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)2【答案】C【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。A．断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；答案选C。2．（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【答案】D【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K—e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾。A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许通过，不允许通过，故A正确；B．由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；C．由分析可知，生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正确；D．铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4，反应消耗2mol水，转移2mol电子，由得失电子数目守恒可知，耗钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为×18g/mol=1.8g，故D错误；故选D。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++2H2O【答案】A【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。4．（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【答案】B【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。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【答案】C【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。A．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对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。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【答案】D【解析】A．根据图中信息在钛电极上是铁离子得到电子变为亚铁离子，化合价降低，发生还原反应，故A正确；B．根据图中信息在石墨极上是亚铁离子失去电子变为铁离子，其电极反应式为：Fe2+−e－=Fe3+，故B正确；C．石墨极上是亚铁离子失去电子变为铁离子，因此石墨极为电池的负极，故C正确；D．根据原电池中“同性相吸”，钛为正极，因此CM膜为阳离子交换膜，阳离子穿过阳离子交换膜向正极移动，故D错误。综上所述，答案为D。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1.64gY【答案】C【解析】A．由图可知，氧气生成水发生还原反应，B电极为电源正极，则电子流向：A电极→用电器→电极B，该过程将化学能转化为电能，A错误；B．A电极为电源负极，发生氧化反应，由图可知，X失去两个H，则电极反应式为：X-2e-=Y+2H+，B错误；C．麦芽糖化学式为C12H22O11，则反应为，处理0.25mol有机物，48×0.25=12molH+透过质子交换膜移动到右室，C正确；D．若B电极上消耗标准状况下氧气56mL=0.056L，O2的物质的量为0.0025mol，转移电子的物质的量为0.01mol，则电极A上生成0.005molY，Y化学式为C13H8O2N2，则Y质量为0.005mol×224g/mol=1.12g，D错误；故选C。3．（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【答案】A【解析】由题可知，此装置为原电池，a极物质由Cr2O转化为Cr(OH)3化合价降低，为正极，则b极为负极，据此解答。A．由图可知，a极发生还原反应Cr2O转化为Cr(OH)3同时生成氢氧根，则M为阴离子交换膜，使氢氧根通过，故A错误；B．b极苯酚发生氧化反应生成CO2，电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，故B正确；C．氯化钠溶液的作用是增强溶液导电性，故C正确；D．电池工作过程中，a极室发生反应Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3↓+8OH-，a极室的pH升高，故D正确；故答案选A。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【答案】C【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极，据此解答。A．由分析可知，A极是正极，B极是负极，所以A电极的电势高于B电极，故A正确；B．当有1mol质子穿过海底沉积层和海水交界面时，电路中转移1mol电子，正极电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，则A极消耗0.25molO2，标准状况下的体积为5.6L，故B正确；C．在微生物作用下与SO2反应生成CO2和HS-，并不是在负极的电极反应，故C错误；D．海水和海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，减小导电阻力，有利于电池电能的输出，故D正确；故答案选C。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