2020年高考化学精选考点专项突破卷9 原电池及化学电源(含答案解析)

突破卷09 原电池及化学电源

一、选择题（单选，每小题3分，共45分）

1、（2019原创题）下列说法找那个正确的是（）

A、在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应

B、带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长

C、在内电路中，电子由正极流向负极

D、某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液

解析：A错误，燃料电池，负极反应物为具有还原性的气体，B正确，C错误，电子从负极流出，流到正极，D错误，盐桥中的KCL可以和电解质反应，应该用KNO3饱和溶液

答案：B

2、锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

答案 C

解析A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO2－4)不变，错误；C项，在乙池中Cu2

＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极，保持溶液中电荷平衡，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

2、一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算K sp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是()

A．右池中的银电极作负极

B．正极反应为Ag－e－===Ag＋

C．总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓

D．盐桥中的NO－3向右池方向移动

解析若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：Ag－e－===Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl：Ag－e－＋Cl－===AgCl，即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag：Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl↓；综上所述，B项错误，C项正确。根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO－3向负极方向(即左池)移动，D项错误。

答案 C

4、科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为甲烷，然后将甲烷通入以KOH 为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为()

A．CH4－8e－＋8OH－===CO2＋6H2O

B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C ．CH 4＋10OH －－8e －===CO 2－

3＋7H 2O D ．O 2＋2H 2O ＋4e －

===4OH －

答案 C

解析 甲烷燃料电池的总反应：CH 4＋2O 2＋2KOH===K 2CO 3＋3H 2O ，根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出负极通入甲烷，正极通入氧气，故B 、D 错误。然后根据甲烷中碳元素的化合价变化，C －4

H 4―→C ＋4

O 2－

3，写出1mol 甲烷转移的电子数，最后根据电荷守恒、原子守恒，配平即可得负极反应：CH 4＋10OH －

－8e －

===CO 2－

3＋7H 2O ，故A 错误，C 正确。

5、如图为以Pt 为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H 2SO 4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：H 2－2e －

===2H ＋

C ．电池工作一段时间后，装置中c (H 2SO 4)增大

D ．若将H 2改为CH 4，消耗等物质的量的CH 4时，O 2的用量增多

解析 a 极通入的H 2发生氧化反应，为负极，电子由a 极经外电路流向b 极，A 项正确；以稀H 2SO 4为电解质溶液时，负极的H 2被氧化为H ＋

，B 项正确；电池工作一段时间后，装置中c (H 2SO 4)减小，C 项错误；根据电池总反应：2H 2＋O 2===2H 2O ，CH 4＋2O 2===CO 2＋2H 2O ，可知等物质的量的CH 4消耗O 2较多，D 项正确。 答案 C

6、下图是某课外活动小组设计的用化学电池使LED 灯发光的装置，下列说法错误的是( )

A．铜片表面有气泡产生

B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换

C．如果将铜片换成铁片，电路中的电流方向将改变

D．如果将铜片换成银片，LED灯仍正常发光

答案 C

解析根据原电池的构成条件，锌比铜活泼，锌片作负极，铜片作正极，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A说法正确；原电池装置是化学能转化为电能，LED发光，说明电能转化成光能，B说法正确；锌比铁活泼，锌仍作负极，电流方向不变，C说法错误；银作正极，构成原电池，D说法正确。

7、根据下图分析下列说法正确的是()

A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋

B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大

解析A项，Ⅰ中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，错误；B项，Ⅱ中正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，错误；C项，阳离子向发生还原反应的一极移动，Ⅰ中阳离子向左侧移动，Ⅱ中阳离子向右侧移动，错误；D项Ⅰ

中左侧发生O2＋4e－＋2H2O===4OH－，Ⅱ中右侧发生2H＋＋2e－===H2↑，故pH均增大，正确。

答案 D

8、(2019·铜陵模拟)如图是以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是()

A．该电池不能在高温下工作

B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋

C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H＋从阳极室进入阴极室

D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料较广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广

解析该电池为微生物电池，高温下微生物失活，故不能在高温下工作，A项正确；由电子移动方向可知左侧为负极，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，B项正确；电子只能在外电路中移动内电路中导电微粒为阴、阳离子，C项错误；该电池符合节能环保意识，D项正确。

答案 C

9、世界某著名学术刊物介绍了一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。

下列有关该电池放电时的说法正确的是( ) A ．a 极发生氧化反应

B ．正极的电极反应式为FeO x ＋2x e －

===Fe ＋x O 2－

C ．若有22.4 L(标准状况)空气参与反应，则电路中有4 mol 电子转移

D ．铁表面发生的反应为x H 2O(g)＋Fe===FeO x ＋x H 2

解析 a 极通入空气，O 2在该电极发生得电子的还原反应，A 错误；O 2在正极发生反应，电极反应式为O 2＋4e －

===2O 2－

，B 错误；由B 项分析可知，电路中有4 mol 电子转移时正极上消耗1 mol O 2，在标准状况下的体积为22.4 L ，则通入空气的体积约为22.4 L×5＝112 L ，C 错误；由图可知，铁表面H 2O(g)参与反应生成H 2，则发生的反应为x H 2O(g)＋Fe===FeO x ＋x H 2，D 正确。 答案 D

10、如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能，下列有关说法正确的是( )

A ．电流由呼气所在的铂电极流出

B ．H ＋

通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极 C ．电路中流过2 mol 电子时，消耗11.2 L O 2

D ．该电池的负极反应为：CH 3CH 2OH ＋3H 2O －12e －

===2CO 2↑＋12H ＋

解析 由图知呼气端生成醋酸，通O 2端生成H 2O ，故呼气端为负极，通O 2端为正极。A 项电子由呼气端流出，错误；B 项，H ＋由负极区移向正极区，正确；C 项，2 mol e －

→12 mol O 2，但未指明标准状况，11.2 L

O 2未必为1

2

mol ，错误；D 项负极区CH 3CH 2OH 转化为CH 3COOH ，错误。

答案 B

11、我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()

A．放电时，ClO－4向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－===2CO2－3＋C

D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－===Na

解析电池放电时，ClO－4向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO2－3＋C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。

答案 D

12、根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是()

A．a电极为原电池的正极

B．外电路电流方向是a→b

C．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2

D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol

解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。

答案 C

13、镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是()

A.充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

B.充电过程是化学能转化为电能的过程

C.放电时负极附近溶液的碱性不变

D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

答案 A

解析放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时OH－向负极移动，D项错误。

14、用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池原理如图所示，下列说法正确的是()

A．充电时，阴极的电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O

B．放电时，负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O

C．放电时，OH－移向镍电极

D．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连

答案 B

解析放电时相当于原电池，负极失去电子，氢气在负极放电，B项正确；放电时OH－等阴离子向负极移动，结合图示电子流向可确定碳电极为负极，即OH－向碳电极移动，C项错误；充电时相当于电解池，阴极发生还原反应，A项错误；充电时电池的碳电极与外电源的负极相连，D项错误。

15、钠离子电池开始成为下一轮电池研究的重点，下图是一种可充电钠离子电池(电解质溶液为Na2SO3溶液)工作时的示意图。下列说法正确的是()

A．电池放电时，Na＋从a极区移到b极区

B．电池充电时，b极区发生的反应是NaNiFeⅢ(CN)6＋e－＋Na＋===Na2NiFeⅡ(CN)6

C．金属钠可以作为该电池的负极材料

D.若用该电池电解饱和食盐水，理论上每生成1 mol Cl2，电池内有1 mol Na＋通过离子交换膜

答案 B

解析分析元素化合价的变化可知，a为正极，b为负极，放电时Na＋应从b极区移动到a极区，故A错误；充电时，b为阴极，得到电子发生还原反应，所以电极反应为NaNiFeⅢ(CN)6＋e－＋Na＋===Na2NiFeⅡ(CN)6，故B正确；电解质溶液为Na2SO3溶液，金属钠可与水反应，因此不能作为电极材料，故C错误；电解饱和食盐水时理论上每生成1 mol Cl2，转移2 mol e－，在电池内应有2 mol Na＋通过离子交换膜，故D错误。

二、非选择题（共55分）

16、(10分) (1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作________极，表面发生的电极反应为_________________________________。

(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。

①X为________极，Y电极反应式为__________________________________

__________________________________________________________。

②Y极生成1 mol Cl2时，________ mol Li＋移向________(填“X”或“Y”)极。

解析(1)从图示可以看出，左侧H2O转变成O2，O元素被氧化，电极a为负极，电极反应式为2H2O－4e －===4H＋＋O2↑，H＋通过质子交换膜进入右侧发生反应，右侧通入的CO2转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。(2)根据装置可知生成H2的电极为正极，生成Cl2的电极为负极。

答案(1)正CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH

(2)①正2Cl－－2e－===Cl2↑

②2X

17、（14分）按图所示装置进行实验，并回答下列问题。

(1)判断装置的名称：A池为________，B池为________。

(2)锌极为________极，电极反应为_____________________________________________；

铜极为________极，电极反应为_______________________________________________；

石墨棒C1为________极，电极反应为___________________________________________；

石墨棒C2附近的实验现象为__________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)当C2极析出224mL气体(标准状况)时，锌的质量________(填“增加”或“减少”)________g，CuSO4溶液的质量________(填“增加”或“减少”)________g。

答案(1)原电池电解池

(2)负Zn－2e－===Zn2＋正Cu2＋＋2e－===Cu阳2Cl－－2e－===Cl2↑有无色气体产生，电极附近溶液变红

(3)减少0.65增加0.01

解析A池中，Zn、Cu放入CuSO4溶液中构成原电池，B池中，两个电极均为石墨电极，在以A为电源的情况下构成电解池。A池中Zn为负极，Cu为正极，B池中C1为阳极，C2为阴极，阴极析出H2，周围溶液中OH－浓度增大，阴极附近溶液变红，且n(H2)＝0.01 mol，故电路中转移电子的物质的量为0.01 mol×2＝0.02 mol，根据得失电子守恒，锌极有0.01 mol Zn溶解，即Zn极质量减少0.01 mol×65 g·mol－1＝0.65 g；铜极上有0.01 mol Cu析出，即CuSO4溶液增加0.01 mol×(65 g·mol－1－64 g·mol－1)＝0.01 g。

18、（共14分）(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直接转化成电能的装置。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动方向为____________(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”，溶液体积变化忽略不计)。

③A电极附近甲醇发生的电极反应为__________________________________________。

答案(1)①b a②MnO2＋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根据题给信息“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”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。

(2)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。③CH3OH 失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。

19、（17分）(1)某研究性学习小组为探究Fe3＋与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。

①K闭合时，指针向左偏转，石墨作________(填“正极”或“负极”)。

②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式：______________

③结合上述实验分析，写出Fe3＋和Ag反应的离子方程式：____________________________。

④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是_____________________________________

(2)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：

①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO2－4的反应式是____________________

②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_________。

(3)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl—KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

①放电过程中，Li＋向________填(“负极”或“正极”)移动。

②负极反应式为_________________________________________。

③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________ g Pb。

解析(1)①K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极。②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，说明银棒作正极，此时银电极的反应式Ag＋＋e－===Ag。③结合上述实验分析，Fe3＋和Ag反应为可逆反应，离子方程式为Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋。④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是出现白色沉淀，溶液中Ag＋浓度减小，Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋平衡正向移动，Ag发生氧化反应为负极，电流表指针向左偏转。(2)①酸性环境中反应物为HS－产物为SO2－4，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O －8e－===SO2－4＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO2－4离子浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。

(3)根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。

答案(1)①正极②Ag＋＋e－===Ag③Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋④出现白色沉淀，电流表指针向左偏转

(2)①HS－＋4H2O－8e－===SO2－4＋9H＋

②HS－、SO2－4离子浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子

(3)①正极②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2③20.7