2026年高考化学第一轮基础练习--第20讲 原电池及其应用(含答案+课件)

文档属性

名称 2026年高考化学第一轮基础练习--第20讲 原电池及其应用(含答案+课件)
格式 zip
文件大小 1.8MB
资源类型 教案
版本资源 通用版
科目 化学
更新时间 2025-07-16 22:06:02

文档简介

(共32张PPT)
模块三 
化学反应原理
主题6 化学反应与能量变化
第20讲 原电池及其应用
配套练习
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一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 [2025南通期中]一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化血糖反应,从而控制血糖浓度。下列有关说法正确的是(  )
A. 电池工作时,化学能全部转化为电能
B. 电池工作时,电子由a电极沿导线流向
b电极
C. a电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
D. 反应中每生成1 mol C6H12O7,转移电子数为2×6.02×1023
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解析:电池工作时,有部分化学能会转化为热能散失,并不能全部转化为电能,A错误;有O2参与反应的一极是正极(a电极),有葡萄糖参与反应的一极是负极(b电极),故电池工作时,电子由b电极沿导线流向a电极,B错误;a电极反应的产物是OH-,故电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,C错误;由C6H12O6―→C6H12O7~2e-知,反应中每生成1 mol C6H12O7,转移电子数为2×6.02×1023,D正确。
答案:D
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2 [2024苏州期初调研]氨硼烷-H2O2燃料电池装置如图所示,该电池在常温下即可工作,总反应为NH3BH3+3H2O2===NH4BO2+4H2O,下列说法不正确的是(  )
A. 氨硼烷与水分子间可形成氢键,故易溶于水
C. 放电过程中1 mol H2O2参与反应时,转移的电子数约为2×6.02×1023
D. 其他条件不变,向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度
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解析:NH3BH3中N原子上的H原子与H2O中O原子形成氢键,H2O中的H原子与NH3BH3中的N原子形成氢键,两者作用力增大,故NH3BH3易溶于水,A正确;a电极为负极,应失去电子,B错误;b电极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+ ===2H2O,1 mol H2O2参与反应时转移2 mol e-,C正确;H2SO4为强电解质,可以增强溶液导电性,D正确。
答案:B
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3 [2025苏州期初]普通锌锰干电池的构造如图所示。下列关于该电池及其工作原理的说法正确的是(  )
A. 石墨作电池的负极材料
C. 电池工作时,MnO2发生氧化反应
D. 环境温度过低,不利于电池放电
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4 [2024南通如皋3.5模]Fe-空气二次电池具有价格低廉、安全性好等优点。一种Fe-空气电池放电时原理如图所示。电池使用碱性溶液作电解质,C电极允许空气中的O2通过。下列说法正确的是(  )
A. 放电时,正极反应为O2+4e-+4H+===4H2O
B. 充电时,阴极反应之一为Fe2O3+2e-+3H2O===2Fe(OH)2+2OH-
C. 忽略溶液体积的变化,放电后溶液的pH增大
D. 该电池也可以用强酸溶液作电解质
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解析:碱性条件下,电极反应式中不应出现H+,A错误;放电时,电池总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2或4Fe+3O2===2Fe2O3,忽略溶液的体积变化,放电后溶液的pH几乎不变,C错误;若用强酸溶液作电解质,Fe会与酸直接反应,电池效率降低,且反应产生H2,电池的安全性能变差,D错误。
答案: B
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A. 放电时,正、负电极质量均增大
B. 放电时,溶液的pH增大
C. 充电时,H+移向Pb极
D. 充电时,每消耗2 mol PbSO4,转移电子数为4×6.02×1023
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6 [2025镇江期中]电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示。下列说法正确的是(  )
A. O2在电极b上发生氧化反应
B. 溶液中OH-向电极b移动
C. 反应消耗的O2与生成的N2的物质的量
之比为3∶2
D. 负极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
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解析:通入O2的一极是正极,O2在电极b上发生还原反应,A错误;放电时,电子由负极(a极)移向正极(b极),故溶液中K+向电极b移动,OH-向电极a移动,B错误;由得失电子守恒知,4n(O2)=6n(N2),n(O2)∶n(N2)=3∶2,C正确;电解质溶液显碱性,产物中不含H+,D错误。
答案: C
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7 [2024南京、盐城一模]一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜,可提高离子传输通量的均匀性,从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是(  )
A. 放电过程中,Zn2+向Zn极一侧移动
B. 放电过程中,电子由Zn极经电解质溶液向
V6O13极移动
C. 充电时,V6O13极与外接直流电源正极相连
D. 充电时,阳极发生的电极反应可能为V6O13+xZn2++2xe-===
ZnxV6O13
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解析:原电池工作时,阳离子移向正极,钒基氧化物(V6O13)为正极,Zn为负极,故放电过程中,Zn2+透过阳离子交换膜向V6O13极一侧移动,A错误;电子只在外电路中移动,不能经过电解质溶液,B错误;充电时,原电池的正极(V6O13极)与外接电源的正极相连,C正确;充电时,阳极失去电子,发生氧化反应,D错误。
答案: C
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8 [2025苏州期中]我国科学家研发了一种室温下可充电的Na-CO2电池,装置如图所示。放电时,Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法不正确的是(  )
A. 放电时,钠箔电极发生氧化反应
B. 放电时,每转移2 mol电子,消耗
33.6 L CO2(标准状况下)
C. 充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动
D. 充电时,碳纳米管电极发生的反应式为4Na++4e-+3CO2===
2Na2CO3+C
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解析:钠箔是负极,放电时,钠箔电极发生氧化反应,A正确;正极反应式为4Na++4e-+3CO2===2Na2CO3+C,放电时,每转移2 mol电子,消耗33.6 L CO2(标准状况下),B正确;充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动,C正确;充电时,碳纳米管电极应该发生失电子的氧化反应,电极反应式为2Na2CO3+C-4e-===4Na++3CO2↑,D错误。
答案: D
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9 [2023苏锡常镇调研一]下图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是(  )
A. N极为负极,发生氧化反应
B. 电池工作时,N极附近溶液pH减小
C. M极发生的电极反应为(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O===6nCO2↑+24nH+
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答案: C
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10 [2023南京二模]一种钠离子电池的工作原理如下,放电时的电池反应可表示为Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C。下列说法正确的是(  )
A. 放电时,电能转化为化学能
B. 放电时,Y极发生还原反应
C. 充电时,X极电极反应式为NaFePO4-
xe-===Na1-xFePO4+xNa+
D. 充电时,每转移1 mol e-,Y极质量减少23 g
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解析:电池放电时,化学能转化为电能,A错误;根据电池放电的总反应方程式,负极(Y极)的电极反应式为NaxC-xe-===xNa++C,正极(X极)的电极反应式为Na1-xFePO4+xNa++xe-===NaFePO4,Y极发生氧化反应,B错误;充电时,X极的物质转化为NaFePO4―→Na1-x
FePO4,发生氧化反应,电极反应式为NaFePO4-xe-===Na1-xFePO4+xNa+,C正确;充电时,Y极的电极反应式为xNa++C+xe-===NaxC,每转移1 mol e-,Y极质量增加23 g,D错误。
答案: C
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11 [2025镇江中学期中改编]金属的腐蚀与防护无处不在,下列说法错误的是(  )
A. 钢铁在潮湿空气中不易被腐蚀
B. 一次性保暖贴是利用电化学腐蚀提供热量
C. 地下钢管与电源负极连接采用的是外加电流法
D. 铺设在隧道中的钢轨每隔一根轨枕系一块锌片,采用的是牺牲阳极法
解析:钢铁在潮湿空气中会形成原电池,容易被腐蚀,A错误。
答案: A
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12 [2025苏州西安交大附中月考]我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(  )
A. 通电时,阳极的电极反应式为Zn-2e-
===Zn2+
B. 通电时,阴极上的电极反应为2H2O+
2e-===H2↑+2OH-
C. 通电时,该装置为牺牲阳极法
D. 断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
解析:通电时,该装置为外加电流法,C错误。
答案:C
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二、 非选择题
13 (1) [2025扬大附中期初]一种电催化NO还原反应(NORR)制NH3的装置如图所示,两极区均采用NaOH与NaClO4的混合溶液作为电解质溶液,写出电极a上主要反应的电极反应式:__________________________
_______。
NO+5e-+4H2O===NH3+
5OH-
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(2) [2025镇江一中月考]利用微生物可实现含尿素[CO(NH2)2]的废水的净化,装置如图所示,a极的电极反应式为________________________
__________________。
CO(NH2)2-6e-+H2O===
CO2↑+6H++N2↑
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(3) [2025镇江中学期中]工业上含氮化合物污染物处理以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电池的正极反应式为______________________
_______。
2N2O5+O2+4e-===
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(4) [2025苏州实验中学月考]一种熔融碳酸盐燃料电池的原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应式为____________________________。

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14 (1) [南通三模] 研究发现,硫代硫酸盐浸出金的过程是电化学催化腐蚀过程,催化机理模型如下图所示。
负极的电极反应式为______________________________。
浸金过程中的催化剂是___________________(填化学式)。
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Au-e-+2NH3===[Au(NH3)2]+
NH3和[Cu(NH3)4]2+
(2) [苏州期末]通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:H2S+H2SO4===SO2↑+S↓+2H2O、S+O2===SO2。
①电极a上发生反应的电极反应式为____________________________
_____。
②理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为______。
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SO2-2e-+2H2O===4H++
2 mol
(3) 氨硼烷(NH3BH3)是储氢量最高的材料之一,氨硼烷还可作燃料电池,其工作原理如图所示。氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为______________________________________。
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谢谢观看
Thank you for watching第20讲 原电池及其应用
一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 [2025南通期中]一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化血糖反应,从而控制血糖浓度。下列有关说法正确的是(  )
A. 电池工作时,化学能全部转化为电能
B. 电池工作时,电子由a电极沿导线流向b电极
C. a电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O
D. 反应中每生成1 mol C6H12O7,转移电子数为2×6.02×1023
2 [2024苏州期初调研]氨硼烷-H2O2燃料电池装置如图所示,该电池在常温下即可工作,总反应为NH3BH3+3H2O2===NH4BO2+4H2O,下列说法不正确的是(  )
A. 氨硼烷与水分子间可形成氢键,故易溶于水
B. a电极上的反应为NH3BH3+2H2O+6e-===NH+BO+6H+
C. 放电过程中1 mol H2O2参与反应时,转移的电子数约为2×6.02×1023
D. 其他条件不变,向H2O2溶液中加入适量硫酸能增大电流强度
3 [2025苏州期初]普通锌锰干电池的构造如图所示。下列关于该电池及其工作原理的说法正确的是(  )
A. 石墨作电池的负极材料
B. 电池工作时,NH向负极方向移动
C. 电池工作时,MnO2发生氧化反应
D. 环境温度过低,不利于电池放电
4 [2024南通如皋3.5模]Fe-空气二次电池具有价格低廉、安全性好等优点。一种Fe-空气电池放电时原理如图所示。电池使用碱性溶液作电解质,C电极允许空气中的O2通过。下列说法正确的是(  )
A. 放电时,正极反应为O2+4e-+4H+===4H2O
B. 充电时,阴极反应之一为Fe2O3+2e-+3H2O===2Fe(OH)2+2OH-
C. 忽略溶液体积的变化,放电后溶液的pH增大
D. 该电池也可以用强酸溶液作电解质
5 [2025南京期初]铅酸蓄电池的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O,其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是(  )
A. 放电时,正、负电极质量均增大
B. 放电时,溶液的pH增大
C. 充电时,H+移向Pb极
D. 充电时,每消耗2 mol PbSO4,转移电子数为4×6.02×1023
6 [2025镇江期中]电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示。下列说法正确的是(  )
A. O2在电极b上发生氧化反应
B. 溶液中OH-向电极b移动
C. 反应消耗的O2与生成的N2的物质的量之比为3∶2
D. 负极反应式为2NH3-6e-===N2+6H+
7 [2024南京、盐城一模]一种以钒基氧化物(V6O13)为正极材料的水系锌离子电池的工作原理如图所示。通过使用孔径大小合适且分布均匀的新型离子交换膜,可提高离子传输通量的均匀性,从而保持电池的稳定性。下列说法正确的是(  )
A. 放电过程中,Zn2+向Zn极一侧移动
B. 放电过程中,电子由Zn极经电解质溶液向V6O13极移动
C. 充电时,V6O13极与外接直流电源正极相连
D. 充电时,阳极发生的电极反应可能为V6O13+xZn2++2xe-===ZnxV6O13
8 [2025苏州期中]我国科学家研发了一种室温下可充电的Na-CO2电池,装置如图所示。放电时,Na2CO3与C均沉积在碳纳米管中。下列说法不正确的是(  )
A. 放电时,钠箔电极发生氧化反应
B. 放电时,每转移2 mol电子,消耗33.6 L CO2(标准状况下)
C. 充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动
D. 充电时,碳纳米管电极发生的反应式为4Na++4e-+3CO2===2Na2CO3+C
9 [2023苏锡常镇调研一]下图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是(  )
A. N极为负极,发生氧化反应
B. 电池工作时,N极附近溶液pH减小
C. M极发生的电极反应为(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O===6nCO2↑+24nH+
D. 处理0.1 mol Cr2O时,有1.4 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
10 [2023南京二模]一种钠离子电池的工作原理如下,放电时的电池反应可表示为Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C。下列说法正确的是(  )
A. 放电时,电能转化为化学能
B. 放电时,Y极发生还原反应
C. 充电时,X极电极反应式为NaFePO4-xe-===Na1-xFePO4+xNa+
D. 充电时,每转移1 mol e-,Y极质量减少23 g
11 [2025镇江中学期中改编]金属的腐蚀与防护无处不在,下列说法错误的是(  )
A. 钢铁在潮湿空气中不易被腐蚀
B. 一次性保暖贴是利用电化学腐蚀提供热量
C. 地下钢管与电源负极连接采用的是外加电流法
D. 铺设在隧道中的钢轨每隔一根轨枕系一块锌片,采用的是牺牲阳极法
12 [2025苏州西安交大附中月考]我国有多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,防护原理如图所示。下列说法错误的是(  )
A. 通电时,阳极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+
B. 通电时,阴极上的电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-
C. 通电时,该装置为牺牲阳极法
D. 断电时,仍能防止铁帽被腐蚀
二、 非选择题
13 (1) [2025扬大附中期初]一种电催化NO还原反应(NORR)制NH3的装置如图所示,两极区均采用NaOH与NaClO4的混合溶液作为电解质溶液,写出电极a上主要反应的电极反应式:___________________________________________。
(2) [2025镇江一中月考]利用微生物可实现含尿素[CO(NH2)2]的废水的净化,装置如图所示,a极的电极反应式为_______________________________________。
(3) [2025镇江中学期中]工业上含氮化合物污染物处理以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电池的正极反应式为______________________________________。
(4) [2025苏州实验中学月考]一种熔融碳酸盐燃料电池的原理如图所示。电极A上H2参与的电极反应式为__________________________。
(5) [2024南通海安月考]尾气中少量SO2可用Na2CO3溶液“洗脱”处理,得到的洗脱液中含有Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3,再利用生物电池技术,如图所示,将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(S2)回收。生物电池装置中,正极的电极反应式为______________________________。一段时间后,若洗脱液中SO减少了2 mol,则理论上HCO减少了________mol。
14 (1) [南通三模] 研究发现,硫代硫酸盐浸出金的过程是电化学催化腐蚀过程,催化机理模型如下图所示。
负极的电极反应式为____________________________。浸金过程中的催化剂是________________________(填化学式)。
(2) [苏州期末]通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:H2S+H2SO4===SO2↑+S↓+2H2O、S+O2===SO2。
①电极a上发生反应的电极反应式为__________________________________。
②理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为________。
(3) 氨硼烷(NH3BH3)是储氢量最高的材料之一,氨硼烷还可作燃料电池,其工作原理如图所示。氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为_____________________________________________________。
第20讲 原电池及其应用
1 D 电池工作时,有部分化学能会转化为热能散失,并不能全部转化为电能,A错误;有O2参与反应的一极是正极(a电极),有葡萄糖参与反应的一极是负极(b电极),故电池工作时,电子由b电极沿导线流向a电极,B错误;a电极反应的产物是OH-,故电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,C错误;由C6H12O6―→C6H12O7~2e-知,反应中每生成1 mol C6H12O7,转移电子数为2×6.02×1023,D正确。
2 B NH3BH3中N原子上的H原子与H2O中O原子形成氢键,H2O中的H原子与NH3BH3中的N原子形成氢键,两者作用力增大,故NH3BH3易溶于水,A正确;a电极为负极,应失去电子,B错误;b电极的电极反应式为H2O2+2e-+2H+ ===2H2O,1 mol H2O2参与反应时转移2 mol e-,C正确;H2SO4为强电解质,可以增强溶液导电性,D正确。
3 D 锌筒作电池的负极材料,石墨作电池的正极材料,A错误;电池工作时,电子向正极移动,故NH也向正极方向移动,B错误;电池工作时,锌筒发生氧化反应,故MnO2发生还原反应,C错误;环境温度过低,反应速率减慢,电子流速慢,不利于电池放电,D正确。
4 B 碱性条件下,电极反应式中不应出现H+,A错误;放电时,电池总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2或4Fe+3O2===2Fe2O3,忽略溶液的体积变化,放电后溶液的pH几乎不变,C错误;若用强酸溶液作电解质,Fe会与酸直接反应,电池效率降低,且反应产生H2,电池的安全性能变差,D错误。
5 D 放电时,负极Pb转化为PbSO4,正极PbO2也转化为PbSO4,正、负电极质量均增大,A正确;放电时,电池总反应为PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,消耗H2SO4、增加水,溶液的pH增大,B正确;充电时,电子移向Pb极,故H+也移向Pb极,C正确;充电时,每消耗2 mol PbSO4,转移电子数为2×6.02×1023,D错误。
6 C 通入O2的一极是正极,O2在电极b上发生还原反应,A错误;放电时,电子由负极(a极)移向正极(b极),故溶液中K+向电极b移动,OH-向电极a移动,B错误;由得失电子守恒知,4n(O2)=6n(N2),n(O2)∶n(N2)=3∶2,C正确;电解质溶液显碱性,产物中不含H+,D错误。
7 C 原电池工作时,阳离子移向正极,钒基氧化物(V6O13)为正极,Zn为负极,故放电过程中,Zn2+透过阳离子交换膜向V6O13极一侧移动,A错误;电子只在外电路中移动,不能经过电解质溶液,B错误;充电时,原电池的正极(V6O13极)与外接电源的正极相连,C正确;充电时,阳极失去电子,发生氧化反应,D错误。
8 D 钠箔是负极,放电时,钠箔电极发生氧化反应,A正确;正极反应式为4Na++4e-+3CO2===2Na2CO3+C,放电时,每转移2 mol电子,消耗33.6 L CO2(标准状况下),B正确;充电时,电源b极为正极,Na+向钠箔电极移动,C正确;充电时,碳纳米管电极应该发生失电子的氧化反应,电极反应式为2Na2CO3+C-4e-===4Na++3CO2↑,D错误。
9 C N极上Cr2O转化为Cr3+,Cr元素的化合价降低,得到电子,N极为原电池的正极,A错误;N极的电极反应式为Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O,生成的Cr3+转化为Cr(OH)3,消耗H+,N极附近溶液pH增大,B错误;(C6H10O5)n中C元素为0价,CO2中C元素为+4价,C的化合价升高4,6n个C失去24n个e-,C正确;处理0.1 mol Cr2O时,转移0.6 mol e-,根据电荷守恒,有0.6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移,D错误。
10 C 电池放电时,化学能转化为电能,A错误;根据电池放电的总反应方程式,负极(Y极)的电极反应式为NaxC-xe-===xNa++C,正极(X极)的电极反应式为Na1-xFePO4+xNa++xe-===NaFePO4,Y极发生氧化反应,B错误;充电时,X极的物质转化为NaFePO4―→Na1-xFePO4,发生氧化反应,电极反应式为NaFePO4-xe-===Na1-xFePO4+
xNa+,C正确;充电时,Y极的电极反应式为xNa++C+xe-===NaxC,每转移1 mol e-,Y极质量增加23 g,D错误。
11 A 钢铁在潮湿空气中会形成原电池,容易被腐蚀,A错误。
12 C 通电时,该装置为外加电流法,C错误。
13 (1) NO+5e-+4H2O===NH3+5OH-
(2) CO(NH2)2-6e-+H2O===CO2↑+6H++N2↑
(3) 2N2O5+O2+4e-===4NO
(4) H2+CO-2e-===H2O+CO2
(5) 2SO+8e-+12HCO===12CO+S2↓+6H2O或2SO+8e-+8H++4HCO===4CO+S2↓+6H2O 4
14 (1) Au-e-+2NH3===[Au(NH3)2]+ NH3和[Cu(NH3)4]2+ 
(2) ①SO2-2e-+2H2O===4H++SO ②2 mol 
(3) NH3BH3-6e-+2H2O===NH+BO+6H+
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