小题保分训练13--原电池及化学电源(附答案解析)-冲刺2023年高考化学满分集训.docx

小题保分训练(13) 原电池及化学电源
1．中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐(pH＝2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是(　　)

A．a极为正极
B．随着反应不断进行，负极区的pH不断增大
C．b极的电极反应为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－
D．若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子
2．我国科研人员借助太阳能，将光解水制H2与脱硫结合起来，既能大幅度提高光解水制H2的效率，又能脱除SO2，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．该装置可将太阳能转化为化学能 B．催化剂a表面发生还原反应，产生H2
C．催化剂b附近的溶液pH增大 D．吸收1 mol SO2，理论上能产生1 mol H2
3．一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池的说法正确的是(　　)

A．a电极为正极
B．H＋由右室通过质子交换膜进入左室
C．a电极的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋
D．当b电极上产生1 mol N2时，溶液中将有10 mol e－通过
4．锌—空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是ZnO。下列有关锌—空气电池的说法正确的是(　　)

A．活性炭的作用是吸附空气，为电池提供氧化剂
B．原理图中的隔离膜为质子交换膜
C．负极反应式为Zn－2e－＋H2O===ZnO＋2H＋
D．电池工作时，外电路中流过0.2 mol电子，消耗3.2 g O2
5．在《科学》(Science)中的一篇论文中，圣安德鲁斯的化学家描绘出了一种使用DMSO(二甲亚砜)作为电解液，并用多孔的黄金作为电极的锂—空气电池的实验模型，这种实验电池在充放电100次以后，其电池容量仍能保持最初的95%。该电池放电时在多孔的黄金上氧分子与锂离子反应，形成过氧化锂其装置图如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A．多孔的黄金作为正极，负极的电极反应式为Li－e－===Li＋
B．DMSO电解液能传递Li＋和电子，但不能换成水溶液
C．该电池放电时每消耗2 mol空气，转移4 mol电子
D．给该锂—空气电池充电时，金属锂接直接电源正极
6．Romanenko利用微生物电池将Cr2O催化还原的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．b极为负极
B．a极反应式：CH3COOH＋2H2O－8e－===2CO2↑＋8H＋
C．每处理1 mol Cr2O，生成CO2(标准状况下)3.36 L
D．每生成1 mol Cr(OH)3，右池n(H＋)减少2 mol
7．一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＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol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
8．新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下列有关说法中正确的是(　　)

A．电池正极区的电极反应为BH4－＋8OH－－8e－===BO2－＋6H2O
B．电极B为负极，纳米MnO2层的作用是提高原电池的工作效率
C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA
9．科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是(　　)

A．电极a为电池的负极
B．电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S
D．每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区
10．如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是(　　)

A．a、b极不能使用同种电极材料
B．工作时，a极的电势低于b极的电势
C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大
D．b极的电极反应式为：CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO3－＋9H＋
11．全钒氧化还原液流电池是一种新型绿色的二次电池。其工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)

A．电子由Y极流出，经质子交换膜到X极
B．放电过程中，电解质溶液pH降低
C．Y极反应式为V2＋－e－===V3＋
D．每转移1 mol电子，理论上有2 mol H＋由交换膜右侧向左侧迁移
12．我国科学家发明了制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H＋＋HO，Y膜为HO选择性交换膜)。下列说法错误的是(　　)

A．b极上的电极反应式为O2＋H2O＋2e－===HO＋OH－
B．X膜为选择性阳离子交换膜
C．电池工作时，a极室的pH不变
D．理论上，每生成1 mol H2O2，电路中转移4 mol电子
13．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
14．微生物燃料电池在净化废水(主要去除Cr2O)的同时能获得能源或得到有价值的化学产品。图1为其工作原理，图2为废水中Cr2O离子浓度与去除率的关系。下列说法正确的是(　　)

A．M为电池正极，CH3COOH被还原
B．外电路转移4 mol电子时，M极产生22.4 L CO2(忽略CO2溶解)
C．反应一段时间后，N极附近pH下降
D．Cr2O离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活
15．锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C B．交换膜为阳离子交换膜
C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替 D．b极电势高于a极电势
【小题保分训练(13) 原电池及化学电源】答案
1．D。解析：由已知结合图示，葡萄糖(C6H12O6)―→葡萄糖内酯(C6H10O6)，氢原子减少两个，发生氧化反应，所以a极为负极，A项错误；电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，B项错误；b极为正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C项错误；由负极反应C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1 mol葡萄糖失去2 mol电子，所以若消耗0.01 mol葡萄糖，电路中转移0.02 mol电子，D项正确。
2．C
3．C。解析：根据a电极上C6H5OH转化为CO2，知a电极上发生氧化反应，则a电极为负极，A错误；H＋由左室通过质子交换膜进入右室，B错误；a电极上C6H5OH被氧化为CO2，电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，C正确；电子不能通过电解质溶液，D错误。
4．A。解析：A项，活性炭具有多孔结构，可有效地吸附空气，正确；B项，该电池的电解质溶液为苛性碱溶液，且负极消耗OH－，故隔离膜是阴离子交换膜，错误；C项，因该电池的电解质溶液为碱性溶液，故不可能生成H＋，正确的负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，错误；D项，外电路流过0.2 mol电子时，消耗0.05 mol O2，错误。
5．A。解析：选项B，电解液不能传递电子，错误；选项C，放电时每消耗2 mol O2，转移4 mol电子，2 mol空气中含氧气的物质的量小于2 mol，错误；选项D，充电时，直流电源的负极与电池的负极连接，故金属锂接直流电源的负极，错误。
6．B。解析：根据电极上物质之间的转化可知，a极为负极，电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，b极为正极，电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，A错误，B正确；根据两极转移电子数相等可知，处理1 mol Cr2O时生成1.5 mol CO2(标准状况下的体积为33.6 L)，C错误；正极的电极反应式为：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，Cr3＋发生反应生成Cr(OH)3：2Cr3＋＋6H2O===2Cr(OH)3＋6H＋，生成2 mol Cr(OH)3，右池n(H＋)减少8 mol，所以每生成1 mol Cr(OH)3右池n(H＋)减少4 mol，D错误。
7．D。解析：A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，所以错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，所以错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，所以正确。
8．D。解析：根据图示知，B电极上H2O2得电子生成OH－，所以B电极是正极，发生的电极反应为H2O2＋2e－===2OH－，故A、B错误；根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，放电时，阳离子向负电荷较多的正极移动，阴离子向正电荷较多的负极移动，所以Na＋从负极区向正极区迁移，故C错误；在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，消耗H2O2的物质的量为6 mol，根据H2O2＋2e－===2OH－知，理论上流过电路中的电子数为6 mol×2×NA mol－1＝12NA，故D正确。
9．C。解析：根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2S＋O2===S2＋2H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给出气体所处的状况，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。
10．D。解析：根据图示：工作时，b极上CH3COO－→HCO3－，碳原子从0价升至＋4价，b极是原电池的负极，则a极是电池的正极。a、b极上发生的反应为电解质溶液的变化，电极材料可同可异，A项错误；a极（正极）的电势高于b极（负极）的电势，B项错误；a极（正极）电极反应式为＋Cl－，正极每得到2 mol电子时，为使溶液保持电中性，必须有2 mol H＋通过质子交换膜进入a极溶液，同时电极反应消耗1 mol H＋，故工作一段时间之后，a极区溶液中H＋浓度增大，pH减小，C项错误；据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒关系，b极（负极）反应为CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO3－＋9H＋，D项正确。
11．C。解析：观察装置，由物质转化可以确定右边发生氧化反应，Y极为负极，左边发生还原反应，X为正极。电子只能在导线上迁移，即电子由Y极经导线流向X极，故A错误；放电过程中，电池反应式为V2＋＋VO＋2H＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，消耗H＋，pH升高，故B错误；Y极为负极，发生氧化反应，由离子转化关系知反应式为V2＋－e－===V3＋，故C正确；X极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，得失电子数决定氢离子迁移数目。转移1 mol电子，只有1 mol H＋迁移，故D错误。
12．D
13．D。解析：根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，A项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应，B项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误；当电路中转移0.01mole－时，负极生成0.01molAg＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗0.01molCl－，由于电荷守恒，同时有0.01molH＋通过阳离子交换膜转移至右侧溶液中，D项正确。
14．D。解析：根据图1中的电子流向可知M为原电池的负极，CH3COOH被氧化生成CO2，N为原电池的正极，O2被还原生成水，A项错误；CH3COOH中C的平均化合价为0，生成CO2，C化合价升高到＋4价，外电路转移4 mol电子生成1 mol CO2，但没有指明外界条件，CO2的体积无法计算，B项错误；N极附近由于Cr2O被还原消耗H＋，pH增大，C项错误；根据图2，当Cr2O浓度大于3 mg·L－1时，Cr2O的去除率为0，可能会造成还原菌失活，D项正确。
15．C。解析：。A.根据分析，正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C，故A正确；B.锂离子从负极移向正极，交换膜为阳离子交换膜，故B正确；C.乙醇和锂会发生反应，消耗锂，产生氢气，造成电极的损耗和危险，故不能使用LiClO4的乙醇溶液代替LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，故C错误；D.原电池中，电子从负极经导线流向正极，即由低电势流向高电势，b极电势高于a极电势，故D正确。