2025浙江专版新教材化学高考第一轮基础练--作业23原电池　化学电源（含答案）

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2025浙江专版新教材化学高考第一轮
作业23原电池　化学电源
A组　基础达标
1.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
2.(2023·浙江新鳌高中段考)以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示,下列叙述错误的是(　　)
A.燃料电池通入氧气的电极接电解池的Y电极
B.N室中:a%C.Ⅰ、Ⅲ膜为阳离子交换膜,Ⅱ膜为阴离子交换膜
D.理论上每生成1 mol产品,需消耗甲烷的体积为2.8 L(标准状况)
3.(2023·浙江温岭温中双语学校检测)某种氢燃料电池的内部结构如图,下列说法正确的是(　　)
A.左侧电极是负极,发生还原反应
B.右侧电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.当有0.1 mol电子通过导线时,左侧消耗标准状况下1.12 L气体
D.电子由a极流出经用电器达到b极,再由b极经电解质溶液流回a极形成闭合回路
4.(2023·浙江元济高中段考)磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性,具有较长的循环寿命,放电时的反应为LixC6+Li1-xFePO4===6C+LiFePO4,某磷酸铁锂电池的切面如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.放电时,Li+脱离石墨,经电解质嵌入正极
B.充电时的阳极反应为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+
C.充电时电子从电源经铝箔流入正极材料
D.若初始两电极质量相等,放电过程中当转移NA个电子时,两电极的质量差为28 g
5.(2023·浙江瑞安中学段考)某公司推出一款铁—空气燃料电池,其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.放电时,M为正极
B.放电一段时间,KOH溶液浓度不变
C.充电时,N极的电极反应式中包括:Fe2O3+H2O+2e-===2FeO+2OH-
D.放电时,K+从M移向N
6.(2023·浙江瓯海一中段考)如图所示是一种可实现氢气循环利用的新型电池的放电工作原理。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,M电极的电势低于N电极
B.充电过程中Na+由右池通过交换膜向左池移动
C.放电时,N极电极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O
D.若用铅酸蓄电池作为电源充电,M电极连接铅酸蓄电池的铅电极
7.(2024·浙江衢州、丽水、湖州高三一模)一种检测空气中甲醛含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.工作时,电能转化为化学能
B.工作时,工作电极电势低,发生还原反应
C.工作时,电子由工作电极通过导线转移到对电极,再经过电解质溶液回到工作电极
D.工作时,对电极区的电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O
B组　综合提升
8.(2023·浙江海亮高中检测)我国科学家正在研究一种可充电Na—Zn双离子电池体系(如图)。下列说法不正确的是(　　)
A.闭合K1时,锌电极为电池负极
B.闭合K2时,装置中的电能转化为化学能
C.放电时,每转移0.2 mol电子,负极区电解质溶液质量增加6.5 g
D.充电时,阳极反应式为Na0.6MnO2-xe-===Na0.6-xMnO2+xNa+
9.(2024·浙江杭州高三一模)难溶电解质的溶度积Ksp难以被直接测量,根据溶液中相关离子浓度会对电池的电动势产生影响,可通过设计原电池将Ksp测出。某研究小组设计了下图所示的电池装置,已知该电池的电动势E=0.059 2×lg=0.34(V),100.74≈5.5。
下列说法不正确的是(　　)
A.电流方向是B→A
B.该离子交换膜是阴离子交换膜
C.Ksp(AgCl)≈1.82×10-9
D.增大AgNO3溶液浓度会增大电池的电动势
10.(教材选择性必修1第四章第一节教材内容改编)甲醇燃料电池可使甲醇作燃料时的能量转化更高效,某种甲醇燃料电池的工作原理如图所示,其电极反应如下:2CH3OH+2H2O-12e-===12H++2CO2,3O2+12H++12e-===6H2O。
(1)电极A的名称是　　　　　(填“正极”或“负极”);甲醇从　　　　(填“b”或“c”)处通入。
(2)甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)当该装置消耗64 g甲醇时,转移电子的数目为　　　　　　;若这部分电子全部用于电解水,理论上可产生标准状况下氢气　　　　 L。
作业23　原电池　化学电源
1.B　O2在Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag失电子发生氧化反应,Ag为负极,A错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,Ag-e-+Cl-===AgCl,故最多去除2 mol Cl-,D错误。
2.A　由题图知,原料室中的[B(OH)4]-通过Ⅱ膜进入产品室,M室中氢离子通入Ⅰ膜进入产品室,H+与[B(OH)4]-结合得到H3BO3;原料室中的Na+通过Ⅲ膜进入N室;N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,溶液中c(NaOH)增大。燃料电池通入氧气的电极为正极,接电解池的阳极,而N室中石墨为阴极,即Y电极为阴极,A错误;N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,原料室中的钠离子通过Ⅲ膜进入N室,溶液中c(NaOH)增大,所以N室:a%3.C　由电子流动方向,可确定a电极为负极,b电极为正极。左侧电极是负极,发生氧化反应,A不正确;右侧电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O,B不正确;当有0.1 mol电子通过导线时,左侧消耗H2 0.05 mol,标准状况下体积为1.12 L,C正确;电子只能沿导线流动,不能经过电解质溶液,所以电子不能由b极经电解质溶液流回a极,D不正确。
4.C　原电池放电时,电解质中阳离子移向正极,即Li+脱离石墨,经电解质嵌入正极,A正确;放电时,正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-===LiFePO4,充电时,原电池的正极与外加电源正极相接是阳极,反应为LiFePO4-xe-===Li1-xFePO4+xLi+,B正确;充电时电子从外电源负极→阴极、阳极→电源正极,即充电时电子从电源经铜箔流入负极材料,C错误;根据电子守恒可知,放电过程中当转移2NA个电子时,每个电极Li+的物质的量的变化为2 mol,若初始两电极质量相等,则两电极的质量差为2 mol×7 g·mol-1×2=28 g,D正确。
5.D　由图可知,放电时,N极Fe失电子为负极,则M极为正极,充电时,N极为阴极,M极为阳极。Fe为活泼金属,放电时被氧化,所以N为负极,O2被还原,所以M为正极,A正确;放电过程中的总反应为Fe与O2反应得到Fe的氧化物,所以KOH溶液的浓度不变,B正确;充电时,N极为阴极,铁的氧化物被还原,包括Fe2O3+H2O+2e-===2FeO+2OH-,C正确;原电池中阳离子移向正极,则放电时,K+从N移向M,D错误。
6.C　由图可知,放电时N极是负极,氢气失电子,M极是正极,所以M极的电势高于N极,A项错误;充电时M电极为阳极,所以Na+由左池通过交换膜向右池移动,B项错误;放电时N极是负极,氢气失电子,碱性溶液中电极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O,C项正确;充电时,M极为阳极,与电源正极相连,即与铅酸蓄电池的二氧化铅电极相连接,D项错误。
7.D　该装置为化学电源,通氧气一极为正极,通甲醛一极为负极。该装置为原电池,电源工作时将化学能转化为电能,A错误;工作电极为负极,对电极为正极,工作电极发生氧化反应,B错误;电子从负极经外电路流向正极,即工作时,电子从工作电极经导线流向对电极,但电子不经过电解质溶液,C错误;工作时,工作电极生成的H+通过质子交换膜到达对电极附近,对电极区氧气得电子生成水,电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O,D正确。
8.C　闭合K1时,该装置为原电池,锌电极为负极,A正确;闭合K2时,该装置为电解池,电解池是将电能转化为化学能,B正确;放电时,装置为原电池,负极发生反应:Zn-2e-+4OH-=== [Zn(OH)4]2-,每转移0.2 mol电子,负极区由Zn失去电子生成0.1 mol [Zn(OH)4]2-,同时有0.2 mol Na+通过阳离子交换膜到正极,故负极区电解质溶液质量增重0.1 mol×65 g·mol-1-0.2 mol×23 g·mol-1=1.9 g,C错误;充电时,阳极失电子,Mn的化合价升高,反应式为Na0.6MnO2-xe-===Na0.6-xMnO2+xNa+,D正确。
9.C　根据原电池装置可知,A极为原电池负极,发生电极反应:Ag-e-+Cl-===AgCl↓;B极为原电池正极,发生电极反应:Ag++e-===Ag。根据分析可知A为原电池负极,B为原电池正极,电流方向:B→A,A正确;根据电荷守恒可知,电子沿着导线由A→B,则带负电荷的N透过离子交换膜向A极移动,即该离子交换膜是阴离子交换膜,B正确;lg≈5.74,≈105.74,c(Ag+)正极=10-2 mol·L-1,则c(Ag+)负极≈10-7.74 mol·L-1,Ksp(AgCl)=c(Ag+)负极·c(Cl-)≈10-7.74×10-2=10-9.74=1.82×10-10,C错误;根据该电池电动势E=0.059 2×lg=0.34(V)可知,AgNO3溶液浓度越大,电池的电动势越大,D正确。
10.答案 (1)正极　c
(2)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
(3)12NA或7.224×1024　134.4
解析 (1)由原电池的工作原理图可知,电子由电极B流向电极A,则电极A作正极,电极B为负极;c处通入CH3OH,发生氧化反应;(2)甲醇燃料电池是甲醇和氧气发生氧化还原反应,故总反应方程式为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O;(3)甲醇的电极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-===12H++2CO2,当该装置消耗64 g甲醇即物质的量==2 mol时,转移电子12 mol,转移电子的数目为12NA或7.224×1024;电解水时,1 mol H2对应2 mol电子,则产生氢气6 mol,标准状况下氢气的体积=6 mol×22.4 L·mol-1=134.4 L。
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