2024届高考化学一轮复习 课时分层作业32　原电池　化学电源 （含答案）

课时分层作业(三十二)　原电池　化学电源

一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)

1．(2022·广州实验中学模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(　　)

A．若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极

B．若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片

C．若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出

D．若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应

2．研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是(　　)

A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl

B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol 电子

C．Na＋不断向“水”电池的负极移动

D．AgCl是还原产物

3．(2022·朝阳区模拟)由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰­石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnO(OH)＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是(　　)

A．二氧化锰­石墨为电池正极

B．负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH

C．OH－不断由正极向负极移动

D．每生成1 mol MnO(OH)转移2 mol电子

4．一种太阳能储能电池的工作原理如图所示，已知锂离子电池的总反应：Li1－xNiO2＋xLiC6LiNiO2＋xC6，下列说法错误的是(　　)

A．该锂离子电池为二次电池

B．该锂离子电池充电时，n型半导体作电源正极

C．该锂离子电池放电时，Li＋从a极移向b极

D．该锂离子电池放电时，b极上发生还原反应，电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2

5．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移4 mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O

C．电池工作时，CO向电极B移动

D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO

二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)

6．某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．电池可用于乙醛的制备

B．b电极为正极

C．电池工作时，a电极附近pH降低

D．a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O

7．(2022·深圳模拟)一种全有机质子二次电池放电原理如图所示，电极材料中的P、PO、PR均为有机高分子化合物。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，电极M发生氧化反应

B．放电时，H＋移向电极N

C．充电一段时间后，电解液的pH未变

D．充电时，阳极反应为P－2e－===PO＋2H＋

8．(2022·益阳模拟)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，发生氧化反应

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0.56 L气体

D．用该电池为铅酸蓄电池充电，消耗32 g氧气时，铅酸蓄电池生成H2SO4的物质的量为4 mol

9．我国科研人员研究出一种锌碘单液流电池，该电池实现锌碘单液流中电解液的利用率接近100%，大幅度提高了电池的能量密度，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜

B．放电时，电解质溶液存储罐中离子数目增多

C．充电时，电极B的电极反应式为I2＋2e－===2I－

D．充电时，当电极A增重65 g时，C区增加的离子总数为2NA

三、非选择题

10．(2022·福州模拟)CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的

结构示意图如图所示。

电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为___________________________________

____________________________________________________________________。

若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为________L。

11．氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图所示。

(1)a电极的电极反应式是_______________________________________________

____________________________________________________________________；

(2)一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因：__________

____________________________________________________________________。

12．(2022·淄博模拟)我国科学家利用CO2矿化反应释放能量设计出CO2矿化电池。不仅减碳发电，还能获得高附加值产品，其工作原理如图所示(Q是有机物；反应物和产物分别经过其他通道进入或排出电池容器)。

通过离子交换膜的离子是________，正极区的电极反应式为Q＋2CO2＋2H2O＋2Na＋＋2e－===2NaHCO3＋QH2，在电极区溶液中可循环利用的物质是________，则电池的总反应方程式为__________________________________。

课时分层作业（三十二）

1．C　[Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子由铁片沿导线流向铜片，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。]

2．B　[A.根据总反应5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl可知，Ag的化合价升高，被氧化，为原电池的负极，错误；B.根据Ag元素反应前后化合价的变化判断，所以每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子，正确；C.在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，错误；D.Ag的化合价升高，被氧化，AgCl是氧化产物，错误。]

3．D　[每生成1 mol MnO(OH)转移1 mol e－，D项不正确。]

4．B　[A.题图所示锂离子电池能实现充电和放电，为二次电池，A项正确；B.充电时a极为阴极，则n型半导体为电源负极，B项错误；C.电池放电时，Li＋从负极向正极移动，即Li＋从a极向b极移动，C项正确；D.电池放电时，b极为正极，发生还原反应，其电极反应式为Li1－xNiO2＋xe－＋xLi＋===LiNiO2，D项正确。]

5．D 　[A选项，CH4中C元素的化合价为－4价，CO中C元素的化合价为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol CH4转移6 mol 电子，错误；B选项，熔融盐中没有OH－，因此OH－不能参与电极反应，错误；C选项，CO应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上O2得电子和CO2结合生成CO，正确。]

6．AD　[B项，b电极发生氧化反应，为负极，错误；C项，a电极反应消耗H＋且生成H2O，pH升高，错误。]

7．C　[放电时，电极M上PO发生得氢的还原反应：PO＋2ne－＋2nH＋===P，因此电极M为正极，A项错误；根据电极M的电极反应可知，放电时，H＋移向正极（电极M），B项错误；放电时正极反应式为PO＋2ne－＋2nH＋===P，负极反应式为PR－2ne－===2nH＋＋P，则电池总反应为PO＋PR2P，则充电一段时间后，电解液的pH不变，C项正确；根据放电时正极反应式可知充电时阳极反应式为P－2ne－===PO＋2nH＋，D项错误。]

8．AD　[左侧电极是负极，发生氧化反应，A正确；右侧电极是正极，通入的是氧气，电解质溶液显酸性，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，B错误；当有0.1 mol电子通过导线时，左侧消耗标准状况下1.12 L氢气，C错误；铅酸蓄电池总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，充电时，生成1 mol H2SO4时，转移1 mol电子，可得关系式O2～4e－～4H2SO4，32 g氧气的物质的量是1 mol，生成H2SO4的物质的量为4 mol，D正确。]

9．B　[由题图中电池的工作原理可知，放电时，A电极为负极，其电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，B电极为正极，其电极反应式为I2＋2e－===2I－，C错误；负极区产生Zn2+，C区的Cl－要通过M膜进入负极区，故M为阴离子交换膜，而正极区产生I－，C区的K＋要通过N膜进入正极区，故N为阳离子交换膜，A错误；充电时电极反应为Zn2+＋2e－===Zn，2I－－2e－===I2，C区增加Cl－ 2 mol，K＋ 2 mol，总数为4NA，D项错误。]

10．解析：根据图中的电子流向知c是负极，甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L。

答案：负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋　11.2

11．(1)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O　(2)发生反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，使溶液逐渐变稀，为了保持碱溶液的浓度不变，所以要补充KOH

12．解析：根据图示，左侧电极失去电子，为原电池的负极，QH2在负极失去电子发生氧化反应生成Q和H＋，负极区的电极反应式为QH2＋Ca2+＋SO＋2OH－－2e－===CaSO4↓＋Q＋2H2O，负极区的钠离子通过离子交换膜进入正极区；右侧电极得到电子，为原电池的正极，Q在正极得到电子发生还原反应生成QH2，正极区的电极反应式为Q＋2CO2＋2H2O＋2Na＋＋2e－===2NaHCO3＋QH2，电池的总反应方程式为Ca(OH)2＋Na2SO4＋2CO2===CaSO4↓＋2NaHCO3，则H2O在电极区溶液中可循环利用。

答案：Na＋　H2O　Ca(OH)2＋Na2SO4＋2CO2===CaSO4↓＋2NaHCO3