课后作业30原电池化学电源2025年高考化学一轮复习

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【解析】 Ⅰ.(1)原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为 4Li－4e－＋ 4Cl－ ===4LiCl，则正极的电极反应式用总反应式减去负极反应式得 2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S ＋SO2↑。(2)用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3 和 NaCl 生成，说明反应过程中 S 元 素的化合价仍是＋4 价，未发生氧化还原反应，所以 SOCl2 与水反应的产物是二氧化硫与 氯化氢，氯化氢与水结合形成白雾，则实验现象是出现白雾，有刺激性气味的气体生成； 反应的化学方程式为 SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑。
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【解析】 在多孔碳电极上氧气得电子被还原，所以多孔碳电极为正极，发生还原反应， A 项正确；O2＋4e－===2O2－，继续发生反应 6O2－＋6CO2===6O2＋3C2O24－，可见氧气为反应 的催化剂，B 项错误；Al 元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为 Al－3e－===Al3 ＋，C 项正确；正极反应为 O2＋4e－===2O2－，继续发生反应 6O2－＋6CO2===6O2＋3C2O24－， 正极反应可以表示为 2CO2＋2e－===C2O24－，D 正确。
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7．(2023·海南一模)近日，华中科技大学某课题组开 发了一种可充电锌－空气/碘化物混合电池，该电池的放 电过程如图所示：
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下列叙述错误的是( ) A．放电时，电极 B 发生氧化反应 B．充电时，电极 A 接直流电源的正极 C．放电时，理论上每消耗 65 g Zn，消耗标准状况下氧气的体积为 11.2 L D．充电时，阳极发生的电极反应之一为 I－－6e－＋6OH－===IO－ 3 ＋3H2O
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【解析】 电极 b 上，NH3 转化为 N2 和 H2O，N 元素化合价升高，发生氧化反应，电 极 b 为负极，电极反应式为 2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；电极 a 为正极，发生还原反 应，电极反应式为 O2＋4e－＋2H2O===4OH－。由以上分析可知，电极 a 为正极，发生还原反 应，O2 得到电子，A 项正确；由以上分析可知，电极 b 上的电极反应式为 2NH3＋6OH－－6e －===N2＋6H2O，B 项正确；燃料电池将化学能转化为电能，C 项错误；电池工作时，阳离子 移向电池正极，则溶液中的 Na＋向电极 a 迁移，D 项正确。
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【解析】 锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，H＋在正极上放电生成 H2， 电解质溶液的 pH 增大，A 错误；用足量锌粒与稀硫酸反应制取 H2，滴入几滴 CuSO4 溶液， Zn 与 Cu2＋发生置换反应，锌粒表面有 Cu 生成，在稀硫酸形成原电池，能增大反应速率，B 正确；将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，常温下铁遇浓硝酸发生钝化，因此 铜作负极，铁作正极，其负极反应式为 Cu－2e－===Cu2＋，C 错误；燃料电池是利用燃料和 氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为电能的化学电源，D 错误。
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6．(2024·新疆乌鲁木齐一模)水动力盐水灯为无电或少电的地方带来了光明，也可以 在抗震救灾或者极限情况下用于应急使用。工作时，只需要将盐水倒入灯中，就可以持 续发光。该电池的工作原理如图所示，下列叙述错误的是( )
A．合金片接 LED 灯的正极 B．盐水中的 NaCl 不参与反应 C．用铁片代替镁片，发光效果更好 D．反应一段时间后，盐水的 pH 增大
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【解析】 Mg 是活泼金属，为负极，合金为正极，A 项正确；该原电池发生的是吸氧 腐蚀，正极上是 O2 参与反应生成 OH－离子，氯化钠不参与反应，B 项正确；铁的活泼性比 镁弱，用铁作负极发光效果差， C 项错误；反应一段时间后，正极上发生 O2＋4e－＋ 2H2O===4OH－，因此 pH 增大，D 项正确。
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3．(2024·广东揭阳模拟)“蒸汽眼罩”通过发热产生温和蒸汽促进眼部血液微循环， 放松眼部肌肉，消解眼部疲劳。“蒸汽眼罩”由透氧无纺布、铁粉、碳粉、食盐、吸水 树脂等组成。下列关于“蒸汽眼罩”的说法正确的是( )
A．“蒸汽眼罩”工作时利用了原电池原理，发热时负极反应式为 Fe－3e－===Fe3＋ B．食盐作电解质，起到了导电的作用 C．透氧膜的透氧速率越快越好 D．“蒸汽眼罩”可以反复使用
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9．Ⅰ.Li－SOCl2 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液 是 LiAlCl4—SOCl2。电池的总反应可表示为 4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。
(1)电池正极发生的电极反应为___2_S_O__C_l_2＋__4_e_－_=_=_=_4_C__l－_＋__S_＋__S__O_2_↑_______。 (2)SOCl2 易挥发，实验室中常用 NaOH 溶液吸收 SOCl2，有 Na2SO3 和 NaCl 生成。 如果把少量水滴到 SOCl2 中，实验现象是_出__现__白__雾__，__有__刺__激__性__气__味__的__气__体__生__成___，反应 的化学方程式为_S__O_C_l_2_＋__H_2_O_=_=_=__S_O_2_↑__＋__2_H_C__l↑_______。 Ⅱ.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的 K2CO3 为电解质，以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材 料为电极。 (3)该燃料电池负极电极反应式为__C_4_H_1_0_＋__1_3_C_O_23_－_－__2_6_e_－_=_=_=_1_7_C__O_2_＋__5_H_2_O______。 (4)该燃料电池正极电极反应式为__O__2＋__2_C__O_2_＋__4_e_－_=_=_=_2_C_O__23_－__________。
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4. (2023·浙江杭州模拟)利用 O2 辅助的 Al—CO2 电池电容量大，工作原理如图所示， 能有效地将 CO2 转化成化工原料草酸铝 Al2(C2O4)3。下列说法不正确的是( )
A．多孔碳电极为电池的正极，发生还原反应 B．氧气在反应过程中作为氧化剂，最终转化为 C2O24－ C．电池的负极反应式为 Al－3e－===Al3＋ D．电池的正极反应可以表示为 2CO2＋2e－===C2O24－
Ⅱ.(3)燃料电池的负极发生氧化反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因 为熔融 K2CO3 为电解质，所以生成二氧化碳和水，电极反应式为 C4H10＋13CO23－－26e－ ===17CO2＋5H2O。(4)正极是氧气发生还原反应，与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电 极反应式为 O2＋2CO2＋4e－===2CO23－。
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【解析】 “蒸汽眼罩”工作时利用了原电池原理，Fe 粉为负极，1 mol Fe 失去 2 mol 电子被氧化为 1 mol Fe2＋，则发热时负极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋，故 A 错误；原电池的构 成条件之一是形成闭合回路，食盐作电解质能形成闭合回路，起到了导电的作用，B 项正确； 透氧膜的透氧速率过快，反应速率加快，反应发热过快导致水温升高过快，达不到放松眼部 肌肉、消除眼部疲劳的作用，C 项错误；“蒸汽眼罩”不能充电，不可重复使用，D 项错误。
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8. (2023·四川遂宁模拟)从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最具有 发展前途的发电技术。NH3—O2 燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．电池工作时，O2 得到电子，发生还原反应 B．电极 b 上的电极反应式为 2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能 D．电池工作时，溶液中的 Na＋向电极 a 迁移
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5．(2023·四川巴中模拟)一种可用于吸收 CO2 的电池，其工作原理如图所示。下列说 法正确的是( )
A．电极 a 上发生的反应为 H2－2e－===2H＋ B．Ⅰ室出口处溶液的 pH 大于入口处 C．该装置可以制取 CaCl2 和 NaHCO3 D．如果将阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则电池 工作时Ⅰ室可能有 CaCO3 沉淀生成
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课后作业(三十) 原电池 化学电源
化学
高考总复习精准备考方案
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[A 组 基础巩固] 1．(2023·海南海口模拟)下列反应不能设计成原电池的是( ) A．铜与稀硝酸的反应 B．铝与氢氧化钠溶液的反应 C．稀硫酸与氯化钡溶液的反应 D．甲烷与氧气的反应
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【解析】 锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，故 B 为负极，A 极氧气、碘酸根离 子得到电子发生还原反应，A 为正极。由以上分析可知，放电时，电极 B 为负极，发生氧化 反应，A 项正确；充电时，电极 A 为阳极，接直流电源的正极，B 项正确；放电时，理论上 每消耗 65 g Zn，由于正极上碘酸根离子也会参与反应，故消耗标准状况下氧气的体积小于 11.2 L，C 项错误；充电时，阳极发生的电极反应之一为碘离子失去电子发生氧化反应生成 碘酸根离子，反应为 I－－6e－＋6OH－===IO－3 ＋3H2O，D 正确。
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[B 组 能力提升] 10．(2024·江苏盐城二模)某储能电池原理如图 1，其俯视图如图 2，已知放电时 N 是负极(NA 是 阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是( ) A．放电时，每转移 NA 个电子，理论上 CCl4 吸收 0.5 NA 个 Cl2 B．放电时，负极反应为 Na3Ti2(PO4)3－2e－ ===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ C．充电时，每转移 1 mol 电子，N 极理论上 质量减小 23 g D．充电过程中，右侧储液器中 NaCl 溶液浓 度增大
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【解析】 在电极 a 上 H2 放电，为负极，由于电极 a 附近为碱性条件，所以电极 a 上发 生的反应为 H2－2e－＋2OH－===2H2O；电极 b 为正极，H＋放电生成 H2，电极 b 上发生的反 应为 2H＋＋2e－===H2。由分析可知，电极 a 上发生的反应为 H2－2e－＋2OH－===2H2O，A 项 错误；Ⅰ室中的 OH－在电极 a 上被消耗，导致氢氧根离子减小，出口处溶液的 pH 小于入口 处，B 项错误；Ⅱ室的 Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅰ室，可在Ⅰ室获得 CaCl2，Ⅱ室中水电离 产生的氢离子放电，使溶液呈碱性，过量的 CO2 与 OH－反应生成碳酸氢根，则可在Ⅱ室获得 碳酸氢钠，C 项正确；Ⅱ室中有碳酸根离子生成，若将阴离子交换膜改为阳离子交换膜，则 Ⅰ室中的钙离子通过交换膜进入Ⅱ室，从而在Ⅱ室中生成碳酸钙沉淀，D 项错误。
【解析】 铜与稀硝酸的反应是放热的氧化还原反应，可以设计为原电池，A 不符合题 意；铝与氢氧化钠溶液的反应是放热的氧化还原反应，可以设计为原电池，B 不符合题意； 稀硫酸与氯化钡溶液反应产生 BaSO4 沉淀和 H2O，反应过程中无元素化合价的变化，因此反 应不属于氧化还原反应，故不能设计为原电池，C 符合题意；甲烷与氧气反应产生 CO2、H2O， 反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于放热的氧化还原反应，故可以设计为原电 池，D 不符合题意。
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2．(2024·广东广州一模)下列有关电化学知识的描述正确的是( ) A．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，电解质溶液的 pH 保持不变 B．用足量锌粒与稀硫酸反应制取 H2，若要增大反应速率，可以滴入几滴 CuSO4 溶 液 C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极 反应式为 Fe－2e－===Fe2＋ D．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为热能，然后 再转化为电能的化学电源