考点专练19原电池新型化学电源.docx

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考点专练19原电池新型化学电源

考点专练19　原电池　新型化学电源

1．（2015·课标全国Ⅰ，11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。

下列有关微生物电池的说法错误的是（　　）

A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促进了反应中电子的转移

C．质子通过交换膜从负极区移向正极区

D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O

2．（2015·天津理综，4）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c（SO

）减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

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

3．（2015·江苏化学，10）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．反应CH4＋H2O

3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应为：

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

4．

（1）[2015·四川理综，11（5）]FeSO4在一定条件下可制得FeS2（二硫化亚铁）纳米材料。

该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是____________________

（2）[2015·海南化学，15（4）]下图所示原电池正极的反应式为________________________________。

（3）[2015·安徽理综，25（4）]常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

图1　　　　　　　　　　　　　　图2

0～t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是________，溶液中的H＋向________极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_________________________________。

1．（2014·北京理综，8）下列电池工作时，O2在正极放电的是（　　）

2．（2014·福建理综，11）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。

下列说法正确的是（　　）

A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

3．（2014·浙江理综，11）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。

NiMH中的M表示储氢金属或合金。

该电池在充电过程中的总反应方程式是：

Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH

已知：

6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni（OH）2＋NO

下列说法正确的是（　　）

A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－

B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移

C．充电过程中阴极的电极反应式：

H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原

D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

4．（2014·天津理综，6）已知：

锂离子电池的总反应为：

LixC＋Li1－xCoO2

C＋LiCoO2

锂硫电池的总反应为：

2Li＋S

Li2S

有关上述两种电池说法正确的是（　　）

A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

5．（2014·课标全国Ⅱ，12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。

下列叙述错误的是（　　）

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移

6．（2013·课标全国Ⅰ，10）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是（　　）

A．处理过程中银器一直保持恒重

B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银

C．该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3

D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

7．（2013·课标全国Ⅱ，11）“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。

下列关于该电池的叙述错误的是（　　）

A．电池反应中有NaCl生成

B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子

C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－

D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

8．

（1）[2014·四川理综，11（5）]MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。

碱性锌锰电池放电时，正极的电极反应式是________________________________________________________________________。

（2）[2013·四川理综，11（4）]以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2该电池反应的化学方程式是____________________________________________

9．[2013·课标全国Ⅰ，28（5）]二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kW·h·kg－1）。

若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为__________________________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量：

该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E＝______________（列式计算。

能量密度＝电池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×106J）。

10．（2014·海南化学，16）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由________极流向________极。

（填字母）

（2）电池正极反应式为______________________________。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

________（填“是”或“否”），原因是_______________。

（4）MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为___________。

K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为________。

1．（2015·广东揭阳调研，6）分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

2．（2014·北京海淀区期末，9）铅蓄电池反应原理为：

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）

2PbSO4（s）＋2H2O（l），下列说法正确的是（　　）

A．放电时，负极的电极反应式为：

Pb－2e－===Pb2＋

B．放电时，正极得电子的物质是PbO2

C．充电时，电解质溶液中硫酸浓度减小

D．充电时，阴极的电极反应式为：

PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO

3．（2014·武汉武昌区调研，11）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。

下列说法中正确的是（　　）

A．将熔融CaF2CaO换成Ca（NO3）2溶液也可以达到相同目的

B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑

C．在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少

D．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb电极

4．（2015·陕西安康二次调研，8）在常温常压下，某实验小组按下图做完实验后，实验报告记录如下。

其中描述合理的是（　　）

实验报告：

①Cu为负极，Zn为正极

②Cu极上有气泡产生，发生还原反应

③SO

向Cu极移动

④若有0.5mol电子流经导线，则可收集到5.6L气体

⑤电流的方向是：

Cu→Zn

⑥该反应中的化学能没有全部转化为电能

A．①②③B．②③④C．②⑤⑥D．③④⑥

5．（2015·河北保定期末，20）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如下图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。

下列关于该电

池的叙述正确的是（　　）

A．b极发生氧化反应

B．a极的反应式：

N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O

C．放电时，电流从a极经过负载流向b极

D．其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

6．（2015·江西南昌调研，10）普通水泥在固化过程中自由水分子减少，并产生Ca（OH）2，溶液呈碱性。

根据这一特点，科学家发明了电动势（E）法测水泥初凝时间，此法原理如图所示。

反应总方程式为：

2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．工业上制备水泥的原料有黏土、石灰石、石膏

B．测量原理装置图中Ag2O/Ag极发生还原反应

C．负极的电极反应式为2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋

D．在水泥固化过程中，自由水分子减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化

7．（2014·湖北孝感统考，13）气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。

下图为电池的工作示意图：

气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。

下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。

待测气体

部分电极反应产物

NO2

NO

Cl2

HCl

CO

CO2

H2S

H2SO4

则下列说法中正确的是（　　）

A，上述气体检测时，敏感电极均作电池正极

B．检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－

C．检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

D．检测H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同

8．（2015·河南八市三次联考，16）某实验小组依据反应AsO

＋2H＋＋2I－AsO

＋I2＋H2O设计如图原电池，探究pH对AsO

氧化性的影响。

测得电压与pH的关系如图。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．调节pH可以改变反应的方向

B．pH＝0.68时，反应处于平衡状态

C．pH＝5时，负极电极反应式为2I－－2e－===I2

D．pH>0.68时，氧化性I2>AsO

9．（2015·河南洛阳期末，17）

（1）A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

①B中Sn极的电极反应式为_________________________，

Sn极附近溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

②C中总反应离子方程式为_____________________________。

比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是____________________。

（2）如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是________（填“a”或“b”）电极，该极的电极反应是________________________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

10．（2014·郑州市高三第一次模拟）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是________________，在导线中电子流动方向为________（用a、b表示）。

（2）负极反应式为___________________________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因是__________________________________________________

（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。

因此，大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li＋H2

2LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是________。

②已知LiH固体密度为0.82g/cm3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________________。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________mol。

考点专练19　原电池　新型化学电源

【三年高考真题演练】

[2015年高考真题]

1．A　[由题意可知，微生物电池的原理是在微生物作用下O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋通过，则正极反应为：

O2＋4e－＋4H＋===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：

C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：

C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。

]

2．C　[A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c（SO

）不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，则有Cu2＋→Zn2＋，由于M（Zn2＋）>M（Cu2＋），故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

]

3．D　[A项，

H4→

O，则该反应中每消耗1molCH4转移6mol电子，错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为：

H2－2e－＋CO

===CO2＋H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为：

O2＋4e－＋CO2===2CO

，正确。

]

4．解析　

（1）根据正极发生还原反应，由电池放电时的总反应方程式，可得正极的电极反应式为FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－。

（2）该原电池的实质是Cu与银离子发生置换反应生成Ag单质，所以正极是Ag＋放电，生成Ag单质，反应式为Ag＋＋e－===Ag。

（3）O－t1时，Al表面被氧化发生钝化，Al作负极，Cu作正极，正极反应为：

2H＋＋NO

＋e－===NO2↑＋H2O；原电池工作时，阳离子向正极做定向移动；t1时铝表面在浓HNO3中全部钝化后，氧化膜阻止了铝的进一步氧化，然后铜作负极，电流方向发生变化。

答案　

（1）FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－

（2）Ag＋＋e－===Ag

（3）2H＋＋NO

＋e－===NO2↑＋H2O　正

常温下铝在浓HNO3中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应

[两年经典高考真题]

1．B　[A项，锌锰电池正极上是MnO2得电子，错误；B项，氢燃料电池正极上是O2放电，正确；C项，铅蓄电池正极上是PbO2放电，错误；D项，镍镉电池正极上是NiOOH得电子，错误。

]

2．D　[A项，Pt为正极发生还原反应：

Cl2＋2e－===2Cl－，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式Ag＋Cl－－e－===AgCl↓，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H＋、Na＋均不参与电极反应，则用NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01mole－时，左侧产生0.01molAg＋与Cl－结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01molCl－，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01molH＋通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02mol离子，正确。

]

3．A　[A项，由NiMH充电的总反应方程式知，其逆反应为放电时的总反应，正极发生还原反应：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，正确；B项，充电时相当于电解池，阴离子（OH－）向阳极移动，错误；C项，由于MH中M与H均为0价，反应前后M的化合价没有变化，故H2O中的H是由于电解而被还原，并不是被M还原，错误；D项，由信息可知NiOOH与KOH溶液、氨水反应，故电解质溶液不能用KOH溶液、氨水，错误。

]

4．B　[A项，锂离子电池放电时是原电池，阳离子向正极移动，错误；B项锂硫电池充电时是电解池，锂电极由Li2S―→Li，发生还原反应，正确；C项，电池的比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，锂离子电池比能量为

，锂硫电池的比能量为

，理论上两种电池的比能量不同，错误；D项，由图可知，锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2，应为该电池放电所得产物，而锂硫电池的电极材料为Li和S，应为充电所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，错误。

]

5．C　[由题给装置图中的电极材料判断，b为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，a为正极，电极反应式为Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，原电池总反应为Li1－xMn2O4＋xLi===LiMn2O4。

A项，由以上分析，a为电池的正极，正确；B项，原电池充电时为电解池，其充电反应与放电反应相反，故充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi，正确；C项，放电时，a极Mn的化合价降低，发生还原反应，而锂的化合价不变化，错误；D项，放电时，溶液中Li＋由负极移向正极（a极），正确。

]

6．B　[本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、Al、食盐溶液构成原电池的条件，Ag2S是氧化剂，作正极，发生还原反应，B项正确。

C项忽视了Al2S3在水溶液中发生水解相互促进反应，正确的化学方程式应为2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al（OH）3＋3H2S↑。

D项中黑色褪去的原因是Ag2S被还原成了Ag。

]

7．B　[该电池总反应为：

2Na＋NiCl2===2NaCl＋Ni，因此有NaCl生成，A项正确；电池总反应为Na还原Ni2＋，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：

NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，D项正确。

]

8．解析　

（1）碱性锌锰干电池中，MnO2作为正极，发生还原反应，其电极反应式MnO2＋H2O＋e－===MnO（OH）＋OH－。

（2）该新型电池放电时，关键判断Al的氧化产物。

由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是Al（OH）3，故电池反应的化学方程式为：

Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni（OH）2。

答案　

（1）MnO2＋H2O＋e－===MnO（OH）＋OH－

（2）Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni（OH）2

9．解析　写电极反应时应注意：

①酸性条件；②CH3—O—CH3中碳元素的化合价为－2价；③氧化产物为CO2；④用H＋平衡电荷。

从能量密度的单位上看，可以假设燃料的质量为1kg，计算提供电子的物质的量，再转化为电量，利用E＝qU换算出燃料提供的总能量，即可顺利计算出能量密度＝

÷（3.6×106J·kW－1·h－1）＝8.39kW·h·kg－1。

答案　CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　12　

÷（3.6×106J·kW－1·h－1）＝8.39kW·h·kg－1

10．解析　由Li＋的迁移方向可知，b为正极，其电极反应为：

Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2，a为负极，其电极反应为：

Li－e－===Li＋，电流由b流向a。

由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。

答案　

（1）b　a

（2）Li＋＋MnO2＋e－===LiMnO2

（3）否　锂能与水发生反应（4）3MnO2＋6KOH＋KClO3

3K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1

【两年模拟试题精练】

1．B　[②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子，故Al作负极，③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu作负极，A、C项错误；②中电池总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO

＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B项正确；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。

]

2．B　[A项，放电是原电池，Pb做负极，发生氧化反应，电极反应式：

Pb－2e－＋SO

===PbSO4，错误；B项，正极是PbO2，发生还原反应，电极反应式：

PbO2＋2e－＋4H＋＋SO

===PbSO4＋2H2O，正确；C项，充电是电解池，由总反应式知硫酸浓度增大，错误；D项，充电时，阴极发生还原反应，电极反应式：

PbSO4＋2e－===Pb＋SO

，错误。

]

3．B　[钙能与水发生反应，因此不能用Ca（NO3）2溶液作电解质，A错误。

电解池的阳极发生氧化反应，根据图示可知B正确。

CaO中Ca2＋在电极槽中得电子生成钙，钙与二氧化钛反应重新生成CaO，所以在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不变，C错误。

铅蓄电池中Pb电极是负极，应与“－”接线柱连接，D错误。

]

4．C　[①对于铜锌原电池，Zn活泼应为负极，Cu为正极，错误；②Cu极上H＋得电子生成H2，发生还原反应，正确；③阴离子应当向负极移动，则SO

应向Zn极移动，错误；④若有0.5mol电子流经导线，则生成0.25mol的H2，在常温常压下的体积不是5.6L，错误；⑤电流的方向，由正极流向负极，正确；⑥该原电池把化学能转化为电能的同时还有其他形式的能量的转化，正确。

]

5．B　[燃料电池燃料（N2H4）在负极（a极）发生氧化反应N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，O2在正极发生还原反应：

O2＋4e－＋2H2O===