2024届高三新高考化学大一轮专题训练题--原电池（含解析）

2024届高三新高考化学大一轮专题训练题--原电池
一、单选题
1．（2022秋·云南文山·高三校考期末）关于锌铜原电池，下列说法正确的是
A．电解质溶液中阳离子向Zn极移动
B．电解质Y是硫酸锌溶液
C．电子从Zn电极→外电路流→Cu电极→电解质溶液→Zn电极
D．若电解质Y是硫酸铜溶液，正极上的电极反应式为：Cu2++2e-=Cu
2．（2022秋·内蒙古兴安盟·高三乌兰浩特一中校考期中）室温下，某兴趣小组设计了如图所示装置，已知左边烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。下列说法中正确的是
①该装置为原电池
②铂电极为正极
③正极反应为Zn-2e-Zn2+
④总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+
⑤右边电极材料的活动性必须比铁强
A．①②④ B．①②③ C．①②③④ D．①④⑤
3．（2023春·上海奉贤·高三校考期中）某同学按如图所示的装置做实验，并把实验情况记录于下面，其中叙述合理的是
①锌为正极，铜为负极　②电解质溶液中H+浓度不变　③电流表的指针发生偏转　④铜极上有气泡产生　⑤锌极上有大量气泡产生 ⑥溶液中的阳离子向正极移动
A．①②③ B．③④⑤ C．③④⑥ D．②③④
4．（2022秋·福建泉州·高三石狮市第一中学校考阶段练习）、、、代表四种金属元素，金属和用导线连接放入稀硫酸中，溶解，极上有氢气放出；的氧化性强于，弱于。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A． B． C． D．
5．（2022秋·江苏扬州·高三统考期中）硫及其化合物在生产生活中具有广泛应用。由自然界的硫磺和金属硫化物矿通过化学反应可得到SO2，SO2催化氧化生成SO3，其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198kJ/mol。燃煤、金属冶炼和硫酸生产等产生的尾气中都含有SO2，用NaOH等碱性溶液吸收尾气中的SO2，可得到NaHSO3、Na2SO3等化工产品。热电厂尾气经处理得到较纯的SO2，可用于原电池法生产硫酸，其工作原理如图所示。电池工作时，下列说法不正确的是
A．电极b周围溶液pH变大
B．溶液中H+由a极区向b极区迁移
C．电极a的电极反应式为：SO2-2e-+2H2O=4H++SO
D．一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量相等
6．（2022秋·吉林四平·高三四平市第一高级中学校考阶段练习）如图所示，铅蓄电池是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：。下列说法正确的是
A．放电时，外电路中电子流动方向由A到B
B．放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大
C．充电时，B极反应式为
D．充电时，A、B两极电极材料均减重
7．（2022秋·山东枣庄·高三统考期中）执法交警最常用的一种酒精检测仪的工作原理示意图如图所示，其反应原理为，被测者呼出气体中所含的酒精被输送到电池中反应产生微小电流，该电流经电子放大器放大后在液晶显示屏上显示其酒精含量。下列说法不正确的
A．电解质溶液中的移向a电极
B．b为正极，电极反应式为
C．呼出气体中酒精含量越低，微处理器中通过的电流越大
D．a极上的电极反应式为
8．（2021秋·广东惠州·高三校考阶段练习）最近报道的一种处理垃圾渗透液并用其发电的示意图如图，装置工作时，下列说法正确的是
A．X作负极，该电极上发生氧化反应
B．该装置为电能转变为化学能
C．盐桥中Cl-向Y极移动
D．Y极发生的反应为2NO3- +10e-+12H+=N2↑+6H2O，周围pH减小
9．（2022·全国·模拟预测）锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法正确的是
A．放电过程中，a电极的电极反应式为2H2O + Mn2+ - 2e- = MnO2 + 4H+
B．放电过程中，转移 0.4 mol e-时，b电极消耗 0.8 mol OH-
C．充电过程中，b电极接外接电源的正极
D．充电过程中，b电极反应为：Zn2+ + 2e-= Zn
10．（2021·高三课时练习）结合图示判断，下列叙述中，正确的是
A．(a)和(b)中正极均被保护
B．(a)和(b)中负极反应均是
C．(a)和(b)中正极反应均是
D．(a)和(b)中均向铁电极方向移动
11．（2022秋·安徽合肥·高三合肥一中校考阶段练习）某实验小组依据反应设计如图所示的原电池装置，探究pH对氧化性的影响。测得电压与pH的关系如图。下列有关叙述错误的是
A．调节pH可以改变反应的方向 B．pH＝0.68时，反应处于平衡状态
C．pH＞0.68时，氧化性 D．pH＝5时，负极电极反应式为
12．（2022秋·上海宝山·高三上海交大附中校考期中）下列关于银锌钮扣电池的说法正确的是(内部构造如图所示)
A．负极电极反应为： B．正极电极反应为：
C．电池工作时，正极附近pH增大 D．为了降低成本，可用铝制金属外壳
13．（2023·全国·高三专题练习）香港城市大学化学工作者首次提出了电池(如图)，该电池使用为原料，以离子液体为电解质，既实现了能量的存储，又实现了的生产，和碱反应能产生，可进一步生产氮肥。下列说法错误的是
A．极为负极，发生氧化反应
B．电池总反应为
C．石墨烯电极反应式为
D．生成标准状况下，电池中转移电子
二、多选题
14．（2021秋·山东济南·高三校考阶段练习）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从正极区移向负极区
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
三、非选择题
15．（2021春·甘肃张掖·高三张掖市第二中学校考期中）(1)如图为某原电池装置示意图，若A为Cu，B为石墨，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为：2FeCl3+Cu=FeCl2+CuCl2.写出B的电极反应式 ；该电池在工作时，A电极的质量将 (填“增加”或“减少”或“不变”)。
(2)一种新型燃料电池可用于制取乙醛(CH3CHO)，总反应式为，电池的主要构成要素如图所示，请回答下列问题：
①该装置的能量转化形式为 。
②a电极为燃料电池的 极，该电极的电极反应式为 。
③电池工作时，H+由 电极(填“a”或“b”，下同)移向 电极。
④生成3.3g乙醛时，需要消耗标准状况下的氧气 mL。
16．（2021春·云南保山·高三统考期中）根据所学知识，按要求填空。
(1)化学电池在通讯、交通及家电中有着广泛的应用。原电池是将 能转化为 能的装置。
(2)我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功，这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的铝不断被氧化而产生电流。试回答下列问题：
①通入空气的一极的电极反应式为 。
②电子从 (填“Al”或“空气”，下同)极流向 极。
③若将金属镁和铝设计成如图所示的原电池，镁作该原电池的 (填“正极”或“负极”)，请写出该电极的电极反应式： 。
17．（2021·全国·高三专题练习）高纯硫酸锰在电池材料领域有重要用途。以软锰矿(主要成分为MnO2，含有少量铁和铝的氧化物)、硫铁矿(主要成分为FeS2)、钛白废酸(主要成分为H2SO4)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图：
在“酸浸”过程中，FeS2和MnO2颗粒组成两个原电池，如图所示：
其中，MnO2原电池反应迅速，而FeS2原电池由于生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面，溶解速率受阻变慢。
①MnO2原电池中，MnO2为原电池的 (填“正极”或“负极”)，每消耗1molMnO2，生成 molFe3+。
②FeS2原电池负极上的电极反应式为 。
18．（2021春·广东江门·高三江门市第二中学校考阶段练习）化学反应与能量，是学习和研究化学原理的重要内容。
(1)氢气与氧气反应方程式为：。反应过程中的能量变化如下图所示。由此说明，该反应是 反应填“吸热”或“放热”，氧气、氢气的总能量 填“”、“”或“”水的总能量。
(2)将氢气与氧气的反应设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示、b为多孔碳棒其中 填A或处电极入口通氢气，其电极反应式为 。当消耗标准状况下氢气时，假设能量转化率为，则导线中转移电子的物质的量为 mol。
(3)恒温恒容下，将2molA气体和2molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生如下反应： ，时反应达到平衡状态，此时剩余，并测得C的浓度为1.2mol/L。
①从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为 。
②x= ，A的转化率为 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【分析】该装置是原电池，锌作负极，铜作正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，电流的方向与电子方向相反，以此解答。
【详解】A．锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，铜为正极，电解质溶液中阳离子向正极移动，故A错误；
B．若电解质Y是硫酸锌溶液，Zn和Cu不能和硫酸锌发生氧化还原反应，不可能构成原电池，电解质Y应该是稀硫酸等，故B错误；
C．锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，铜为正极，电流由铜片流到锌片，电子不能在电解质溶液中移动，故C错误；
D．若电解质Y是硫酸铜溶液，该装置是原电池，锌作负极，铜作正极，正极上得电子发生还原反应，电极方程式为：Cu2++2e-=Cu，故D正确；
故选D。
2．A
【分析】该原电池反应为Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，Zn的化合价升高、发生失去电子的氧化反应，则负极为Zn，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，阳离子移动到正极，左边烧杯中发生Fe3++e-=Fe2+，则Pt电极为正极，据此分析解答。
【详解】①该装置将化学能转化为电能，是原电池，①正确；
②该原电池工作时，电池反应为Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，Zn电极为负极、Pt电极为正极，②正确；
③原电池中，Zn电极为负极、Pt电极为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Fe3++e-=Fe2+，③错误；
④该原电池中，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Fe3++e-=Fe2+，所以总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+，④正确；
⑤FeCl3有强氧化性，能氧化Cu、Fe、Zn等金属，所以右边电极材料可以为Cu或Fe或Zn等金属，⑤错误；
故选A。
3．C
【详解】图中装置形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，所以Zn为负极，Cu为正极，电解质溶液中H+移向正极，得电子生成H2，H+消耗，导致溶液H+浓度减小，反应过程中有电流产生，电流表指针会发生偏转，正确叙述是③④⑥，故合理选项是C。
4．A
【详解】金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出，所以X是负极，Z是正极，所以金属的活动性X＞Z，的氧化性强于，弱于，所以金属的活动性Z＞Y＞M，综上可知四种金属的活动性由强到弱的顺序为X＞Z＞Y＞M；
答案为A。
5．D
【分析】该装置为原电池，由图可知，硫元素价态升高失电子，故a极为负极，电极反应式为：，b极为正极，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O
，电池总反应为：，据此作答。
【详解】A．电极b为正极，氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，pH变大，A正确；
B．电极b为正极，溶液中H+由a极区向b极区迁移，B正确；
C．电极a为负极，电极a的电极反应式为：C正确；
D．电池总反应为：，故一段时间后，a极消耗的SO2与b极消耗的O2物质的量为2:1，D错误；
故本题选D。
6．D
【分析】根据铅蓄电池总反应式，放电时Pb发生氧化反应，可知Pb是负极、PbO2是正极。
【详解】A．放电时，Pb是负极、PbO2是正极，外电路中电子流动方向由B到A，故A错误；
B．放电时，反应消耗硫酸，铅蓄电池中硫酸浓度不断降低，故B错误；
C．放电时，Pb是负极，充电时，B极是阴极，电极反应式为，故C错误；
D．充电时，A是阳极，发生反应；B是阴极，电极反应式为，两极电极材料均减重，故D正确；
选D。
7．C
【分析】如图，该装置为原电池装置，电极b通入空气，主要是其中的氧气参与反应，则电极b作为电池正极，环境为酸性，电极反应式为；电极a为负极，酒精在电极a失电子，被氧化，电极反应式为；
【详解】A．原电池中，阴离子向负极移动，电极a为负极，所以电解质溶液中的移向a电极，故A正确；
B．电极b通入空气，主要是其中的氧气参与反应，则电极b作为电池正极，环境为酸性，电极反应式为，故B正确；
C．呼出气体中酒精含量越低，根据电极反应式，产生的电子越少，电流越微弱，故C错误；
D．电极a为电池的负极，酒精在电极a失电子，被氧化，电极反应式为，故D正确；
故选C。
8．A
【分析】根据处理垃圾渗透液并用其发电的示意图可知：该装置属于原电池装置，X是负极，发生失电子的氧化反应，Y是正极，发生得电子的还原反应，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电子从负极流向正极。
【详解】A．X是负极，发生失电子的氧化反应，A正确；
B．该装置属于原电池装置，化学能转化为电能，B错误；
C．溶液中的阴离子移向负极，即氯离子向X极移动，C错误；
D．Y是正极，发生得电子的还原反应，消耗氢离子，周围pH增大，D错误；
故选A。
9．B
【分析】由图像可得该电池放电时，b电极为负极，电极反应式为：，a点击为正极，电极反应式为：，充电时则a电极做阳极，b电极做阴极。
【详解】A．放电时a电极做正极，发生还原反应，而不是失电子得氧化反应，A错误；
B．放电时b电极得反应为，则反应转移0.4mol电子时，b电极参与反应得氢氧根得物质的量，B正确；
C．放电时b电极做负极，充电时b电极做阴极，外接电源得负极，C错误；
D．b电极环境为碱性溶液，锌离子无法稳定存在，D错误；
故选B。
10．A
【分析】锌比铁活泼，装置(a)中锌做负极，负极反应为：Zn-2e-=Zn2+，铁做正极，溶液呈中性，发生吸氧腐蚀，正极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；铁比铜活泼，装置 (b)中铁为负极，反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极为铜，电解质溶液呈酸性，所以正极的反应式为：2H++2e-=H2↑；原电池中阳离子定向移动到正极。
【详解】A．题给装置(a)、 (b)都是原电池，活泼金属作负极，首先被腐蚀，不活泼金属作正极，被保护，选项A正确；
B．(a)中的负极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，而 (b)中负极是铁，反应式为：Fe-2e-=Fe2+，选项B错误；
C．(a)溶液显中性，其电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，而 (b)溶液显酸性，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，选项C错误；
D．原电池中阳离子定向移动到正极，(a)中向铁电极方向移动， (b)中向铜电极方向移动，选项D错误；
答案选A。
11．D
【详解】A．氢离子为该反应的反应物，减小pH，即增大氢离子浓度反应正向进行，增大pH，即减小氢离子浓度，反应逆向进行，A正确；
B．据图可知pH=0.68时电压为0，即此时不产生电流，说明处于平衡状态，B正确；
C．pH＞0.68时，电压为负值，反应逆向进行，所以I2将AsO氧化为AsO，说明氧化性I2＞AsO，C正确；
D．pH=5时，反应逆向进行，负极发生氧化反应，即AsO被氧化为AsO，电极反应为AsO-2e-+H2O=AsO+2H+，D错误；
综上所述答案为D。
12．C
【详解】A．负极上Zn被氧化在碱性条件下不能以锌离子形式存在，生成ZnO或Zn(OH)2，选项A错误；
B．正极上Ag2O得电子被还原，发生的电极反应为，选项B错误；
C．电池工作时，正极反应式为，正极附近pH增大，选项C正确；
D．铝与KOH溶液能反应，不能做为钮扣电池金属外壳，选项D错误；
答案选C。
13．D
【详解】A．根据图中原电池的结构，极为负极，极电极反应式为，发生氧化反应，故A正确；
B．石墨烯电极为正极，正极反应式为，极电极反应式为，所以电池总反应为，故B正确；
C．石墨烯电极为正极，正极发生还原反应，正极反应式为，故C正确；
D．标准状况下的物质的量为1.5mol，和碱反应产生的反应离子方程式为，生成1.5mol氨气消耗1.5molAlN，根据，电池中转移了电子，故D错误；
选D。
14．AC
【详解】A．根据装置可知C6H12O6中C失去电子，C元素变为+4价的二氧化碳，生成二氧化碳的反应为氧化反应，所以在负极生成，故A错误；
B．在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，故B正确；
C．原电池中阳离子向正极移动，质子通过质子交换膜从负极区移向正极区，故C错误；
D．电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，故D正确；
故答案为AC。
15． 2Fe3++2e-=2Fe2+(Fe3++e-=Fe2+) 减小 化学能转化为电能 正 b a 840
【分析】A为Cu，铜作还原剂，作原电池的负极，B为石墨，铁离子得电子，作正极，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2;新型燃料电池可用于制取乙醛(CH3CHO)，总反应式为，a电极为燃料电池的正极，氧气得电子，发生还原反应，乙烯失电子，b极作负极。
【详解】(1)若A为Cu，铜作还原剂，作原电池的负极，B为石墨，铁离子得电子，作正极，电解质为FeCl3溶液，工作时的总反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，B的电极反应式2Fe3++2e-=2Fe2+(Fe3++e-=Fe2+)；该电池在工作时，Cu-2e-=Cu2+，A电极的质量将减小(填“增加”或“减少”或“不变”)。故答案为：2Fe3++2e-=2Fe2+(Fe3++e-=Fe2+)；减小；
(2)①该装置为燃料电池，能量转化形式为化学能转化为电能。故答案为：化学能转化为电能；
②a电极为燃料电池的正极，氧气得电子，发生还原反应，该电极的电极反应式为。故答案为：正；；
③a为正极，b为负极，电池工作时，阳离子移向正极，H+由b电极(填“a”或“b”，下同)移向a电极。故答案为：b；a；
④由方程 ，生成3.3g乙醛时，物质的量为=0.075mol，需要消耗标准状况下的氧气 =840mL，故答案为：840。
16． 化学 电 O2+4e-+2H2O=4OH- Al 空气 正极 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
【详解】(1)化学电池在通讯、交通及家电中有着广泛的应用。原电池是将化学能转化为电能的装置。
(2)海水为电解质溶液，靠空气中的铝不断被氧化而产生电流：
①通入空气的一极为正极，O的化合价降低，被还原，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。
②空气的一极为正极，Al为负极，电子从负极流向正极，即电子从Al极流向空气极。
③若将金属镁和铝设计成如图所示的原电池，由于Al能与氢氧化钠反应，故Al为负极，镁作该原电池的正极，总反应为：2Al+2H2O+2OH-= 2AlO+3H2↑，负极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O，正极（镁极）的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
17． 正极 2 FeS2-2e-=Fe2++2S
【详解】①根据图示，MnO2中Mn元素得电子化合价降低生成Mn2+，所以MnO2作电源的正极，其电极反应式为，所以每消耗1mol MnO2时，电路中转移2mole-，Fe2+在负极的反应式为Fe2+-e-= Fe3+，当电路中转移2mole-时，生成2molFe3+；
②FeS2原电池生成的硫覆盖在FeS2颗粒表面，FeS2原电池中S元素失电子发生氧化反应生成S单质，FeS2作负极，其电极反应式为FeS2-2e-=Fe2++2S；
18． 放热 > 0.6mol/(L min) 3 80%
【详解】(1) 反应物总能量大于生成物总能量是放热反应。由反应过程中的能量变化图知，该反应是放热反应，氧气、氢气的总能量水的总能量。
(2) 燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入助燃物的一极为正极，正极上发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，酸性条件下生成水，正极电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；燃料电池中化学能转化为电能，能量转化效率高 。则装置如图所示A处电极入口通氢气，其电极反应式为。当消耗标准状况下即1.5mol氢气时，假设能量转化率为，则导线中转移电子的物质的量为1.5×2×90%=2.7mol。
(3)①从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为。
②消耗B=2mol-1.2mol=0.8mol、生成C1.2mol/L ×2L=2.4mol，二者改变值之比为1:3，则化学计量数之比为1:3，x=3，耗B0.8mol、B和A改变值之比为2:1，消耗A0.8mol/L ×2=1.6mol，A的转化率。
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