第18讲原电池 化学电源第一部分：高考真题感悟1．（2021·浙江·高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。下列说法不正确的是A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)22．（2021·河北·高考真题）K—O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水3．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O4．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂-海水电池属于一次电池5．（2022·全国·高考真题）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是A．充电时，电池的总反应B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应第二部分：最新模拟精练完卷时间：50分钟一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1．（2022·广东·模拟预测）反电渗析法盐差电池是用离子交换膜将海水与河水隔开(离子浓度：海水>河水)，阴阳离子在溶液中定向移动将盐差能转化为电能的电池，原理如图所示。下列说法不正确的是A．钛电极上发生还原反应B．石墨极上的反应为：Fe2+−e－=Fe3+C．石墨极为电池的负极D．CM膜为阴离子交换膜2．（2021·甘肃金昌·模拟预测）图中是利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理图。下列说法正确的是A．电子流向：B电极→用电器→电极A，该过程将化学能转化为电能B．A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-4e-=Y+4H+C．若有机物为麦芽糖，处理0.25mol有机物，12molH+透过质子交换膜移动到右室D．若B电极上消耗标准状况下氧气56mL，则电极A上生成1.64gY3．（2022·广西·一模）在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为CO2，目前，某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A．a极为正极，M为阳离子交换膜B．b极的电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+C．NaCl溶液的作用是增强导电性D．电池工作过程中，a极室的pH升高4．（2022·辽宁·三模）海泥细菌通过消耗海底沉积层中的有机物获得营养，同时产生电子。科学家利用这一原理设计了海泥细菌电池，该技术既可在海底加速石油污染物降解速率，又可产生电能，有很好的应用前景。其中海泥代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是A．A电极的电势高于B电极B．质子通过海底沉积层和海水层交接面，A电极消耗氧气(标准状况)C．负极的电极反应式为：D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能5．（2022·上海·格致中学模拟预测）锌铜原电池装置如图所示(电解质溶液为1mol/L的稀硫酸)，其中阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是A．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量减轻B．铜电极上发生氧化反应C．电池工作一段时间后，乙池的c(Zn2+)＞c()D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡6．（2022·河南开封·模拟预测）利用光电催化技术分解水，并实现CO2转化为CH3OH，其简易电化学装置如图所示。下列说法中错误的是A．交换膜为质子(H+)交换膜B．该电化学装置中能量转化形式不止一种C．N电极反应式之一为6H++CO2+6e-=CH3OH+H2OD．若电极M上分解18g水，则电极N有2gH2生成7．（2022·陕西·西安中学模拟预测）香港中文大学机械与自动化工程学系最近研发了一种高能量新型电池，能量密度达每升101瓦时，刷新了该类型电池能量密度的纪录。该电池的工作原理示意图如图所示，下列有关该电池的叙述不正确的是A．放电时，电极b处发生的反应为Zn-2e-=Zn2+B．放电后，取出电解质溶液，溶液的导电性比放电前好(忽略放电前后溶液体积变化)C．为防止阴离子穿过隔膜直接和锌反应，隔膜适宜用阳离子交换膜D．如果用铅蓄电池给该电源充电，铅蓄电池正极增重32g，电极a附近的溶液(含左侧贮液器中的)离子减少1mol8．（2022·上海普陀·二模）一种利用CH4消除NOx污染的工作原理如图所示，装置均用惰性电极，两侧电解质溶液为同浓度的盐酸。下列说法正确的是A．NO2发生氧化反应B．负极：CH4＋2H2O-8e→CO2＋8H+C．转移0.8mol电子，有0.4molH+通过离子交换膜D．工作一段时间，两侧电极室中溶液pH均减小9．（2022·上海徐汇·三模）一种铝—空气电池放电过程如图所示，下列关于该电池放电时的说法正确的是A．a极发生还原反应B．往b极迁移C．每转移4mol电子，正极消耗1mol空气D．负极电极反应式：10．（2022·贵州铜仁·二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池的反应为5Zn+2NO+3H2O=5ZnO+2NH3，工作原理如图所示。下列说法错误的是A．双极膜中的H+向MoS2电极移动B．电极电势：Zn/ZnO电极＜MoS2电极C．MoS2电极的电极反应式：NO-5e-+5H+=NH3+H2OD．标准状况下，22.4LNO参与反应，Zn/ZnO电极增重40g11．（2022·山东日照·三模）当氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势时，氧化还原反应才能进行。用如图所示装置探究原电池的工作原理，其中、均为碳棒，此时电流表的指针不发生偏转。已知：①反应中的两个电对的标准电极电势，。②标准电动势，n为转移的电子数。下列说法错误的是A．若向右侧烧杯中滴加浓盐酸，电流计指针会发生偏转B．若向右侧烧杯中滴加溶液，此时电极的电极反应式为C．向右侧烧杯中加入溶液时，盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动D．反应的12．（2022·吉林长春·模拟预测）“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为TiO2电极，b为Pt电极，c为WO3电极，电解质溶液为pH=3的Li2SO4-H2SO4溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法正确的是A．若将a、c用导线连接，a为正极且电极附近溶液pH减小B．若将a、c用导线连接，Li+透过锂离子交换膜向左侧迁移C．若将b、c用导线连接，可实现太阳能向电能转化D．若将b、c用导线连接，c电极的电极反应式为HxWO3-xe-=WO3+xH+二、主观题（共3小题，共40分）13．（16分）某兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下系列实验，结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Cu浓硝酸偏向Al注：①实验均为常温下完成；②电流计指针偏转方向为正极方向。试根据表中实验现象完成下列问题：(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)______(填“相同”或“不同”)。(2)对实验3完成下列填空：①Al为______极，电极反应式为______。②石墨为______极，电极反应式为______。③电池总反应式为______(3)实验4中Al作______极，理由是______。(4)解释实验5中电流计偏向Al的原因______。(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素有______。14．（2020·江苏·扬州市江都区大桥高级中学模拟预测）（12分）锂二次电池新正极材料的探索和研究对锂电池的发展非常关键。(1)锂硒电池具有优异的循环稳定性。①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，则该反应的化学方程式为__。②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，写出正极的电极反应式：________________。充电时Li＋向________(填“Se”或“Li”)极迁移。③Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是________。(2)Li2S电池的理论能量密度高，其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li2S)。①Li2S可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得，其中壳聚糖的作用是________。②取一定量Li2S样品在空气中加热，测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率＝×100%)分析300℃后，固体残留率变化的原因是________。15．（2022·北京延庆·一模）（12分）某小组通过观察电流表的指针偏转探究电极上发生的氧化还原反应。(1)连接装置(如图Ⅰ所示)，断开开关K时，将铁片和铜片同时插入稀硫酸中，Fe表面产生大量无色气泡，Cu表面无明显变化；闭合开关K，电流表指针向右偏转，Fe和Cu表面均产生大量无色气泡。①欲验证铁电极发生氧化反应的产物，实验操作和现象是_______。②分别用化学用语表示Fe和Cu表面均产生无色气泡的原因：_______；_______。(2)该小组同学将(1)中装置的稀硫酸换成浓硝酸，两极均产生大量红棕色气体。改进实验装置(如图II所示)，闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转，约2秒后指针缓缓向左偏转，并在一段时间内电流表示数几乎不变。①铜与浓硝酸反应的离子方程式为_______。②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转的原因是_______(结合铜电极反应式说明)。③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或等于)氧化膜的消耗速率。请设计实验方案证明：_______。①②