高考二轮复习知识点：原电池工作原理及应用3

高考二轮复习知识点：原电池工作原理及应用3
教材科目：化学
试卷分类：高考阶段
文件类型：.doc
发布时间：2026-05-01
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以下为试卷部分试题预览

1. 多选题	详细信息
一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是（） A . 电池总反应式为：2Mg + O₂ +2H₂O ＝Mg(OH)₂ B . 正极反应式为：Mg －e^－＝Mg₂ + C . 活性炭可以加快O₂在负极上的反应速率 D . 电子的移动方向由a经外电路到b

2. 单选题

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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) $\text{[math]}$ ZnO(s)+2Ni(OH)₂(s)。下列说法错误的是（）

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

3. 多选题

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一种可充放电的铝离子电池工作原理如图所示，电解质为 $\text{[math]}$ 离子液体， $\text{[math]}$ 在电池反应后转化为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是( )

A . 若 $\text{[math]}$ 从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量减少 B . 该电池放电时，正极反应为 $\text{[math]}$ C . 为提高电池效率，可以向 $\text{[math]}$ 电极附近加入适量 $\text{[math]}$ 水溶液 D . 充电时电池负极的反应为 $\text{[math]}$

4. 多选题

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2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的三位科学家，他们创造了一个可充电的世界。Garmet型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电解质。某Garmet型可充电锂电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是（）

(电池总反应为： LixC₆+LisxLaZrTaO $\text{[math]}$ LiLaZrTaO+6C)

A . 放电时，b极为负极 B . 充电时，固态电解质中Li⁺移向a极 C . 放电时，a极反应LiLaZrTaO-xe^-=xLi⁺+LinxLaZrTaO D . 充电时，若转移0.01mol电子，b极质量减少0.07 g

5. 综合题

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央广网消息：2020年大庆油田生产天然气46.6亿立方米，实现了“十连增”，在大战大考中交出了“当好标杆旗帜、建设百年油田”的新答卷。天然气的主要成分甲烷是一种重要的化工原料，广泛应用于民用和化工业生产中。回答下列问题：

（1）利用CH₄超干重整CO₂技术可得到富含CO的化工原料。
已知：①CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g)+3H₂(g)。∆H₁=+196 kJ·mol^-1

②2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ∆H₂=-484 kJ·mol^-1

③2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ∆H₃=-566 kJ·mol^-1

则CH₄(g)+CO₂(g)=2CO(g)+2H₂(g) ∆H=。
（2）在两个相同钢性密闭容器中充入CH₄和CO₂发生反应：CH₄(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)+2H₂(g)，CH₄和CO₂的分压均为20 kPa，加入催化剂Ni/α-Al₂O₃ ，分别在T₁℃和T₂℃下进行反应，测得CH₄转化率随时间变化如图1所示。

①A点处v_正B点处v_逆(填“<”、“>”或“=”)。

②用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即v= $\text{[math]}$ ，T₂℃下，上述反应0~2min内平均反应速率v(CH₄)=kPa·min^-1。(分压=总压×物质的量分数)

③上述反应达到平衡后，下列变化一定能使平衡向正向移动的是

A．通入惰性气体使容器内压强增大 B．正反应速率加快

C．平衡常数K变大 D．增大催化剂表面积
（3）其他条件相同，在甲、乙、丙三种不同催化剂作用下，相同时间内测得甲烷转化率随温度变化如图2所示。三种催化剂作用下，反应活化能最大的是(填“甲”、“乙”或“丙”)；CH₄的转化率b点高于c点的原因是。
（4）我国科学家设计的新型甲烷燃料电池能量密度高、成本低，其工作原理如图3所示。B极电极反应式为。

6. 综合题

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Li-CuO二次电池的比能量高、工作温度宽，性能优异，广泛应用于军事和空间领域。

（1） Li-CuO电池中，金属锂做极。
（2）比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，用来衡量电池的优劣。比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小：。
（3）通过如下过程制备CuO
Cu $\text{[math]}$ CuSO₄溶液 $\text{[math]}$ Cu₂(OH)₂CO₃沉淀 $\text{[math]}$ CuO

①过程I，H₂O₂的作用是。

②过程II产生Cu₂(OH)₂CO₃的离子方程式是。

③过程II，将CuSO₄溶液加到Na₂CO₃溶液中，研究二者不同物质的量之比与产品纯度的关系(用测定铜元素的百分含量来表征产品的纯度)，结果如下：

已知：Cu₂(OH)₂CO₃中铜元素的百分含量为57.7%。二者比值为1：0.8时，产品中可能含有的杂质是，产生该杂质的原因是。

④过程III反应的化学方程式是。
（4） Li-CuO二次电池以含Li⁺的有机溶液为电解质溶液，其工作原理示意如图2。放电时，正极的电极反应式是。

7. 综合题

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LiFePO₄是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO₃ ，还含有少量MgO、SiO₂等杂质)来制备，工艺流程如图：

（1）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na₂SiO₃可写成Na₂O·SiO₂ ，则FeTiO₃可写成，钛铁矿经盐酸浸取后过滤，滤渣的主要成分为。
（2） “酸浸”后，钛主要以 $\text{[math]}$ 形式存在，写出水解形成TiO₂·xH₂O相应反应的离子方程式。
（3）加入双氧水的目的是。
（4）若“滤液2”中c(Mg²⁺)=0.02mol·L^-1 ，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe³⁺恰好沉淀完全即溶液中c(Fe³⁺)=1×10^-5mol·L^-1 ，此时 (填“是”或“否”)有Mg₃(PO₄)₂沉淀生成。列式计算解释原因。［已知：K_sp(FePO₄)=1.3×10^-22、K_sp[Mg₃(PO₄)₂]=1.0×10^-24。
（5）写出“高温煅烧”中由FePO₄制备LiFePO₄的化学方程式。
（6）锂离子电池充电时，LiFePO₄接电源的极(填“正”或“负”)，脱出部分Li⁺ ，形成Li_1-xFePO₄ ，若x= $\text{[math]}$ ，则电极材料中n(Fe²⁺)：n(Fe³⁺)=。

8. 综合题

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硫酸铅广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料以及精细化工产品3PbO·PbSO₄·H₂O(三盐)等。工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS，含有FeS₂等杂质)制备PbSO₄的工艺流程如下：

已知：①PbCl₂难溶于冷水，易溶于热水。

②PbCl₂(s)＋2Cl^-(aq) $\text{[math]}$ PbCl $\text{[math]}$ (aq) △H＞0

③K_sp(PbSO₄)=1.08×10^-8 ， K_sp(PbCl₂)=1.6×10^-5

（1） “浸取”时需要加热，此时盐酸与MnO₂、PbS以及NaCl发生反应生成Na₂PbCl₄、S等物质，反应的化学方程式为；该步骤中FeS₂和MnO₂颗粒可以组成两个原电池，如图所示：

其中，MnO₂原电池反应迅速，而FeS₂原电池由于生成的硫覆盖在FeS₂颗粒表面，溶解速率变慢。

①MnO₂原电池中，每消耗3 mol MnO₂ ，生成mol Fe³^＋。

②FeS₂原电池负极上的电极反应式为。
（2） “滤渣2”的主要成分是。
（3） “沉降”操作时加入冰水的目的是。
（4）上述流程中可循环利用的物质是(填名称)。
（5） PbCl₂经“沉淀转化”后得到PbSO₄ ，若用1 L硫酸溶液转化10 mol的PbCl₂ ，则硫酸溶液的最初浓度不得低于。
（6）用硫酸铅与氢氧化钠溶液在50℃-60℃反应可以制备三盐，该反应的离子方程式为。

9. 综合题

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我国天然气储量丰富，天然气是重要的化工原料，先与氧气转化为合成气再进一步可催化转化为甲醇和二甲醚。回答下列问题：

（1）甲烷转化为合成气的反应中能量变化如图所示，某些化学键的键能数据如表：

化学键

O=O

C—H

H—H

C≡O

键能/kJ/mol

498.8

413

436

1072

该反应的热化学方程式为，该反应在任意温度下均能自发进行，原因是。
（2） CO和H₂合成二甲醚的反应为2CO(g)+4H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，T₂℃时，向5L恒容密闭容器中充入1molCO(g)和2molH₂(g)，发生该反应，达到平衡时，测得容器内总压强为p，CO的体积分数为25%，则T₂℃时，反应的平衡常数K_p=(用含p的代数式表示K_p ，分压=总压×物质的量分数)。
（3） CO和H₂合成甲醇的反应为CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)△H<0。若在容积可变的密闭容器中充入mmolCO和nmolH₂ ， (2m≠n)发生反应并达到平衡，CO的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化曲线如图所示。

①能判断该反应达到化学平衡状态的是(填标号)。

a.密度不再变化

b.H₂的转化率和CO的转化率相等

c.混合气体的平均相对分子质量不再改变

②比较中p₁p₂(填“>”“<”或“=”)，理由。
（4） CH₄、CH₃OH、CH₃OCH₃都是较好的燃料，都可以作为燃料电池的燃料。
①作为电池燃料，CH₄、CH₃OH、CH₃OCH₃比能量最高的是(电池的比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小)。

②写出甲醇燃料电池在硫酸电解质中负极的电极反应式为。

10. 综合题

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（1） I. 甲烷和水蒸气催化制氢主要存在如下两个反应：
①CH₄(g)+ H₂O (g) $\text{[math]}$ CO(g)+3H₂(g) ∆H= +206kJ•mol^-1

②CO(g)+ H₂O (g) $\text{[math]}$ CO₂ (g)+H₂(g) ∆H= —41kJ•mol^-1

恒定压强为P₀时，将n(CH₄)：n(H₂O)=1 ：3的混合气体投入反应器中，平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。

回答下列问题：

写出CH₄与CO₂生成H₂和CO的热化学方程式：。
（2）关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是___________ (填字母)。

A . 恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快 B . 恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快 C . 升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快 D . 加入合适的催化剂，同时降低反应温度，相同时间内的转化率可能不变
（3）恒定压强为P₀ ，投料比n(CH₄)： n(H₂O)=1 ：3时，从提高氢气产率角度考虑反应温度应控制在℃左右。
（4） 600℃时，CH₄的平衡转化率为 (保留2位有效数字)，反应①的平衡常数的计算式为K_p= (K_p是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
（5） II.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO₂电池，电解质为K₂SO₄、H₂SO₄和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，反应后B中溶液浓度变大，结构示意图如下：

回答下列问题：

电池中，Zn 极上发生的电极反应式为。
（6）电池放电过程中，每消耗6.5gZn，理论上PbO₂电极质量增重 g。

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