2021届高三化学一轮复习——原电池 化学电源(有答案和详细 解析)

2021届高三化学一轮复习——原电池化学电源（有答案和详细解析）一、选择题1．(2018·浙江省十校联盟选考3月适应性考试)最近一家瑞典公司发明了一种新型充电器“PowerTrekk”，仅仅需要一勺水，它便可以产生维持10小时手机使用的电量。

其反应原理为Na4Si＋5H2O===2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，则下列说法正确的是()A．该电池可用晶体硅作电极材料B．Na4Si在电池的负极发生还原反应，生成Na2SiO3C．电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下1.12 L H2答案C解析由该电池的反应原理可知，硅化钠是还原剂，其在负极上发生氧化反应；水是氧化剂，其在正极上发生还原反应；1 mol Na4Si发生该反应转移电子8 mol。

A项，该电池工作时生成氢氧化钠溶液，而硅可以与氢氧化钠反应，所以不能用晶体硅作电极材料，错误；B项，Na4Si在电池的负极发生氧化反应，错误；C项，电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，正确；D项，当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下2.24 L H2，错误。

2．(2019·杭州市第二中学选考模拟)锂空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。

工作原理示意图如下，下列叙述正确的是()A．该电池工作时Li＋向负极移动B．Li2SO4溶液可作该电池电解质溶液C．电池充电时间越长，电池中Li2O 含量越多D．电池工作时，正极可发生：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2答案D解析原电池中，阳离子应该向正极移动，选项A错误；单质锂会与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以电解质溶液不能使用任何水溶液，选项B错误；题目给出正极反应为：x Li＋＋O2＋x e－===Li x O2，所以当x＝2的时候反应为：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，选项D正确。

3．(2019·浙江省学军中学模拟)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。

下列分析正确的是()A．电子流动方向为a→导线→bB．H＋经质子交换膜由右向左移动C．放电一段时间b极附近pH不变D．a电极发生反应：H2N(CH2)2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2＋N2＋16H＋答案A解析H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，则a为负极，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2＋N2＋16H＋，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，电子由负极经导线流向正极，阳离子向正极移动。

4．(2019·嘉兴市高三模拟)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理如图，下列判断正确的是()A．石墨电极Ⅱ为电池负极B．电池中NO－3从石墨电极Ⅰ向石墨电极Ⅱ做定向移动C．石墨Ⅰ电极发生的电极反应为NO2＋NO－3－e－===N2O5D．每消耗1 mol NO2转移电子2 mol答案C解析石墨Ⅱ电极为电池正极，故A错误；石墨Ⅰ电极为原电池的负极，原电池工作时，阴离子向负极移动，即NO－3从石墨电极Ⅱ向石墨电极Ⅰ做定向移动，故B错误；石墨Ⅰ电极为原电池的负极，NO2被氧化，N元素化合价升高，应生成N2O5，电极反应为NO2＋NO－3－e－===N2O5，故C正确；由石墨Ⅰ电极反应为NO2＋NO－3－e－===N2O5可知，每消耗1 mol NO2转移1 mol电子，故D错误。

5．(2019·绍兴诸暨市期末)中国科学院长春应用化学研究所某课题组提出并论证了基于反应6Li＋N22Li3N，通过Li—N2可充电电池直接利用空气中的氮气实现人工固氮的可能性。

Li—N2电池的结构如图所示，电解液为LiCF3SO3。

下列说法正确的是()A．b极为电池的负极B．电池放电时Li＋移向a极C．b极的电极反应式为N2＋6Li＋＋6e－===2Li3ND．金属锂在放电过程中发生还原反应答案C解析根据总反应式：6Li＋N22Li3N可知，Li转化为Li3N，锂元素化合价升高，失电子，在负极发生氧化反应，则a极为电池负极，b极为电池的正极，故A、D项错误；电池放电时溶液中的阳离子移向电源的正极，即Li＋会移向b极，故B项错误；该电池的正极反应式为：N2＋6Li＋＋6e－===2Li3N，故C项正确。

6．TESLA电动汽车的电池采用了松下提供的NCA系列(镍钴铝体系)的18650A型钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池。

电池正极材料为钴酸锂(LiCoO2)，负极材料是石墨(C6)。

电池反应为：LiCoO2＋C6充电C6Li x＋Li1－x CoO2。

下列有关说法不正确的是()放电A．锂离子电池与传统铅蓄电池相比，具有高比能量(比能量指的是单位重量或单位体积的能量)的特点B．废旧锂离子电池先进行“放电处理”让Li＋进入石墨(C6)中而利于回收C．放电时，正极锂的化合价未发生改变D．充电时电池标有(＋)的极上发生的反应为：LiCoO2－x e－===Li1－x CoO2＋x Li＋答案B解析锂元素的摩尔质量较小，所以锂单位质量输出电能多，则其比能量(单位质量释放的能量)高，故A正确；在原电池放电时，电池内部的阳离子锂离子向正极钴酸锂(LiCoO2)移动，故B错误；放电时，正极材料Li1－x CoO2转化为LiCoO2，正极锂的化合价未发生改变，故C正确；充电时电池正极上发生失电子的氧化反应，反应为：LiCoO2－x e－===Li1－x CoO2＋x Li＋，故D正确。

7．一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意图如图。

下列有关该电池说法不正确的是()A．金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料B．充电时A电极为阴极，发生还原反应C．充电时B电极的反应：Li2S8－2e－===2Li＋＋S8D．手机使用时电子从A电极经过手机电路板流向B电极，再经过电池电解质流回A电极答案D解析单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则得到的电能越多，能量越高，Li是所有金属元素中摩尔质量最小的金属，所以金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料，故A正确；原电池中阳离子向正极移动，由图可知，作电源时，B为正极，A为负极，负极发生失电子的氧化反应；反过来，充电时负极为阴极，发生还原反应，故B正确；作电源时，B电极上S8得电子生成Li2S8，则B电极的反应：2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8，充电时，则相反，故C正确；电子只能在电极和导线中移动，不能在电解质溶液中移动，故D错误。

8．(2019·浙江省稽阳模拟)一种碳纳米管能够吸附氢气，用这种材料制备的电池其原理如下图所示，该电池的电解质溶液为6 mol·L－1KOH溶液。

下列说法中不正确的是()A．放电时电池负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2OB．放电时K＋移向正极C．放电时镍电极的电极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2OD．该反应过程中KOH溶液的浓度基本保持不变答案C解析放电时电池负极的电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，故A正确；根据离子移动方向，放电时K＋移向正极，故B正确；放电时镍电极为正极，正极发生还原反应，其电极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，故C不正确；根据总反应2NiO(OH)＋H2===2Ni(OH)2进行判断，该反应过程中KOH溶液的浓度基本保持不变，故D正确。

9．(2019·浙江省名校新高考研究联盟)钠离子电池具有成本低、能量转换效率高、寿命长等优点。

一种钠离子电池用碳基材料(Na m C n)作负极，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现NaCoO2＋C n。

下列说法充放电，该钠离子电池的工作原理为：Na1－m CoO2＋Na m C n放电充电不正确的是()A．充电时，阴极质量减小且Na＋数目增加B．充电时，阳极的电极反应式为NaCoO2－m e－===Na1－m CoO2＋m Na＋C．放电时，Na＋向正极移动D．放电时，负极的电极反应式为Na m C n－m e－===m Na＋＋C n答案A解析充电时，阴极电极反应式为m Na＋＋C n＋m e－===Na m C n，阴极电极质量会增大，A项错误；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为：NaCoO2－m e－===Na1－m CoO2＋m Na＋，B项正确；放电时阳离子向正极移动，即Na＋向正极移动，C项正确；放电时，负极电极反应式为Na m C n－m e－===m Na＋＋C n，D项正确。

10．有一种锂电池，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()中而形成的，电池总反应方程式为：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S，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．金属锂作电池的正极，石墨作电池的负极C．电池工作过程中，亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3D．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答案D解析 由电池总反应可知，Li 失电子，作电池的负极，石墨作电池的正极，故B 选项不正确；Li 为碱金属，易与水发生反应：2Li ＋2H 2O===2LiOH ＋H 2↑，故A 选项不正确；电池工作过程中，SOCl 2被还原为S ，故C 选项不正确；由电池总反应式知，8 mol Li 参与反应，可提供8 mol e －，同时在正极析出2 mol S ，故D 选项正确。

11．(2019·浙江镇海中学模拟)一种酸性“二甲醚(CH 3OCH 3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所示。

下列有关该电池的说法不正确的是( )A ．多孔碳a 能增大气固接触面积，提高反应速率，该电极为负极B ．电极b 上发生的反应为：CH 3OCH 3－12e －＋3H 2O===2CO 2＋12H ＋C ．H ＋由b 电极向a 电极迁移D ．二甲醚直接燃料电池能量密度(kW·h·kg －1)约为甲醇(CH 3OH)直接燃料电池能量密度的1.4倍 答案 A解析 采用多孔导电材料，可以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，而该极是氧气放电，所以是正极，而不是负极，A 错误；电极b 是负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH 3OCH 3－12e －＋3H 2O===2CO 2＋12H ＋，B 正确；阳离子向正极移动，所以H ＋由b 电极向a 电极迁移，C 正确；二甲醚提供1 mol 电子所需质量为4612g ，而甲醇(CH 3OH)提供1 mol 电子所需质量为326g ，所以二甲醚直接燃料电池能量密度(kW·h·kg －1)约为甲醇(CH 3OH)直接燃料电池能量密度的326÷(4612)≈1.4倍，D 正确。