专题10 原电池 化学电源-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练（人教版2019选择性必修1）

专题10 原电池 化学电源题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】原电池的工作原理 1 【题型二】原电池原理的应用 4 【题型三】化学电源电极反应式的书写方法 6 【题型四】新型电池常考的热点问题分析 9 二、分阶培优练 11 【题型一】原电池的工作原理 【典例分析】碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，正确的是 A．两种电池的负极反应物均为外壳金属 B．两种电池工作时都是MnO2发生氧化反应 C．碱性锌锰电池工作时KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池中离子导体与电极反应物接触更充分 【提分秘籍】 基本规律 1．原电池的判断方法 依据原电池的形成条件分析判断，主要是四方面： 2．原电池工作原理 （1）原理：负极→失电子→发生氧化反应→电子通过导线流向正极→正极→得电子→发生还原反应 （2）模型图 【特别提醒】①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ②若有离子交换膜，离子可选择性通过离子交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极，阴离子可通过阴离子交换膜移向负极。 ③电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能通过导线，可以形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 3．原电池正、负极的判断方法 判断依据 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中 离子迁移方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 电极反应类型 氧化反应 还原反应 反应现象 电极溶解 电极增重或有气泡产生 【变式演练】 1．锂锰电池是最常见的一次性3V锂电池，电池的总反应为，电池结构如图所示，下列说法正确的是 A．电解质可用氯化锂溶液代替 B．a极发生还原反应，电极反应式为 C．电池放电时，移向a极 D．电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.7g 2．浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是 A．电池工作时，通过离子导体移向X极区 B．电流由Y极通过外电路流向X极 C．X极发生的反应为 D．Y极每生成，X极区得到 3．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的电极反应为 C．电池工作一段时间后，溶液的浓度会变小 D．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能 【题型二】原电池原理的应用 【典例分析】某学习小组查阅资料知氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为 C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 【提分秘籍】 基本规律： 1．根据原电池原理设计原电池 根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。 (1)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (2)设计原电池时，若氧化还原反应中无明显的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电能力，往往加入强碱或强酸。如燃料电池中一般可加入KOH或H2SO4增强溶液的导电能力。 2．加快氧化还原反应速率 如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。 3．比较金属活动性的强弱 如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。 【特别提醒】通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极，如Mg­Al­NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg>Al。 4．用于金属的防护（要保护的金属做正极） 如要保护一个铁闸门，可用导线将其与锌块相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。 【变式演练】 1．某科研机构将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池，实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 A．石墨Ⅰ为负极，发生还原反应 B．电池工作时，向石墨Ⅱ电极处移动 C．石墨Ⅱ电极反应式为 D．石墨Ⅰ生成22.4L 时，外电路中通过6mol电子 2．A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，下列说法正确的是 装置 甲 乙 丙 现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 A．装置甲溶液中的阴离子移向B极 B．装置乙中C极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ C．装置丙中电流由A→导线→D→电解质溶液→A D．四种金属活动性由强到弱的顺序是B＞A＞D＞C 3．一种新型微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，下列说法正确的是。 A．该电池能在高温下工作 B．a极为电池的正极 C．有机废水处理后pH降低 D．处理的电极反应为 【题型三】化学电源电极反应式的书写方法 【典例分析】硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池，工作原理如图所示，该电池工作时反应为： 4VB2+11O2 = 4B2O3+2V2O5。 下列说法不正确的是 A．电极a发生还原反应 B．电流由电极a经负载流向VB2极 C．VB2极发生的电极反应为：2VB2 +22OH−-22e−=V2O5+2B2O3 +11H2O D．图中选择性透过膜允许阳离子选择性透过 【提分秘籍】 基本规律： 1．电极反应式的书写方法 (1)一般电极反应式的书写方法 ①定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 ②看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合 OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 ③两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 (2)已知总反应式，书写电极反应式 ①分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 ②在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 ③根据质量守恒配平电极反应式。 (3)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 2．可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明确可充电电池放电时为原电池，充电时为电解池。 (1)原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。 (2)原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。 3．燃料电池电极反应式的书写 (1)燃料电池的正、负极均为惰性电极，均不参与反应。 (2)正极反应式的书写 正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，根据电解质的不同，正极反应式的书写分以下几种情况： ①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 ②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 ③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 (3)负极反应式的书写 若负极通入的气体为含碳化合物CO、CH4、CH3OH等，碳元素均转化为正四价的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳气体，在碱性溶液中生成碳酸根离子，在熔融碳酸盐中生成二氧化碳，含有氢元素的化合物的电极反应最终都有水生成。 燃料电池的总反应－正极反应＝负极反应，注意将两个反应相减时，要约去正极反应物O2。 【变式演练】 1．一种Zn一催化电极(表面锂掺杂了锡纳米粒子)催化制甲酸盐的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，正极电极反应式为：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH- B．充电时，催化电极周围c(OH-)增大 C．放电时，锡纳米粒子能提高CO2的平衡转化率 D．充电时，催化电极应与电源的负极相连 2．新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFePO4电池是能源汽车关键部件之一，电池工作时的总反应为，其工作原理如图所示： 下列说法错误的是 A．充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接 B．电池工作时，负极材料质量减少1.4g，转移0.4mol电子 C．电池工作时，正极的电极反应为 D．电池进水后将会大大降低其使用寿命 3．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 【题型四】新型电池常考的热点问题分析 【典例分析】一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是 A．电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7 B．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 D．消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mmol电子流入 【提分秘籍】 基本规律： 在解答新型电池类问题时，若给出电池总反应，相关问题的分析可按如下方法进行。 1．电极极性及两极反应物的判断： 首先根据放电总反应式标出电子转移的方向和数目，则放电时失去电子的物质为负极反应物，其所在电极为负极，得到电子的物质为正极反应物，其所在电极为正极；然后根据充电反应是放电反应的逆过程，可判断充电时的阳极(阴极)即为放电时的正极(负极)。 2．电极反应的书写： 根据放电总反应写出放电时正、负极的电极反应；正、负极电极反应的逆过程即为充电时的阳、阴极电极反应。 3．溶液中离子移动方向： 放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 4．pH变化规律： 消耗OH－(H＋)的电极周围，溶液的pH减小(增大)，生成OH－(H＋)的电极周围，溶液的pH增大(减小)。若总反应消耗OH－(H＋)，则电解质溶液的pH减小(增大)；若总反应生成OH－(H＋)，则电解质溶液的pH增大(减小)；若总反应既不消耗也不生成OH－(H＋)，则电解质溶液的pH变化情况由溶液的酸碱性及是否有水生成而定。 【变式演练】 1．一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。有关说法错误的是 A．该装置为原电池，b为原电池的正极 B．a极区溶液的pH增大 C．当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室产生的N2为0.08mol D．b电极反应式： 2．一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料(S)吸附在纳米空心球表面。光照时：S(基态)(激发态)，，下列说法正确的是 A．该装置属于电解池 B．正极的电极反应式为 C．敏化染料还原过程为 D．该电池工作一段时间后需要补充电解质 3．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．下列装置可以构成原电池的是 A． B． C． D． 2．下列有关说法中错误的是(盐桥是浸满饱和溶液的琼脂) A．锌是负极，发生氧化反应 B．铜电极的电极反应式为： C．电子经盐桥从锌电极流向铜电极 D．盐桥中流向右侧烧杯 3．如图是一种新型的光化学电源，当光照射型半导体时，通入和即产生稳定的电流并获得(和是两种有机物)。下列说法不正确的是 A．乙池中的型半导体电极是电池的负极 B．通过全氟磺酸膜从甲池进入乙池 C．甲池中石墨电极上发生的电极反应为 D．总反应为 4．锌溴液流电池是液流电池的一种，能够大容量、长时间的充放电。放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2。下列说法正确的是 A．放电时电极M为负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．充电时ZnBr2溶液的浓度增大 D．电池中间使用阳离子交换膜或阴离子交换膜都可以 5．某化学兴趣小组将锌片和铜片插入番茄中制成水果电池(如图) ，下列叙述正确的是 A．铜片上发生氧化反应 B．锌电极是该电池的正极 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．外电路转移2 mol电子时，产生22.4 L气体 6．科学家开发了基于压电催化和能带弯曲的力场辅助超声波激活电池，电池反应为，电池示意图如图所示。下列叙述正确的是 A．极为负极，发生氧化反应 B．金属Li在中燃烧可生成 C．锂电极的电极反应式为 D．2.24 L (标准状况)完全反应时转移0.2 mol电子 7．某学生设计了如图所示的实验装置，实验过程中发现电流计指针发生了偏转，下列说法错误的是 A．食醋属于弱电解质 B．铁棒为该装置的负极 C．铜罐表面发生了还原反应 D．电子由铁棒流出，经过导线和电流计流向铜罐 8．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 9．某原电池的总反应离子方程式为：，不能实现该反应的原电池为 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 10．科研人员利用酸性和碱性两种电解质溶液之间存在的氢离子浓度差，设计了一种如图所示的全氢电池。下列有关叙述错误的是 A．该电池可将酸碱中和能转化为电能 B．该电池中的氢气可循环利用 C．钠离子通过离子交换膜向左侧迁移 D．电极M发生的电极反应式为 培优第二阶——能力提升练 11．我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”“”电池。以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放电时该电池“吸入”，充电时“呼出”。该电池“吸入”时的总化学方程式为：。其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．“吸入”时，电子流向为MWCNT→导线→钠箔 B．该电池可用NaCl溶液做电解质 C．放电时，MWCNT处的电极反应式为 D．每吸收6.72L(标准状况下)，转移的电子数目为1.2mol 12．二次水泥基电池的放电机理如图所示，以为正极活性材料、为负极活性材料，以在水泥砂浆中加入少量短碳纤维和一定量的碱性溶液混合的水泥砂浆为电解液，电池放电的总反应为。下列说法错误的是 A．A极为负极活性材料，B极为正极活性材料 B．正极的电极反应式为 C．电池中的离子交换膜可选用阴离子交换膜 D．电子从B极流出沿外电路移向A极 13．将CO2转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用CO2和H2获取CH4工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生CH4的电极反应式为CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O C．工作时质子向电极a迁移 D．当有1mol氢气反应时，有2mol电子在b极产生经过导线流向a级，再经过溶液流回b极 14．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．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 15．我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下，该电池以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．电子由a极经导线流向b极 B．b极的电势比a极的高 C．b极电极反应式： D．溶液中每增加1mol阴离子，消耗锌的质量是65g 16．电池可用于无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法正确的是 A．该电池的总反应为：， B．在石墨电极上发生氧化反应 C．电极是该电池的正极 D．溶液中向正极移动 17．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的材料，电池反应为。下列说法正确的是 A．电解质中加入硫酸能增强导电性 B．电池充电时间越长，电池中的量越多 C．电池工作时，正极可发生反应： D．电池工作时，外电路中流过电子，负极材料减重 18．氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型燃料电池的装置如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．电解溶液制钠 B．电解熔融制汞 C．向电极b方向迁移 D．当消耗时，电路中转移电子 19．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是 A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 20．采用铝空气电池的新能源汽车一次性加注铝电极可行驶，铝空气电池是由铝合金电极、空气电极、中性或碱性水溶液构成的。下列有关说法正确的是 A．空气电极是负极 B．电子由铝合金电极经电解质溶液流向空气电极 C．负极的反应式为： D．电池工作时铝合金电极不断被消耗 培优第三阶——培优拔尖练 21．钴酸锂()电池工作原理如下图，A极材料是金属锂和石墨的复合材料(石墨作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式。下列说法不正确的是 A．充电时，由极区域移向极区域 B．充电时，A为阴极，发生还原反应 C．放电时，B为正极，电极反应式为 D．废旧钴酸锂()电池进行“放电处理”使锂元素富集至正极，有利于回收 22．将CO2转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用CO2和H2获取CH4工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生CH4的电极反应式为CO2 + 8H+ + 8e- = CH4 + 2H2O C．工作时质子向电极a迁移 D．有22.4L氢气反应时，有2mol电子从b极经过导线流向a级，再经过溶液流回b极 23．太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图。M电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Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是 A．放电时Li+从左边移向右边，从右边移向左边 B．放电时，正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 C．充电时M极连接电源的负极，电极反应式为6C+xe-= D．充电时电路中通过2.0mol电子，产生28gLi 24．新型电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．负极电极反应式为 B．M膜为阳离子交换膜、N膜为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后浓度将增大 D．外电路每转移电子，理论上增重 25．一种新型碳纳米管二次电池的装置如图所示。下列说法错误的是 A．碳电极上的电极反应式为 B．该电池工作时，能量转化形式主要是化学能转化为电能 C．该电池工作时，由右通过阴离子交换膜向左迁移 D．电极上发生还原反应，得到电子 26．燃料电池法可以处理高浓度氨氨废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向b极室迁移 B．电极a的电极反应： C．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小 D．电池的总反应： 27．氧化乙烯制备乙醛同时获得电能的装置如图所示，其电池总反应为。下列说法错误的是 已知：两电极均为惰性电极。 A．M电极上发生氧化反应，失去电子 B．N电极上的反应式为 C．电池工作时，溶液中的阴离子往M电极迁移 D．电池工作时，外电路中电子流动方向为M→灯泡→N 28．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示。电池的总反应为：。该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低 C．VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-= +2 +4H2O D．若有0.01molVB2参与反应，则有0.16molOH-通过阴离子交换膜移到负极 29．一种碱性硼化钒()—空气电池的工作原理如图，其中电极发生的反应为(未配平)，离子选择性膜只允许通过。电池工作时，下列说法正确的是 A．电流从电极流出，经用电器流入石墨电极 B．通过离子选择性膜从左室移向右室 C．石墨电极上发生的反应方程式为： D．当有电子通过用电器时，电极的质量减小 30．回答下列问题。 (1)通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应： H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2 ①电极a上发生电极反应式： 。 ②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为 。 (2)FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式： 。 (3)如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式： 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用： 。 (4)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为 极，Y极反应式： 。 ②Y极生成1molCl2时， molLi+移向 (填“X”或“Y”)极。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 原电池 化学电源题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】原电池的工作原理 1 【题型二】原电池原理的应用 5 【题型三】化学电源电极反应式的书写方法 8 【题型四】新型电池常考的热点问题分析 12 二、分阶培优练 15 【题型一】原电池的工作原理 【典例分析】碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，图1、图2分别为碱性锌锰电池和普通锌锰电池的构造图。其总反应分别为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)。下列关于两种电池的说法中，正确的是 A．两种电池的负极反应物均为外壳金属 B．两种电池工作时都是MnO2发生氧化反应 C．碱性锌锰电池工作时KOH不参与电极反应 D．碱性锌锰电池中离子导体与电极反应物接触更充分 【答案】D 【详解】A．碱性锌锰电池负极反应物是锌粉，不是金属外壳，A错误； B．两种电池工作时都是MnO2发生还原反应，B错误； C．碱性锌锰电池工作时，负极上Zn被氧化生成Zn(OH)2，其电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，则KOH参与电极反应，C错误； D．碱性锌锰电池中电极反应物是锌粉，与离子导体接触更充分，D正确 答案选D。 【提分秘籍】 基本规律 1．原电池的判断方法 依据原电池的形成条件分析判断，主要是四方面： 2．原电池工作原理 （1）原理：负极→失电子→发生氧化反应→电子通过导线流向正极→正极→得电子→发生还原反应 （2）模型图 【特别提醒】①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ②若有离子交换膜，离子可选择性通过离子交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极，阴离子可通过阴离子交换膜移向负极。 ③电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动，离子只能在溶液中移动而不能通过导线，可以形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”。 3．原电池正、负极的判断方法 判断依据 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较弱的金属或导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中 离子迁移方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 电极反应类型 氧化反应 还原反应 反应现象 电极溶解 电极增重或有气泡产生 【变式演练】 1．锂锰电池是最常见的一次性3V锂电池，电池的总反应为，电池结构如图所示，下列说法正确的是 A．电解质可用氯化锂溶液代替 B．a极发生还原反应，电极反应式为 C．电池放电时，移向a极 D．电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.7g 【答案】D 【分析】由总反应和电子移动方向可知，a极为电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，b极为正极，锂离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成LiMnO2，电极反应式为。 【详解】A．金属锂会和水发生反应生成氢氧化锂和氢气，所以电解质不能用氯化锂溶液代替，故A错误； B．由分析可知，a极为电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，故B错误； C．由分析可知，a极为电池的负极，b极为正极，所以电池放电时，阳离子锂离子向正极b移动，故C错误； D．由分析可知，b极为正极，锂离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成LiMnO2，电极反应式为，则电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.1mol×7g/mol=0.7g ，故D正确；故选D。 2．浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法错误的是 A．电池工作时，通过离子导体移向X极区 B．电流由Y极通过外电路流向X极 C．X极发生的反应为 D．Y极每生成，X极区得到 【答案】B 【分析】X极上生成氢气，H+发生还原反应：，X极为正极，Y极上发生氧化反应：，Y极是负极； 【详解】A．由分析可知，X为正极，Y为负极，电池工作时，阳离子移向正极，则Li+向X极区移动，A正确； B．加入盐酸，X极上生成氢气，H+发生还原反应：，X极为正极，Y极上发生氧化反应：，Y极是负极，在外电路中电流由正极流向负极即从X极通过外电路流向Y极，B错误； C．X极上生成氢气，发生还原反应，电极反应式为，C正确； D．Y极每生成2mol Cl2，转移4 mol电子，有4 mol Li+向正极移动，则X极区得到4 mol LiCl，D正确； 答案选B。 3．近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。下列说法正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的电极反应为 C．电池工作一段时间后，溶液的浓度会变小 D．该装置可将酸碱中和反应的化学能转化为电能 【答案】D 【分析】a电极发生氧化反应放出氧气、b电极氧气得电子发生还原反应，a是负极、b是正极。 【详解】A．根据以上分析，a是负极、b是正极，故A错误； B．b是正极，电极b的电极反应为，故B错误；   C．a是负极、b是正极，a极室K+向右移动，b极室硫酸根离子向左移动，电池工作一段时间后，溶液的浓度会变大，故C错误； D．该装置总反应为2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O，可将酸碱中和反应的化学能转化为电能，故D正确； 选D。 【题型二】原电池原理的应用 【典例分析】某学习小组查阅资料知氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为 C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯 【答案】B 【分析】根据题意可知，氧化性＞Fe3+，则在原电池反应中，乙烧杯中含有高锰酸钾，因此在b电极得电子，b电极为正极，则溶液A含有Fe2+，Fe2+在a电极失电子，a电极为负极，据此作答。 【详解】A．由分析可知，Fe2+在a电极失电子，则溶液A含有Fe2+，故A错误； B．乙烧杯中(b电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为，故B正确； C．根据分析可知，a电极为负极，b电极为正极，电流由正极沿导线流入负极，则电流从b经过外电路流向a，故C错误； D．电池工作时，乙池消耗、H+，阳离子消耗更多，则盐桥中K+移向乙池，甲池Fe2+失电子生成Fe3+，正电荷数增多，则盐桥中的移向甲烧杯，故D错误； 故答案选B。 【提分秘籍】 基本规律： 1．根据原电池原理设计原电池 根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。 (1)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (2)设计原电池时，若氧化还原反应中无明显的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电能力，往往加入强碱或强酸。如燃料电池中一般可加入KOH或H2SO4增强溶液的导电能力。 2．加快氧化还原反应速率 如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。 3．比较金属活动性的强弱 如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。 【特别提醒】通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极，如Mg­Al­NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg>Al。 4．用于金属的防护（要保护的金属做正极） 如要保护一个铁闸门，可用导线将其与锌块相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。 【变式演练】 1．某科研机构将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池，实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 A．石墨Ⅰ为负极，发生还原反应 B．电池工作时，向石墨Ⅱ电极处移动 C．石墨Ⅱ电极反应式为 D．石墨Ⅰ生成22.4L 时，外电路中通过6mol电子 【答案】B 【分析】由电极上物质的变化可知，左边电极氮元素化合价降低，发生还原反应，为正极；右边电极碳元素化合价升高，发生氧化反应，为负极。 【详解】A．石墨Ⅰ上氮元素化合价降低，发生还原反应，为正极，A错误； B．为阴离子，阴离子的由正极移向负极，B正确； C．石墨Ⅱ上发生氧化反应，电极反应式为　，C错误； D．未说明为标准状况，难以计算氮气、电子的物质的量，D错误； 故选B。 2．A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，下列说法正确的是 装置 甲 乙 丙 现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 A．装置甲溶液中的阴离子移向B极 B．装置乙中C极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+ C．装置丙中电流由A→导线→D→电解质溶液→A D．四种金属活动性由强到弱的顺序是B＞A＞D＞C 【答案】C 【详解】A．在装置甲中金属A不断溶解，则A作原电池的负极，B作原电池的正极，在电解质溶液中，阴离子移向正电荷较多的A极，A错误； B．在乙中C电极的质量增加，则C电极为原电池的正极，B电极为原电池的负极，C电极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，B错误； C．在装置丙中，电极A上有气体产生，则A为原电池的正极，D为原电池的负极。负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，外电路中电子定向移动，在内电路中离子定向移动，电流的方向为正电荷移动方向。电流由正极经导线流向负极，因此电流方向为A→导线→D→电解质溶液→A，C正确； D．在原电池装置中，负极金属活泼性强于正极，根据装置甲可知金属活动性：A＞B；根据装置乙中现象，可知金属活动性：B＞C；根据装置丙的现象可知金属活动性：D＞A，故四种金属活动性由强到弱的顺序是：D＞A＞B＞C，D错误； 故合理选项是C。 3．一种新型微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，下列说法正确的是。 A．该电池能在高温下工作 B．a极为电池的正极 C．有机废水处理后pH降低 D．处理的电极反应为 【答案】C 【分析】该电池在b电极硝酸根被还原为氮气b是正极，a为负极在a极有机物被氧化为二氧化碳。 【详解】A．该电池是微生物燃料电池，高温条件下微生物死亡，因此不能在高温条件下工作，故A错误； B．据分析，a极发生氧化反应，因此a极为电池的负极，故B错误； C．有机废水在a极被氧化后，生成二氧化碳，参与反应的还有水，生成物除了二氧化碳还有氢离子，因此处理后溶液pH降低，故C正确； D．b为正极，处理的电极反应为，故D错误； 故选C。 【题型三】化学电源电极反应式的书写方法 【典例分析】硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池，工作原理如图所示，该电池工作时反应为： 4VB2+11O2 = 4B2O3+2V2O5。 下列说法不正确的是 A．电极a发生还原反应 B．电流由电极a经负载流向VB2极 C．VB2极发生的电极反应为：2VB2 +22OH−-22e−=V2O5+2B2O3 +11H2O D．图中选择性透过膜允许阳离子选择性透过 【答案】D 【分析】由图可知，空气通入电极a，则电极a为正极，发生还原反应，反应式为；硼化钒电极发生氧化反应，总反应式为，总反应式减去正极反应式得到负极反应式，负极反应方程式为：。 【详解】A．根据分析可知，电极a为正极，发生还原反应，A项正确； B．电流由正极到负极，即由电极a经过负载流向极，B项正确； C．根据分析可知，极的电极方程式为：，C项正确； D．图中选择性透过膜允许阴离子选择性透过，D项错误； 答案选D。 【提分秘籍】 基本规律： 1．电极反应式的书写方法 (1)一般电极反应式的书写方法 ①定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 ②看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合 OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 ③两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 (2)已知总反应式，书写电极反应式 ①分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 ②在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 ③根据质量守恒配平电极反应式。 (3)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 2．可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时，要明确可充电电池放电时为原电池，充电时为电解池。 (1)原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应，对应元素化合价升高。 (2)原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应，对应元素化合价降低。 3．燃料电池电极反应式的书写 (1)燃料电池的正、负极均为惰性电极，均不参与反应。 (2)正极反应式的书写 正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，根据电解质的不同，正极反应式的书写分以下几种情况： ①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 ②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 ③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 (3)负极反应式的书写 若负极通入的气体为含碳化合物CO、CH4、CH3OH等，碳元素均转化为正四价的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳气体，在碱性溶液中生成碳酸根离子，在熔融碳酸盐中生成二氧化碳，含有氢元素的化合物的电极反应最终都有水生成。 燃料电池的总反应－正极反应＝负极反应，注意将两个反应相减时，要约去正极反应物O2。 【变式演练】 1．一种Zn一催化电极(表面锂掺杂了锡纳米粒子)催化制甲酸盐的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，正极电极反应式为：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH- B．充电时，催化电极周围c(OH-)增大 C．放电时，锡纳米粒子能提高CO2的平衡转化率 D．充电时，催化电极应与电源的负极相连 【答案】A 【分析】放电时Zn为负极，发生反应，催化电极为正极，发生反应CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-；充电时Zn电极为阴极，与电源的负极相连，催化电极为阳极，与电源的正极相连。 【详解】A．放电时，正极电极反应式为CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，A项正确； B．充电时，催化电极为阳极，发生反应4OH- -4e- = O2↑+2H2O，充电时，消耗了OH-，减小，B项错误； C．催化剂只能改变化学反应速率，不能使平衡移动，故不能提高CO2的平衡转化率，C项错误； D．充电时，催化电极为阳极，应与电源的正极相连，D项错误； 答案选A。 2．新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFePO4电池是能源汽车关键部件之一，电池工作时的总反应为，其工作原理如图所示： 下列说法错误的是 A．充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接 B．电池工作时，负极材料质量减少1.4g，转移0.4mol电子 C．电池工作时，正极的电极反应为 D．电池进水后将会大大降低其使用寿命 【答案】B 【分析】由锂离子的移动方向可知，电极a是原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生还原反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6—xe—=xLi++6C，电极b为正极，锂离子作用下Li1－xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为，充电时，电极a与电源负极连接做阴极，电极b与电源正极连接做阳极。 【详解】A．由分析可知，充电时，电极a与电源负极连接做阴极，电极b与电源正极连接做阳极，故A正确； B．由分析可知，电极a是原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生还原反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6—xe—=xLi++6C，则负极材料质量减少1.4g时，转移电子的物质的量为×1=0.2mol，故B错误； C．由分析可知，电极b为正极，锂离子作用下Li1－xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为，故C正确； D．锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，则电池进水会使锂与水反应而消耗，将会大大降低其使用寿命，故D正确； 故选B。 3．如下图为甲醇燃料电池的工作原理示意图，下列有关说法不正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从a极通过负载流向b极 B．该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，标况下消耗的的体积为5.6L C．Pt(a)电极的反应式为 D．该燃料电池工作时由b极室向a极室移动 【答案】D 【分析】在甲醇燃料电池中，燃料甲醇失电子发生氧化反应生成二氧化碳，a是负极；氧气得电子发生还原反应生成水，b是正极。 【详解】A．a是负极、b是正极，工作过程中电子从a极通过负载流向b极，故A正确 B．根据，该燃料电池工作时电路中通过1mol电子时，消耗0.25mol氧气，则标况下消耗的体积为5.6L，故B正确； C．甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则电极的反应式为，故C正确； D．a是负极、b是正极，该燃料电池工作时由a极室向b极室移动，故D错误； 答案选D。 【题型四】新型电池常考的热点问题分析 【典例分析】一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是 A．电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7 B．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a C．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 D．消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mmol电子流入 【答案】D 【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。 【详解】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极， 在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确； B．原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，B正确； C．b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为，在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，C正确； D．根据反应可知，参加反应时转移2 mol电子，的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，D错误； 故选D。 【提分秘籍】 基本规律： 在解答新型电池类问题时，若给出电池总反应，相关问题的分析可按如下方法进行。 1．电极极性及两极反应物的判断： 首先根据放电总反应式标出电子转移的方向和数目，则放电时失去电子的物质为负极反应物，其所在电极为负极，得到电子的物质为正极反应物，其所在电极为正极；然后根据充电反应是放电反应的逆过程，可判断充电时的阳极(阴极)即为放电时的正极(负极)。 2．电极反应的书写： 根据放电总反应写出放电时正、负极的电极反应；正、负极电极反应的逆过程即为充电时的阳、阴极电极反应。 3．溶液中离子移动方向： 放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 4．pH变化规律： 消耗OH－(H＋)的电极周围，溶液的pH减小(增大)，生成OH－(H＋)的电极周围，溶液的pH增大(减小)。若总反应消耗OH－(H＋)，则电解质溶液的pH减小(增大)；若总反应生成OH－(H＋)，则电解质溶液的pH增大(减小)；若总反应既不消耗也不生成OH－(H＋)，则电解质溶液的pH变化情况由溶液的酸碱性及是否有水生成而定。 【变式演练】 1．一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。有关说法错误的是 A．该装置为原电池，b为原电池的正极 B．a极区溶液的pH增大 C．当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室产生的N2为0.08mol D．b电极反应式： 【答案】B 【分析】从图示看，装置是利用C6H10O5自发进行氧化还原反应生成二氧化碳设计而成的原电池，左室中C6H10O5被氧化生成二氧化碳，C元素化合价升高，故a极是负极，右室硝酸根离子被还原生成氮气，N元素的化合价降低，硝酸根离子得电子发生还原反应，则b极是正极； 原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此分析。 【详解】A．由分析可知，该装置为原电池，b为原电池的正极，故A正确； B．a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C6H10O5-24e-+7H2O═6CO2↑+24H+，a极区溶液的H+浓度增大，pH减小，故B错误； C．当左室有4.48L(标准状况下）CO2生成，即生成0.2molCO2气体，根据反应式为C6H10O5-24e-+7H2O═6CO2↑+24H+转移mol=0.8mol电子，根据正极电极反应式为2NO+10e-+12H+=N2↑+6H2O可得生成N2的物质的量为mol=0.08mol，故C正确； D．b极硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为：，故D正确； 故选B。 2．一种染料敏化太阳能电池如图，其成本便宜且对环境无污染。敏化染料(S)吸附在纳米空心球表面。光照时：S(基态)(激发态)，，下列说法正确的是 A．该装置属于电解池 B．正极的电极反应式为 C．敏化染料还原过程为 D．该电池工作一段时间后需要补充电解质 【答案】B 【分析】根据图示装置可以知道：敏化染料（S）吸附在TiO2纳米空心球表面，光照时：S(基态)(激发态)，，M电极为电池负极，发生氧化反应，N电极为电源正极，正极电极发生还原反应，电极反应式是：I3-+2e-═3I-。 【详解】A．由分析可知，该装置为原电池，故A错误； B．正极电极发生还原反应，正极的电极反应式为，故B正确； C．敏化染料还原过程为2S++3I-═2S+I，故C错误； D．由图可知，I-与I可互相转化，循环往复，不需要补充，故D错误； 故选B。 3．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 【答案】A 【分析】该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-发生失电子的氧化反应生成CO2，负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极反应式为4H++O2+4e-═2H2O↑，原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜移向正极、Cl-通过阴离子交换膜移向负极，可实现海水淡化，则隔膜Y为阳离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．负极上CH3COO-失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成氢离子，电极反应式为，A正确； B．该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，B错误； C．标况下2.24L空气中含有n（O2）=×20%=0.02mol，每消耗1mol氧气转移4mol电子，据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol，C错误； D．负极区生成氢离子，需要氯离子；正极区消耗氢离子，需要钠离子，所以Y是阳离子交换膜，D错误； 故选A。 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．下列装置可以构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。 【详解】A．蔗糖溶液不导电，无法形成闭合回路，故A错误； B．该装置有活泼性不同的两个电极，能形成闭合回路，且有自发的氧化还原反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，故B正确； C．该装置两个电极相同，不能形成原电池，故C错误； D．该装置没有形成闭合回路，故D错误； 故选B。 2．下列有关说法中错误的是(盐桥是浸满饱和溶液的琼脂) A．锌是负极，发生氧化反应 B．铜电极的电极反应式为： C．电子经盐桥从锌电极流向铜电极 D．盐桥中流向右侧烧杯 【答案】C 【分析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜。 【详解】A．由分析可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，A正确； B．由分析可知，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，B正确； C．电子不能进入内电路，电池工作时，电子从锌片通过导线流向铜片，C错误； D．锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，阳离子向正极移动，故盐桥中的进入右侧，D正确； 故选C。 3．如图是一种新型的光化学电源，当光照射型半导体时，通入和即产生稳定的电流并获得(和是两种有机物)。下列说法不正确的是 A．乙池中的型半导体电极是电池的负极 B．通过全氟磺酸膜从甲池进入乙池 C．甲池中石墨电极上发生的电极反应为 D．总反应为 【答案】B 【分析】由电子流向可知石墨电极为正极，型半导体电极是电池的负极；负极碘离子失电子被氧化，电极反应为，生成的可与硫化氢反应，正极AQ得电子被还原生成H2AQ，H2AQ与氧气反应生成AQ和过氧化氢，电解质溶液浓度基本不变，总反应为； 【详解】A．由分析可知，甲池中的石墨电极是电池的正极，型半导体电极是电池的负极，A正确； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，H+通过全氟磺酸膜从乙池进入甲池，B错误； C．正极AQ得电子被还原生成H2AQ，电极反应为，C正确； D．由分析可知，通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为，D正确； 故选B。 4．锌溴液流电池是液流电池的一种，能够大容量、长时间的充放电。放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2。下列说法正确的是 A．放电时电极M为负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ C．充电时ZnBr2溶液的浓度增大 D．电池中间使用阳离子交换膜或阴离子交换膜都可以 【答案】B 【分析】根据图示，Zn2+由N极移向M极，N是负极、M是正极。 【详解】A．放电时，Zn2+由N极移向M极，电极N为负极，故A错误； B．放电时负极发生氧化反应，根据总反应Zn+Br2= ZnBr2，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，故B正确； C．放电时总反应为Zn+Br2= ZnBr2，则充电时ZnBr2生成锌和溴单质，ZnBr2溶液的浓度减小，故C错误； D．根据图示，Zn2+由N极移向M极，电池中间需使用阳离子交换膜，故D错误； 选B。 5．某化学兴趣小组将锌片和铜片插入番茄中制成水果电池(如图) ，下列叙述正确的是 A．铜片上发生氧化反应 B．锌电极是该电池的正极 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．外电路转移2 mol电子时，产生22.4 L气体 【答案】C 【分析】根据题目所给图，该图为原电池结构，Zn为负极，Cu为正极，电子由负极流向正极； 【详解】A．铜片作为正极，发生还原反应，故A错误； B．根据分析，Zn作为原电池的负极，故B错误； C．原电池的电子由负极流向正极，即由Zn片通过导线流向Cu片，故C正确； D．气体的体积计算一定要注明是说明条件下，选项没有说明是标准状况下，无法计算转移了多少摩尔电子，故D错误； 答案选C。 6．科学家开发了基于压电催化和能带弯曲的力场辅助超声波激活电池，电池反应为，电池示意图如图所示。下列叙述正确的是 A．极为负极，发生氧化反应 B．金属Li在中燃烧可生成 C．锂电极的电极反应式为 D．2.24 L (标准状况)完全反应时转移0.2 mol电子 【答案】D 【分析】由电池的总反应可知，金属Li为负极，发生氧化反应，电极反应为，为正极，发生还原反应，电极反应为。 【详解】A．依分析可知为正极，发生还原反应，A项错误； B．Li在中燃烧只生成，B项错误； C．锂电极的电极反应式为，C项错误; D．由正极的反应，可知当2.24 L (标准状况)，即0.1mol完全反应时转移0.2 mol电子，D项正确； 故选D。 7．某学生设计了如图所示的实验装置，实验过程中发现电流计指针发生了偏转，下列说法错误的是 A．食醋属于弱电解质 B．铁棒为该装置的负极 C．铜罐表面发生了还原反应 D．电子由铁棒流出，经过导线和电流计流向铜罐 【答案】A 【分析】电流计指针发生了偏转，说明该装置形成了原电池，自发的氧化还原反应为铁与醋酸的反应，其中铁作负极、铜作正极。 【详解】A．食醋为混合物，既不是电解质也不是非电解质，A错误； B．铁与醋酸反应时，铁元素化合价升高，铁棒发生氧化反应，则铁棒为该装置的负极，B正确； C．铜作正极，正极发生还原反应，所以铜罐表面发生了还原反应，C正确； D．铁作负极、铜作正极，电子由负极流出经过导线流入正极，所以电子由铁棒流出，经过导线和电流计流向铜罐，D正确； 故选A。 8．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 【分析】由图可知O2-向B极移动，则B极为负极，电极反应为，A电极为正极，电极反应为； 【详解】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。 9．某原电池的总反应离子方程式为：，不能实现该反应的原电池为 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 【答案】B 【详解】自发的氧化还原反应可以设计成原电池；根据2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋可以判断，铁作负极发生氧化反应生成亚铁离子，比Fe活泼性弱的Cu、Ag或C棒作正极，电解质溶液中含有Fe3＋在正极放电发生还原反应生成亚铁离子；锌做负极，锌会发生氧化反应生成锌离子，故B不符合题意； 故选B。 10．科研人员利用酸性和碱性两种电解质溶液之间存在的氢离子浓度差，设计了一种如图所示的全氢电池。下列有关叙述错误的是 A．该电池可将酸碱中和能转化为电能 B．该电池中的氢气可循环利用 C．钠离子通过离子交换膜向左侧迁移 D．电极M发生的电极反应式为 【答案】C 【分析】观察装置图可知，吸附层M通入氢气，氢气在碱性条件下失去电子，发生氧化反应，则吸附层M为负极；吸附层N放出氢气，酸性溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，则吸附层N为正极，据此作答： 【详解】A．该装置为原电池，化学能转化为电能，A正确； B．由上述分析可知，M吸收氢气，N极放出氢气，氢气可循环利用，B正确； C．N极氢离子得到电子发生还原反应作正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，所以Na+应该向N极移动，C错误； D．吸附层M通入氢气，氢气在碱性条件下失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，D正确； 故选C。 培优第二阶——能力提升练 11．我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”“”电池。以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放电时该电池“吸入”，充电时“呼出”。该电池“吸入”时的总化学方程式为：。其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．“吸入”时，电子流向为MWCNT→导线→钠箔 B．该电池可用NaCl溶液做电解质 C．放电时，MWCNT处的电极反应式为 D．每吸收6.72L(标准状况下)，转移的电子数目为1.2mol 【答案】C 【分析】由题意可知该电池中钠箔做电源负极，而MWCNT电极做正极，由此解答。 【详解】A．“吸入”时，由分析可知钠箔为负极，电子流向为钠箔→导线→MWCNT，故电流流向为MWCNT→导线→钠箔，故A项错误； B．溶液中的水会与金属钠反应，不能用来做电解质溶液，故B项错误； C．放电时，正极上得电子和反应生成和C，由分析知正极电极方程式为，故C项正确； D．标准状况下，为，由总化学方程式可知每吸收，消耗，转移的电子为，故D项错误； 故答案选C。 12．二次水泥基电池的放电机理如图所示，以为正极活性材料、为负极活性材料，以在水泥砂浆中加入少量短碳纤维和一定量的碱性溶液混合的水泥砂浆为电解液，电池放电的总反应为。下列说法错误的是 A．A极为负极活性材料，B极为正极活性材料 B．正极的电极反应式为 C．电池中的离子交换膜可选用阴离子交换膜 D．电子从B极流出沿外电路移向A极 【答案】D 【分析】由机理图可知，电池放电时移向A极，A极为电池的负极，B极为正极；根据电池放电的总方程式可知Fe(OH)2失去电子生成Fe3O4，A极为Fe(OH)2，则B极为NiOOH。 【详解】A．由机理图可知，电池放电时，移向A极，A极为电池的负极，B极为正极，A正确； B．由放电总反应可知正极为得电子结合水生成和，B正确； C．电池中通过离子交换膜移向A极，离子交换膜可为阴离子交换膜，C正确； D．A极为电池的负极，电子从A极流出沿外电路移向B极，D错误； 故选D。 13．将CO2转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用CO2和H2获取CH4工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生CH4的电极反应式为CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O C．工作时质子向电极a迁移 D．当有1mol氢气反应时，有2mol电子在b极产生经过导线流向a级，再经过溶液流回b极 【答案】D 【分析】该电池中CO2和H2发生氧化还原反应生成CH4和CO，其中，CO2发生还原反应，电极a作正极，H2发生氧化反应，电极b作负极，据此分析。 【详解】A．根据分析可知，电极b上发生氧化反应，电极b作负极，A项正确； B．电极a作正极，发生还原反应，CO2得电子，生成CH4，电极反应式为：CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O，B项正确； C．根据原电池原理，可知，阳离子移向电池的正极，电极a作正极，则H+移向电极a，C项正确； D．电极b发生氧化反应，电极反应式为：H2-2e-＝2H+，每有1molH2反应，有2mol电子在b极产生经过导线流向a极，不会经过溶液流回b极，D项错误； 答案选D。 14．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．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 【答案】C 【详解】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极多孔碳材料迁移，故A错误； B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为，负极为活泼金属锌单质，故B错误； C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确； D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误； 故答案为C。 15．我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下，该电池以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．电子由a极经导线流向b极 B．b极的电势比a极的高 C．b极电极反应式： D．溶液中每增加1mol阴离子，消耗锌的质量是65g 【答案】D 【分析】根据电池示意图可知，a极上Zn被氧化为Zn2+，则a极作负极，b极作正极，据此解答。 【详解】A．a极作负极，b极作正极，电子由a极(负极)经导线流向b极(正极)，A正确； B．a极作负极，b极作正极，正极电势高于负极电势，即b极的电势比a极的高，B正确； C．b极作正极，被还原为I−，则b极电极反应式为：，C正确； D．总反应式为：，即溶液中每增加1mol阴离子转移1mol电子，则消耗锌0.5mol，其质量为32.5g，D错误； 故选D。 16．电池可用于无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法正确的是 A．该电池的总反应为：， B．在石墨电极上发生氧化反应 C．电极是该电池的正极 D．溶液中向正极移动 【答案】A 【分析】镁、过氧化氢和海水形成原电池，镁作负极，发生氧化反应，石墨电极作正极，H2O2在石墨电极上发生还原反应。 【详解】A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+，正极反应式为H2O2+2e-=2OH-，所以该电池的总反应为：Mg+H2O2=Mg(OH)2，A正确； B．石墨电极作正极，H2O2在石墨电极上发生还原反应，B错误； C．Mg电极是该电池的负极，C错误； D．阴离子向负极移动，则溶液中Cl-向负极移动，D错误； 答案选A。 17．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的材料，电池反应为。下列说法正确的是 A．电解质中加入硫酸能增强导电性 B．电池充电时间越长，电池中的量越多 C．电池工作时，正极可发生反应： D．电池工作时，外电路中流过电子，负极材料减重 【答案】C 【分析】根据电池总反应及装置图可知，电池工作时Li+向a极移动，则a极为正极，b极为负极。 【详解】A．电解质中加入硫酸，会与负极材料Li发生反应，从而减弱电路的导电性，A错误； B．充电时a为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的量越少，B错误； C．根据分析可知，电池工作时a极为正极，则正极可发生反应：，C正确； D．根据分析可知，电池工作时b极为负极，则外电路中流过电子时，消耗的锂为0.02mol，则负极材料减重，D错误； 答案选C。 18．氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型燃料电池的装置如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．电解溶液制钠 B．电解熔融制汞 C．向电极b方向迁移 D．当消耗时，电路中转移电子 【答案】C 【分析】由电池总反应可知，氧气得到电子发生还原反应，a为正极；氨气失去电子生成氮气发生氧化反应，b为负极。据此分析作答。 【详解】A．电解溶液不能制得单质钠，应该电解熔融状态下的氯化钠才可以制得单质钠，A错误； B．制单质汞，可以直接加热分解，方程式为：，B错误； C．因为b为负极，根据原电池离子移动规律，阴离子往负极移动，C正确； D．没有明确是否为标准状况，所以无法计算氧气的物质的量，D错误； 故选C。 19．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是 A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 【答案】B 【分析】a电极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，则a极为负极；b电极通入空气，氧气发生还原反应，b极为正极，据此解答。 【详解】A．a电极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，则a极为负极，A错误； B．a极为负极，b极为正极，K+从a极经溶液流向b极，B正确； C．b电极通入空气，氧气发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，即生成OH-，碱性增强，则工作一段时间后，b极附近的pH会增大，C错误； D．a电极通入甲烷，甲烷被氧化生成，则a极的电极反应为：，D错误； 故选B。 20．采用铝空气电池的新能源汽车一次性加注铝电极可行驶，铝空气电池是由铝合金电极、空气电极、中性或碱性水溶液构成的。下列有关说法正确的是 A．空气电极是负极 B．电子由铝合金电极经电解质溶液流向空气电极 C．负极的反应式为： D．电池工作时铝合金电极不断被消耗 【答案】D 【分析】铝空气电池电池中负极反应为Al+4OH-－3e-＝[Al(OH)4]-，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，据此分析解答。 【详解】A．由分析可知，空气是原电池正极，故A错误； B．电子不经过电解质溶液，电子由铝合金电极经导线流向空气电极，故B错误； C．由分析可知，负极发生失去电子的氧化反应，电极反应为Al+4OH-－3e-＝[Al(OH)4]-，故C错误； D．由C选项电极反应可知，电池工作时，铝合金不断失去电子，导致铝合金电极不断被消耗，故D正确； 故选D。 培优第三阶——培优拔尖练 21．钴酸锂()电池工作原理如下图，A极材料是金属锂和石墨的复合材料(石墨作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式。下列说法不正确的是 A．充电时，由极区域移向极区域 B．充电时，A为阴极，发生还原反应 C．放电时，B为正极，电极反应式为 D．废旧钴酸锂()电池进行“放电处理”使锂元素富集至正极，有利于回收 【答案】A 【分析】根据电池反应式知，负极反应式为：，正极反应式为：，所以A是负极、B是正极，充电时，A接电源的负极，作为阴极，B接电源的正极，作为阳极，据此作答。 【详解】A．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从B流向A，故A错误； B．根据分析可知，充电时，A为阴极，阴极上发生还原反应，电极反应式为：，故B正确； C．根据分析可知，放电时，B为正极，正极反应式为：，故C正确； D．根据电池反应式知，放电时，负极产生锂离子，锂离子向正极移动并进入正极材料中得到LiCoO2，更有利于从正极中回收锂，故D正确； 故答案选A。 22．将CO2转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用CO2和H2获取CH4工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生CH4的电极反应式为CO2 + 8H+ + 8e- = CH4 + 2H2O C．工作时质子向电极a迁移 D．有22.4L氢气反应时，有2mol电子从b极经过导线流向a级，再经过溶液流回b极 【答案】D 【分析】该电池中CO2和H2发生氧化还原反应生成CH4和CO，其中，CO2发生还原反应，电极a作正极，H2发生氧化反应，电极b作负极，据此分析。 【详解】A．根据分析可知，电极b上发生氧化反应，电极b作负极，A项正确； B．电极a作正极，发生还原反应，CO2得电子，生成CH4，电极反应式为：CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O，B项正确； C．根据原电池原理可知，阳离子移向电池的正极，电极a作正极，则H+移向电极a，C项正确； D．未说明气体所处状态，则22.4L氢气不一定是1mol，电子不会经过溶液流回b极，D项错误； 故选D。 23．太阳能路灯蓄电池是磷酸铁锂电池，其工作原理如图。M电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Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是 A．放电时Li+从左边移向右边，从右边移向左边 B．放电时，正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4 C．充电时M极连接电源的负极，电极反应式为6C+xe-= D．充电时电路中通过2.0mol电子，产生28gLi 【答案】B 【分析】电池反应式为LixC6+Li1-xFePO4LiFePO4+6C，由图可知，M极为负极，电极反应式为LixC6-xe-═xLi++6C，N极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，充电时，M极为阴极，电极反应式为xLi++6C+xe-═LixC6，N极为阳极，电极反应式为LiFePO4-xe-═Li1-xFePO4+xLi+，据此作答。 【详解】A．放电时，负极生成锂离子，正极消耗锂离子，故Li+从左边移向右边，隔膜为阳离子交换膜，磷酸根离子不能透过，故A错误； B．放电时，N极为正极，电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-═LiFePO4，故B正确； C．充电时，M极为阴极，连接电源的负极，电极反应式为xLi++6C+xe-═LixC6，故C错误； D．充电时电路中通过2.0mol电子，阴极生成Li的质量为2mol×7g/mol=14g，故D错误； 答案选B。 24．新型电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．负极电极反应式为 B．M膜为阳离子交换膜、N膜为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后浓度将增大 D．外电路每转移电子，理论上增重 【答案】D 【分析】由图示可知，Zn为原电池的负极，电极反应为，为原电池正极，电极反应为，据此回答； 【详解】A．由分析可知，电极为负极，电极反应式为，A项正确； B．为了维持溶液呈电中性，应通过M膜进入到之间，因此M膜为阳离子交换膜；应通过N膜进入到之间，因此N膜为阴离子交换膜，B项正确； C．电池工作一段时间后，、均进入到MN之间，浓度将增大，C项正确； D．为正极，电极反应式为，外电路每转移电子，理论上增重，D项错误； 故选D。 25．一种新型碳纳米管二次电池的装置如图所示。下列说法错误的是 A．碳电极上的电极反应式为 B．该电池工作时，能量转化形式主要是化学能转化为电能 C．该电池工作时，由右通过阴离子交换膜向左迁移 D．电极上发生还原反应，得到电子 【答案】A 【分析】由示意图可知，电池工作时，Ni电极为正极，NiO(OH)得电子生成Ni(OH)2，则H2失去电子，则碳电极为负极，负极的电极反应式为，则氢氧根从右侧移向左侧； 【详解】A．由分析可知，碳电极为负极，电极反应式为，故A错误； B．该电池工作时，为原电池装置，能量转化形式主要是化学能转化为电能，故B正确； C．由分析可知，电池工作时，氢氧根从右侧移向左侧，故C正确； D．Ni电极为正极，发生还原反应，得到电子，故D正确； 答案选A。 26．燃料电池法可以处理高浓度氨氨废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向b极室迁移 B．电极a的电极反应： C．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小 D．电池的总反应： 【答案】A 【分析】根据燃料电池装置可知，左侧a极为正极，通入空气后氧气在正极发生还原反应，电极反应式：，右侧b极为负极，在负极发生氧化反应生成，电极反应式：。 【详解】A．原电池装置中阳离子向正极移动，即通过质子交换膜向a极室迁移，A错误； B．根据分析可知，a极为正极，氧气在正极发生还原反应，电极反应式：，B正确； C．根据分析可知，a极电极反应式：，工作过程中每当消耗4mol氢离子的同时，生成2mol水，则工作一段时间后，a极室中稀硫酸浓度减小，C正确； D．根据分析可知，正负电极反应式相加可得总反应，则总反应：，D正确； 答案选A。 27．氧化乙烯制备乙醛同时获得电能的装置如图所示，其电池总反应为。下列说法错误的是 已知：两电极均为惰性电极。 A．M电极上发生氧化反应，失去电子 B．N电极上的反应式为 C．电池工作时，溶液中的阴离子往M电极迁移 D．电池工作时，外电路中电子流动方向为M→灯泡→N 【答案】B 【分析】N电极氧气得电子生成水，N是正极、M是负极。 【详解】A．根据图示，M电极是负电极，失去电子，发生氧化反应，A正确； B．N电极发生得到电子的还原反应，反应式为，B错误； C．M是负极，负极发生氧化反应，失去电子，产生阳离子，所以溶液中的阴离子会向负极移动，以维持负极所在区域溶液的电荷守恒，C正确； D．电池工作时，N是正极、M是负极，外电路中电子的流动方向：M→灯泡→N，D正确； 故选B。 28．一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示。电池的总反应为：。该电池工作时，下列说法不正确的是 A．电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极 B．正极区溶液的pH升高、负极区溶液的pH降低 C．VB2电极发生反应：VB2+16OH--11e-= +2 +4H2O D．若有0.01molVB2参与反应，则有0.16molOH-通过阴离子交换膜移到负极 【答案】D 【分析】根据题目信息可知，VB2电极上失电子发生氧化反应生成、：VB2+16OH--11e-= +2 +4H2O，所以VB2电极为负极，则复合碳电极为正极，电解质溶液显碱性，空气中的氧气得电子发生还原反应生成氢氧根：O2+2H2O+4e-=4OH-； 【详解】A．原电池中，电子由负极经外电路流向正极，故电子由VB2电极经外电路流向复合碳电极，A正确； B．反应过程中正极生成OH-使正极区溶液的pH升高，负极消耗OH-使负极区OH-浓度减小、溶液的pH降低，B正确； C．VB2电极上失电子发生氧化反应生成、：VB2+16OH--11e-=+2 +4H2O，C正确； D．根据电极反应VB2+16OH--11e-=+2 +4H2O 可知，0.01molVB2参与反应失去电子的物质的量为0.11mol电子，有0.11molOH-通过阴离子交换膜移到负极，D错误； 答案选D。 29．一种碱性硼化钒()—空气电池的工作原理如图，其中电极发生的反应为(未配平)，离子选择性膜只允许通过。电池工作时，下列说法正确的是 A．电流从电极流出，经用电器流入石墨电极 B．通过离子选择性膜从左室移向右室 C．石墨电极上发生的反应方程式为： D．当有电子通过用电器时，电极的质量减小 【答案】D 【分析】由图可知，电极发生的反应为，VB2电极为电子流出极，故VB2电极作负极，电极反应式为VB2+16OH--11e-=+2B(OH)4-+4H2O，石墨电极为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，据此作答。 【详解】A．由分析可知，VB2电极为负极，石墨电极为正极，电流从石墨电极（正极）流出，经用电器流入VB2电极（负极），故A错误； B．原电池中，阴离子由正极移向负极，OH-通过离子选择性膜从右室（正极区）移向左室（负极区），故B错误； C．由分析可知，石墨电极为正极，O2得到电子生成OH-，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误； D．由负极电极反应式VB2+16OH--11e-=+2B(OH)4-+4H2O可知，当有11mol电子通过用电器时，VB2电极的质量减小1mol×73g/mol=73g，故D正确； 故选：D。 30．回答下列问题。 (1)通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应： H2S+H2SO4=SO2↑+S↓+2H2O、S+O2=SO2 ①电极a上发生电极反应式： 。 ②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为 。 (2)FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式： 。 (3)如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式： 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用： 。 (4)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为 极，Y极反应式： 。 ②Y极生成1molCl2时， molLi+移向 (填“X”或“Y”)极。 【答案】(1) SO2-2e-+2H2O═4H++SO 2mol (2)+2e-=2S2-+Fe (3) xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx) 作为电解质的同时又将钠和硫隔开 (4) 正 2Cl--2e-=Cl2↑ 2 X 【详解】（1）①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应为：SO2-2e-+2H2O═4H++SO， ②理论上1mol H2S参加反应，H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O、S+O2═SO2，生成2molSO2，在电极上发生氧化反应，转移电子总数4e-，阴极上电极反应：I2+2H++2e-=2HI，2HI⇌H2↑+I2，电极上生成4molHI，所以理论上生成2mol氢气； （2）原电池反应为FeS2+4Li═Fe+4Li++2S2-．原电池原理可知，负极是Li失电子发生氧化反应，FeS2得到电子生成硫离子和铁，该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2+2Li═2Li++，负极反应式为Li-e-=Li+，用总反应减去第1步反应得，2Li+=Fe+2Li++2S2-，用该反应减去负极反应式，消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe； （3）原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx)，M作为电解质的同时又将钠和硫隔开； （4）①X极上H+得到电子生成H2，为正极，Y极为负极，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑； ②由电荷守恒可知，Y极生成1molCl2时，电路中转移2mol电子，有2mol锂离子移向X极(正极)。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$