届高考化学二轮复习系列之疯狂专练11 原电池Word版含答案.docx

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届高考化学二轮复习系列之疯狂专练11原电池Word版含答案

主要考查原电池机构、原电池工作原理、正负极的判断、电极反应式的书写、原电池原理的应用、金属的电化学腐蚀及新型化学电源。

1．【2019年上海卷】关于下列装置，叙述错误的是（）

A．石墨电极反应O2+4H++4e−→2H2O

B．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀

C．加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀

D．加入HCl，石墨电极反应式：

2H++2e−→H2

2．【2019年天津卷】我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。

图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。

下列叙述不正确的是（）

A．放电时，a电极反应为

B．放电时，溶液中离子的数目增大

C．充电时，b电极每增重

，溶液中有

被氧化

D．充电时，a电极接外电源负极

3．【2019年全国卷1】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。

下列说法错误的是（）

A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+

C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

4．【2019年全国卷3】为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。

电池反应为Zn（s）+2NiOOH（s）+H2O（l）

ZnO（s）+2Ni（OH）2（s）。

以下说法不正确的是（）

A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高

B．充电时阳极反应为Ni（OH）2（s）+OH−（aq）−e−=NiOOH（s）+H2O（l）

C．放电时负极反应为Zn（s）+2OH−（aq）−2e−=ZnO（s）+H2O（l）

D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区

1．某学生欲通过实验判断X，Y，Z，W四块金属的活泼性,做了如下实验并得结论：

当X，Y与稀硫酸组成原电池时，Y为负极；Z可以从水中置换出H2，W不能从水中置换出H2；W能将Y从其盐溶液中置换出来，据此可知它们的活泼性顺序是（）

A．Z>X>W>YB．Z>W>Y>XC．X>Y>W>ZD．X>Y>Z>W

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−-=AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子

C．Na+不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物

3．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。

下列说法不正确的是

A．右边吸附层中发生了还原反应

B．负极的电极反应是H2－2e－+2OH－=2H2O

C．电池的总反应是2H2+O2=2H2O

D．电解质溶液中Na+向右移动，

向左移动

4．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。

二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。

下列说法正确的是（）

A．该电池放电时H+从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极

B．Pt1电极附近发生的反应：

SO2+2H2O-2e－=H2SO4+2H+

C．Pt2电极附近发生的反应为:

O2+2H2O+4e－=4OH－

D．放电过程中若消耗的22.4LO2（标准状况），Pt1电极区增加4molH+

5．如图所示，装置在常温下工作（溶液体积变化忽略不计）。

闭合K，灯泡发光。

下列叙述中不正确的是（）

A．当电路中有1.204×1022个电子转移时，乙烧杯中溶液的c（H+）约为0.1mol·L−1

B．电池工作时，盐桥中的K+移向甲烧杯

C．电池工作时，外电路的电子方向是从a到b

D．乙池中的氧化产物为SO

6．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（

），其原理如下图所示，下列说法正确的是（）

A．该装置为电解装置，B为阳极

B．A极的电极反应式为

+e−=Cl－+

C．当外电路中有0.1mole−转移时，A极区增加的H+的个数为0.1NA

D．电子从B极沿导线经小灯泡流向A极

7．锂空气电池是一种用锂作负极，以空气中的氧气作为正极反应物的电池。

其工作原理如图，下列说法中错误的是（）

A．多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．正极的电极反应：

C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物

D．充电时专用充电电极可防止空气极腐蚀和劣化

8．钠离子电池成本低、安全性好，有望在未来取代锂离子电池，某新型可充电钠离子电池放电的工作原理如图所示。

下列分析错误的是（）

A．出于环保考虑，应尽量避免使用重金属（如Pb）作为钠的合金化元素

B．放电时，Na+由右室移向左室

C．放电时，正极反应式为：

Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2

D．充电时，阴极质量变化4.6g时，外电路中通过0.1mole−

9．某种锂电池用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯

中形成的，电池总反应方程式为:

4Li+2SOCl2==4LiCl+SO2↑+S，下列叙述中正确的是（）

A．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响

B．金属锂被还原作电池的负极

C．电池工作过程中，Cl−向石墨电极移动

D．电池工作过程中，金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶1

10．我国科学家研制了一种新型的高比能量锌—碘溴液流电池，其工作原理如图所示。

图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。

下列叙述不正确的是（）

A．放电时，a电极反应为I2Br－+2e－=2I－+Br−

B．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.01molI−被氧化

C．放电时，溶液中离子的数目增大

D．充电时，a电极接外电源正极

11．钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见，为此每年国家损失大量资金。

请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。

（1）钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：

①写出石墨电极的电极反应式______；

②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请在如图虚线框内所示位置作出修改，并用箭头标出导线中电子流动方向。

______

③写出修改后石墨电极的电极反应式______。

（2）生产中可用盐酸来除铁锈。

现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式_____。

（3）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。

装置示意图如图：

①A电极对应的金属是__（写元素名称），B电极的电极反应式是____。

②若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为___mol。

③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因___。

一、考点透视

1.【答案】A

【解析】A．石墨电极为正极，溶液为中性，空气中的氧气得到电子，电极反应为O2+2H2O+4e−=4OH−，故A错误；B．鼓入少量空气，增加氧气的浓度，加快反应速率，故B正确；C．加入少量氯化钠，溶液导电能力增强，能加快铁的腐蚀，故C正确；D．加入氯化氢，发生析氢腐蚀，石墨电极上氢离子得到电子生成氢气，电极反应式为：

2H++2e−→H2

，故D正确。

【点拨】该装置为原电池，铁为负极，石墨为正极。

2.【答案】D

【解析】放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e－=Zn2+，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，充电时，阳极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－、阴极反应式为Zn2++2e－=Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。

A．放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br−，故A正确；B．放电时，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大，故B正确；C．充电时，b电极反应式为Zn2++2e－=Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br－+2I－-2e－=I2Br－，有0.02molI－失电子被氧化，故C正确；D．充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；故选D。

【点拨】本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，溶液中离子数目增大。

3.【答案】B

【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e−=MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−=MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。

A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+-e−=MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−=MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。

故选B。

【点拨】本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。

4.【答案】D

【解析】A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；B．充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni（OH）2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni（OH）2（s）+OH－（aq）－e－＝NiOOH（s）+H2O（l），B正确；C．放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn（s）+2OH－（aq）－2e－＝ZnO（s）+H2O（l），C正确；D．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH－通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。

【点拨】本题考查二次电池的应用，注意放电即是原电池反应的原理充电即是电解池反应原理，明确离子移动方向、正负极反应是解题的关键。

二、考点突破

1.【答案】B

【解析】一般来说，作原电池负极的金属活动性较强；金属越活泼，越容易和酸或水发生置换反应生成氢气；较活泼的金属能从盐溶液中置换出较不活泼的金属，所以当X，Y与稀硫酸组成原电池时，Y为负极，金属活动性：

Y＞X； Z可以从水中置换出H2，W不能从水中置换出H2，金属活动性：

Z＞W；W能将Y从其盐溶液中置换出来，金属活动性：

W＞Y，通过以上分析知，金属活动性顺序是Z＞W＞Y＞X，故选B。

【点拨】可以利用原电池判断金属的金属性强弱。

一般来说，作原电池负极的金属活动性较强。

2.【答案】B

【解析】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．式中5MnO2得电子生成Na2Mn5O10，化合价共降低了2价，所以每生成1molNa2Mn5O10转移2mol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。

【点拨】考查原电池的工作原理，氧化还原反应中电子的转移、电解质溶液中离子的移动方向等问题。

3.【答案】C

【解析】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。

答案选C。

A．右边吸附层中发生了还原反应，A正确；B．氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应是H2-2e－+2OH－=2H2O，B正确；C．没有氧气参与反应，C不正确；D．电解质溶液中Na+向右边的正极移动，

向左边的负极移动，D正确。

综上所述，本题选不正确的，故选C。

【点拨】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应。

4.【答案】D

【解析】由图可知，Pt1电极上SO2转化为H2SO4，S元素化合价升高被氧化，为燃料电池的负极，电极反应式为SO2+2H2O-2e−=SO

+4H+，Pt2电极为燃料电池的正极，O2在正极上得电子被还原生成水，电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，电池的总反应方程式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4。

A项、放电时，阳离子移向正极，Pt1电极为负极，Pt2电极为正极，则该电池放电时氢离子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极，故A错误；B项、Pt1电极通入SO2，SO2在负极失电子发生氧化反应生成H2SO4，电极反应为SO2+2H2O-2e−=SO

+4H+，故B错误；C项、Pt2电极为燃料电池的正极，酸性条件下，O2在正极上得电子被还原生成水，电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，故C错误；D项、标准状况下22.4LO2的物质的量为1mol，放电过程中若消耗1molO2，转移电子数目为4mol，由负极反应式可知，负极区放电生成8molH+有4mol经过质子交换膜进入正极区，所以Pt1电极区增加的H+为4mol，故D正确。

【点拨】根据原电池反应中，负极发生氧化反应，元素化合价升高，正极发生还原反应，元素化合价降低来判断Pt1电极为负极，Pt2电极为正极是解题关键。

5.【答案】C

【解析】图中装置为双液原电池，反应中高锰酸钾被还原，在酸性条件下生成Mn2+，甲中电极为原电池的正极，乙中亚氢硫酸钠被氧化，为原电池的负极，被氧化生成SO

，结合电极方程式解答该题；A．乙中电极反应为HSO

-2e−+H2O=SO

+3H+，则当电路中有1.204×1022个电子转移时，即0.02mol电子转移时，乙中生成0.03molH+，c（H+）=0.03mol/0.3L=0.1mol/L，故不选A；B．甲为正极，电池工作时，阳离子移向正极，故不选B；C．电池工作时，外电路的电子方向应该从负极到正极，即从b到a，故选C；D．乙中电极反应为HSO

-2e−+H2O=SO

+3H+，氧化产物为SO

，故不选D；答案：

C。

【点拨】双液原电池的理解是关键，负极：

HSO

-2e−+H2O=SO

+3H+；正极：

MnO

+8H++5e−=Mn2++4H2O。

6.【答案】D

【解析】该装置中没有电源，为原电池。

原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为

+2e−+H+=Cl－+

，结合原电池原理分析解答。

A．该装置中没有电源，为原电池，根据氢离子的移动方向可知，A为正极，B为负极，故A错误；B．

+e−=Cl－+

质量不守恒，A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为

+2e−+H+=Cl－+

，故B错误；C．根据电荷守恒，当外电路中有0.2mole−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生

+2e−+H+=Cl－+

，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，故C错误；D．原电池中电子从负极B沿导线经小灯泡流向正极A，故D正确；故选D。

【点拨】本题的易错点和难点为B，要注意

+e−=Cl－+

反应前后的H原子不守恒。

7.【答案】C

【解析】在锂空气电池中，锂作负极，以空气中的氧气作为正极反应物，在水性电解液中氧气得电子生成氢氧根离子，据此解答。

A．多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，有利于氧气扩散至电极表面，A正确；B．因为该电池正极为水性电解液，正极上是氧气得电子的还原反应，反应为O2+2H2O+4e−=4OH−，B正确；C．乙醇可以和金属锂反应，所以不能含有乙醇，C错误；D．充电时，阳极生成氧气，可以和碳反应，结合电池的构造和原理，采用专用充电电极可以有效防止空气极腐蚀，D正确。

【点拨】本题考查电化学基础知识，涉及电极判断、反应式的书写等相关知识，C项为易错点，注意锂的活泼性较强，可以和乙醇发生置换反应，试题难度不大。

8.【答案】D

【解析】A．Pb是重金属元素有毒，易造成环境污染，A正确；B．根据图示原电池放电时，左室Mn的化合价降低，得电子，发生还原反应，因此层状晶体做正极，钠合金做负极，Na+向正极移动，即Na+由右室移向左室，B正确；C．原电池放电时放电时，层状晶体做正极，根据图示，正极反应式为：

Na0.44MnO2+0.56e−+0.56Na+＝NaMnO2，C正确；D．充电时，阴极质量变化4.6g时，即有4.6g的钠元素质量发生变化，为0.2mol的钠离子变成钠单质，外电路中通过0.2mole−，D错误。

【点拨】电化学原理中涉及计算时，要特别注意转移电子数的计算，钠离子变成钠单质时转移1mol电子。

9.【答案】D

【解析】A项Li可与水反应，A项错误；B项金属锂做负极，被氧化，B项错误；C项阴离子向负极区移动，石墨为正极，C项错误；D项由反应方程式4Li+2SOCl2==4LiCl+SO2↑+S可知，金属锂失去4mol电子，反应生成1mol硫，故D项正确。

【点拨】掌握原电池中负极失去电子被氧化，正极得到电子被还原，电解质中的阴离子向负极移动。

10.【答案】B

【解析】A．放电属于原电池，根据装置图，a电极上I2Br－得到电子，转化成I－和Br－，即该电极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，故A说法正确；B．充电属于电解池，b电极反应式为Zn2++2e－=Zn，b电极增重0.65g，即电路中转移电子物质的量为0.02mol，根据A选项中的电极反应式，有0.02molI－被氧化，故B说法错误；C．根据装置图，放电时，a电极反应式为I2Br－+2e－=2I－+Br－，b电极反应式为Zn－2e－=Zn2+，溶液中离子的数目增大，故C说法正确；D．根据A选项分析，a电极放电时为正极，充电时应接电源的正极，故D说法正确。

【点拨】利用原电池的工作原理，以及装置图进行分析。

在放电时，锌失电子得到锌离子，b为原电池的正极，a电极上I2Br－得到电子，转化成I－和Br－，a为原电池的正极。

11.【答案】

（1）O2+4e－+2H2O=4OH－

2Cl－－2e－=Cl2↑

（2）2FeCl3+Fe=3FeCl2

（3）铜Cu2++2e－=Cu0.08

铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀

【解析】

（1）①中性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，该电池反应为2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2，铁作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，正极反应为O2+2H2O+4e−=4OH−；②要保护钢铁不受腐蚀，可以把铁设计成电解池的阴极，与电源负极相连接，设计成电解池后，石墨作阳极，阳极上氯离子放电，即虚线框内所示位置作出的修改以及导线中电子流动的方向如下图：

；③修改后石墨电极为阳极，氯离子放电，则电极反应式为2Cl−+2e−=Cl2↑；

（2）氧化铁可以和盐酸之间反应生成氯化铁和水，当铁锈除净后，金属铁可以和氯化铁之间反应得到氯化亚铁，即2FeCl3+Fe=3FeCl2；（3）①在铁件的表面镀铜，金属铜必须是阳极材料，发生电极本身失电子的氧化反应，且金属铁为阴极，发生电极反应：

Cu2++2e−=Cu；②阳极上铜质量减少，阴极上铜质量增加，二者质量差为5.12g时，阴极上析出铜的质量为2.56g，根据铜和转移电子之间的关系式知，转移电子的物质的量=

×2=0.08mol；③镀铜铁中由于铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀，但是镀锌的铁镀层破损后，金属Zn为负极，金属铁为正极，正极金属被保护。

【点拨】中性条件下，钢铁易发生吸氧腐蚀，铁作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，要保护钢铁不受腐蚀，可以把铁设计成电解池的阴极，与电源负极相连接，设计成电解池后，石墨作阳极，阳极上氯离子放电。