發(fā)展了一種無(wú)需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲(chǔ)能設(shè)備（如圖）。充電時(shí)電極a的反應(yīng)為：NaTi2（PO4）3＋2Na＋＋2e－=Na3Ti2（PO4）3。下列說法正確的是（）A．充電時(shí)電極b是陰極B．放電時(shí)NaCl溶液的pH減小C．放電時(shí)NaCl溶液的濃度增大D．每生成1molCl2，電極a質(zhì)量理論上增加23g答案：C解析：由充電時(shí)電極a的反應(yīng)式可知，電極a發(fā)生還原反應(yīng)，則充電時(shí)電極a為陰極，電極b為陽(yáng)極，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極Na3Ti2（PO4）3轉(zhuǎn)化為Na＋，正極Cl2發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl－，NaCl溶液的濃度增大，但溶液一直為中性，故放電時(shí)NaCl溶液的pH不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；充電時(shí)，每生成1molCl2，則轉(zhuǎn)移2mol電子，由題干電極a反應(yīng)式可知，有2molNa＋參與反應(yīng)，則電極a質(zhì)量理論上增加46g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．[2022·福建卷]一種化學(xué)“自充電”的鋅-有機(jī)物電池，電解質(zhì)為KOH和Zn（CH3COO）2水溶液。將電池暴露于空氣中，某電極無(wú)需外接電源即能實(shí)現(xiàn)化學(xué)自充電，該電極充放電原理如圖所示。下列說法正確的是（）A．化學(xué)自充電時(shí)，c（OH－）增大B．化學(xué)自充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.化學(xué)自充電時(shí)，鋅電極反應(yīng)式：Zn2＋＋2e－=ZnD．放電時(shí)，外電路通過0.02mol電子，正極材料損耗0.78g答案：A解析：由圖示可知，化學(xué)自充電時(shí)，O2得電子轉(zhuǎn)化為OH－，OH－與K＋結(jié)合形成KOH，c（OH－）增大，A正確；該電池為自充電電池，無(wú)需外接電源，因此化學(xué)自充電時(shí)，沒有電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B錯(cuò)誤；由圖示可知，化學(xué)自充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化，陰極反應(yīng)為O2轉(zhuǎn)化為OH－，沒有發(fā)生Zn2＋＋2e－=Zn，C錯(cuò)誤；放電時(shí)，＋2nK＋＋2ne－=，正極材料中增加了K＋，故當(dāng)外電路中通過0.02mol電子時(shí)，正極材料增加0.78g，D錯(cuò)誤。3．[2024·廣州綜合測(cè)試]新型Li-Mg雙離子可充電電池是一種高效、低成本的儲(chǔ)能電池，其工作原理如圖所示。放電時(shí)電極a的反應(yīng)為：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4。下列說法不正確的是（）A．充電時(shí)，Mg電極為陰極B．放電時(shí)，Li＋從Ⅰ室向Ⅱ室遷移C．放電時(shí)，Ⅱ室Li2SO4溶液的濃度增大D．每消耗1molMg，電極a質(zhì)量理論上增加14g答案：C解析：根據(jù)放電時(shí)電極a發(fā)生還原反應(yīng)知，電極a為正極，Mg電極為負(fù)極。電極電極反應(yīng)放電（原電池）負(fù)極（Mg電極）Mg－2e－=Mg2＋正極（電極a）Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－=LiFePO4充電（電解池）陰極（Mg電極）Mg2＋＋2e－=Mg陽(yáng)極（電極a）LiFePO4－xe－=Li1－xFePO4＋xLi＋由上述分析知，充電時(shí)Mg電極為陰極，A項(xiàng)正確；放電時(shí)Li＋向正極（電極a）移動(dòng)，則Li＋從Ⅰ室向Ⅱ室遷移，B項(xiàng)正確；放電時(shí)，Li＋從Ⅰ室向Ⅱ室遷移，SOeq\o\al(2－,4)不參與電極反應(yīng)，Ⅱ室Li2SO4溶液的濃度不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；每消耗1molMg，電路中通過2mol電子，根據(jù)電極a的反應(yīng)，知電極a增加的質(zhì)量為2molLi＋的質(zhì)量，即增重14g，D項(xiàng)正確。4．[2023·遼寧卷]某低成本儲(chǔ)能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是（）A．放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小B．儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時(shí)右側(cè)H＋通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋=PbSO4＋2Fe2＋答案：B解析：該儲(chǔ)能電池放電時(shí)，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉(zhuǎn)化為Fe2＋，充電時(shí)，多孔碳電極為陽(yáng)極，F(xiàn)e2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯(cuò)誤；儲(chǔ)能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；放電時(shí)，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，左側(cè)的H＋通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，總反應(yīng)為PbSO4＋2Fe2＋=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe3＋，D錯(cuò)誤；故答案選B。5.[素材創(chuàng)新]手持技術(shù)的氧電化學(xué)傳感器可用于測(cè)定O2含量，如圖為某種氧電化學(xué)傳感器的原理示意圖。已知在測(cè)定O2含量過程中，電解質(zhì)溶液的質(zhì)量保持不變。一定時(shí)間內(nèi)，通過傳感器的待測(cè)氣體為aL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），某電極質(zhì)量增加了bg。下列說法正確的是（）A．Pt電極為負(fù)極B．反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移OH－的物質(zhì)的量為0.125bmolC.Pb電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Pb－2e－＋2OH－=Pb（OH）2D．待測(cè)氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(0.35b,a)答案：B解析：結(jié)合圖示及電解質(zhì)溶液的質(zhì)量保持不變進(jìn)行如下分析：電極電極反應(yīng)正極（Pt電極）O2＋4e－＋2H2O=4OH－負(fù)極（Pb電極）2Pb＋4OH－－4e－=2PbO＋2H2O則該傳感器工作時(shí)發(fā)生的總反應(yīng)為2Pb＋O2=2PbO，Pb電極質(zhì)量增加。Pt電極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)，該電極為正極，Pb電極為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)上述分析可知，質(zhì)量增加的電極應(yīng)是Pb電極，且增加的為O元素的質(zhì)量，由電極反應(yīng)式可知Pb電極每增加16g，溶液中轉(zhuǎn)移OH－的物質(zhì)的量為2mol，則Pb電極質(zhì)量增加bg時(shí)，轉(zhuǎn)移OH－的物質(zhì)的量為0.125bmol，B項(xiàng)正確；Pb電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2Pb＋4OH－－4e－=2PbO＋2H2O，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Pb電極質(zhì)量增加bg，消耗的n（O2）＝eq\f(b,32)mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.7bL，則氧氣的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(0.7b,a)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．[2024·重慶育才中學(xué)適應(yīng)考]如圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖，下列說法正確的是（）A．外電路電流方向是a→bB．電池工作時(shí)正極區(qū)溶液的pH升高C．電極b上發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋2e－＋2H＋=HCOOHD．1molH2O被完全氧化時(shí)有22.4LCO2被還原答案：C解析：由圖可知，a電極上水失電子生成氧氣，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，a電極為負(fù)極，b電極為正極，原電池外電路電流方向是由電源正極流向負(fù)極，即b→a，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，負(fù)極產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜遷移到正極區(qū)，CO2得電子，反應(yīng)后生成了酸性較強(qiáng)的甲酸，故正極區(qū)溶液的pH降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電極b為正極，發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋2e－＋2H＋=HCOOH，C項(xiàng)正確；由電池總反應(yīng)式2H2O＋2CO2=O2＋2HCOOH可知，1molH2O被完全氧化時(shí)有1molCO2被還原，但CO2所處的溫度和壓強(qiáng)未知，無(wú)法確定CO2的體積，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．[2024·湖南郴州質(zhì)檢]微生物燃料電池在凈化廢水的同時(shí)能獲得能源或得到有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品，如圖為其工作原理及廢水中Cr2Oeq\o\al(2－,7)濃度與去除率的關(guān)系。下列說法不正確的是（）A．有機(jī)物被氧化，M極為電池負(fù)極B．電池工作時(shí)，N極附近溶液pH增大C．Cr2Oeq\o\al(2－,7)濃度較大時(shí)，可能會(huì)造成還原菌失活D．處理0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時(shí)有0.6molH＋從交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移答案：D解析：由圖知，電子由M極經(jīng)導(dǎo)線流入N極，則N極為正極，M極有機(jī)物失電子被氧化生成CO2，M極為原電池的負(fù)極，故A正確；根據(jù)圖示，正極區(qū)發(fā)生的總反應(yīng)為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋8H＋=2Cr（OH）3＋H2O，消耗氫離子，N極附近溶液pH增大，故B正確；Cr2Oeq\o\al(2－,7)具有強(qiáng)氧化性，能使蛋白質(zhì)變性，由圖可知，當(dāng)Cr2Oeq\o\al(2－,7)的濃度大于2mg·L－1時(shí)，去除率顯著降低，Cr2Oeq\o\al(2－,7)濃度較大時(shí)，可能會(huì)造成還原菌失活，故C正確；Cr元素化合價(jià)由＋6價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，每消耗0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時(shí)轉(zhuǎn)移0.6mol電子，根據(jù)電荷守恒，處理0.1molCr2Oeq\o\al(2－,7)時(shí)有0.6molH＋從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移，故D錯(cuò)誤。8．[2024·山東青島檢測(cè)改編]pH計(jì)是通過測(cè)定電池兩極電勢(shì)差（即電池電動(dòng)勢(shì)E）確定待測(cè)液pH的儀器，復(fù)合電極pH計(jì)的工作原理如圖所示。室溫下，E＝0.59pH＋0.2（E的單位為V）。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．pH計(jì)工作時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷．一定溫度下，電池電動(dòng)勢(shì)越小，待測(cè)液中c（H＋）越小C．若參比電極電勢(shì)比玻璃電極電勢(shì)高，則玻璃電極的電極反應(yīng)式為Ag－e－＋Cl－=AgClD．pH計(jì)不可長(zhǎng)期浸泡在堿性緩沖液中答案：B解析：由題意可知，pH與電池電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：E＝0.059pH＋0.2。c（H＋）越大，pH越小，電池電動(dòng)勢(shì)E越小，B錯(cuò)誤。pH計(jì)中含有玻璃電極，其中含有SiO2，長(zhǎng)期浸泡在堿性緩沖液中會(huì)與OH－發(fā)生反應(yīng)，故pH計(jì)不可長(zhǎng)期浸泡在堿性緩沖液中，D正確。9．[情境創(chuàng)新]常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池如圖1所示，測(cè)得原電池的電流強(qiáng)度（I）隨時(shí)間（t）的變化如圖2所示。反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．t1s前，Al片的電極反應(yīng)為：2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋B．t1s時(shí)，因Al在濃硝酸中鈍化，氧化膜阻礙了Al繼續(xù)反應(yīng)C．t1s之后，負(fù)極Cu失電子，電流方向發(fā)生改變D．t1s之后，左邊燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋H2O答案：D解析：t1s前，Al片作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為2Al＋3H2O－6e－=Al2O3＋6H＋，A項(xiàng)正確；t1s時(shí)，隨著反應(yīng)進(jìn)行鋁表面鈍化形成的氧化膜阻礙了Al繼續(xù)反應(yīng)，B項(xiàng)正確；t1s后Cu作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電流方向發(fā)生改變，C項(xiàng)正確；t1s之后，Al極生成NO2，NO2溶于NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2，即右邊燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NO2＋2OH－=NOeq\o\al(－,3)＋NOeq\o\al(－,2)＋H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題10．某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題：（1）甲池為（填“原電池”“電解池”或“電鍍池”），通入CH3OH一極的電極反應(yīng)式為。（2）乙池中A（石墨）電極的名稱為（填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽(yáng)極”），總反應(yīng)式為。（3）當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），丙池中極析出g銅。（4）若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲池中溶液的pH將（填“增大”“減小”或“不變”，下同）；丙池中溶液的pH將，若要將丙池中溶液復(fù)原，需加入。答案：（1）原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O（2）陽(yáng)極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3（3）280D1.6（4）減小增大HCl解析：（1）甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。（2）乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，其中A作陽(yáng)極，B作陰極，總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。（3）乙池中B極質(zhì)量增加5.40g為銀的質(zhì)量，則銀的物質(zhì)的量為eq\f(5.4g,108g·mol