4.1 原电池-【一隅三反】2024-2025学年高二化学（人教版2019选择性必修1）

4.1 原电池 考点一 原电池的判断 【例1】（23-24高二上·贵州六盘水·阶段练习）如图所示的装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． 【变式】 1．（23-24高二上·安徽蚌埠·期中）原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是 A． B．C． D． 2．（23-24高二·北京怀柔·期中）如图所示各装置中，可以构成原电池的是 A B C D A．A B．B C．Ｃ D．Ｄ 3．（2024西藏拉萨·期末）下列各装置中灵敏电流计指针会发生偏转的是（    ） A．   B． C． D． 4．（2024吉林长春·期末）下列各组材料中，不能组成原电池的是 A B C D 两极材料 Zn片、石墨 Cu片、Ag片 Zn片、Ag片 Fe片、Cu片 插入溶液 稀硫酸 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀盐酸 A．A B．B C．C D．D 考点二 原电池工作原理 【例2-1】（23-24高二上·北京延庆·期末）锌铜原电池装置如下图所示，下列说法不正确的是 A．锌是负极，铜是正极 B．电子从铜片经电流表流向锌片 C．盐桥是离子导体，形成闭合回路 D．铜片上的电极反应为： 【例2-2】（22-23高二下·四川乐山·阶段练习）某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关、后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法不正确的是 A．断开开关前后，装置①中负极质量均减小 B．溶液A为溶液，溶液B为溶液 C．装置②产生的电流比装置①更持续、更稳定 D．装置②盐桥中K+移向溶液B，Cl移向溶液A 【变式】 1．（23-24高二上·北京昌平·期末）铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是 A．极发生还原反应 B．极电极反应式为 C．盐桥中进入溶液 D．电子由电极流向电极 2．（23-24高二上·黑龙江黑河·期末）某原电池装置如图所示，当该电池形成闭合回路时，盐桥中的K+向右做定向移动，下列说法错误的是 A．反应能够自发进行 B．电极的电极反应式为 C．反应过程中Ni电极的质量会减小 D．Cr、Ni两种金属的还原性强弱顺序为Cr>Ni 3．（22-23高二上·江苏连云港·阶段练习）控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是    A．反应开始时，电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C．盐桥中的阳离子向甲池移动 D．放电时，乙中石墨电极为正极 4．（23-24高二下·湖北荆州·阶段练习）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜的二次电池如图所示(KOH溶液中，以存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．负极的电极反应： D．电池总反应：Zn++MnO2+4H+=+Mn2++2H2O 考点三 原电池原理的应用 【例3-1】（23-24高二上·海南海口·期末）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 【例3-2】（23-24高二上·湖北孝感·期末）10mL浓度为的盐酸和过量的锌反应，为减缓反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入少量溶液 B．加入几滴溶液 C．加入几滴溶液 D．加入少量溶液 【变式】 1．（22-23高二上·河北邢台·阶段练习）某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有c的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，但惰性电极上只有b析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是    A．a>b>c>d B．c>a>b>d C．a>c>d>b D．c>a>d>b 2．（23-24高二上·北京海淀·期中）100mL 2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是 A．加入数滴CuCl2溶液 B．加入适量的6mol·L-1的盐酸 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的NaCl溶液 考点四 一次电池与二次电池 【例4-1】（24-25高二上·浙江·开学考试）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 【变式】 1（23-24高二下·甘肃·期末）生产铅酸蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是。下列对铅酸蓄电池的说法错误的是 A．充电时电极上发生还原反应 B．工作时是负极，是正极 C．工作时负极上发生的反应是 D．工作时电解质溶液的密度减小 2 ．（23-24高二下·湖北·阶段练习）我国学者自主研发了一种Al-N2二次电池，以离子液体为电解质，其工作原理如图所示。石墨烯/Pd作为电极催化剂，可吸附N2。下列说法正确的是 A．充电时可实现“氮的固定” B．充电时阳极发生还原反应 C．Al箔为原电池的正极 D．放电时负极反应式： 3．（2024·天津河西·一模）高电压水系锌——有机混合液流电池的装置及其充放电原理示意图如下。 下列有关说法正确的是 A．放电时，负极反应式： B．放电时，1 mol FQ反应需转移4 mol C．充电时，可通过离子交换膜Y D．充电时，M电极接电源负极 4．（23-24高二上·江苏苏州·阶段练习）有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是 A．图Ⅰ所示电池中，的作用是做催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式： C．图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式： D．图Ⅳ所示电池中，是还原剂，电池工作过程中被氧化为 考点五 燃料电池 【例5】（23-24高二下·湖南长沙·阶段练习）一种应用比较广泛的乙醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．M极为负极，发生氧化反应 B．N极电极反应为 C．甲池溶液pH减小 D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池 【变式】 1．（23-24高二下·云南红河·阶段练习）甲酸燃料电池工作原理如图所示，已知半透膜只允许通过。下列说法错误的是 A．物质A是 B．经过半透膜自极向极迁移 C．可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 D．极电极半反应为 2．（23-24高二上·江苏连云港·期中）下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 3．（23-24高二下·四川泸州·期末）甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，如图是甲烷燃料电池原理示意图，下列说法错误的是 A．b是电池正极 B．放电过程中，由于正极生成了，故电解质溶液的pH增大 C．电子流向：a极→导线→b极 D．通入甲烷一极的电极反应式是： 考点六 新型电池 【例6-1】（23-24高二下·湖南·期中）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加入相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室电极为正极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．电池总反应为 D．扩散到乙室对电池电动势不产生影响 【例6-2】（23-24高三下·云南昆明·阶段练习）2024年复旦大学科研人员研发出一种新型钙—氧气电池，其结构如图所示，将(钙盐)溶于(有机溶剂)作为电解质溶液，钙和碳纳米管分别作为电极材料。下列关于该电池说法错误的是 A．隔膜允许通过，不允许通过 B．放电时，电流由碳纳米管电极沿导线流向钙电极 C．放电时，正极反应式为： D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗4g钙时，铅酸蓄电池消耗1.8g水 【变式】 1．（23-24高二上·安徽芜湖）随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过，电池反应式。下列说法不正确的是 A．放电时从左边流向右边 B．放电时，正极锂的化合价未发生改变 C．充电时B接电源负极，该电极放电时的电极反应式为： D．废旧钴酸锂（）电池进行“放电处理”更有利于从正极中回收锂 2．（23-24高二下·安徽滁州·期末）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电。下列叙述错误的是 A．金属锂电极电势低于光催化电极 B．放电时，外电路有电子通过，生成 C．充电时，从阳极穿过离子交换膜向阴极迁移 D．该蓄电池可实现如下能量转化：光能→电能→化学能→电能 3．（23-24高三下·安徽·阶段练习）某沉积物-微生物燃料电池可以把含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子的移动方向：碳棒用电器碳棒 B．碳棒上生成的电极反应式： C．每生成，理论上消耗(标准状况下) D．工作一段时间后溶液酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低 4．（2023·广西·模拟预测）铁—铬液流电池是近年新投产、较好利用储（放）能技术的新型电池。该电池总反应为。下列有关说法错误的是 A．放电时正极电解质溶液酸性增强 B．储能时原正极上的电极反应为 C．负极区电解质溶液中存在与的相互转化 D．在相同条件下，离子的氧化性： 考点七 原电池综合运用 【例7】（24-25高二上·福建龙岩·开学考试）填空。 (1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，石墨I为电池的 极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。 (2)下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，则该电池的负极反应为 ，正极反应为 。 (3)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示： 电池中的负极为 (填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为 ，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为 L。 【变式】 1．（24-25高二上·上海·开学考试）原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图所示： (1)在Cu-Zn原电池中，Cu片上发生的电极反应式为 。 (2)内电路溶液中移向 极(填“正”或“负”)。 (3)某原电池的总反应为，该原电池组成正确的是_______。 A． B． C． D． (4)某锂-空气电池的总反应为，其工作原理如图所示： 下列说法正确的是_______。 a．锂片作负极        b．发生氧化反应        c．正极的反应式为 (5)甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示： a电极的电极方程式为 。 2．（2023高二上·全国·专题练习）原电池的应用 (1)加快氧化还原反应的速率：构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。 例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成 ，从而形成Cu-Zn微小原电池，加快产生 的速率。 (2)比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是 、b是 ，且金属活动性： 。 (3)设计原电池 例如：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极： ②活泼性较弱的物质 正极： ③化合价降低的物质 电解质溶液： 示意图 3．（23-24高二上·四川雅安·阶段练习）应用电化学原理，回答下列问题： (1)上述三个装置中，负极反应的共同特点是 。 (2)甲电池工作时，盐桥（装有含琼胶的KCl饱和溶液）中离子移动的方向是 。 (3)乙中正极反应式为 ；若将H2换成CH4，则负极反应式为 。 (4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池 极相连接。 (5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。按右图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），进行实验： a．K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。 b．随后向U型管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电流计指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。 ① 实验a中银作 极。 ② 综合实验a和b的现象，得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是 。 一、单选题（本题共16题，共44分，第1-10题，每题2分；第11-16题，每题4分。每题只有一个选项为正确答案） 1．（23-24高二上·四川雅安·阶段练习）下列装置能够形成原电池且铜为负极的是 A． B． C． D． 2．（2024山东 ）某同学设计的原电池装置如图，下列说法错误的是      A．电池总反应为 B．Cu极为负极 C．移向Cu极 D．电流从C极流向Cu极 3．（22-23高二上·安徽宣城·阶段练习）盐酸与过量的锌片反应时，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入几滴氯化铜溶液 B．加入适量醋酸钠固体 C．加入适量NaOH固体 D．加入等体积、等浓度的硝酸钾溶液 4．（23-24高二上·北京东城·期末）如图所示的原电池装置中，盐桥内的成分是含有的琼脂凝胶。下列说法正确的是 A．正极为电极 B．盐桥中的向烧杯迁移 C．放电时，电子从电极流向电极 D．若将盐桥更换为锌片，电流计指针不会发生偏转 5．（23-24高二上·广东佛山·期末）杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和溶液组成的燃料电池，下列说法错误的是 A．向负极移动 B．可选用石墨、作电极 C．负极发生的电极反应为： D．相比直接燃烧甲醇发电，甲醇燃料电池能量利用率高 6．（24-25高二上·辽宁·开学考试）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由锌电极经电解质溶液流向铜电极 B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为 C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移2mol电子消耗65g锌 D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其正极的电极反应式为 7．（23-24高二上·宁夏吴忠·期中）A、B、C、D四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。AB相连时，外电路电流从A流向B；AC相连时，C为正极；BD相连时，B上有气泡逸出，据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是 A．ABCD B．DBAC C．BDAC D．DBCA 8．（2024·海南海口·模拟预测）下列反应不能设计成原电池的是 A．铜与稀硝酸的反应 B．铝与氢氧化钠浴液的反应 C．稀硫酸与氯化钡溶液的反应 D．甲烷与氧气的反应 9．（22-23 河北邯郸·期末）下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，有关说法正确的是    A．①中放电时，负极的电极反应式为 B．②中电子由Al电极经溶液流向Mg电极 C．③中锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移 D．④中电极b的电极反应式为 10．（22-23高二上·福建福州·阶段练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．甲：溶液中Cu2+经盐桥流向锌电极 B．乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- C．丙：二氧化锰作正极，发生还原反应 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性增强 11．（24-25高二上·安徽阜阳·开学考试）LED产品的广泛使用为城市夜色增光添彩，如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述错误的是 A．氢氧燃料电池的负极为M极 B．a处通入，对应的电极反应式： C．电池放电后，的物质的量浓度减小 D．该装置中能量转化形式：化学能→电能→光能 12．（23-24高二上·天津河西·期末）甲醇固体氧化物燃料电池工作原理示意图如下。下列有关说法正确的是 A．极氧气得电子转化为 B．从燃料电池的负极向正极迁移 C．该燃料电池能将电能转化为化学能 D．B极反应为 13．（23-24高二上·广东·阶段练习）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．该燃料电池A是正极，B是负极 B．电极A上参与的电极反应式为 C．电池工作时，向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应式为 14（23-24高二下·湖南衡阳·期末）某实验小组用这种电极构建全碱性肼(1)—硝酸根燃料电池(如图所示)，已知：双极膜由阴、阳离子膜组成，双极膜中水电离出和，在电场力作用下向两极迁移。下列叙述错误的是 A．电极a为负极，电极b为正极 B．电极b上的电极反应式为 C．电极a上生成5.6g时，有0.8mol向电极a迁移 D．转移1mol电子时，负极区溶液质量增重10g 15．（23-2 4新疆乌鲁木齐 ）目前我国已成功将氢氧燃料电池应用于新能源公交汽车中，氢氧燃料电池的反应原理如图。下列说法不正确的是 A．氢氧燃料电池是环保电池 B．该电池工作时电子从电极b移向电极a C．该电池总反应为 D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则a极反应方程式为 16．（23-24高二下·湖南湘西·期末）甲烷-氧气燃料电池的工作原理如图所示(两电极均为惰性电极)，下列说法正确的是 A．电极上的电极反应式为 B．电池工作时，电子的流动方向为M电极→N电极→电解质溶液→M电极 C．电池工作时，N电极上发生还原反应，失去电子 D．每转移电子，此时消耗和的总质量为 2、 非选择题（本大题共4小题，共56分） 17．（23-24高二上·湖南长沙·期末）回答下列问题。 (1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 口通入；电池工作时，向 极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导，则电池工作时负极电极反应式为 。 (2)银锌电池总反应为：。则负极电极反应式： 。正极电极反应式： 。 (3)铅酸蓄电池反应为。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。 ①铅酸蓄电池的负极材料 （填“Pb”或“PbO2”）极。 ②放电时负极电极反应式为： 。充电时的阳极反应式： 。 18．（23-24高二上·广东广州·阶段练习）Ⅰ.某小组同学采用电化学装置验证“”为可逆反应。 (1)按照如图的装置图，组装好仪器后，分别在两烧杯中加入一定浓度的a、b两电解质溶液，闭合开关K，观察到的现象为：Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡。则a为 溶液；b为 溶液；(写a、b化学式) (2)再向左侧烧杯中滴加较浓的 溶液，产生的现象为 。表明“”为可逆反应。 Ⅱ.利用电极反应可探究物质氧化性、还原性的变化规律。 已知：酸性介质中，1mol/L不同电对的电极电势见下表。电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强；电极电势越低，其还原型物质的还原性越强。 电对(氧化型/还原型) 电极电势 0.771 0.536 用可逆反应设计电池，按图a装置进行实验，测得电压随时间t的变化如图b所示： (3)电池初始工作时，正极的电极反应式为 。 (4)某小组从还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b，提出以下猜想： 猜想1：增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低。 猜想2：减小，的氧化性增强，负极的电极电势升高。 ①时间后，按图a装置探究，验证上述猜想的合理性，完成表中填空。 实验 实验操作 电压E/V 结论 ⅰ 往烧杯A中加入适量Fe E 0 猜想1成立 ⅱ 往烧杯B中加入适量 猜想2成立 ②有同学认为，上述实验不足以证明猜想1成立。利用上述反应，从化学平衡移动的角度解释猜想1不足以成立的理由 。 ③为进一步验证猜想1，进行实验ⅲ，完成表中填空。 实验 实验操作 电压E/V 结论 ⅲ 往烧杯A中加入适量 猜想1成立 结论：可逆氧化还原反应中，浓度的变化引起电对氧化性变化，从而改变电池反应方向。 19（22-23 辽宁朝阳·期末）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下是几种不同形式的原电池装置，请根据题中提供的信息，填写空格。 (1)某原电池的装置如图1所示。若需将反应设计成如图1所示的原电池装置，则A(负极)极材料为 (填化学式)，B(正极)极的电极反应式为 ，溶液C为 。    (2)如图2是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是 (填字母)。    A．盐桥中的阴离子向溶液移动 B．电子流动方向为Zn→盐桥→Cu C．铜片作电池的正极 D．该电池比单液原电池的电流更稳定 (3)甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图3。电池总反应为，则a处充入的是 (填化学式)，电极c的电极反应式为 ；若线路中转移3mol电子，则上述燃料电池消耗的的质量为 g。      20．（23-24高二下·山东烟台·期中）电化学原理在生产生活中有广泛应用，新型电池的开发和利用成为当前科学研究的重要方向。 (1)如图，在的铁棒末端分别连上一块片和片，静置于含有及酚酞的混合凝胶上，已知空气中的氧气能不断进入凝胶中，一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化(如图所示)： 已知：与结合形成蓝色沉淀。 ①装置a发生的原电池反应为：，现象为区域甲溶液变红，写出区域乙的电极反应 。 ②装置b在区域丙溶液变红，写出区域丙电极反应 ，区域丁观察到的现象是 。 (2)电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是，电池的总反应可表示为：。已知会与水反应生成有刺激性气味的气体：，电池正极发生的电极反应式为 ；组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。 (3)某团队设计的新型原电池如图所示，其中电极的电极反应式为 ，其中膜是 (“阳”或“阴”)离子交换膜。 (4)铝电池具有高效耐用、可燃性低、成本低、充电快速等优点，可成为常规电池的安全替代品，将纳米级嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量。其中有机离子导体主要含，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过，工作原理如图所示，写出该电池的负极电极反应式 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.1 原电池 考点一 原电池的判断 【例1】（23-24高二上·贵州六盘水·阶段练习）如图所示的装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．该装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，A错误； B．乙醇属于非电解质，乙醇溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，B错误； C．该装置有自发的氧化还原反应，活泼性不同的两个电极，电解质溶液，且形成闭合回路，能形成原电池，C正确； D．铜和银均不与氢氧化钠溶液反应，该装置不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，D错误； 故选C。 【变式】 1．（23-24高二上·安徽蚌埠·期中）原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是 A． B．C． D． 【答案】D 【解析】A．该装置中，虽然有用导线连接的两个活动性不同的电极，但酒精为非电解质，不能传导电流，A不符合题意； B．该装置中，虽然有两个用导线连接的活动性不同的电极，且与电解质溶液相接触，但不能形成闭合回路，不能形成原电池，B不符合题意； C．两个电极都为Zn，活动性相同，不能发生电子转移，不能形成原电池，C不符合题意； D．该装置中，虽然两个活动性不同的电极放在两个烧杯内的稀硫酸溶液中，但两烧杯内的溶液用盐桥相连，能形成闭合回路，所以能形成原电池，D符合题意； 故答案选D。 2．（23-24高二·北京怀柔·期中）如图所示各装置中，可以构成原电池的是 A B C D A．A B．B C．Ｃ D．Ｄ 【答案】C 【解析】A．锌片与稀硫酸发生反应，只有一个电极，未构成原电池，A错误； B．酒精属于非电解质，不导电，无法构成原电池，B错误； C．两电极活泼性不同，构成了闭合回路，有电解质溶液，能自发的发生氧化还原反应，C正确； D．未形成闭合回路，D错误； 故选C。 3．（2024西藏拉萨·期末）下列各装置中灵敏电流计指针会发生偏转的是（    ） A．   B． C． D． 【答案】C 【解析】A.不满足活性不同的两电极，A错； B．不满足活性不同的两电极，B错； C．完全符合构成原电池的“四大基本要素”，C正确； D．不满足闭合回路，D错。 答案选C 4．（2024吉林长春·期末）下列各组材料中，不能组成原电池的是 A B C D 两极材料 Zn片、石墨 Cu片、Ag片 Zn片、Ag片 Fe片、Cu片 插入溶液 稀硫酸 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀盐酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．Zn与硫酸可发生自发的氧化还原反应，A能形成原电池； B．Cu与硝酸银可发生自发的氧化还原反应，B能形成原电池； C．蔗糖为非电解质，C不能形成原电池； D．Fe与盐酸可发生自发的氧化还原反应，D能形成原电池； 综上所述，答案为C。 考点二 原电池工作原理 【例2-1】（23-24高二上·北京延庆·期末）锌铜原电池装置如下图所示，下列说法不正确的是 A．锌是负极，铜是正极 B．电子从铜片经电流表流向锌片 C．盐桥是离子导体，形成闭合回路 D．铜片上的电极反应为： 【答案】B 【解析】A．由分析可知，Zn电极作负极，Cu作正极，故A正确； B．原电池中电子由负极流向正极，Cu电极作正极，Zn电极作负极，则电子由锌片流向铜片，故B错误； C．原电池中，盐桥中K+向正极移动，Cl-向负极移动，即盐桥是离子导体，故C正确； D．该电池Cu作正极，正极上发生得电子的还原反应：Cu2++2e-=Cu,故D正确； 故选：B。 【例2-2】（22-23高二下·四川乐山·阶段练习）某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关、后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法不正确的是 A．断开开关前后，装置①中负极质量均减小 B．溶液A为溶液，溶液B为溶液 C．装置②产生的电流比装置①更持续、更稳定 D．装置②盐桥中K+移向溶液B，Cl移向溶液A 【答案】B 【解析】A．闭合开关K1时构成原电池，Zn电极质量减小，断开开关K1后，装置①仍然发生置换反应，Zn电极表面产生铜单质，质量减小，A正确； B．根据分析，溶液A为ZnSO4，溶液B为CuSO4，若溶液A为CuSO4溶液，溶液B为ZnSO4溶液，闭合开关K2不能构成原电池，小灯泡不能发光，B错误； C．装置②中，Zn不与CuSO4溶液接触，从而尽可能将化学能转化为电能，因此装置②产生的电流比装置①更持续、更稳定，C正确； D．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此K+移向溶液B，Cl移向溶液A，D正确； 故选B。 【变式】 1．（23-24高二上·北京昌平·期末）铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是 A．极发生还原反应 B．极电极反应式为 C．盐桥中进入溶液 D．电子由电极流向电极 【答案】C 【解析】A．铜锌原电池中锌发生失电子的氧化反应生成Zn2+，故A错误； B．铜锌原电池工作时，Cu作正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，故B错误； C．铜锌原电池工作时锌作负极，Cu作正极，阴离子向负极移动，即盐桥中Cl-进入ZnSO4溶液，故C正确； D．铜锌原电池工作时锌作负极，Cu作正极，电子由负极经外电路流向正极，即电子由Zn电极流向Cu电极，故D错误； 答案选C。 2．（23-24高二上·黑龙江黑河·期末）某原电池装置如图所示，当该电池形成闭合回路时，盐桥中的K+向右做定向移动，下列说法错误的是 A．反应能够自发进行 B．电极的电极反应式为 C．反应过程中Ni电极的质量会减小 D．Cr、Ni两种金属的还原性强弱顺序为Cr>Ni 【答案】C 【解析】A．原电池反应为自发的放热反应，又原电池的反应为，所以反应能够自发进行，故A正确； B．Cr电极为负极，发生失电子的氧化反应，反应式为，故B正确； C．Ni电极为正极，发生还原反应，反应式为Ni2++2e-=Ni，则反应过程中Ni电极的质量会增加，故C错误； D．原电池的反应为，则Ni、Cr两种金属的还原性强弱顺序为Cr>Ni，故D正确； 故答案为：C。 3．（22-23高二上·江苏连云港·阶段练习）控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是    A．反应开始时，电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C．盐桥中的阳离子向甲池移动 D．放电时，乙中石墨电极为正极 【答案】D 【解析】A．电流由正极经过外电路流向负极，甲池石墨为正极，乙池石墨为负极，因此电流方向是从甲池石墨棒流向乙池石墨棒，故A正确； B．甲池石墨是正极，正极上发生还原反应，Fe3+被还原，故B正确； C．原电池放电时阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的阳离子向甲池移动，故C正确； D．放电时乙池I-离子发生氧化反应，乙池中的石墨为负极，故D错误； 答案选D。 4．（23-24高二下·湖北荆州·阶段练习）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜的二次电池如图所示(KOH溶液中，以存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．负极的电极反应： D．电池总反应：Zn++MnO2+4H+=+Mn2++2H2O 【答案】A 【解析】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误； B．根据分析，Ⅰ区的可以向Ⅱ区移动，B正确； C．Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=，C正确； D．由分析可知，电池的总反应为正负极电极反应相加，Zn+4OH-+MnO2+4H+=+Mn2++2H2O，D正确； 故答案选A。 考点三 原电池原理的应用 【例3-1】（23-24高二上·海南海口·期末）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 【答案】B 【解析】将A与B用导连接结起来，浸入电解质溶液中，可构成原电池结构，B不易被腐蚀，说明B作正极，则A金属活动性比B强；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，说明D金属活动性比A强；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化，说明B的金属活动性比Cu强；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明Cu的金属活动性比C强。综上分析得金属活动性由强到弱的顺序为：D>A>B>C，故选B。 【例3-2】（23-24高二上·湖北孝感·期末）10mL浓度为的盐酸和过量的锌反应，为减缓反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入少量溶液 B．加入几滴溶液 C．加入几滴溶液 D．加入少量溶液 【答案】D 【解析】A．NaOH与盐酸反应生成消耗氢离子，降低氢离子浓度，反应速率减慢，生成氢气的量减少，A错误； B．CuCl2溶液与锌反应生成铜，锌、铜、盐酸构成原电池，反应速率加快，B错误； C．NO、H+与锌反应不产生氢气，C错误； D．CH3COONa溶液与盐酸相遇生成CH3COOH，强酸变为弱酸，氢离子浓度减小，反应速率减慢，但是生成氢气的量不变，D正确； 故选：D。 【变式】 1．（22-23高二上·河北邢台·阶段练习）某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有c的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，但惰性电极上只有b析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是    A．a>b>c>d B．c>a>b>d C．a>c>d>b D．c>a>d>b 【答案】D 【解析】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，形成了原电池，该合金表面只有c的化合物生成，说明只有c失去电子，发生了氧化反应，c最活泼；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体，则a、c比b、d活泼；若将该合金进行如图装置实验即形成原电池，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，即a、c、d均失去电子转化为离子进入电解质溶液中，惰性电极上只有b析出，说明b的离子得电子能力最强，即b金属单质还原性最弱。则这四种金属的活动性顺序正确的是c>a>d>b，故选D。 2．（23-24高二上·北京海淀·期中）100mL 2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是 A．加入数滴CuCl2溶液 B．加入适量的6mol·L-1的盐酸 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的NaCl溶液 【答案】A 【解析】A． 加入数滴CuCl2溶液，被还原的铜与锌、盐酸构成原电池，加快反应速率，又不影响氢气的产量，故A符合； B． 加入适量的6mol·L-1的盐酸，增加了盐酸的量，产生更多的氢气，故B不符； C． 加入适量蒸馏水，减慢反应速率，故C不符； D． 加入适量的NaCl溶液，减慢反应速率，故D不符； 故选A。 考点四 一次电池与二次电池 【例4-1】（24-25高二上·浙江·开学考试）碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 【答案】B 【解析】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确； C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误； D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误； 故选B。 【变式】 1（23-24高二下·甘肃·期末）生产铅酸蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是。下列对铅酸蓄电池的说法错误的是 A．充电时电极上发生还原反应 B．工作时是负极，是正极 C．工作时负极上发生的反应是 D．工作时电解质溶液的密度减小 【答案】A 【解析】A．铅酸蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，是正极，负极发生的反应是失去电子生成，与溶液中的反应生成沉淀；放电时，被消耗，溶液中的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小；充电时电极(此时为阳极)发生氧化反应，A项错误； B．原电池工作是放电过程，原电池中失电子的发生氧化反应做负极，铅做负极，正极是发生还原反应，二氧化铅做正极，B项正确； C．原电池工作是放电过程，原电池中负极发生失电子的氧化反应，铅做负极，负极上发生的反应是Pb+-2e-=PbSO4，C项正确； D．原电池工作过程中两电极生成硫酸铅是难溶于水的物质，电解质溶液的密度减小，D项正确； 答案选A。 2 ．（23-24高二下·湖北·阶段练习）我国学者自主研发了一种Al-N2二次电池，以离子液体为电解质，其工作原理如图所示。石墨烯/Pd作为电极催化剂，可吸附N2。下列说法正确的是 A．充电时可实现“氮的固定” B．充电时阳极发生还原反应 C．Al箔为原电池的正极 D．放电时负极反应式： 【答案】D 【解析】A．氮元素从游离态变为化合态的过程称为氮的固定，放电时氮气在正极得电子发生还原反应转化为氮化铝，实现氮的固定；充电时，氮元素由游离态变为化合态，不是氮的固定，A项错误； B．充电时，阳极失电子发生氧化反应，故B错误； C．放电时，Al失电子发生氧化反应，Al箔为原电池的负极，故C错误； D．放电时，Al失电子发生氧化反应，负极反应式为，故D正确； 选D。 3．（2024·天津河西·一模）高电压水系锌——有机混合液流电池的装置及其充放电原理示意图如下。 下列有关说法正确的是 A．放电时，负极反应式： B．放电时，1 mol FQ反应需转移4 mol C．充电时，可通过离子交换膜Y D．充电时，M电极接电源负极 【答案】D 【解析】A．放电时，左侧锌变成为原电池的负极反应，故放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=，A错误； B．放电时，1分子FQ转化为1分子FQH2，消耗1分子H2，得2个电子，故1mol FQ反应需转移2mol e−，B错误； C．充电时，右侧阳极反应为FQH2-2e-= FQ+2H+，Na+不能通过离子交换膜Y，故C错误； D．放电时M为负极，故充电时，M为阴极，M电极接电源负极，D正确； 故选D。 4．（23-24高二上·江苏苏州·阶段练习）有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是 A．图Ⅰ所示电池中，的作用是做催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式： C．图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式： D．图Ⅳ所示电池中，是还原剂，电池工作过程中被氧化为 【答案】C 【解析】A．由图可知，Ⅰ中锌筒为锌锰碱性电池的负极，碳棒是正极，二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二锰，所以二氧化锰的作用不可能是做催化剂，故A错误； B．由图可知，Ⅱ所示电池放电过程中，二氧化铅为二次电池的正极，酸性条件下二氧化铅在硫酸根离子作用下得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为，故B错误； C．由图可知，Ⅲ为氢氧燃料电池，通入氧气的电极为燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，故C正确； D．Ⅳ中氧化银为银锌纽扣电池的正极，水分子作用下氧化银在正极得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，故D错误；故选C。 考点五 燃料电池 【例5】（23-24高二下·湖南长沙·阶段练习）一种应用比较广泛的乙醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．M极为负极，发生氧化反应 B．N极电极反应为 C．甲池溶液pH减小 D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池 【答案】B 【解析】A．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故A正确； B．由分析可知，通入氧气的N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，故B错误； C．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3CH2OH—12e-+3H2O =2CO2+12H+，则甲池溶液pH减小，故C正确； D．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3CH2OH—12e-+3H2O =2CO2+12H+，则有生成时，有从甲池通过交换膜进入乙池，故D正确； 故选B。 【变式】 1．（23-24高二下·云南红河·阶段练习）甲酸燃料电池工作原理如图所示，已知半透膜只允许通过。下列说法错误的是 A．物质A是 B．经过半透膜自极向极迁移 C．可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 D．极电极半反应为 【答案】D 【解析】A．由于分离出的物质为K2SO4，所以放电过程中需补充的物质A是H2SO4，A正确； B．原电池工作时阳离子K+由负极流向正极，即通过半透膜自极向极迁移，B正确； C．根据分析，循环转化，可以看作是该反应的催化剂，C正确； D．a电极作负极，失电子发生氧化反应，D错误； 答案选D。 2．（23-24高二上·江苏连云港·期中）下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 【答案】C 【解析】A．该装置为原电池装置，电池工作时，化学能主要转化为电能，故A错误； B．放电过程中，b区电极反应H2O2+2e-=2OH-，溶液pH上升，故B错误； C．根据图可知a电极上的反应为，，故C正确； D．放电过程中H2O2+2e-=2OH-，1molH2O2参与反应，得到2×6.02×1023个电子，故D错误； 答案选C。 3．（23-24高二下·四川泸州·期末）甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，如图是甲烷燃料电池原理示意图，下列说法错误的是 A．b是电池正极 B．放电过程中，由于正极生成了，故电解质溶液的pH增大 C．电子流向：a极→导线→b极 D．通入甲烷一极的电极反应式是： 【答案】B 【解析】A．由分析可知，a为电池负极，b是电池正极，A正确； B．由分析可知，放电过程中，该电池的总反应式为CH4+2OH-+2O2＝+3H2O，由于正极生成了OH-，故电解质溶液NaOH的浓度减小，即溶液的pH减小，B错误； C．由分析可知，a为电池负极，b是电池正极，则电子流向：a极→导线→b极，C正确； D．由分析可知，通入甲烷一极的电极反应式是：，D正确； 故答案为：B。 考点六 新型电池 【例6-1】（23-24高二下·湖南·期中）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加入相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室电极为正极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．电池总反应为 D．扩散到乙室对电池电动势不产生影响 【答案】C 【解析】A．向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，A错误； B．在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，B错误； C．放电时，负极和正极反应分别为Cu-2e-=Cu2+，Cu2++2e-=Cu，向甲室加入足量氨水后，发生反应，故电池的总反应为，C正确； D．扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，D错误； 【例6-2】（23-24高三下·云南昆明·阶段练习）2024年复旦大学科研人员研发出一种新型钙—氧气电池，其结构如图所示，将(钙盐)溶于(有机溶剂)作为电解质溶液，钙和碳纳米管分别作为电极材料。下列关于该电池说法错误的是 A．隔膜允许通过，不允许通过 B．放电时，电流由碳纳米管电极沿导线流向钙电极 C．放电时，正极反应式为： D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗4g钙时，铅酸蓄电池消耗1.8g水 【答案】D 【解析】A．根据分析可知，为负极，其电极反应式为，碳纳米管为正极，其电极反应式为，故隔膜允许通过，不允许通过，A正确； B．原电池装置中，电流由原电池正极流向负极，即电流由碳纳米管电极沿导线流向钙电极，C正确； C.根据分析可知，碳纳米管为正极，其电极反应式为，C正确； D．根据电极反应：，消耗钙时，转移，根据铅蓄电池总反应：，转移，铅酸蓄电池消耗水，错误； 答案选D。 【变式】 1．（23-24高二上·安徽芜湖）随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过，电池反应式。下列说法不正确的是 A．放电时从左边流向右边 B．放电时，正极锂的化合价未发生改变 C．充电时B接电源负极，该电极放电时的电极反应式为： D．废旧钴酸锂（）电池进行“放电处理”更有利于从正极中回收锂 【答案】C 【解析】A．放电时，A是负极、B是正极，锂离子向正极移动，则Li+从左边流向右边，故A正确； B．无论放电还是充电，Li元素化合价都是+1价，所以化合价不变，故B正确； C．充电时，B电极是阳极，接电源的正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为，故C错误； D．根据电池反应式知，放电时得到，更有利于从正极中回收锂，故D正确； 答案选C。 2．（23-24高二下·安徽滁州·期末）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电。下列叙述错误的是 A．金属锂电极电势低于光催化电极 B．放电时，外电路有电子通过，生成 C．充电时，从阳极穿过离子交换膜向阴极迁移 D．该蓄电池可实现如下能量转化：光能→电能→化学能→电能 【答案】B 【解析】A．放电时，Li是负极、光催化电极是正极，金属锂电极电势低于光催化电极，故A正确； B．放电时，正极反应为O2+2e-+2Li+=Li2O2，外电路有电子通过，生成0.5mol Li2O2，生成Li2O2的质量为23g，故B错误； C．充电时，锂为阴极、光催化电极为阳极，阳离子向阴极移动，从阳极穿过离子交换膜向阴极迁移，故C正确； D．该蓄电池充电时，光能→电能→化学能；放电时，化学能→电能；所以可实现如下能量转化：光能→电能→化学能→电能，故D正确； 选B。 3．（23-24高三下·安徽·阶段练习）某沉积物-微生物燃料电池可以把含硫废渣(硫元素的主要存在形式为)回收处理并利用，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电子的移动方向：碳棒用电器碳棒 B．碳棒上生成的电极反应式： C．每生成，理论上消耗(标准状况下) D．工作一段时间后溶液酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低 【答案】C 【解析】A．碳棒上发生氧化反应，碳棒为原电池的负极，碳棒为原电池的正极，在外电路，电子从负极移动到正极，A项正确； B．碳棒上(负极)生成的电极反应式：，B项正确； C．负极上每生成，电路中转移电子，理论上消耗(标准状况下)，C项错误； D．根据负极的电极反应可以判断，工作一段时间后，生成了，酸性增强，氧硫化菌失去活性，电池效率降低，D项正确； 故答案选C。 4．（2023·广西·模拟预测）铁—铬液流电池是近年新投产、较好利用储（放）能技术的新型电池。该电池总反应为。下列有关说法错误的是 A．放电时正极电解质溶液酸性增强 B．储能时原正极上的电极反应为 C．负极区电解质溶液中存在与的相互转化 D．在相同条件下，离子的氧化性： 【答案】D 【解析】A．放电时发生原电池反应，电解质溶液中的阳离子向正极移动，即向正极移动，正极电解质溶液酸性增强，A项正确； B．储能时发生电解池反应，即充电反应，原正极发生失电子的氧化反应，即，B项正确； C．由放电反应可知，在负极发生失电子的氧化反应生成，C项正确； D．因为原电池（放电）反应是自发的氧化还原反应，所以氧化性：，D项错误； 故选D。 考点七 原电池综合运用 【例7】（24-25高二上·福建龙岩·开学考试）填空。 (1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，石墨I为电池的 极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。 (2)下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，则该电池的负极反应为 ，正极反应为 。 (3)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示： 电池中的负极为 (填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为 ，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为 L。 【答案】(1) 负 NO2＋-e-=N2O5 (2) CH3CH2OH＋H2O-4e-=CH3COOH＋4H＋ O2＋4e-＋4H＋=2H2O (3) 甲 CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋ 33.6 【解析】（1）由图可知，通入O2的石墨Ⅱ作正极，则通入二氧化氮的石墨I为原电池的负极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，即二氧化氮被氧化生成五氧化二氮，可传导离子为，则电极反应式为：NO2+-e-=N2O5； （2）由图可知，右边铂电极上O2被还原生成H2O，作正极，则呼入乙醇的铂电极作原电池的负极，负极上乙醇被氧化生成乙酸，可传导离子为H+，则负极反应为：CH3CH2OH＋H2O-4e-=CH3COOH＋4H＋；正极上O2被还原生成H2O，可传导离子为H+，正极反应为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O； （3）由氢离子移动方向可知，电池中的负极为甲，负极上尿素被氧化生成二氧化碳和氮气，可传导离子为H+，则甲的电极反应式为：CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋，乙电极为正极，酸性条件下氧气被还原生成水，电极反应式为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O，由得失电子守恒可知，电池工作时，理论上每净化1mol尿素，消耗标准状况下氧气的体积为。 【变式】 1．（24-25高二上·上海·开学考试）原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图所示： (1)在Cu-Zn原电池中，Cu片上发生的电极反应式为 。 (2)内电路溶液中移向 极(填“正”或“负”)。 (3)某原电池的总反应为，该原电池组成正确的是_______。 A． B． C． D． (4)某锂-空气电池的总反应为，其工作原理如图所示： 下列说法正确的是_______。 a．锂片作负极        b．发生氧化反应        c．正极的反应式为 (5)甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示： a电极的电极方程式为 。 【答案】(1)2H+ + 2 e- = H2↑ (2)负 (3)AC (4)ac (5) 【解析】（1）Cu片上氢离子得电子生成氢气，电极反应为：2H+ + 2 e- = H2↑； （2）内电路中的阴离子流向负极，阳离子流向正极，移向负极； （3）由总反应可知，反应中Zn失去电子作负极材料，正极应选活泼性小于Zn的金属或石墨；正极铜离子得电子生成铜单质，因此电解质溶液应选含铜离子的盐溶液，符合的有AC，故答案为：AC； （4）由电池总反应可知Li失电子作负极，氧气在正极得电子发生还原反应，电解质环境为碱性，正极电极反应为：O2 + 4e-+ 2H2O = 4OH-，故答案为：ac； （5）甲烷失电子发生氧化反应，故通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极；a电极上甲烷失电子产生碳酸钾，反应的电极方程式为 。 2．（2023高二上·全国·专题练习）原电池的应用 (1)加快氧化还原反应的速率：构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。 例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成 ，从而形成Cu-Zn微小原电池，加快产生 的速率。 (2)比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是 、b是 ，且金属活动性： 。 (3)设计原电池 例如：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极： ②活泼性较弱的物质 正极： ③化合价降低的物质 电解质溶液： 示意图 【答案】(1) Cu H2 (2) 负极 正极 a>b (3) Cu C FeCl3 【解析】（1）在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu-Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 （2）有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。 （3）将反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2设计成原电池，①化合价升高的物质作负极，则负极为Cu；②活泼性较弱的物质作正极，则活泼性比Cu弱如C等物质作正极；③化合价降低的物质作电解质溶液中的溶质，则电解质溶液中的溶质为FeCl3。 3．（23-24高二上·四川雅安·阶段练习）应用电化学原理，回答下列问题： (1)上述三个装置中，负极反应的共同特点是 。 (2)甲电池工作时，盐桥（装有含琼胶的KCl饱和溶液）中离子移动的方向是 。 (3)乙中正极反应式为 ；若将H2换成CH4，则负极反应式为 。 (4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池 极相连接。 (5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。按右图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），进行实验： a．K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。 b．随后向U型管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电流计指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。 ① 实验a中银作 极。 ② 综合实验a和b的现象，得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是 。 【答案】(1)失电子被氧化，具有还原性（或发生氧化反应） (2)钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液 (3) O2 + 4e－ +2H2O= 4OH－ CH4－8e－+ 10OH－ = CO+ 7H2O (4)负 (5) 正 Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag 【解析】（1）锌铜原电池的负极，Zn失去电子，化合价升高，电极方程式为Zn－2e－=Zn2＋；燃料电池中，负极通入H2，H2失去电子，转化成水，电极方程式为H2－2e－＋2OH－=2H2O；铅蓄电池中，负极为Pb，失去电子，转化为PbSO4，电极方程式为Pb－2e－＋=PbSO4；可得三个装置的负极反应中还原剂均失去了电子，被氧化，发了氧化反应，答案为失电子被氧化，具有还原性（或发生氧化反应）。 （2）阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，甲电池工作时盐桥中的K＋会移向CuSO4溶液，Cl－移向硫酸锌溶液；答案为钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液。 （3）乙中正极是氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e－+2H2O＝4OH－；若将H2换成CH4，则负极反应式为CH4－8e－+10OH－＝CO+7H2O；答案为O2+4e－+2H2O=4OH－   CH4－8e－+10OH－=CO+7H2O。 （4）丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，所以应做电解池的阴极，则应与电源的负极相连；答案为负。 （5）①亚铁离子失电子发生氧化反应，硝酸银发生还原反应转化成Ag，银是正极，因此银作正极，答案为正； ②综合实验的现象，加入Fe3＋后，指针逆向偏移，说明Fe3＋和银单质反应，生成了Ag＋和Fe2＋，则可得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是Fe2＋+ Ag+Fe3＋+Ag，答案是：Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag。 一、单选题（本题共16题，共44分，第1-10题，每题2分；第11-16题，每题4分。每题只有一个选项为正确答案） 1．（23-24高二上·四川雅安·阶段练习）下列装置能够形成原电池且铜为负极的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．能形成原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，故A错误； B．能形成原电池，Fe比Cu活泼，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，Fe作负极，Cu作正极，故B错误； C．Cu比Ag活泼，但是酒精是非电解质，不能构成原电池，电路中无电流产生，故C错误； D．能形成原电池，但常温下Al遇浓硝酸钝化，Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜，铜失电子，故Cu作负极，故D正确； 故选：D。 2．（2024山东 ）某同学设计的原电池装置如图，下列说法错误的是      A．电池总反应为 B．Cu极为负极 C．移向Cu极 D．电流从C极流向Cu极 【答案】C 【解析】A．该反应的总反应方程式为Cu＋2FeCl3CuCl2＋2FeCl2，A正确； B．该电池中Cu失电子，做负极，B正确； C．原电池中，阳离子应该移向正极，Cu为负极，C错误； D．电流由正极流向负极，该原电池中Cu为负极，C为正极，D正确； 故选C。 3．（22-23高二上·安徽宣城·阶段练习）盐酸与过量的锌片反应时，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入几滴氯化铜溶液 B．加入适量醋酸钠固体 C．加入适量NaOH固体 D．加入等体积、等浓度的硝酸钾溶液 【答案】A 【解析】A．锌片过量，氢气的总量由盐酸的物质的量决定，加入几滴氯化铜溶液，形成铜锌原电池，加快反应速率，同时不影响生成氢气的总量，A符合题意； B．加入适量醋酸钠固体，盐酸与醋酸钠反应生成醋酸，氢离子浓度降低，反应速率减慢， B不符合题意； C．加入适量NaOH固体，与盐酸发生中和反应，氢离子浓度降低，反应速率减慢， C不符合题意； D．硝酸钾溶液中的与盐酸中的共同作用，与锌反应生成NO，D不符合题意； 故选A。 4．（23-24高二上·北京东城·期末）如图所示的原电池装置中，盐桥内的成分是含有的琼脂凝胶。下列说法正确的是 A．正极为电极 B．盐桥中的向烧杯迁移 C．放电时，电子从电极流向电极 D．若将盐桥更换为锌片，电流计指针不会发生偏转 【答案】B 【解析】A．Cu为原电池的正极，A错误； B．原电池工作时阳离子移向正极，即电池工作时K+向铜电极移动，B正确； C．放电时，电子从负极流向正极，因此电子从Zn电极流向Cu电极，C错误； D．若将盐桥更换为锌片，电流计指针会发生偏转，D错误； 故选B。 5．（23-24高二上·广东佛山·期末）杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和溶液组成的燃料电池，下列说法错误的是 A．向负极移动 B．可选用石墨、作电极 C．负极发生的电极反应为： D．相比直接燃烧甲醇发电，甲醇燃料电池能量利用率高 【答案】C 【解析】A．原电池中，阴离子移向负极，即OH-向负极移动，故A项正确； B．甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池可选用石墨、Pt作电极，故B项正确； C．负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：，故C项错误； D．甲醇燃烧先将化学能转化为热能，热能再转化为机械能，最后机械能转化为电能，转化过程中都有能量损失，燃料电池直接将化学能转化为电能，避免了能量转化过程中的损失，故D项正确； 故答案选C。 6．（24-25高二上·辽宁·开学考试）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是 A．图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由锌电极经电解质溶液流向铜电极 B．图乙：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为 C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移2mol电子消耗65g锌 D．图丁：铅蓄电池为二次电池，其正极的电极反应式为 【答案】B 【解析】A．甲为锌铜原电池，锌为负极，铜为正极，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由锌电极经电解质溶液流向铜电极，A正确； B．图乙为纽扣式银锌电池，正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的电极反应为，B错误； C．图丙为锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，电极反应式为，所以外电路中每转移2mol电子，消耗1mol锌，质量为，C正确； D．图丁所示铅蓄电池为二次电池，总反应为，放电时，为正极，发生还原反应，其正极的电极反应式为，D正确； 故选B。 7．（23-24高二上·宁夏吴忠·期中）A、B、C、D四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。AB相连时，外电路电流从A流向B；AC相连时，C为正极；BD相连时，B上有气泡逸出，据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是 A．ABCD B．DBAC C．BDAC D．DBCA 【答案】B 【解析】AB相连时，外电路电流从A流向B，说明B为负极，则金属的活泼性：B＞A；AC相连时，C为正极，则金属的活泼性：A＞C；BD相连时，B上有气泡逸出，应为原电池的正极，则金属的活泼性：D＞B； 综上分析可知活泼性：D＞B＞A＞C，故本题选B。 8．（2024·海南海口·模拟预测）下列反应不能设计成原电池的是 A．铜与稀硝酸的反应 B．铝与氢氧化钠浴液的反应 C．稀硫酸与氯化钡溶液的反应 D．甲烷与氧气的反应 【答案】C 【解析】A．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； B．铝与氢氧化钠浴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； C．稀硫酸与氯化钡溶液的反应产生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； D．甲烷与氧气的反应产生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； 故合理选项是C。 9．（22-23 河北邯郸·期末）下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，有关说法正确的是    A．①中放电时，负极的电极反应式为 B．②中电子由Al电极经溶液流向Mg电极 C．③中锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移 D．④中电极b的电极反应式为 【答案】D 【解析】A．①中放电时，负极的电极反应式为，故A错误； B．②中Al和氢氧化钠溶液反应，故Al作负极，电子由Al电极经导线流向Mg电极，故B错误； C．锂电池中，Li发生失去电子的氧化反应，作负极，向多孔碳材料电极迁移，故C错误； D．④中氨气在负极发生反应，氧气在正极发生反应，故碱性条件下的电极反应式为，故D正确； 故选D。 10．（22-23高二上·福建福州·阶段练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．甲：溶液中Cu2+经盐桥流向锌电极 B．乙：正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- C．丙：二氧化锰作正极，发生还原反应 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性增强 【答案】B 【解析】A．锌较铜活泼，锌为负极，原电池中阳离子向正极移动，Cu2+向Cu电极方向移动，A错误； B．正极的氧化银得到电子发生还原反应生成银，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，B正确； C．石墨棒作正极，Zn为负极，二氧化锰发生还原反应，C错误； D．铅蓄电池放电时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱，D错误； 故选B。 11．（24-25高二上·安徽阜阳·开学考试）LED产品的广泛使用为城市夜色增光添彩，如图是氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述错误的是 A．氢氧燃料电池的负极为M极 B．a处通入，对应的电极反应式： C．电池放电后，的物质的量浓度减小 D．该装置中能量转化形式：化学能→电能→光能 【答案】B 【解析】A．由电子流向可知M为负极，N为正极，A项正确； B．通入的电极为负极，在碱性条件下，电极反应式：，B项错误； C．电池放电后，溶剂水增加，因此的物质的量浓度减小，C项正确； D．燃料电池巾将化学能转化为电能，LED产品中电能转化为光能，所以该装置的能量转换是化学能→电能→光能，D项正确； 故选B。 12．（23-24高二上·天津河西·期末）甲醇固体氧化物燃料电池工作原理示意图如下。下列有关说法正确的是 A．极氧气得电子转化为 B．从燃料电池的负极向正极迁移 C．该燃料电池能将电能转化为化学能 D．B极反应为 【答案】A 【解析】A．由分析可知，A电极氧气得电子转化为，故A正确； B．原电池中阴离子移向负极，故从燃料电池的正极向负极迁移，故B错误； C．该燃料电池是原电池装置，能将化学能转化为电能，故C错误； D．由分析可知，B极为负极，电极反应为，故D错误； 故选A。 13．（23-24高二上·广东·阶段练习）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．该燃料电池A是正极，B是负极 B．电极A上参与的电极反应式为 C．电池工作时，向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应式为 【答案】D 【解析】A．A极通入燃料为负极，B为正极，正极为氧气得电子生成，电极反应为：O2+2CO2+4e-=2，A错误； B．电解质溶液中没有OH-，负极反应为H2+-2e-=H2O+CO2，B错误； C．电池工作时，向负极移动，即向电极A移动，C错误； D．B为正极，正极为氧气得电子生成，电极反应为：O2+2CO2+4e-=2，D正确； 答案选D。 14（23-24高二下·湖南衡阳·期末）某实验小组用这种电极构建全碱性肼(1)—硝酸根燃料电池(如图所示)，已知：双极膜由阴、阳离子膜组成，双极膜中水电离出和，在电场力作用下向两极迁移。下列叙述错误的是 A．电极a为负极，电极b为正极 B．电极b上的电极反应式为 C．电极a上生成5.6g时，有0.8mol向电极a迁移 D．转移1mol电子时，负极区溶液质量增重10g 【答案】C 【解析】A．由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，故A正确； B．由分析可知，电极b为正极，在水分子作用下硝酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氨气和氢氧根离子，电极反应式为，故B正确； C．由分析可知，电极a为负极，电极b为正极，则燃料电池工作时，双极膜中水电离出的氢离子向电极b移动，故C错误； D．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为，则转移1mol电子时，负极区逸出7g的氮气，同时流入17g的氢氧根离子，质量增重10g，故D正确； 故选C。 15．（23-2 4新疆乌鲁木齐 ）目前我国已成功将氢氧燃料电池应用于新能源公交汽车中，氢氧燃料电池的反应原理如图。下列说法不正确的是 A．氢氧燃料电池是环保电池 B．该电池工作时电子从电极b移向电极a C．该电池总反应为 D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则a极反应方程式为 【答案】B 【解析】A．氢氧燃料电池的反应物为H2、O2，产物为水，不污染环境，则氢氧燃料电池是环保电池，A正确； B．电池工作时电子从负极移向正极，氢气在负极发生失电子的氧化反应，电极a为负极，该电池工作时电子从电极a移向电极b， B错误； C．氢氧燃料电池的反应物为H2、O2，产物为水，总反应式为，C正确； D．若离子导体选择稀硫酸溶液，则负极上氢气失电子生成氢离子，负极反应式为，D正确； 故选B。 16．（23-24高二下·湖南湘西·期末）甲烷-氧气燃料电池的工作原理如图所示(两电极均为惰性电极)，下列说法正确的是 A．电极上的电极反应式为 B．电池工作时，电子的流动方向为M电极→N电极→电解质溶液→M电极 C．电池工作时，N电极上发生还原反应，失去电子 D．每转移电子，此时消耗和的总质量为 【答案】D 【解析】A. 由分析可知，电极上的电极反应式为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，A错误； B. 电池工作时，电子不能经过电解质溶液或熔融的电解质，故电子的流动方向为M电极经导线流向N电极，B错误； C. 由分析可知，电池工作时，N电极为正极，通入氧气，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，N电极上发生还原反应，得到电子，C错误； D. 每转移电子，此时消耗O2和CH4的总质量为=，D正确； 故答案为：D。 2、 非选择题（本大题共4小题，共56分） 17．（23-24高二上·湖南长沙·期末）回答下列问题。 (1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 口通入；电池工作时，向 极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导，则电池工作时负极电极反应式为 。 (2)银锌电池总反应为：。则负极电极反应式： 。正极电极反应式： 。 (3)铅酸蓄电池反应为。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。 ①铅酸蓄电池的负极材料 （填“Pb”或“PbO2”）极。 ②放电时负极电极反应式为： 。充电时的阳极反应式： 。 【答案】(1) b X H2-2e-+O2-=H2O (2) Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- (3) Pb Pb-2e-+SO=PbSO4 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO 【解析】（1）①X是电子流出的一极，X电极为负极，Y电极为正极，氧气从b口通入，氢气从a口通入，电池工作时阴离子移向负极，即OH-向X电极移动； ②若用固体金属氧化物陶瓷作电解质，则氢氧燃料电池的负极反应为H2-2e-+O2-=H2O； （2）该电池中Zn失电子为负极，负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；正极是Ag2O，正极的电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-； （3）①根据总反应可知，放电时，Pb失去电子发生氧化反应，Pb为负极； ②负极Pb失去电子发生氧化反应生成PbSO4，则负极的电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，正极PbO2发生得电子的还原反应生成PbSO4，正极电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4+2H2O，充电时，阳极发生氧化反应，PbSO4失去电子变成PbO2，电极反应式为：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO。 18．（23-24高二上·广东广州·阶段练习）Ⅰ.某小组同学采用电化学装置验证“”为可逆反应。 (1)按照如图的装置图，组装好仪器后，分别在两烧杯中加入一定浓度的a、b两电解质溶液，闭合开关K，观察到的现象为：Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针归零，说明此时反应达到平衡。则a为 溶液；b为 溶液；(写a、b化学式) (2)再向左侧烧杯中滴加较浓的 溶液，产生的现象为 。表明“”为可逆反应。 Ⅱ.利用电极反应可探究物质氧化性、还原性的变化规律。 已知：酸性介质中，1mol/L不同电对的电极电势见下表。电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强；电极电势越低，其还原型物质的还原性越强。 电对(氧化型/还原型) 电极电势 0.771 0.536 用可逆反应设计电池，按图a装置进行实验，测得电压随时间t的变化如图b所示： (3)电池初始工作时，正极的电极反应式为 。 (4)某小组从还原型物质浓度、氧化性变化的角度分析图b，提出以下猜想： 猜想1：增大，的氧化性减弱，正极的电极电势降低。 猜想2：减小，的氧化性增强，负极的电极电势升高。 ①时间后，按图a装置探究，验证上述猜想的合理性，完成表中填空。 实验 实验操作 电压E/V 结论 ⅰ 往烧杯A中加入适量Fe E 0 猜想1成立 ⅱ 往烧杯B中加入适量 猜想2成立 ②有同学认为，上述实验不足以证明猜想1成立。利用上述反应，从化学平衡移动的角度解释猜想1不足以成立的理由 。 ③为进一步验证猜想1，进行实验ⅲ，完成表中填空。 实验 实验操作 电压E/V 结论 ⅲ 往烧杯A中加入适量 猜想1成立 结论：可逆氧化还原反应中，浓度的变化引起电对氧化性变化，从而改变电池反应方向。 【答案】(1) 或与混合 (2) Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转，一段时间后指针归零 (3) (4) < 固体 加入铁粉后，同时造成增大，减小，都能使平衡逆移，使 固体 【解析】（1）利用原电池原理来证明反应为可逆反应，两电极反应为Fe2+-e-=Fe3+、Ag++e-=Ag，则一个电极必须是与Fe3+不反应的材料，可用石墨或者铂电极，左侧烧杯中电解质溶液必须含有Fe3+或者Fe2+，为FeSO4或Fe2(SO4)3与FeSO4的混合溶液，右侧烧杯中电解质溶液必须含有Ag+，为AgNO3溶液，故答案为：或Fe2(SO4)3与FeSO4的混合；AgNO3； （2）反应达到平衡后，左侧烧杯的溶液中含有Fe3+，要证明反应为可逆反应，可加入较浓的Fe2(SO4)3溶液，平衡逆向移动，电流方向与原电流方向相反，即电流计指针向左偏转，固体银溶解，但一段时间后指针归零，故答案为：Fe2(SO4)3；Ag电极上固体逐渐减少，指针向左偏转，一段时间后指针归零。 （3）根据电极电势可知电池初始工作时铁离子在正极得到电子，正极的电极反应式为。 （4）①往烧杯A中加入适量Fe，铁离子被还原为亚铁离子，增大，的氧化性减弱，此时左侧电极电势降低，若电极电压E＜0，猜想1成立；要证明猜想2成立，只需要降低碘离子浓度即可，所以往烧杯B中加入适量固体，使碘离子转化为碘化银，若E＜0，猜想2成立； ②由于加入铁粉后，同时造成增大，减小，都能使平衡逆移，使，所以上述实验不足以证明猜想1成立。 ③根据②中分子为防止铁离子浓度的变化对实验造成的干扰，需要保持铁离子浓度不变，所以实验ⅲ为往烧杯A中加入适量固体，，则猜想1成立。 19（22-23 辽宁朝阳·期末）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下是几种不同形式的原电池装置，请根据题中提供的信息，填写空格。 (1)某原电池的装置如图1所示。若需将反应设计成如图1所示的原电池装置，则A(负极)极材料为 (填化学式)，B(正极)极的电极反应式为 ，溶液C为 。    (2)如图2是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是 (填字母)。    A．盐桥中的阴离子向溶液移动 B．电子流动方向为Zn→盐桥→Cu C．铜片作电池的正极 D．该电池比单液原电池的电流更稳定 (3)甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图3。电池总反应为，则a处充入的是 (填化学式)，电极c的电极反应式为 ；若线路中转移3mol电子，则上述燃料电池消耗的的质量为 g。      【答案】(1) Fe； (或) 溶液[或溶液等含的电解质溶液] (2)ACD (3) 16 【解析】（1）原电池反应中负极失电子，正极得电子，则铁失去电子变成亚铁离子，铁极为负极，正极为铁离子得到电子变为亚铁离子，电极反应式为（或），溶液应为铁盐且阴离子得电子能力小于氢离子，溶液C可为溶液（或溶液等含的电解质溶液）； （2）A．原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的阴离子向溶液移动，A项正确； B．Zn作负极，Cu作正极，电子从负极沿着导向移到正极，不经过盐桥，B项错误； C．根据分析可知铜片一极铜离子得电子为正极，C项正确； D．双液原电池中锌单质和硫酸锌接触，铜单质和硫酸铜接触，两份溶液通过盐桥联通，不会出现氧化剂和还原剂之间的直接反应，电池效率提高了，电流更稳定，即双液原电池比单液原电池的电流更稳定，D项正确； 答案选ACD。 （3）由结构示意图可知电子由c极向b极移动，故c为负极，则a处充入的气体为； 负极甲醇失去电子发生氧化反应，电极反应式为：； 由电极反应可知转移6mol电子消耗1mol甲醇，故转移3mol电子消耗的甲醇的质量为。 20．（23-24高二下·山东烟台·期中）电化学原理在生产生活中有广泛应用，新型电池的开发和利用成为当前科学研究的重要方向。 (1)如图，在的铁棒末端分别连上一块片和片，静置于含有及酚酞的混合凝胶上，已知空气中的氧气能不断进入凝胶中，一段时间后发现凝胶的某些区域发生了变化(如图所示)： 已知：与结合形成蓝色沉淀。 ①装置a发生的原电池反应为：，现象为区域甲溶液变红，写出区域乙的电极反应 。 ②装置b在区域丙溶液变红，写出区域丙电极反应 ，区域丁观察到的现象是 。 (2)电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液是，电池的总反应可表示为：。已知会与水反应生成有刺激性气味的气体：，电池正极发生的电极反应式为 ；组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。 (3)某团队设计的新型原电池如图所示，其中电极的电极反应式为 ，其中膜是 (“阳”或“阴”)离子交换膜。 (4)铝电池具有高效耐用、可燃性低、成本低、充电快速等优点，可成为常规电池的安全替代品，将纳米级嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量。其中有机离子导体主要含，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过，工作原理如图所示，写出该电池的负极电极反应式 。 【答案】(1) Zn—2e－=Zn2+ O2+2H2O+4e－=4OH－ 产生蓝色沉淀 (2) 2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2↑ 锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，且SOCl2也可与水反应 (3) 4OH﹣—4e﹣=O2↑+2H2O 阴 (4)Al+7—3e－=4 【解析】（1）①装置a中，铁锌在含有铁氰化钾及酚酞的混合凝胶上构成原电池，金属性强于铁的锌电极做原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e－=Zn2+，故答案为：Zn—2e－=Zn2+； ②装置b中，铁铜在含有铁氰化钾及酚酞的混合凝胶上构成原电池，金属性强于铜的铁电极做原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子与铁氰酸根离子反应生成蓝色沉淀，铜电极为正极，水分子作用氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e－=4OH－，故答案为：O2+2H2O+4e－=4OH－；产生蓝色沉淀； （2）由电池的总反应可知，锂为电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，SOCl2电极正极，SOCl2得到电子发生还原反应生成氯离子、硫和二氧化硫，电极反应式为2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2↑，锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，且SOCl2也可与水反应，所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，故答案为：2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2↑；锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，且SOCl2也可与水反应； （3）由图可知，通入氧气的Hg/Hg2SO4电极为原电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e－=2H2O，Hg/HgO电极为负极，氢氧根离子在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH－—4e－= O2↑+2H2O，电池工作时，钾离子通过阳离子交换膜a进入中间池中，硫酸根离子通过阳离子交换膜进入中间池中，故答案为：4OH－—4e－=O2↑+2H2O；阴； （4）由电子移动方向可知，铝电极为原电池的负极，在四氯合铝酸根离子作用下铝失去电子发生氧化反应生成二铝合七氯酸根离子，电极反应式为Al+7—3e﹣=4，故答案为：Al+7—3e﹣=4。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$