专题强化练2　利用原电池工作原理突破新型化学电源--2026人教版高中化学必修第二册章节练

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2026人教版高中化学必修第二册
专题强化练2　利用原电池工作原理突破新型化学电源
1.(2025湖南长沙雅礼中学月考)我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C),并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍—氢气(Ni-H2)电池,其工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.放电时,OH-向电极a移动
B.放电一段时间后,KOH溶液的浓度增大
C.放电时,正极的电极反应式为NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-
D.以H2为能源较为环保
2.(2025安徽滁州期中,)一种新型的Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时,产物为Li2O和Li2O2,随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。下列说法错误的是(　　)
A.锂电极是电池的负极,多孔功能电极为正极
B.放电时,随温度升高Q增大,是因为正极区转化为O2-
C.电池放电时,Li+通过固态电解质膜向多孔功能电极移动
D.熔融盐电解质可用硝酸锂溶液代替
3.(2025广东广州期中)人们利用原电池原理制作了多种电池,广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面,以满足不同的需要。请按要求回答下列问题:
(1)新一代锂二次电池体系和全固态锂二次电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。Li-CuO二次电池的比能量高、工作温度宽。
一种制备CuO的过程如图:
写出酸浸反应不能温度过高的原因:　　　　　　　　　　　;写出“混合沉淀”过程产生Cu2(OH)2CO3反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
(2)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池,其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成可循环使用的N2O5。
①放电时,该电池的负极是　　　　(填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”),其电极反应为　　　　　　　　　　。
②若电路中有2 mol电子转移,则理论上石墨Ⅱ处需消耗标准状况下的O2　　　　L。
(3)如图装置能有效降低含氮化合物的排放,生成无害物质,同时充分利用化学能,相同温度和压强下,A、B两电极产生气体的体积比为　　　　　,电极A的电极反应为　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
1.B　由题图可知,碱性条件下H2在电极a上失去电子发生氧化反应,则电极a为负极,电极反应式为H2-2e-+2OH- 2H2O;电极b为正极,NiOOH在正极得电子发生还原反应生成Ni(OH)2,电极反应式为NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-,电池总反应为H2+2NiOOH 2Ni(OH)2。由分析可知,电极a为原电池的负极,电极b为正极,则OH-向电极a移动,A正确;电池总反应为H2+2NiOOH 2Ni(OH)2,则放电一段时间后,KOH溶液的浓度基本不变,B错误;正极的电极反应式为NiOOH+e-+H2O Ni(OH)2+OH-,C正确;放电时,电极a为原电池的负极,碱性条件下H2在负极失去电子生成的H+与OH-反应生成H2O,所以以氢气为能源较为环保,不会对环境造成污染,D正确。
方法点拨
　　新型电池的解题思路
2.D　Li-O2电池放电时,锂电极为负极,发生反应:Li-e- Li+,多孔功能电极为正极,A正确;放电时,正极得到电子,低温时发生反应:O2+2e- ,随温度升高Q增大,正极区转化为O2-,B正确;电池放电时,电池内电解质中的阳离子向正极移动,即Li+通过固态电解质膜向多孔功能电极移动,C正确;金属锂会和水发生反应生成氢氧化锂和氢气,所以熔融盐电解质不能用硝酸锂溶液代替,D错误。
3.答案　(1)温度过高H2O2会分解　2Cu2++C+2NH3·H2O Cu2(OH)2CO3↓+2N
(2)①石墨Ⅰ　NO2+N-e- N2O5　②11.2
(3)4∶3　2NH3-6e-+6OH - N2+6H2O
解析　(1)温度过高,H2O2会分解。“混合沉淀”过程中,硫酸铜溶液、碳酸钠和氨水反应生成Cu2(OH)2CO3、硫酸铵和硫酸钠,其离子方程式为2Cu2++C+2NH3·H2O Cu2(OH)2CO3↓+2N。
(2)①放电时,NO2转化为N2O5,N元素化合价升高,则该电池的负极是石墨Ⅰ,此电极的电极反应为NO2-e-+N N2O5。
②石墨Ⅱ为正极,电极反应为O2+2N2O5+4e- 4N,若电路中有2 mol电子转移,则理论上石墨Ⅱ处需消耗标准状况下O2的体积为×22.4 L/mol=11.2 L。
(3)该装置为燃料电池,电极A充入NH3,为负极,电极反应为2NH3-6e-+6OH - N2+6H2O。电极B充入NO2,为正极,电极反应为2NO2+8e-+4H2O N2+8OH-,根据电极反应可知,相同温度和压强下,A、B两电极产生气体的体积比为4∶3。
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