2020届高考化学二轮复习 疯狂专练11 原电池（含解析）

原电池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−→2H2OB．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2IBr2e2IBrB．放电时，溶液中离子的数目增大C．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI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+在电极与酶之间考点说明××××××××考点透视××××××××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NH3D．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)放充电电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．ZXWYB．ZWYXC．XYWZD．XYZW2．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是还原产物考点突破××××××××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－=2H2OC．电池的总反应是2H2+O2=2H2OD．电解质溶液中Na+向右移动，4ClO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−1B．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bD．乙池中的氧化产物为SO2−46．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0.1NAD．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：--22O+4e+2HO=4OHC．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+＝NaMnO2D．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∶110．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。答案与解析××××××××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