4.2原电池和化学电源-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练（沪科版2020选择性必修1）

4.2 原电池和化学电源题型归类 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 12 二、分阶培优练 15 【题型一】原电池的工作原理 【典例分析】某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn+2=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是 A．石墨为电池的正极 B．电池工作时石墨逐渐被消耗 C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极 D．反应2+2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生 【答案】A 【分析】根据电池总反应反应Zn+2=Zn2++2NH3↑+H2↑，可知Zn从0价升高到+2价，失电子，作负极，石墨为正极，由此分析回答； 【详解】A．由分析可知，石墨为电池的正极，A正确； B．石墨为正极，不参与反应，不被消耗，B错误； C．电子由Zn电极经外电路流向石墨电极，C错误； D．反应2+2e-=2NH3↑+H2↑在正极上发生，D错误； 故选A。 【提分秘籍】 基本规律 1．定义：将化学能转化能电能的装置。 2．本质：氧化还原反应。 3．原电池的形成条件 4．原电池的工作原理（以铜-锌原电池为例 ） （1）电极：Zn—负极，Cu—正极 （2）工作原理：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 ①溶液中：负离子→负极，正离子→正极 ②外电路—电子导电，内电路—离子导电（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”。） 电极反应： 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 5．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．在如图所示的装置中，观察到电流表指针偏转（指针顺着电流方向偏转），M变粗，N变细，由此判断下表中所列M、N、P三种物质，其中可以成立的是 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】该装置没有外接电源，所以是原电池；原电池中，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少，正极质量增加或放出气泡；根据题意知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼； 【详解】A．锌极材料比铜极活泼，A错误； B．铜极上氢离子被还原生成氢气，铜极质量不增大，B错误； C．N极材料比M极活泼，且M极上有银析出，所以质量增加，符合题意，C正确； D．锌极材料比铁极活泼，D错误； 故选C。 2．某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50mL6mol·L-1硫酸，右烧杯中加入50mL6mol·L-1CaCl2溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是 A．该实验装置属于电解池 B．左侧烧杯中的电极反应为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O C．右侧C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 D．若将盐桥中氯化钾琼脂换成KNO3琼脂，则C电极上产生的气体的总量增加 【答案】B 【分析】该实验装置是利用MnO2将Cl-氧化的氧化还原反应而设计成的原电池，故左侧为正极，发生还原反应，电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，右侧为负极，发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，据此分析解题。 【详解】A．由图可知，该实验装置没有外接电源，故不属于电解池，属于带盐桥的原电池，A错误； B．由分析可知，左侧烧杯为正极区，发生的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，B正确； C．由分析可知，C电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，产生的气体Cl2可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C错误； D．由于盐桥中的阴离子移向负极区，故若盐桥换成KNO3琼脂，则负极区的Cl-的物质的量减少，故C电极上产生的气体的总量减少，D错误； 故选B。 3．如图所示装置，检流计G发生偏转，同时A 极逐渐变粗、B 极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的 A．A是 Zn， B是Cu， C为稀硫酸 B．A是Cu， B是Zn， C为稀硫酸 C．A是 Fe， B是 Ag， C为AgNO3溶液 D．A是Ag， B是 Fe， C为AgNO3溶液 【答案】D 【详解】A．若该溶液为稀硫酸，锌与稀硫酸反应生成氢气，锌为负极，铜为正极，氢气在正极析出，A极质量减小，B极保持不变，A错误； B．若C为硫酸溶液，锌与稀硫酸反应生成氢气，锌为负极，铜为正极，氢气在正极析出，A极保持不变，B极质量减小，B错误； C．若该溶液为硝酸银溶液，A为铁，铁失去电子发生氧化反应，为负极，使铁的质量减小，生成的单质银在正极银上析出，使A电极质量减小，B电极的质量增加，C错误； D．该溶液为硝酸银溶液，B为铁，铁失去电子发生氧化反应，为负极，使铁的质量减小，生成的单质银在正极银上析出，使A电极质量增加，B电极的质量减小，D正确； 故选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。 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】汽车的启动电源常用铅蓄电池，其电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，关于铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时电解质溶液中的SO向负极移动 B．在放电时，该电池的正极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+SO 【答案】A 【分析】由铅蓄电池的总反应Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O可知，放电时，Pb被氧化，应为电池负极反应，电极反应式为，正极上PbO2得电子被还原，电极反应式为，在充电时，阳极上发生氧化反应，电极反应式和放电时的正极反应互为逆反应，阴极上发生还原反应，电极反应式和放电时的负极反应互为逆反应； 【详解】A．放电时，为原电池，电解质溶液中的SO向负极移动，A正确； B．由分析可知，在放电时，该电池的正极材料是PbO2，B错误； C．充电时，产生硫酸，电池中硫酸浓度变大，C错误； D．充电时，阳极失电子，电极反应式为，D错误； 故选A。 【提分秘籍】 基本规律： 1．化学电源的分类 （1）一次电池：就是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 （2）二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。即它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。 （3）燃料电池：是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 2．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。 3．二次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．某科研团队提出了一种碱—酸Zn-—混合充放电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，从中间室移向左极室 C．充电时，N极发生的电极反应式为 D．充电时，M极质量每增加32.5g，外电路中通过2mol电子 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，M极为原电池的负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)，N电极为正极，酸性条件下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水PbO2+2e—+SO+4H+=PbSO4+2H2O，充电时，与直流电源负极相连的M极为阴极，N电极为阳极。 【详解】A．由分析可知，放电时，M极为原电池的负极，故A错误； B．由分析可知，放电时，M极为原电池的负极，N电极为正极，则阳离子钾离子从中间室移向右极室，故B错误； C．由分析可知，充电时，N极为阳极，水分子作用下硫酸铅在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化铅、硫酸根离子和氢离子，电极反应式为，故C正确； D．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的M极为阴极，N电极为阳极，当M极质量每增加32.5g，外电路中通过电子的物质的量为×2=1mol，故D错误； 故选C。 2．锂-空气电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．固体电解质膜可防止锂电极与水反应，也可防止氧气与锂电极接触，更安全 B．正极反应式为 C．当有在纳米碳片上参加反应，Li电极会损失1.4g D．若用铅蓄电池给锂-空气电池充电，电极应与锂电极相接 【答案】A 【分析】负极失电子变为，电极反应为：，正极得电子生成，电极反应为：。 【详解】A．固体电解质膜的存在，可防止锂电极接触到水与水反应，也可防止氧气与锂电极接触，更安全，A项正确； B．该电池为碱性环境，B项错误； C．根据关系可知转移电子，结合负极反应，可知参与反应的的物质的量=转移电子的物质的量，即锂电极损失的质量，C项错误； D．充电时锂电极应连接电源的负极，而电极为铅蓄电池的正极，D项错误； 答案选A。 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 【典例分析】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。 【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．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应如下：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。在负极发生反应的物质是 A．Zn B．K2FeO4 C．Zn(OH)2 D．Fe(OH)3 【答案】A 【详解】根据电池反应式知，放电时，锌失电子而作负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，高铁酸钾得电子而作正极，电极反应式为FeO+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，在负极发生反应的物质是Zn，A选项符合。 答案选A。 2．一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。下列说法错误的是 A．催化重整发生的反应： B．电池工作时，外电路电子从电极X向电极Y移动 C．电池工作时，内电路向电极Y移动 D．电极X上参与的反应： 【答案】C 【分析】该装置为化学电源，根据装置图，电极X中通入CO、H2，生成CO2和H2O，C、H的化合价升高，根据原电池工作原理，电极X为负极，则电极Y为正极，据此分析； 【详解】A．根据装置图，催化重整的方程式为CH4+H2OCO+3H2，故A说法正确； B．根据上述分析，以及原电池工作原理，电子从电极X经外电路流向电极Y，故B说法正确； C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即CO移向电极X，故C说法错误； D．CO移向电极X，负极上失去电子，化合价升高，因此氢气在负极上发生电极反应式为H2+ CO-2e-= CO2+H2O，故D说法正确； 答案为C。 3．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成 B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率 C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过 D．转化为NO： 【答案】A 【分析】微生物燃料电池是原电池装置，通入氧气得一极是正极，b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a为负极。 【详解】A．通入的b极为正极，得电子发生还原反应，发生反应，A项正确； B．温度过高，微生物失去活性，电池效率降低，B项错误； C．离子交换膜Y为质子膜，只通过氢离子，不能通过，C项错误； D．转化为时失去电子，电极反应式为，D项错误； 故选A。 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．原电池产生电流的本质原因是 A．原电池中发生了氧化还原反应 B．有两个活泼性不同的电极 C．导线将电极、电解质溶液连接，形成了闭合回路 D．原电池中，电解质溶液能电离出自由移动的离子 【答案】A 【详解】原电池中，外电路中，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极；内电路中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以形成了闭合回路，产生了电流，则在原电池中发生氧化还原反应是原电池产生电流的本质原因； 故选A。 2．燃料电池给铅酸蓄电池充电时，燃料电池负极和铅酸蓄电池阴极所发生的反应类型分别是 A．氧化反应、还原反应 B．氧化反应、氧化反应 C．还原反应、氧化反应 D．还原反应、还原反应 【答案】A 【详解】燃料电池负极发生氧化反应，铅酸蓄电池阴极发生还原反应，故A正确； 故答案为：A。 3．铅蓄电池是常见的二次电池，其结构如下图所示，其中Pb作电池的负极，PbO2作正极。下列关于该电池工作时的说法不正确的是 A．放电时Pb电极上有电子流出 B．放电时PbO2电极失去电子 C．H2SO4是电池的电解质溶液 D．充电时是电能转化为化学能 【答案】B 【分析】在铅蓄电池中，Pb作电池的负极，PbO2作正极，电解质溶液为H2SO4，放电时发生的总反应为Pb+ PbO2+ 2H2SO4=2PbSO4+2H2O。 【详解】A．放电时Pb电极发生的反应为Pb-2e-+=PbSO4，Pb电极上有电子流出，A正确； B．PbO2作正极，电极发生的反应为PbO2+2e-+4H++=PbSO4，放电时，PbO2得到电子，B错误； C．铅蓄电池的电解液为硫酸，C正确； D．充电时，外接直流电源，将电能转化为化学能，D正确； 答案选B。 4．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。 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．下列各说法中，正确的是 A．原电池工作时电子是从正极流出，经导线流入负极 B．原电池是把化学能转化为电能的一种装置 C．铜锌原电池中若将盐桥移走，仍可构成原电池 D．CaO+H2O=Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池 【答案】B 【详解】A．原电池工作时电子从负极流出，经过导线流入正极，A错误； B．原电池是将化学能转化为电能的装置，B正确； C．铜锌原电池中若将盐桥移走，破坏了闭合电路，不可构成原电池，C错误； D．该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，D错误； 故选B。 7．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：，其工作示意图如下。下列说法不正确的是 A．Zn电极是电源的负极 B．电池工作一段时间后，电极质量减轻 C．电解质溶液中的移向电极 D．Zn电极上发生的反应： 【答案】D 【分析】由总反应可知，锌发生氧化反应为负极，氧化银发生还原反应为正极； 【详解】A．由分析可知，Zn电极是电源的负极，故A正确； B．电极反应为，故电池工作一段时间后，质量减轻，故B正确； C．原电池中阳离子向正极运动，电解质溶液中的移向电极，故C正确； D．锌电极上发生的反应生成氢氧化锌：，故D错误； 故选D。 8．一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述正确的是 A．Zn电极为负极，发生还原反应 B．II区的K+通过隔膜向III区迁移 C．电池每转移2mol电子，溶液共消耗2mol H+ D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O 【答案】D 【分析】根据题意可知，此装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应，电极反应为Zn−2e−＋4OH−＝Zn(OH)，负极区K＋剩余，通过隔膜迁移到II区；MnO2电极为正极，发生还原反应：MnO2＋2e−＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O，正极区SO过量，通过隔膜迁移到II区，故II区中K2SO4溶液的浓度增大，据此分析。 【详解】A．Zn电极为负极，发生氧化反应，故A错误； B．K＋从III区通过隔膜迁移到II区，故B错误； C．正极反应消耗H+，电极反应为：MnO2＋2e−＋4H＋＝Mn2＋＋2H2O，所以电池每转移2mol电子，溶液共消耗4molH+，故C错误； D．保持正负极得失电子数相同，将正负极反应相加即可得总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，由于氢离子和氢氧根是在不同极区反应，两者不会相遇，故不能合并为水，故D正确； 故答案选D。 【点睛】本题考查了原电池的反应原理以及电极反应的书写等，注意正负极的判断、电极反应的书写以及离子的移动方向。 9．用于潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是 A．电池的负极反应为：Mg-2e-=Mg2＋ B．电池工作时，H＋向正极移动 C．电池工作一段时间后，溶液的pH减小 D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O 【答案】C 【分析】根据图示装置结合原电池工作原理可知，镁作负极，发生失电子的氧化反应，过氧化氢在正极得电子生成水，其电极反应方程式为：H2O2+2e-+2H+=2H2O，据此分析解答。 【详解】A．根据上述分析可知，电池的负极反应为：Mg-2e-=Mg2＋，A正确； B．原电池工作时，阳离子移向正极，则H＋向正极移动，B正确； C．电池工作一段时间后，正极会消耗氢离子，所以导致溶液的pH会增大，C错误； D．根据上述正负极分析可知，电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O，D正确； 故选C。 10．有A，B，C，D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀溶液中，电子由A经导线流向B极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀溶液中，C上有气泡逸出；③A、C相连后，同时浸入溶液中，A极质量减轻；④B、D相连后，同时浸入溶液中，移向D极被还原。据此判断四种金属的活动性顺序是 A．A>B>D>C B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 【答案】A 【详解】①A、B用导线相连后，同时浸入稀溶液中，电子由A经导线流向B极，则A为负极，金属的活动性顺序：A>B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀溶液中，C上有气泡逸出，则C为正极，金属的活动性顺序：D>C；③A、C相连后，同时浸入溶液中，A极质量减轻，则A为负极，金属的活动性顺序：A>C；④B、D相连后，同时浸入溶液中，移向D极被还原，原电池中阳离子移正极，则D为正极，金属的活动性顺序：B>D，则四种金属的活动性顺序是A>B>D>C； 答案选A。 培优第二阶——能力提升练 11．如图是甲醇燃料电池的结构示意图，电池反应为，下列说法正确的是 A．左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇 B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气 C．负极反应为 D．正极反应为 【答案】C 【分析】根据电子移动方向可知，该装置左侧为负极，燃料甲醇在a通入发生氧化反应，右侧为正极，氧气在b处发生还原反应。 【详解】A．根据分析可知，左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇，A错误； B．根据分析可知，右电极为电池的正极，b处通入的物质是空气，B错误； C．左电极为电池的负极，燃料甲醇在a通入发生氧化反应：，C正确； D．右侧为正极，氧气在b处发生还原反应：，D错误； 答案选C。 12．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有琼脂-的型管)构成一个原电池。 ①在外电路中，电流由银电极流向铜电极 ②正极反应为： ③实验过程中取出盐桥，原电池将停止工作 ④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的移向溶液 ⑥电子的移动方向：极-导线-电极-溶液 上述①~⑥中正确的有 A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 【答案】B 【分析】在原电池中，较活泼的金属作负极，负极上金属失去电子发生氧化反应；较不活泼的金属作正极，正极上得电子发生还原反应，在外电路上，电子从负极沿导线流向正极，由于金属活动性Cu＞Ag，所以Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，Cu失去电子发生氧化反应产生Cu2+进入溶液，在正极上Ag+得到电子变为Ag单质，以此解答该题。 【详解】①在外电路中，电流由正极银电极流向负极铜电极，①正确； ②正极上得电子发生还原反应，所以正极的电极反应式为：Ag++e-=Ag，②正确； ③实验过程中取出盐桥，由于不能形成闭合回路，所以原电池不能继续工作，③正确； ④该原电池的电极反应式为：负极：Cu-2e-=Cu2+；正极：Ag++e-=Ag，故总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，铜片与硝酸银反应的离子方程式为：Cu+2Ag+=Cu2+ +2Ag，与原电池的总反应相同，④正确； ⑤盐桥中的K＋移向正极，即K+移向AgNO3溶液，⑤错误 ⑥电子只能在外电路中移动，而不能进入电解质溶液，⑥错误； 故合理选项是B。 13．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．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 【答案】B 【详解】A．酸性锌锰干电池的负极为锌筒，正极为石墨棒，故A错误； B．铅蓄电池可充放电，属于二次电池，故B正确； C．铅蓄电池的负极为Pb，故C错误； D．铅蓄电池放电时，负极发生反应：，电极质量增大，故D错误； 故选：B。 14．将反应设计成如下图所示的原电池，下列说法正确的是 A．电极为负极 B．电池工作时，向正极移动 C．电池工作时，电子由流向 D．理论上每消耗，外电路中通过的电子为 【答案】C 【分析】由总反应可知，铜元素价态升高，银元素价态降低，故铜为负极，Ag2O/Ag电极为正极。 【详解】A．根据分析，Ag2O/Ag电极为正极，A错误； B．电池工作时，阴离子向负极移动，即OH-向负极移动，B错误； C．电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，即由Cu流向Ag2O，C正确； D．总反应中铜元素价态由0价变为+1价，理论上每消耗6.4gCu，消耗铜的物质的量为0.1mol，外电路中通过的电子为0.1mol，D错误； 答案选C。 15．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 【详解】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。 16．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池，将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池工作示意图如下，下列说法正确的是 A．用NaOH水溶液做电解液，放电性能更好 B．放电时每转移4mol电子，会消耗67.2LCO2气体 C．充电时，阳极反应为：C+2-4e−=3CO2↑ D．充电时，Na+向Ni电极移动 【答案】C 【详解】A．Na会与水反应，不能用水溶液做电解液，A错误； B．CO2气体体积未指明标准状况下，不能用气体摩尔体积进行计算，B错误； C．由图示可知放电时二氧化碳得电子转变成C和碳酸根离子，则充电时该极作阳极，发生的反应为C和碳酸根离子转变成二氧化碳气体，电极反应为：C+2-4e−=3CO2↑，故C正确； D．充电时，Na+向阴极移动，而Na电极在充电时为阴极，D错误； 故选：C。 17．可以将反应Zn+Br2 =ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应 ①Br2 + 2e- = 2Br- 　②2Br- - 2e- = Br2     　③Zn – 2e- = Zn2+　    ④Zn2+ + 2e- = Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是 A．②和① B．③和① C．②和③ D．④和② 【答案】C 【详解】反应Zn+Br2═ZnBr2设计成蓄电池，放电时锌失电子作负极、另一电极为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，即③；充电时，阳极上溴离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2Br--2e-=Br2，即②。 答案选C。 18．液流电池是电化学领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以等形式存在。全钒液流电池装置如图，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法错误的是 A．充电时，氢离子通过交换膜移向右侧 B．充电时，电源负极连接 a 电极 C．放电时装置发生的总反应为： D．质子交换膜可阻止与V2+直接发生反应 【答案】B 【详解】A．根据图示的放电箭头，a电极上的反应是中的+5价V得电子转化为VO2+中的+4价V，所以a为正极，b为负极，充电时，阳离子应该向阴极（负极）移动，所以氢离子应该通过交换膜移向右侧，A项正确； B．电池充电时，正极转化为充电的阳极，负极转化为充电的阴极，所以电源负极应该连接b电极，B项错误； C．根据放电的箭头得到，放电时的反应物有：和V2+，生成物为VO2+和V3+，所以放电时装置发生的总反应为：＋V2+＋2H+＝VO2+＋V3+＋H2O，C项正确； D．质子交换膜只能允许H+通过，所以可阻止与V2+直接发生反应，D项正确； 答案选B。 19．一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　) A．放电时，多孔碳材料电极为正极反应为(2－x)O2＋4Li+＋4e-=2Li2O2－x(x＝0或1) B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电池总反应为2Li＋(1－)O2=Li2O2－x D．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 【答案】A 【分析】根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2 在此获得电子，所以放电时多孔碳材料电极为电池的正极，发生的电极反应为：(2－x)O2＋4Li+＋4e-=2Li2O2－x(x＝0或1)；锂材料电极为电池的负极，发生的电极反应为：Li- e-= Li+；充电时，阳极、阴极反应式与放电时正极、负极电极反应式相反，据此分析解答。 【详解】A．多孔碳材料电极为原电池的正极，O2 得到电子被还原，电极反应为：(2－x)O2＋4Li+＋4e-=2Li2O2－x(x＝0或1)，A正确； B．放电时，Li失去电子转化为Li+，电子经外电路从锂电极流向多孔碳材料，B错误； C．充电时，相当于电解Li2O2－x重新得到Li和O2，所以电池总反应为： Li2O2－x=2Li＋(1－)O2，C错误； D．充电时，装置为电解池，原电池正负极分别接外电路阳极和阴极，Li+ 需得电子重新生成Li，所以电解质溶液中Li+向阴极移动，即向锂电极区迁移，D错误； 故选A。 20．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是 A．放电时负极得电子，质量减轻 B．放电时负极附近的pH增大 C．充电时该电池的正极与外加电源的负极相连 D．充电时阳极反应：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O 【答案】D 【分析】可充放电电池中，放电过程为原电池，负极氧化正极还原；充电过程为电解池，阳极氧化阴极还原。 【详解】A．放电时，负极电极反应式为：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，该电极上失电子且质量增加，A错误； B．放电时，负极电极反应式为：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，消耗OH-，pH减小，B错误； C．充电时，该电池的正极与外加电源的正极相连，变为阳极，C错误； D．充电时，阳极电极反应式为：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，D正确； 故答案为：D。 培优第三阶——培优拔尖练 21．某新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如下所示。下列关于该电池工作时的说法正确的是 A．b极为电池的负极 B．a极发生的电极反应为 C．电池工作一段时间后，右室溶液pH减小 D．海水中的通过离子交换膜Ⅰ向左室迁移 【答案】B 【分析】a极附近发生氧化反应为负极，电极反应为，b极为电池正极，电极反应为，据此解答。 【详解】A．a极附近发生氧化反应， a极为电池负极，b极为电池正极，A错误； B．a极发生氧化反应，电极反应式为，B正确； C．右室中b极发生的电极反应为，不断被消耗，pH增大，C错误； D．阳离子向正极移动， 向b极也就是右室迁移，D错误； 故选B。 22．中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性电池，实现了和之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过。下列说法错误的是 A．充电时，由双极膜移向电极 B．放电时，电极表面的电极反应为： C．放电时和充电时，电极的电势均高于电极 D．当外电路通过电子时，双极膜中解离水的物质的量为 【答案】A 【分析】由图中可知，Zn发生失去电子的反应，为电池的负极，电极反应为，CO2得电子生成HCOOH，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，则多孔Pd为电池的正极；充电时，Zn为阴极，多孔Pd为阳极，电极反应与原电池相反，据此分析； 【详解】A．充电时，阴离子向阳极移动，由双极膜移向Pd电极，A错误； B．CO2得电子生成HCOOH，电极反应为，B正确； C．放电时为正极，充电时，为阳极，电极的电势均高于电极，C正确； D．根据溶液呈电中性，可知外电路通过1mol电子时，双极膜中离解的水的物质的量为1mol，D正确； 故选A。 23．某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时多孔碳电极附近逐渐增大 B．电池充电时多孔碳电极反应为： C．放电时每转移电子，负极质量减少 D．放电总反应： 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，Pb为负极，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，多孔碳为正极，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，充电时，Pb电极为阴极，电极反应式为PbSO4+2e-=Pb+，多孔碳为阳极，电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+，据此作答。 【详解】A．放电时左侧的H＋通过质子交换膜进入右侧（正极），其pH逐渐减小，故A错误； B．由分析可知，电池充电时多孔碳电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，故B错误； C．放电时，Pb为负极，电极反应式为 Pb-2e-+=PbSO4，负极质量增加，故C错误； D．由放电时两极反应可知放电总反应为，故D正确； 故选D。 24．我国某大学基于新型碳载钌镍合金纳米材料(Ru-Ni/C)制备出一种高能量镍氢电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，向电极移动 B．放电一段时间，再断开开关一段时间后，溶液的浓度增大 C．放电时，电极的电极反应为 D．电池放电时的总反应为 【答案】B 【分析】由图可知，电极a氢气生成H2O，发生氧化反应，为原电池的负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，电极b为正极，水分子作用下氢氧化氧镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，电极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2。 【详解】A．由分析可知，放电时，电极a为原电池的负极，电极b为正极，则阴离子氢氧根离子向负极电极a移动，故A正确； B．由分析可知，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2，则放电一段时间后，氢氧化钾溶液的浓度基本不变，故B错误； C．由分析可知，放电时，电极b为正极，水分子作用下氢氧化氧镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，电极反应式为，故C正确； D．由分析可知，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2，故D正确； 故选：B。 25．中国全固态锂电池又有新突破，央视新闻报道，中国科学院青岛生物能源与过程研究所在全固态锂电池领域取得新突破，开发出了高能量密度、超长循环寿命的全固态锂电池。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 S8材料，电池反应为16Li+xS8=8Li2Sx，(2≤x≤8)。下列说法错误的是 A．放电时，电子流向为b极→用电器→a极 B．电池充电时，a极发生的反应为2Li2S2-2e-=Li2S4 +2Li+ C．电池充电时，b极接外接电源的负极，每通过 0.04 mol电子b极增重 0.28 g D．可将固态离子导体替换成水溶液电解质，对锂离子进行传导 【答案】D 【分析】从锂离子的移动方向可知，电极a为正极，电极b为负极，负极上Li失电子生成锂离子，电极反应为，正极上得电子生成，电极反应为。 【详解】A．放电时，a极为正极，b极为负极；充电时，a极为阳极，b极为阴极。放电时，电子由负极b金属锂流出经外电路流入正极a，故A正确； B．电池充电时，a是阳极，阳极上发生氧化反应，要失去电子，发生，故B正确； C．充电时a为阳极，b是阴极，电池充电时，b极接外接电源的负极做阴极，阴极反应为：，当外电路流过0.04mol电子时，生成的锂为0.04mol，b极增重的质量为，故C正确； D．金属锂具有强还原性，可与水反应，因此不可替换成水溶液电解质，故D错误； 故选：D。 26．科学家研发了一种可植入体内的燃料电池，血糖（葡萄糖）过高时会激活电池产生电能，刺激人工模拟胰岛B细胞释放胰岛素，降低血糖水平。电池工作原理的模拟装置如图（代表葡萄糖）。下列说法错误的是 A．血糖正常时，该燃料电池不工作 B．纳米电极发生还原反应 C．外电路中电子的方向：纳米电极胰岛细胞纳米电极 D．放电时纳米电极发生的反应为 【答案】C 【分析】燃料电池通入氧化剂的电极1为正极，氧气发生还原反应生成水，电极2为负极，G-CHO被氧化为G-COOH，电极反应式：。 【详解】A．血糖(葡萄糖)中含有醛基，浓度过高时会激活电池产生电能，血糖正常时，该燃料电池不工作，故A正确； B．由分析知纳米电极为正极，发生还原反应，故B正确； C．外电路中电子的方向是从负极流出，经负载流入正极，故外电路中电子流向：Cu(2)极→胰岛B细胞→Cu(1)极，故C错误； D． 负极附近G-CHO被氧化，放电时纳米Cu(2)电极发生的反应为：，故D正确； 故选C。 27．科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如下图所示。通过将锌-多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。下列说法正确的是 A．夜间工作时，应将电极ad、bc分别连接 B．硅太阳能电池、锌-多硫化物电池均可实现化学能向电能的转化 C．H2生产装置中不能使用钠离子交换膜 D．日间工作时，b极的电极反应式为+S2-+2e-= 【答案】A 【分析】由图可知，白天可利用太阳光电池给左侧锌-多硫化物电池充电，实现电能向化学能的转化，锌-多硫化物电池处于充电状态，b极是阳极，发生+S2--2e-=，夜间做电池使右侧电解池电解制氢，右侧装置为电解池，d电极为阴极，发生2H2O+2e-=2OH-+H2↑，据此分析解题； 【详解】A．左侧锌-多硫化物电池夜间作电源，给H2生产装置通电，电解产生H2，分析可知，应将电极ad，bc分别连接，A正确； B．硅太阳能电池将太阳能转化为电能，B错误； C．阴极d发生反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，使用阳离子交换膜，Na+向阴极区迁移﹐且发生反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，C错误； D．白天工作时，锌-多硫化物电池处于充电状态，b电极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为，D错误； 故选A。 28．我国科研人员研发的海泥细菌电池不仅可以作为海底仪器的水下电源，还可以促进有机污染物(以表示)的分解，其工作原理如图，其中海底沉积层/海水界面可起到质子交换膜的作用，下列理论分析错误的是 A．a极发生还原反应 B．b极的电极反应为 C．若b极区生成S，则a极区增加 D．在海泥细菌的作用下发生反应： 【答案】C 【分析】由图可知，海泥细菌作用下有机污染物酸性条件下与海水中的硫酸根离子反应生成二氧化碳和氢硫酸根离子，反应的方程式为，a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+4e-+4H+=2H2O，b极为负极，HS-离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫和氢离子，电极反应式为HS--2e-=S↓+H+，则电池总反应为O2+2HS-+2H+=2S↓+2H2O。 【详解】A．据分析，a极发生还原反应，A正确； B．据分析，b极的电极反应为，B正确； C．若b极区生成S，转移2mole-，b极同时生成的1mol氢离子移向a极区，按得失电子守恒，a极氧气转化为水消耗2mol氢离子，则a极区氢离子的物质的量减少1mol，C不正确； D．据分析，在海泥细菌的作用下发生反应：，D正确； 选C。 29．水系锌锰二次电池放电时存在电极剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量固体能很大程度恢复损失的容量，工作原理如图，膜只允许通过。下列说法错误的是 A．放电时做负极 B．放电前后，右池中的物质的量不变 C．放电时，有生成时，理论上负极减少 D．充电时，由右侧移向左侧 【答案】A 【分析】由图可知，锌为原电池的负极，锌在负极失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e—=Zn2+，二氧化锰是正极，酸性条件下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成锰离子和水，电极反应式为MnO2+2e—+4H+=Mn2++2H2O；向正极附近的溶液中加入少量碘化钾固体发生的反应为剥落的二氧化锰酸性条件下与溶液中碘离子反应生成锰离子、碘三离子和水，反应的离子方程式为MnO2+3I—+4H+=Mn2++I+2H2O，反应生成的碘三离子在正极得到电子发生还原反应生成碘离子，电极反应式为I+2e—=3I—，则加入的碘化钾固体是溶液中锰离子转化为二氧化锰的催化剂。 【详解】A．由分析可知，放电时二氧化锰是正极，故A错误； B．由分析可知，加入的碘化钾固体是溶液中锰离子转化为二氧化锰的催化剂，所以放电前后，右池中碘离子的物质的量不变，故B正确； C．由得失电子数目守恒可知，放电时，有0.2mol碘三离子生成时，负极消耗锌的质量为0.2mol××65g/mol=65g，故C正确； D．充电时，与直流电源负极相连的锌电极做电解池的阴极，则锌离子会由右侧移向左侧，故D正确； 故选A。 30．回答下列问题： (1)辅助的电池工作原理如图所示，该电池容量大，能有效利用，电池反应产物是重要的化工原料，电池的负极反应式为 ，电池的正极反应式为 ，反应过程中的作用是 ，该电池的总反应式为 。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中可以在固体介质NASICON中自由移动，传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。 则a极的电极反应式为 ，工作时由电极 (填“a”或“b”，下同)向电极 移动，电子由电极 通过传感器流向电极 。 (3)减排是各个国家都在努力为之的事，和的处理是许多科学家都在着力研究的重点。有学者想以如图所示装置利用原电池原理将、转化为重要的化工原料。 ①若A为，B为，C为，电池总反应为，则正极的电极反应式为 。 ②若A为，B为，C为，则负极的电极反应式为 ，电池的总反应式为 。 【答案】(1) 催化剂 (2) b a a b (3) 【详解】（1）由图可知，铝电极为原电池的负极，铝失去电子发生氧化反应生成铝离子，电极反应式为，多孔碳电极为正极，在氧气做催化剂作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成草酸根离子，电极反应式为，电池的总反应为，故答案为：；；催化剂；； （2）由图可知，电极a为负极，氧离子作用下，一氧化碳在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，电极b为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电子由电极a通过传感器流向电极b，氧离子由电极b向电极a移动，故答案为：；b；a；b；a； （3）①由电池总反应可知，A电极为原电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇，电极反应式为，故答案为：； ②由硫元素的化合价变化可知，通入二氧化硫的B电极为负极，水分子作用下二氧化硫在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为，A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，则电池总反应为，故答案为：；。 ( 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 $$ 4.2 原电池和化学电源题型归类 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 9 二、分阶培优练 11 【题型一】原电池的工作原理 【典例分析】某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn+2=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是 A．石墨为电池的正极 B．电池工作时石墨逐渐被消耗 C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极 D．反应2+2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生 【提分秘籍】 基本规律 1．定义：将化学能转化能电能的装置。 2．本质：氧化还原反应。 3．原电池的形成条件 4．原电池的工作原理（以铜-锌原电池为例 ） （1）电极：Zn—负极，Cu—正极 （2）工作原理：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 ①溶液中：负离子→负极，正离子→正极 ②外电路—电子导电，内电路—离子导电（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”。） 电极反应： 总反应： Zn+Cu2+=Zn2++Cu 5．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．在如图所示的装置中，观察到电流表指针偏转（指针顺着电流方向偏转），M变粗，N变细，由此判断下表中所列M、N、P三种物质，其中可以成立的是 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 A．A B．B C．C D．D 2．某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如图装置。左烧杯中加入50mL6mol·L-1硫酸，右烧杯中加入50mL6mol·L-1CaCl2溶液，盐桥选择氯化钾琼脂。当闭合开关K时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是 A．该实验装置属于电解池 B．左侧烧杯中的电极反应为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O C．右侧C电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 D．若将盐桥中氯化钾琼脂换成KNO3琼脂，则C电极上产生的气体的总量增加 3．如图所示装置，检流计G发生偏转，同时A 极逐渐变粗、B 极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的 A．A是 Zn， B是Cu， C为稀硫酸 B．A是Cu， B是Zn， C为稀硫酸 C．A是 Fe， B是 Ag， C为AgNO3溶液 D．A是Ag， B是 Fe， C为AgNO3溶液 【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。 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】汽车的启动电源常用铅蓄电池，其电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，关于铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时电解质溶液中的SO向负极移动 B．在放电时，该电池的正极材料是铅板 C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4+2e-=Pb+SO 【提分秘籍】 基本规律： 1．化学电源的分类 （1）一次电池：就是放电后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。 （2）二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。即它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现将化学能转变为电能（放电），再由电能转变为化学能（充电）的循环。 （3）燃料电池：是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 2．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。 3．二次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．某科研团队提出了一种碱—酸Zn-—混合充放电电池，其放电时的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，从中间室移向左极室 C．充电时，N极发生的电极反应式为 D．充电时，M极质量每增加32.5g，外电路中通过2mol电子 2．锂-空气电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．固体电解质膜可防止锂电极与水反应，也可防止氧气与锂电极接触，更安全 B．正极反应式为 C．当有在纳米碳片上参加反应，Li电极会损失1.4g D．若用铅蓄电池给锂-空气电池充电，电极应与锂电极相接 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 【典例分析】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 【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．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应如下：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。在负极发生反应的物质是 A．Zn B．K2FeO4 C．Zn(OH)2 D．Fe(OH)3 2．一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。下列说法错误的是 A．催化重整发生的反应： B．电池工作时，外电路电子从电极X向电极Y移动 C．电池工作时，内电路向电极Y移动 D．电极X上参与的反应： 3．某微生物燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．b为正极，发生还原反应，b极有水生成 B．该电池在较高温度下工作时，会提高电池效率 C．离子交换膜Y为阳离子交换膜，可以通过 D．转化为NO： ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．原电池产生电流的本质原因是 A．原电池中发生了氧化还原反应 B．有两个活泼性不同的电极 C．导线将电极、电解质溶液连接，形成了闭合回路 D．原电池中，电解质溶液能电离出自由移动的离子 2．燃料电池给铅酸蓄电池充电时，燃料电池负极和铅酸蓄电池阴极所发生的反应类型分别是 A．氧化反应、还原反应 B．氧化反应、氧化反应 C．还原反应、氧化反应 D．还原反应、还原反应 3．铅蓄电池是常见的二次电池，其结构如下图所示，其中Pb作电池的负极，PbO2作正极。下列关于该电池工作时的说法不正确的是 A．放电时Pb电极上有电子流出 B．放电时PbO2电极失去电子 C．H2SO4是电池的电解质溶液 D．充电时是电能转化为化学能 4．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 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．下列各说法中，正确的是 A．原电池工作时电子是从正极流出，经导线流入负极 B．原电池是把化学能转化为电能的一种装置 C．铜锌原电池中若将盐桥移走，仍可构成原电池 D．CaO+H2O=Ca(OH)2是放热反应，可设计成原电池 7．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：，其工作示意图如下。下列说法不正确的是 A．Zn电极是电源的负极 B．电池工作一段时间后，电极质量减轻 C．电解质溶液中的移向电极 D．Zn电极上发生的反应： 8．一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述正确的是 A．Zn电极为负极，发生还原反应 B．II区的K+通过隔膜向III区迁移 C．电池每转移2mol电子，溶液共消耗2mol H+ D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O 9．用于潜航器的镁-过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是 A．电池的负极反应为：Mg-2e-=Mg2＋ B．电池工作时，H＋向正极移动 C．电池工作一段时间后，溶液的pH减小 D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O 10．有A，B，C，D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀溶液中，电子由A经导线流向B极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀溶液中，C上有气泡逸出；③A、C相连后，同时浸入溶液中，A极质量减轻；④B、D相连后，同时浸入溶液中，移向D极被还原。据此判断四种金属的活动性顺序是 A．A>B>D>C B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 培优第二阶——能力提升练 11．如图是甲醇燃料电池的结构示意图，电池反应为，下列说法正确的是 A．左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇 B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气 C．负极反应为 D．正极反应为 12．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有琼脂-的型管)构成一个原电池。 ①在外电路中，电流由银电极流向铜电极 ②正极反应为： ③实验过程中取出盐桥，原电池将停止工作 ④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的移向溶液 ⑥电子的移动方向：极-导线-电极-溶液 上述①~⑥中正确的有 A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 13．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．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 14．将反应设计成如下图所示的原电池，下列说法正确的是 A．电极为负极 B．电池工作时，向正极移动 C．电池工作时，电子由流向 D．理论上每消耗，外电路中通过的电子为 15．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： 16．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池，将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池工作示意图如下，下列说法正确的是 A．用NaOH水溶液做电解液，放电性能更好 B．放电时每转移4mol电子，会消耗67.2LCO2气体 C．充电时，阳极反应为：C+2-4e−=3CO2↑ D．充电时，Na+向Ni电极移动 17．可以将反应Zn+Br2 =ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应 ①Br2 + 2e- = 2Br- 　②2Br- - 2e- = Br2     　③Zn – 2e- = Zn2+　    ④Zn2+ + 2e- = Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是 A．②和① B．③和① C．②和③ D．④和② 18．液流电池是电化学领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以等形式存在。全钒液流电池装置如图，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法错误的是 A．充电时，氢离子通过交换膜移向右侧 B．充电时，电源负极连接 a 电极 C．放电时装置发生的总反应为： D．质子交换膜可阻止与V2+直接发生反应 19．一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　) A．放电时，多孔碳材料电极为正极反应为(2－x)O2＋4Li+＋4e-=2Li2O2－x(x＝0或1) B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电池总反应为2Li＋(1－)O2=Li2O2－x D．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移 20．镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是 A．放电时负极得电子，质量减轻 B．放电时负极附近的pH增大 C．充电时该电池的正极与外加电源的负极相连 D．充电时阳极反应：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O 培优第三阶——培优拔尖练 21．某新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如下所示。下列关于该电池工作时的说法正确的是 A．b极为电池的负极 B．a极发生的电极反应为 C．电池工作一段时间后，右室溶液pH减小 D．海水中的通过离子交换膜Ⅰ向左室迁移 22．中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性电池，实现了和之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过。下列说法错误的是 A．充电时，由双极膜移向电极 B．放电时，电极表面的电极反应为： C．放电时和充电时，电极的电势均高于电极 D．当外电路通过电子时，双极膜中解离水的物质的量为 23．某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时多孔碳电极附近逐渐增大 B．电池充电时多孔碳电极反应为： C．放电时每转移电子，负极质量减少 D．放电总反应： 24．我国某大学基于新型碳载钌镍合金纳米材料(Ru-Ni/C)制备出一种高能量镍氢电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，向电极移动 B．放电一段时间，再断开开关一段时间后，溶液的浓度增大 C．放电时，电极的电极反应为 D．电池放电时的总反应为 25．中国全固态锂电池又有新突破，央视新闻报道，中国科学院青岛生物能源与过程研究所在全固态锂电池领域取得新突破，开发出了高能量密度、超长循环寿命的全固态锂电池。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 S8材料，电池反应为16Li+xS8=8Li2Sx，(2≤x≤8)。下列说法错误的是 A．放电时，电子流向为b极→用电器→a极 B．电池充电时，a极发生的反应为2Li2S2-2e-=Li2S4 +2Li+ C．电池充电时，b极接外接电源的负极，每通过 0.04 mol电子b极增重 0.28 g D．可将固态离子导体替换成水溶液电解质，对锂离子进行传导 26．科学家研发了一种可植入体内的燃料电池，血糖（葡萄糖）过高时会激活电池产生电能，刺激人工模拟胰岛B细胞释放胰岛素，降低血糖水平。电池工作原理的模拟装置如图（代表葡萄糖）。下列说法错误的是 A．血糖正常时，该燃料电池不工作 B．纳米电极发生还原反应 C．外电路中电子的方向：纳米电极胰岛细胞纳米电极 D．放电时纳米电极发生的反应为 27．科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如下图所示。通过将锌-多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。下列说法正确的是 A．夜间工作时，应将电极ad、bc分别连接 B．硅太阳能电池、锌-多硫化物电池均可实现化学能向电能的转化 C．H2生产装置中不能使用钠离子交换膜 D．日间工作时，b极的电极反应式为+S2-+2e-= 28．我国科研人员研发的海泥细菌电池不仅可以作为海底仪器的水下电源，还可以促进有机污染物(以表示)的分解，其工作原理如图，其中海底沉积层/海水界面可起到质子交换膜的作用，下列理论分析错误的是 A．a极发生还原反应 B．b极的电极反应为 C．若b极区生成S，则a极区增加 D．在海泥细菌的作用下发生反应： 29．水系锌锰二次电池放电时存在电极剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量固体能很大程度恢复损失的容量，工作原理如图，膜只允许通过。下列说法错误的是 A．放电时做负极 B．放电前后，右池中的物质的量不变 C．放电时，有生成时，理论上负极减少 D．充电时，由右侧移向左侧 30．回答下列问题： (1)辅助的电池工作原理如图所示，该电池容量大，能有效利用，电池反应产物是重要的化工原料，电池的负极反应式为 ，电池的正极反应式为 ，反应过程中的作用是 ，该电池的总反应式为 。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中可以在固体介质NASICON中自由移动，传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。 则a极的电极反应式为 ，工作时由电极 (填“a”或“b”，下同)向电极 移动，电子由电极 通过传感器流向电极 。 (3)减排是各个国家都在努力为之的事，和的处理是许多科学家都在着力研究的重点。有学者想以如图所示装置利用原电池原理将、转化为重要的化工原料。 ①若A为，B为，C为，电池总反应为，则正极的电极反应式为 。 ②若A为，B为，C为，则负极的电极反应式为 ，电池的总反应式为 。 ( 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 $$