专题02 化学能转化为电能——电池（期中专项训练）高二化学上学期鲁科版

专题02 化学能转化为电能——电池 题型1 原电池的判断 题型2 原电池及工作原理 题型3 原电池工作的应用（重点） 题型4 一次电池 题型5 二次电池（难点） 题型6 燃料电池（难点） 题型7 锂电池与锂离子电池（重点） 题型8 微生物电池（重点） 题型9 浓差电池（难点） 题型10 膜电池（难点） 题型1 原电池的判断 易错提醒： 1.能自发进行的氧化还原反应； 2.两个活泼性不同的能导电的电极； 3.电解质溶液或熔融电解质； 4.形成闭合回路。 1.【原电池的判断】下列装置中，不能构成原电池的是 A．Zn片、Cu片、稀H2SO4溶液、导线 B．Zn片、石墨、CuSO4溶液、导线 C．Zn片、Zn片、稀H2SO4溶液、导线 D．Fe片、Cu片、NaCl溶液、导线 2.【原电池的判断】电池在生活中随处可见，下列装置能将化学能转化成电能的是 A． B． C． D． 3.【原电池的判断】下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 4.【原电池的判断】现代生活离不开方便实用的化学电源，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 题型2 原电池及工作原理 易错提醒： 1.列物质，标得失电极反应物——产物及得失电子数。 2.看环境，配守恒 在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H、(HT、HO等是否参加反应，遵守电荷守恒、质量守恒、得失电子守恒。 3.两式加，验总式 两电极反应式相加，与总反应式对照验证。 1.【原电池构造原理】下列有关如图所示原电池装置的说法正确的是(选项中“—”表示连接) A．、，石墨为正极，电子流动方向： B．、，为负极，该极的电极反应： C．、，为负极，电解质溶液质量不变 D．、，为负极，石墨电极有气泡逸出 2.【原电池构造原理】用如图所示装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是 A．该装置将化学能转化为电能 B．从极经阳离子交换膜移向极 C．工作一段时间后，极附近的减小 D．该装置的总反应为 3.【原电池构造原理】根据原电池原理，下列有关说法正确的是 A．若为为为酒精，则该装置能够实现化学能到电能的转化 B．若为为为溶液，负极发生的电极反应式为： C．若X为为为硫酸铜，每转移电子，正极质量增加 D．若为为为稀硫酸，则向电极附近移动 4.【原电池构造原理】某同学设计了如图所示原电池装置，下列说法正确的是 A．该原电池的负极是Pt B．甲烧杯中溶液的血红色逐渐变浅 C．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转 D．电子由乙烧杯经盐桥流向甲烧杯 题型3 原电池工作的应用 1.【原电池工作的应用】某原电池总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，下列能实现该反应的原电池是 选项 A B C D 电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn 电解质溶液 Fe(NO3)3 FeSO4 FeCl3 CuSO4 2.【原电池工作的应用】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，b发生还原反应；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，流向d极，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>b>c>d B．b>d>c>a C．c>a>b>d D．a>c>d>b 3.【原电池工作的应用】将反应设计成原电池，某一时刻的电子流向及电流计(G)指针偏转方向如图所示，下列有关叙述正确的是 A． 盐桥中的移向溶液 B．工作一段时间后，溶液中减小 C．电子由溶液通过盐桥移向溶液 D．作负极，发生还原反应 4.【原电池工作的应用】足量铁粉与盐酸反应，下列措施能加快该反应速率且不影响产生的氢气的量的是 ①适当加热    ②加入少量CuSO4(s)    ③加入少量铜粉    ④加入2 mol·L-1的硝酸溶液 ⑤通入HCl气体    ⑥加入少量醋酸    ⑦将铁粉改为铁片 A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．⑤⑥⑦ 题型4 一次电池 1.【一次电池】酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2在负极上发生还原反应 D．放电时负极反应为 2.【一次电池】铝-空气电池、Mg-AgCl电池，均以海水为电解质溶液。下列叙述中正确的是 A．单位质量的负极输出电量：铝-空气电池>Mg-AgCl电池 B．两种电池均是二次电池 C．Mg-AgCl电池放电时，由负极向正极迁移 D．两电池放电时，均是在正极被还原 3.【一次电池】碱性锌锰电池的总反应为Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH，下列说法正确的是 A．负极反应为Zn - 2e⁻ = Zn2+ B．正极材料为Zn C．电解质为碱性溶液 D．正极不参与反应 4.【一次电池】普通锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，其总反应分别为： 、 下列关于两种电池的说法中，不正确的是 A．两种电池中电池的负极材料都是Zn B．两种电池工作时，均发生还原反应 C．两种电池工作时每生成，则转移电子数为 D．碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能优越，能提供较大电流并连续放电 题型5 二次电池 易错提醒： 1.根据所给电池反应的方程式，分析化合价的变化，确定正、负极及其反应。化合价升高的物质作负极，发生氧化反应，化合价降低的物质作正极，发生还原反应。 2.结合电解质溶液的环境，先写出负极的电极反应式，再用总反应方程式减去负极反应式即得正极反应式。书写时要注意质量守恒、电荷守恒的灵活应用。 3.充电时，电池的负极要发生还原反应，负极反应逆向书写，即为阴极反应；电池的正极要发生氧化反应，正极反应逆向书写，即为阳极反应。 4.根据电极反应式，综合分析离子的移动方向以及电解质溶液的变化。 1.【二次电池】铅蓄电池的结构示意图如图，下列关于铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，作负极，向负极方向移动 B．放电时，一段时间后电解质溶液值不变 C．充电时，铅蓄电池负极连接电源正极 D．充电时，阳极的电极反应为 2.【二次电池】/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子()和空穴()，其制氧效果优越，原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时，电子流向：b→离子交换膜→a B．放电时，每消耗0.1 mol，负极区电解质溶液的质量增加13 g C．充电时，电势高低：a<b D．充电时，电池总反应： 3.【二次电池】我国科学家研究的碱性锌—空气可充电电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A．放电时，电解质溶液中c(OH-)增大 B．放电时，a极的电极反应式为 C．充电时，OH-向b极迁移 D．充电时，生成11.2LO2(标准状况下)时转移2mol电子 4.【二次电池】新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，电池是能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示，电池工作时的总反应为。下列说法正确的是 A．充电时，电极b与电源负极连接，电极a与电源正极连接 B．电池工作时，正极的电极反应为 C．电池工作时，负极材料质量减少，转移电子 D．电池进水不会影响其使用寿命 题型6 燃料电池 易错提醒： (1)H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。 (2)电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。 (3)燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。 (4)酸溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO2。 (5)碱溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO。 1.【燃料电池】氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，一种氢氧燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极1为正极，发生还原反应 B．电子由电极2经导线流向电极1 C．外电路中每转移，理论上消耗的体积为11.2L(标准状况) D．氢氧化钾溶液中的向电极1移动 2.【燃料电池】甲醇燃料电池工作原理如下图，下列有关叙述正确的是 A．a导出的气体是 B．电池工作时，电子由甲电极经外电路流向乙电极 C．乙电极的反应式为 D．当外电路通过电子时，理论上消耗甲醇1.6g 3.【燃料电池】用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．X电极为负极 B．电池工作时，通过质子交换膜从左侧向右侧迁移 C．理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，可检测出乙醇蒸气9.2g D．该电池的负极反应式为 4.【燃料电池】燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极为正极 B．将由电极区向电极区移动 C．该电池反应放出大量的热 D．电极的电极反应式为 题型7 锂电池与锂离子电池 1.【锂电池与锂离子电池】某电车采用了方形锂电池组(图1)，实现极高的空间利用率。电池正极含锰酸锂()活性物质，Al集流体收集正极电子，将正极材料还原成。负极含碳材料(如石墨)活性物质，Cu集流体收集负极电子，如图2。下列说法正确的是 A．充电时，石墨电极连接电源的正极 B．放电时，电子通过电解液从负极流向正极 C．方形锂电池隔膜应选用阴离子交换膜 D．放电时，正极的电极反应式为 2.【锂电池与锂离子电池】一种锂－空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．金属锂作电池的负极 B．电子由金属锂经负载流向石墨烯 C．石墨烯表面发生的电极反应： D．每消耗1molO2，金属锂电极减少28g 3.【锂电池与锂离子电池】我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。 下列有关说法不正确的是 A．电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极 B．水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替 C．电池总反应为2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑ D．该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气 4.【锂电池与锂离子电池】全固态锂金属电池具有更高比能和更高安全性。我国科研团队设计了基于LLZTO@Ag复合层负极改性的硫化物全固态锂电池，结构如图所示，放电时电池反应为。下列说法错误的是 A．放电时，电子流向为a极→负载→b极 B．充电时，流向为b极→固态电解质→复合层→a极 C．充电时，b极的电极反应为 D．放电时，每转移电子b极质量理论上减少 题型8 微生物电池 1.【微生物电池】海底沉积层微生物燃料是一种新型海洋可再生能源，用该燃料设计的原电池产电原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极电势低于极 B．b极发生还原反应 C．海底沉积层产生的通过海水向极移动 D．理论上海底沉积层中消耗，电路中转移电子 2.【微生物电池】某微生物燃料电池工作原理如图所示，该装置能同时除去水体中的和沉积物中的有机物。该装置工作时，下列说法错误的是 A．b极为负极 B．电解质溶液中移向a极 C．a极的电极反应式为 D．每参与反应时，转移4nmol电子 3.【微生物电池】一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的物质的微生物电池装置原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解质溶液中的经质子交换膜由左侧向右侧移动 B．若N电极消耗11.2L，电路中转移2mol电子 C．该装置工作时，N电极作正极，发生还原反应 D．M电极的电极反应式为 4.【微生物电池】某化工实验室设计了一种新型双微生物燃料电池装置，能够同时消除养殖厂含氮污水和化工厂含醛类废水，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，H＋由b极经质子交换膜流向a极 B．a极的电极反应式为CH3CHO＋3H2O＋10e-=2CO2＋10H＋ C．a极消耗的CH3CHO和b极消耗的的物质的量之比为1∶2 D．该电池装置在高温条件下工作效率会更高 题型9 浓差电池 1.【浓差电池】浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备次磷酸()，用图1的浓差电池提供电能制备次磷酸。下列说法错误的是 A．(Ⅰ)是电池的负极 B．b膜、d膜是阳离子交换膜，c膜是阴离子交换膜 C．电渗析过程中、室中和的浓度均增大 D．电池从开始到停止放电，理论上可制备 2.【浓差电池】为探究浓差原电池的原理，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法正确的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重108g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 3.【浓差电池】为探究浓差原电池的原理(当两池中电解质溶液浓度相等时，电流计指针指向0)，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法错误的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重170g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 4.【浓差电池】一种利用溶液浓差能驱动的原电池氧化含有甲醛的酸性有机废水的机理如图所示，装置中浓液和稀液的溶质均为NaCl，阴阳离子交换膜将浓液和稀液隔开，·OH具有很强的氧化性，甲醛最终转化为，下列说法正确的是    A．石墨1为原电池的负极 B．正极区处理甲醛的化学方程式为 C．负极的电极反应式为 D．若处理含1 mol HCHO的废水(其他物质不反应)，电路中理论上转移2 mol电子 题型10 膜电池 1.【膜电池】微生物膜电池可处理含对氯苯酚和乙酸钠的废水，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池A极电势低于B极 B．电池B极为微生物催化的阴极 C．理论上每生成1mol苯酚，溶液中有1molH+经过交换膜 D．CH3COO-在B电极被氧化为 2.【膜电池】一种新型短路膜电池分离CO2，装置如下图所示。下列说法中不正确的是 A．正极电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH- B．短路膜和常见的离子交换膜不相同，它不仅能传递离子，还可以传递电子 C．负极反应消耗22.4L气体，理论上分离出1molCO2气体 D．该装置用于空气中CO2的捕获，CO2最终由出口B流出 3.【膜电池】通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．环境温度对该电池会有影响 B．每消耗1molCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA C．a极上的电极反应式为：+e-=+Cl- D．a极上的电极电势比b极上的高 4.【膜电池】我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时正极的电极反应式为 B．放电时正极区升高 C．充电时与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能 D．当放电时，复合膜层间有解离时，正极区溶液增重 1 / 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02 化学能转化为电能——电池 题型1 原电池的判断 题型2 原电池及工作原理 题型3 原电池工作的应用（重点） 题型4 一次电池 题型5 二次电池（难点） 题型6 燃料电池（难点） 题型7 锂电池与锂离子电池（重点） 题型8 微生物电池（重点） 题型9 浓差电池（难点） 题型10 膜电池（难点） 题型1 原电池的判断 易错提醒： 1.能自发进行的氧化还原反应； 2.两个活泼性不同的能导电的电极； 3.电解质溶液或熔融电解质； 4.形成闭合回路。 1.【原电池的判断】下列装置中，不能构成原电池的是 A．Zn片、Cu片、稀H2SO4溶液、导线 B．Zn片、石墨、CuSO4溶液、导线 C．Zn片、Zn片、稀H2SO4溶液、导线 D．Fe片、Cu片、NaCl溶液、导线 【答案】C 【解析】原电池需满足两个不同活泼性的电极、电解质溶液、闭合回路及自发氧化还原反应等条件。Zn和Cu活泼性不同，Zn与稀可发生自发的氧化还原反应，导线连接形成闭合回路，形成电流，可构成原电池，故A不符合题意；Zn和石墨活泼性不同，Zn与溶液可发生自发的氧化还原反应，导线连接形成闭合回路，能构成原电池，故B不符合题意；两Zn片活性相同，不满足“两个活泼性不同的电极”这一条件，不能构成原电池，故C符合题意；Fe、Cu活泼性不同，NaCl溶液为电解质，可发生吸氧腐蚀，属于氧化还原反应，导线连接形成闭合回路，能构成原电池，故D不符合题意；故选C。 2.【原电池的判断】电池在生活中随处可见，下列装置能将化学能转化成电能的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】构成原电池需要满足四个条件：一是有两个活泼性不同的电极，且电极具有导电性；二是存在能导电的电解质溶液；三是电极与电解质溶液接触，且通过导线等形成闭合回路；四是能发生自发的氧化还原反应。这四个条件缺一不可，共同保证原电池能将化学能转化为电能并持续工作。 【解析】该装置中，两个电极相同，碳单质不能与氯化铜溶液反应，所以不能构成原电池，故A错误；该装置中，酒精是非电解质，所以不能构成原电池，故B错误；该装置没有外电路，因此没有形成闭合回路，故C错误；该装置符合原电池的构成条件，铝单质能与氢氧化钠溶液反应，但是镁不能反应，因此Al作负极，Mg作正极，该装置能将化学能转化为电能，故D正确；故选D。 3.【原电池的判断】下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】构成原电池需具备以下条件：两个活性不同的电极；电解质溶液；形成闭合电路；存在能自动发生的氧化还原反应，据此分析判断。 【解析】Fe、Cu未用导线连接，不能形成闭合回路，不能构成原电池，A错误；Fe、Cu用导线连接，形成闭合回路，能发生原电池反应：，属于原电池装置，B正确；四氯化碳溶液不是电解质溶液，不能构成原电池，C错误；稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池，D错误；故选B。 4.【原电池的判断】现代生活离不开方便实用的化学电源，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】没有形成闭合回路且不会发生氧化还原反应，A项不符合题意；两电极未区分活动性，B项不符合题意；如图装置有两个不同的电极，且形成闭合回路，可以发生氧化还原反应，C项符合题意；无水乙醇不是电解质溶液，D项不符合题意；故选C。 题型2 原电池及工作原理 易错提醒： 1.列物质，标得失电极反应物——产物及得失电子数。 2.看环境，配守恒 在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H、(HT、HO等是否参加反应，遵守电荷守恒、质量守恒、得失电子守恒。 3.两式加，验总式 两电极反应式相加，与总反应式对照验证。 1.【原电池构造原理】下列有关如图所示原电池装置的说法正确的是(选项中“—”表示连接) A．、，石墨为正极，电子流动方向： B．、，为负极，该极的电极反应： C．、，为负极，电解质溶液质量不变 D．、，为负极，石墨电极有气泡逸出 【答案】B 【解析】连接方式为a（Fe）-e、f-d（石墨），Fe比石墨活泼，Fe为负极，石墨为正极。电子流动方向应为负极→外电路→正极，即a→e→f→d，电子不能在溶液中流动，无法回到a，A错误；连接方式为b（Zn）-e、f-c（Cu），Zn比Cu活泼，Zn为负极，电极反应为Zn失去电子生成Zn2+：，B正确；连接方式为a（Fe）-e、f-c（Cu），Fe为负极，负极反应Fe-2e-=Fe2+，正极反应Cu2++2e-=Cu，溶液中每生成1molFe2+（56g）消耗1molCu2+（64g），溶液质量减少，C错误；连接方式为c（Cu）-e、f-d（石墨），Cu与石墨活泼性相近，且Cu与CuSO4溶液不发生自发氧化还原反应，无法形成原电池，石墨电极无气泡逸出，D错误；故选B。 2.【原电池构造原理】用如图所示装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是 A．该装置将化学能转化为电能 B．从极经阳离子交换膜移向极 C．工作一段时间后，极附近的减小 D．该装置的总反应为 【答案】D 【分析】对于H2、Cl2、KOH燃料电池，通H2的a电极失电子，作负极；通入Cl2的b电极得电子，作正极。 【解析】该装置是燃料电池为原电池，将化学能转化为电能，A正确；在原电池中，阳离子向正极移动，则K+从a极经阳离子交换膜移向b极，B正确；原电池工作时，a极发生反应H2+2OH--2e-=2H2O，则工作一段时间后，a极附近的pH减小，C正确；负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，则该装置的总反应为H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D不正确；故选D。 3.【原电池构造原理】根据原电池原理，下列有关说法正确的是 A．若为为为酒精，则该装置能够实现化学能到电能的转化 B．若为为为溶液，负极发生的电极反应式为： C．若X为为为硫酸铜，每转移电子，正极质量增加 D．若为为为稀硫酸，则向电极附近移动 【答案】D 【解析】酒精属于非电解质，它们不能构成原电池，不能实现化学能转化为电能，A错误；Mg虽然比Al活泼，但Mg不与NaOH溶液反应，铝能与NaOH溶液反应，因此铝为负极，Mg为正极，负极反应式：，B错误；锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，正极反应式：，即每转移电子，可生成1molCu，对应质量为6.4g，C错误；锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，原电池中阴离子向着负极移动，即向电极附近移动，D正确；故选D。 4.【原电池构造原理】某同学设计了如图所示原电池装置，下列说法正确的是 A．该原电池的负极是Pt B．甲烧杯中溶液的血红色逐渐变浅 C．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转 D．电子由乙烧杯经盐桥流向甲烧杯 【答案】B 【分析】根据电极材料和电解质溶液的成分可知该电池的总反应为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，所以Pt电极为正极，Cu电极为负极。 【解析】根据分析可知Pt电极为正极，Cu电极为负极，故A错误；根据电池总反应可知甲池中的Fe3+不断被消耗，所以血红色逐渐变浅，故B正确；由于Cu比Pt活泼，所以即便甲池中换成稀硝酸，铜依然为负极，故C错误；电子不能在电解质溶液和盐桥中移动，故D错误；故选B。 题型3 原电池工作的应用 1.【原电池工作的应用】某原电池总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，下列能实现该反应的原电池是 选项 A B C D 电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn 电解质溶液 Fe(NO3)3 FeSO4 FeCl3 CuSO4 【答案】A 【解析】Cu比C活泼，Cu作为负极被氧化为Cu2+，Fe3+在正极被还原为Fe2+，总反应符合:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，A正确；电极材料为Cu和Ag，电解质为FeSO4，无自发的氧化还原反应，不能形成原电池，B错误；Zn比Cu活泼，Zn作为负极被氧化，总反应为Zn与Fe3+的反应：Zn+2Fe3+=Zn 2++2Fe2+，与题目反应不同，C错误；Zn比Fe活泼，作为负极被氧化，Cu2+被还原为Cu，总反应为:Zn+Cu2+=Zn2++Cu，与题目反应不同，D错误；故选A。 2.【原电池工作的应用】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，b发生还原反应；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，流向d极，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>b>c>d B．b>d>c>a C．c>a>b>d D．a>c>d>b 【答案】D 【分析】原电池中，活泼性较强的电极为负极，活泼性较弱的电极为正极，放电时，电子由负极经外电路流向正极，电流从正极沿导线流向负极，正极上得电子发生还原反应，据此分析。 【解析】若a、b相连时，b发生还原反应，说明活动性：a>b；c、d相连时，电流由d到c，则电子由c经外电路流向d，说明活动性：c>d；a、c相连时，c极上产生大量气泡，说明活动性：a>c；b、d相连时，流向d极，说明d为负极，则活动性d>b；故四种金属的活动性由强到弱的顺序为a>c>d>b；故选D。 3.【原电池工作的应用】将反应设计成原电池，某一时刻的电子流向及电流计(G)指针偏转方向如图所示，下列有关叙述正确的是 A． 盐桥中的移向溶液 B．工作一段时间后，溶液中减小 C．电子由溶液通过盐桥移向溶液 D．作负极，发生还原反应 【答案】B 【分析】原电池中电子从负极流出，流入正极；阳离子移向正极，阴离子移向负极。根据电子的流向可判断铜是负极，银是正极。 【解析】阳离子移向正极，阴离子移向负极，KNO3盐桥中的K＋移向硝酸银溶液，A错误；正极银离子得到电子生成金属银，导致工作一段时间后，AgNO3溶液中c(Ag＋）减小，B正确， 电子从负极流出，流入正极，只能通过导线传递，不能由AgNO3溶液通过盐桥移向Cu(NO3）2溶液，C错误；Cu作负极，失电子，发生氧化反应，D错误；故选B。 4.【原电池工作的应用】足量铁粉与盐酸反应，下列措施能加快该反应速率且不影响产生的氢气的量的是 ①适当加热    ②加入少量CuSO4(s)    ③加入少量铜粉    ④加入2 mol·L-1的硝酸溶液 ⑤通入HCl气体    ⑥加入少量醋酸    ⑦将铁粉改为铁片 A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．⑤⑥⑦ 【答案】A 【解析】足量铁粉与盐酸反应，产生氢气的量由盐酸的量决定： ①适当加热可加快反应速率且不影响产生的氢气的量，①正确； ②加入少量CuSO4后，Fe先与CuSO4反应，置换出Cu，形成Fe-Cu原电池加快反应速率，不影响盐酸的量，因此产生H2不变，②正确； ③加入Cu粉后，形成Fe-Cu原电池加快反应速率，因铁粉足量，因此产生H2不变，③正确； ④稀硝酸能与Fe反应，离子方程式为：，因生成的不是H2而是NO，且此反应消耗氢离子，故最终生成的H2变少，④错误； ⑤通入HCl气体后，溶液中c(H+)浓度增大，反应速率加快，由于Fe粉足量，故产生H2量增加，⑤错误； ⑥加入少量醋酸，由于Fe粉足量，故产生H2量增加，⑥错误； ⑦铁粉换成铁片，反应物接触面积变小，反应速率变慢，⑦错误；故选A。 题型4 一次电池 1.【一次电池】酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2在负极上发生还原反应 D．放电时负极反应为 【答案】D 【分析】由图可知，锌筒为酸性锌锰干电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，石墨电极是正极，铵根离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氨气。 【解析】由分析可知，石墨电极是正极，铵根离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氨气，A错误；电池工作时，阳离子向正极移动，则铵根离子向正极方向移动，B错误；由分析可知，石墨电极是正极，铵根离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氨气，C错误；由分析可知，放电时，锌筒为酸性锌锰干电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为，D正确；故选D。 2.【一次电池】铝-空气电池、Mg-AgCl电池，均以海水为电解质溶液。下列叙述中正确的是 A．单位质量的负极输出电量：铝-空气电池>Mg-AgCl电池 B．两种电池均是二次电池 C．Mg-AgCl电池放电时，由负极向正极迁移 D．两电池放电时，均是在正极被还原 【答案】A 【解析】铝的摩尔质量为27 g/mol，每mol输出3 mol电子，镁的摩尔质量为24 g/mol，每mol输出2 mol电子，因此单位质量的铝输出电量更高，A正确；铝-空气电池和Mg-AgCl电池均为不可充电的一次电池，B错误；放电时，阴离子（Cl⁻）应向负极迁移以中和电荷，而非从负极向正极迁移，C错误；铝-空气电池正极是氧气在水中被还原，而Mg-AgCl电池正极是AgCl被还原（生成Ag和Cl⁻），与水无关，D错误；故选A。 3.【一次电池】碱性锌锰电池的总反应为Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH，下列说法正确的是 A．负极反应为Zn - 2e⁻ = Zn2+ B．正极材料为Zn C．电解质为碱性溶液 D．正极不参与反应 【答案】C 【分析】在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应，MnO2做正极，得电子发生还原反应；碱性锌锰电池中，负极电极反应：，正极反应，据此分析； 【解析】根据分析，负极电极反应：，A错误；正极材料为MnO2，B错误；碱性锌锰电池的电解质为碱性溶液，C正确；正极反应，说明正极参与反应，D错误；故选C。 4.【一次电池】普通锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，碱性锌锰电池是普通锌锰电池的升级换代产品，其总反应分别为： 、 下列关于两种电池的说法中，不正确的是 A．两种电池中电池的负极材料都是Zn B．两种电池工作时，均发生还原反应 C．两种电池工作时每生成，则转移电子数为 D．碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能优越，能提供较大电流并连续放电 【答案】C 【分析】由总反应可知，碱性锌锰电池：负极上Zn被氧化生成，正极上被还原生成；普通锌锰电池：负极上Zn被氧化生成，正极上被还原生成，据此解答。 【解析】由分析知，两种电池都是Zn一端作负极，A正确；由分析知，在两种电池中正极都是被还原生成， B正确；由分析知，两种电池反应中都是被还原生成，Mn元素都由+4价降低到+3价，则每生成1mol 转移1mol（）电子，C错误；碱性电池使用碱性电解质，导电性更好，内阻更小，能提供较大电流并稳定放电，D正确；故选C。 题型5 二次电池 易错提醒： 1.根据所给电池反应的方程式，分析化合价的变化，确定正、负极及其反应。化合价升高的物质作负极，发生氧化反应，化合价降低的物质作正极，发生还原反应。 2.结合电解质溶液的环境，先写出负极的电极反应式，再用总反应方程式减去负极反应式即得正极反应式。书写时要注意质量守恒、电荷守恒的灵活应用。 3.充电时，电池的负极要发生还原反应，负极反应逆向书写，即为阴极反应；电池的正极要发生氧化反应，正极反应逆向书写，即为阳极反应。 4.根据电极反应式，综合分析离子的移动方向以及电解质溶液的变化。 1.【二次电池】铅蓄电池的结构示意图如图，下列关于铅蓄电池的说法正确的是 A．放电时，作负极，向负极方向移动 B．放电时，一段时间后电解质溶液值不变 C．充电时，铅蓄电池负极连接电源正极 D．充电时，阳极的电极反应为 【答案】D 【分析】放电时，铅是铅蓄电池的负极，硫酸根离子作用下铅在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，二氧化铅是正极，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，电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O；充电时，铅蓄电池负极连接电源的负极做阴极，正极连接电源正极做阳极。 【解析】由分析可知，铅是铅蓄电池的负极，溶液中氢离子向正极移动，故A错误；由分析可知，电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，则放电时，一段时间后，溶液中硫酸溶液浓度减小，电解质溶液pH值增大，故B错误；由分析可知，充电时，铅蓄电池负极连接电源的负极做阴极，故C错误；由分析可知，充电时，正极连接电源正极做阳极，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、氢离子和硫酸根离子，电极反应式为，故D正确；故选D。 2.【二次电池】/石墨烯电极材料可在光照条件下产生电子()和空穴()，其制氧效果优越，原理如图所示。下列叙述正确的是 A．放电时，电子流向：b→离子交换膜→a B．放电时，每消耗0.1 mol，负极区电解质溶液的质量增加13 g C．充电时，电势高低：a<b D．充电时，电池总反应： 【答案】D 【分析】放电时，该装置为原电池，Zn为负极，发生氧化反应；为正极，发生还原反应；充电时，该装置为电解池，在阴极(b极)得电子生成Zn，H2O在阳极(a极)失电子生成。 【解析】电子只在导线中移动，不进入电解质溶液，电子流向：b→导线→a，故A错误；放电时，负极区电解质溶液增加的质量为失电子的锌和离子交换膜电离出来的的质量和，根据电极反应式可知每消耗0.1 mol ，转移0.4 mol电子，有0.2 mol Zn失电子进入溶液，0.2 mol 由双极膜进入负极区，则质量增加(0.2×65+0.4×17)g=19.8 g，B错误；阳极电势高于阴极电势，由思路分析可知，充电时a电极电势高于b电极电势，C错误；充电时，阳极反应为，阴极反应为，总反应为，D正确；故选D。 3.【二次电池】我国科学家研究的碱性锌—空气可充电电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A．放电时，电解质溶液中c(OH-)增大 B．放电时，a极的电极反应式为 C．充电时，OH-向b极迁移 D．充电时，生成11.2LO2(标准状况下)时转移2mol电子 【答案】A 【分析】放电时，a极为负极，Zn失电子生成[Zn(OH)4]2-，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出电极反应式为；b极为正极，空气中的O2得电子生成OH-，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出电极反应式为。充电时，a极为阴极，与电源的负极相连，b极为阳极，与电源的正极相连。 【解析】放电时，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为，总反应式为2Zn+O2+4OH-+2H2O=2[Zn(OH)4]2-，电解质溶液中c(OH-)减小，A项错误；由分析可知，放电时，a极的电极反应式为，B项正确；充电时，b极为阳极，阴离子向阳极移动，则OH-向阳极(b极)迁移，C项正确；充电时，OH-在阳极失电子生成O2，依据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒，可得出电极反应式为，11.2LO2(标准状况下)的物质的量为0.5mol，生成11.2LO2(标准状况下)时转移0.5mol×4=2mol电子，D项正确；故选A。 4.【二次电池】新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，电池是能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示，电池工作时的总反应为。下列说法正确的是 A．充电时，电极b与电源负极连接，电极a与电源正极连接 B．电池工作时，正极的电极反应为 C．电池工作时，负极材料质量减少，转移电子 D．电池进水不会影响其使用寿命 【答案】B 【分析】由锂离子的移动方向可知，放电时，电极a为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6—xe—=xLi++6C，Li1—xFePO4为正极，Li1—xFePO4在正极得到电子结合锂离子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为；充电时，与直流电源正极相连的电极b做电解池的阳极，电极a与电源负极连接做阴极。 【解析】由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的电极b做电解池的阳极，电极a与电源负极连接做阴极，故A错误；由分析可知，电池工作时，Li1—xFePO4为正极，Li1—xFePO4在正极得到电子结合锂离子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为，故B正确；由分析可知，电池工作时，电极a为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化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C错误；锂与水反应生成氢氧化锂和氢气，则电池进水后，锂会与水反应，导致放电能力下降，大大降低原电池的使用寿命，故D错误；故选B。 题型6 燃料电池 易错提醒： (1)H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。 (2)电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。 (3)燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。 (4)酸溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO2。 (5)碱溶液作电解质：CxHy或CxHyOz氧化后的存在形式为CO。 1.【燃料电池】氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，一种氢氧燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极1为正极，发生还原反应 B．电子由电极2经导线流向电极1 C．外电路中每转移，理论上消耗的体积为11.2L(标准状况) D．氢氧化钾溶液中的向电极1移动 【答案】C 【分析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e－+2OH－=2H2O，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e－=4OH－，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此判断。 【解析】由分析可知，电极1为正极，O2在正极得到电子发生还原反应，A正确；由分析可知，电极1为正极，电极2是负极，电子由电极2经导线流向电极1，B正确；由分析可知，O2在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e－=4OH－，外电路中每转移，理论上消耗0.25mol，体积为5.6L(标准状况)，C错误；由分析可知，电极1为正极，电极2是负极，氢氧化钾溶液中的向电极1移动，D正确；故选C。 2.【燃料电池】甲醇燃料电池工作原理如下图，下列有关叙述正确的是 A．a导出的气体是 B．电池工作时，电子由甲电极经外电路流向乙电极 C．乙电极的反应式为 D．当外电路通过电子时，理论上消耗甲醇1.6g 【答案】B 【分析】氢离子由甲电极向乙电极移动，甲是负极、乙是正极；甲醇燃料电池，甲醇在负极失电子生成二氧化碳，氧气在正极得电子生成水，则b通入甲醇，a导出二氧化碳，d通入氧气，c流出水。 【解析】甲是负极，甲醇在负极失电子生成二氧化碳，a导出的气体是CO2，故A错误；甲是负极、乙是正极，电池工作时，电子由甲电极经外电路流向乙电极，故B正确；乙是正极，乙电极氧气得电子生成水，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故C错误；负极发生反应，当外电路通过电子时，理论上消耗0.1mol甲醇，消耗甲醇的质量为3.2g，故D错误；故选B。 3.【燃料电池】用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．X电极为负极 B．电池工作时，通过质子交换膜从左侧向右侧迁移 C．理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，可检测出乙醇蒸气9.2g D．该电池的负极反应式为 【答案】C 【分析】酸性燃料电池酒精检测仪是以乙醇燃烧这一氧化还原反应设计的原电池，该电池中呼气处为负极，由乙醇生成醋酸；通氧气处为正极，O2生成H2O。以此答题。 【解析】X电极为负极，A正确；电池工作时，应从负极移向正极，即从左侧向右侧迁移，B正确；理论上，在标准状况下消耗氧气2.24L时，其物质的量为0.1mol，转移电子为0.4NA；按照乙醇生成乙醇，极反应方程式：可知每转移0.4mol电子，消耗的乙醇的物质的量为0.1mol，质量为4.6g，C错误；该电池的负极反应式为，D正确。故选C。 4.【燃料电池】燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极为正极 B．将由电极区向电极区移动 C．该电池反应放出大量的热 D．电极的电极反应式为 【答案】C 【分析】该装置为化学电源，根据原电池工作原理，通燃料一极为负极，即通N2H4一极为负极，则另一极为正极，据此分析； 【解析】Pt2电极通入O2，O2作为氧化剂在燃料电池中得电子，发生还原反应，作正极，故A说法正确；原电池中阳离子向正极移动，Pt2为正极，K+由负极区(Pt1)向正极区(Pt2)移动，故B说法正确；燃料电池的主要能量转化形式是化学能→电能，虽反应本身放热，但能量主要转化为电能而非大量放热，故C说法错误；Pt2为正极，O2在碱性条件下得电子生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故D说法正确； 答案为C。 题型7 锂电池与锂离子电池 1.【锂电池与锂离子电池】某电车采用了方形锂电池组(图1)，实现极高的空间利用率。电池正极含锰酸锂()活性物质，Al集流体收集正极电子，将正极材料还原成。负极含碳材料(如石墨)活性物质，Cu集流体收集负极电子，如图2。下列说法正确的是 A．充电时，石墨电极连接电源的正极 B．放电时，电子通过电解液从负极流向正极 C．方形锂电池隔膜应选用阴离子交换膜 D．放电时，正极的电极反应式为 【答案】D 【分析】电池正极含锰酸锂()活性物质，将正极材料还原成，正极反应为；负极含碳材料(如石墨)活性物质，Cu集流体收集负极电子。充电时Al为阳极，石墨为阴极。 【解析】放电时，石墨电极为原电池的负极，充电时应作为阴极，A错误；放电时，电子通过外电路从负极流向正极，电子不能在电解液中移动，B错误；锂电池中主要是在正负极间迁移，隔膜需允许通过，应选用阳离子交换膜，C错误；放电时，正极活性物质发生还原反应，结合题干“将正极材料还原成，电极反应式为，D正确。故选D。 2.【锂电池与锂离子电池】一种锂－空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．金属锂作电池的负极 B．电子由金属锂经负载流向石墨烯 C．石墨烯表面发生的电极反应： D．每消耗1molO2，金属锂电极减少28g 【答案】C 【分析】Li—空气电池锂作负极，通入空气的一极为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电池中阳离子移向正极； 【解析】锂为活泼金属，锂(Li)—空气电池中，锂作负极，发生氧化反应，A正确；原电池中电子由负极流向正极，则电子由金属锂经负载流向石墨烯，B正确；通入空气的一极为正极，在碱性条件下氧气被还原生成氢氧根离子，正极的电极反应：，C错误；每消耗1mol O2，转移4mol电子，则消耗4mol Li，金属锂电极减少4mol×7g/mol=28g，D正确；故选C。 3.【锂电池与锂离子电池】我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。 下列有关说法不正确的是 A．电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极 B．水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替 C．电池总反应为2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑ D．该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气 【答案】B 【分析】因锂与水反应，则形成原电池时锂为负极，碳为正极，且负极不能与水接触，负极反应为Li-e-=Li+，正极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，结合电极方程式解答该题。 【解析】由分析可知，锂为负极，为原电池的负极，碳为正极，则电子的流向：锂电极→导线→碳电极，A正确；由于金属Li可以和水之间反应生成氢氧化锂和氢气，但是和有机电解质不反应，所以有机电解质不可用水溶液代替，B错误；负极反应为Li-e-=Li+，正极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，电池总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2，C正确；反应可提供电能，且生成氢气，可用作清洁燃料，故D正确。故选B。 4.【锂电池与锂离子电池】全固态锂金属电池具有更高比能和更高安全性。我国科研团队设计了基于LLZTO@Ag复合层负极改性的硫化物全固态锂电池，结构如图所示，放电时电池反应为。下列说法错误的是 A．放电时，电子流向为a极→负载→b极 B．充电时，流向为b极→固态电解质→复合层→a极 C．充电时，b极的电极反应为 D．放电时，每转移电子b极质量理论上减少 【答案】D 【分析】由图可知，放电时a极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，b极为正极，锂离子作用下Li1-aNixCoyMnzO2在正极得到电子发生还原反应生成LiNixCoyMnzO2；充电时，与直流电源负极相连的a极为阴极，锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂，b极为阳极，LiNixCoyMnzO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Li1-aNixCoyMnzO2和锂离子。 【解析】由分析可知，放电时a极为原电池的负极，b极为正极，则电子流向为a极→负载→b极，故A正确；由分析可知，充电时与直流电源负极相连的a极为阴极，b极为阳极，则锂离子流向为b极→固态电解质→复合层→a极，故B正确；由分析可知，充电时b极为阳极，LiNixCoyMnzO2在阳极失去电子发生氧化反应生成Li1-aNixCoyMnzO2和锂离子，电极反应式为，故C正确；由分析可知，放电时，b极为正极，锂离子作用下Li1-aNixCoyMnzO2在正极得到电子发生还原反应生成LiNixCoyMnzO2，则每转移0.1mol电子时，b极增加质量为0.7g，故D错误；故选D。 题型8 微生物电池 1.【微生物电池】海底沉积层微生物燃料是一种新型海洋可再生能源，用该燃料设计的原电池产电原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极电势低于极 B．b极发生还原反应 C．海底沉积层产生的通过海水向极移动 D．理论上海底沉积层中消耗，电路中转移电子 【答案】C 【解析】a极反应生成了，发生了还原反应，极为正极，正极电势比负极高，A错误；在微生物作用下生成在极生成了单质，极发生了氧化反应，B错误；a是正极、b是负极，阳离子移向正极，海底沉积层产生的通过海水向正极a极移动，C正确；理论上海底沉积层中消耗，则有在极反应，转移电子，D错误。故选C。 2.【微生物电池】某微生物燃料电池工作原理如图所示，该装置能同时除去水体中的和沉积物中的有机物。该装置工作时，下列说法错误的是 A．b极为负极 B．电解质溶液中移向a极 C．a极的电极反应式为 D．每参与反应时，转移4nmol电子 【答案】C 【分析】分析装置图，可知a极：NO→N2过程中N元素化合价降低，发生还原反应，a极为正极；b极：(CH2O)n→CO2过程中C元素化合价升高，发生氧化反应，b为负极。据此进行分析解答。 【解析】由分析可知，b极发生氧化反应，作燃料电池的负极，A正确；在原电池中，阳离子移向正极，即H+向a极移动。B正确；a极发生还原反应，NO得电子生成N2，电极反应式为：，C错误；(CH2O)n→CO2过程中，C元素的化合价由0价变为+4价，每一个C原子转移4个电子，则每参与反应时，转移4nmol电子，D正确；故选C。 3.【微生物电池】一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的物质的微生物电池装置原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解质溶液中的经质子交换膜由左侧向右侧移动 B．若N电极消耗11.2L，电路中转移2mol电子 C．该装置工作时，N电极作正极，发生还原反应 D．M电极的电极反应式为 【答案】B 【分析】根据微生物电池装置图，可知电极N上发生的反应为：，发生还原反应，因此N极为正极，M极为负极，负极发生的反应为：。电池工作时，电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以经质子交换膜从M极移向N极。 【解析】根据分析可知，电极N为正极，电极M为负极，电池工作时，电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中的经质子交换膜由左侧向右侧移动，故A项正确；O2在N极上发生反应：，但题中未说明O2所处状态（是否为标准状况），不能根据O2的体积计算其物质的量，也不能确定转移的电子数，故B项错误；根据分析可知，该装置工作时，N极上O2得电子，所以N电极作正极，发生还原反应，故C项正确；根据分析可知，M电极为负极，失电子发生氧化反应，转化为对环境无害的CO2等，结合电荷守恒、原子守恒，电极反应式为：，故D项正确；故选B。 4.【微生物电池】某化工实验室设计了一种新型双微生物燃料电池装置，能够同时消除养殖厂含氮污水和化工厂含醛类废水，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电子由a极经导线流向b极，H＋由b极经质子交换膜流向a极 B．a极的电极反应式为CH3CHO＋3H2O＋10e-=2CO2＋10H＋ C．a极消耗的CH3CHO和b极消耗的的物质的量之比为1∶2 D．该电池装置在高温条件下工作效率会更高 【答案】C 【分析】由图可知，b侧电极硝酸根中氮元素化合价由+5价变成0价化合价降低，发生还原反应，b电极作正极，则a电极为负极。 【解析】原电池中电子由负极经过导线流向正极，即电子由a极经导线流向b极，阳离子向着正极移动，即H＋向b极，A错误；a电极为负极，乙醛发生氧化反应生成二氧化碳：CH3CHO＋3H2O-10e-=2CO2＋10H＋，B错误；b电极硝酸根离子发生还原反应生成氮气，1mol硝酸根离子反应转移5mol电子，a电子乙醛发生氧化反应，1mol乙醛发生反应转移10mol电子，根据得失电子守恒，a极消耗的CH3CHO和b极消耗的的物质的量之比为1∶2，C正确；高温条件下微生物失活，工作效率降低，D错误；故选C。 题型9 浓差电池 1.【浓差电池】浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备次磷酸()，用图1的浓差电池提供电能制备次磷酸。下列说法错误的是 A．(Ⅰ)是电池的负极 B．b膜、d膜是阳离子交换膜，c膜是阴离子交换膜 C．电渗析过程中、室中和的浓度均增大 D．电池从开始到停止放电，理论上可制备 【答案】D 【分析】图1为浓差电池，图2为电渗析法制备次磷酸(H3PO2)，用图1的浓差电池提供电能制备次磷酸(H3PO2)，图1中Cu(Ⅰ)为原电池负极，Cu(Ⅱ)为正极，图2中原料室中的H2P 移向产品室，则c膜为阴离子交换膜，M室中的氢离子通过b膜进入产品室得到H3PO2，则b膜为阳离子交换膜，X电极为电解池的阳极，电极反应：2H2O-4e-=O2↑+4H+，Y为电解池的阴极，电极反应2H2O+2e-=H2↑+OH-，d膜为阳离子交换膜，据此分析判断。 【解析】分析可知Cu(Ⅰ)是电池的负极，故A正确；制备过程分析可知，b膜、d膜是阳离子交换膜，c膜是阴离子交换膜，故B正确；电渗析过程中，电极反应可知，M、N室中H2SO4和NaOH的浓度均增大，故C正确；电池从开始到停止放电时，则浓差电池两边Cu(NO3)2浓度相等，所以正极析出0.02mol Cu,电路中转移0.04mol电子，电渗析装置生成0.04mol H3PO2，故D错误；故选：D。 2.【浓差电池】为探究浓差原电池的原理，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法正确的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重108g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 【答案】B 【分析】右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，则银离子得电子发生还原反应，银片2电极为正极，则银片1电极为负极，据此回答； 【解析】银离子能与氯离子反应产生沉淀，则盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液，A错误； 左侧为负极区，银片1电极为负极，负极反应为：，硝酸根离子向负极移动，则左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大，B正确； 结合选项B，当转移1mol电子时，负极能增加1molAgNO3，所在的烧杯中溶液增重170g，C错误；右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，若盐桥换成铜丝，则右侧烧杯内自发进行、右侧烧杯为原电池装置，铜丝作负极、银片2作正极，而左侧烧杯内就变成电解装置，银片1与电源正极相连为阳极，铜丝与电源负极相连为阴极、电解液为硝酸银溶液，左侧烧杯为铜丝上电镀银的装置了，则电流计指针偏转，D错误；故选B。 3.【浓差电池】为探究浓差原电池的原理(当两池中电解质溶液浓度相等时，电流计指针指向0)，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法错误的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重170g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 【答案】D 【分析】右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，所以右侧发生反应Ag++e-=Ag，右侧为正极、左侧为负极，负极Ag-e-=Ag+。 【解析】银离子能与氯离子反应产生沉淀，则盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液，A正确；左侧为负极区，银片1电极为负极，负极反应为：Ag-e-=Ag+，盐桥中硝酸根离子向负极移动，则左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大，B正确；当转移1mol电子时，负极溶液中能增加1molAgNO3，所在的烧杯中溶液增重170g，故C正确；右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，若盐桥换成铜丝，则右侧烧杯内自发进行Cu+2Ag+=Cu2++2Ag、右侧烧杯为原电池，铜丝作负极、银片2作正极；而左侧烧杯内就变成电解装置，银片1与电源正极相连为阳极，铜丝与电源负极相连为阴极、电解液为硝酸银溶液，左侧烧杯为电镀装置，则电流计指针偏转，故D错误；故选D。 4.【浓差电池】一种利用溶液浓差能驱动的原电池氧化含有甲醛的酸性有机废水的机理如图所示，装置中浓液和稀液的溶质均为NaCl，阴阳离子交换膜将浓液和稀液隔开，·OH具有很强的氧化性，甲醛最终转化为，下列说法正确的是    A．石墨1为原电池的负极 B．正极区处理甲醛的化学方程式为 C．负极的电极反应式为 D．若处理含1 mol HCHO的废水(其他物质不反应)，电路中理论上转移2 mol电子 【答案】C 【分析】从图中可知，O2在石墨1电极上得电子结合H+生成H2O2，石墨1电极为正极，Cl-在石墨2电极上失电子生成Cl2，石墨2电极为负极。 【解析】石墨1电极上O2得电子结合H+生成H2O2，石墨1电极为正极，A错误；生成HClO的区域为负极区，2HClO+HCHO=CO2+2HCl+H2O反应为负极区处理甲醛的反应，正极区处理甲醛的化学方程式为HCHO+4·OH=CO2+3H2O，B错误；石墨2电极为负极，负极上电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，C正确；处理1molHCHO废水，需要2molHClO或4mol·OH，正极上电极反应为O2+2e-+2H+=H2O2，H2O2与Fe2+反应生成2个·OH，若电路中转移2mol电子，生成H2O21mol，生成·OH 2mol，生成Cl21mol，生成HClO1mol，1molHClO能处理0.5molHCHO，2mol·OH能处理HCHO0.5mol，此外Fe3+也能与HCHO反应处理一部分甲醛，故处理1molHCHO废水电路中转移电子数小于2mol，D错误；故选C。 题型10 膜电池 1.【膜电池】微生物膜电池可处理含对氯苯酚和乙酸钠的废水，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池A极电势低于B极 B．电池B极为微生物催化的阴极 C．理论上每生成1mol苯酚，溶液中有1molH+经过交换膜 D．CH3COO-在B电极被氧化为 【答案】D 【分析】该膜电池工作时，B极上CH3COO-发生失电子的反应生成，作负极，A极上发生得电子的反应生成，作正极，正极反应式为+2e-+H+═+Cl-，负极反应式为CH3COO--8e-+4H2O ═2+9H+，据此分析解答。 【解析】由分析可知，A为正极，B为负极，A极电势高于B极，A错误；B极发生氧化反应(CH3COO-→，C元素化合价升高)，为该电池的负极，B错误；由分析可知，A极反应为：Cl-C6H4OH + H+ + 2e-=C6H5OH + Cl-(生成1mol苯酚转移2mol电子)，质子交换膜中H+从负极(B极)移向正极(A极)，迁移量与电子转移量相等，即转移2mol电子时迁移2mol H+，则生成1mol苯酚时迁移2mol H+，C错误；B极为负极，CH3COO-发生氧化反应，C元素化合价从0升高到+4，产物为，D正确；故选D。 2.【膜电池】一种新型短路膜电池分离CO2，装置如下图所示。下列说法中不正确的是 A．正极电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH- B．短路膜和常见的离子交换膜不相同，它不仅能传递离子，还可以传递电子 C．负极反应消耗22.4L气体，理论上分离出1molCO2气体 D．该装置用于空气中CO2的捕获，CO2最终由出口B流出 【答案】C 【分析】由图可知，H2通入极为负极，负极反应式为H2-2e-=2H+，H+与反应生成CO2，O2通入极为正极，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，CO2和OH-反应生成，移向负极与H+结合生成，据此分析解答。 【解析】正极上O2发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，A正确；由图可知，短路膜中存在电子运动，和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子，B正确；负极反应消耗22.4L气体(标况)，物质的量是1mol，生成2molH+，发生反应、，生成1molCO2气体，但题干未说明气体所处的状态，C错误；由图可知，该装置用于空气中CO2的捕获，CO2→→，H+与反应生成CO2，则CO2最终由出口B流出，D正确；故选C。 3.【膜电池】通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是 A．环境温度对该电池会有影响 B．每消耗1molCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA C．a极上的电极反应式为：+e-=+Cl- D．a极上的电极电势比b极上的高 【答案】C 【分析】由原电池装置示意图和物质转化关系可知，a电极发生的电极反应为：+2e-+H+═+Cl-，得到电子，被还原，a电极为正极，b电极发生的电极反应为：，失去电子被氧化，b电极为负极，据此分析回答。 【解析】由图示信息可知，b电极使用微生物膜，如温度太高，微生物膜将失效，即环境温度对该电池会有影响，A正确；根据分析中b电极反应式可知，每消耗，电路中通过的电子数为，B正确；根据分析中a电极反应式可知，C错误；该电池工作时，外电路中的电流由正极a极流向负极b极，正极电势比负极高，D正确；故选C。 4.【膜电池】我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时正极的电极反应式为 B．放电时正极区升高 C．充电时与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能 D．当放电时，复合膜层间有解离时，正极区溶液增重 【答案】D 【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成，负极的电极反应式为，多孔纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为，总的电极反应为： ，充电时的电极反应与放电时的反应相反，由此分析。 【解析】据分析，放电时，多孔纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为，故A错误；由分析可知，放电时，多孔纳米片为正极，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酸，电极反应式为，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液减小，故B错误；放电时为负极发生氧化反应，因此充电时与直流电源的负极相连，故C错误；由分析可知，放电时，多孔纳米片为正极，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酸，电极反应式为，复合膜层间有水解离时，外电路转移电子，则正极增加的质量为，故D正确；故选D。 1 / 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 $