集训1 强化练9 原电池原理及应用(Word练习)-【精讲精练】2026年高考化学二轮专题辅导与训练

强化练(九)　原电池原理及应用 [对应题型集训P199] 1．(2025·北京市平谷区一模)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．电池工作时，正极发生反应为Zn－2e－===Zn2+ B．电池工作时，OH－向正极移动 C．隔膜可以防止电池短路 D．反应中每生成1 mol MnO(OH)，转移电子数为2×6.02×1023 解析　电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。根据总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2，可知负极锌失电子生成氢氧化锌，正极二氧化锰得电子生成MnO(OH)。电池工作时，正极发生反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，故A错误；电池工作时，阳离子移向正极，OH－向负极移动，故B错误；隔膜位于电池的正极和负极之间，其主要功能是将正负极分开，防止电流直接通过正负极进行循环，故C正确；正极发生反应为MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，每生成1 mol MnO(OH)，转移电子数为6.02×1023，故D错误。 答案　C 2．某研究团队设计了一种可穿戴汗液传感器用于检测汗液中的葡萄糖浓度，该传感器同时集成了供电与检测两个模块。如图是供电模块工作原理(其中GOD为电极表面修饰的葡萄糖氧化酶)。下列说法错误的是(　　) A．使用高活性GOD，可提高酶促反应速率，增强电信号强度 B．利用纳米材料修饰电极表面可提供更多的活性位点，有利于提高传感器的灵敏度 C．供电模块负极反应：C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋ D．供电模块中1×10-6 mmol C6H12O6被氧化，正极消耗1.12×10-5 mL O2(标准状况) 解析　由图和题干信息可知，葡萄糖在反应中失电子作负极，电极反应式为C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋，氧气作正极，电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，据此作答。使用高活性GOD能降低反应所需的活化能，使更多反应物分子转化为活化分子，可提高酶促反应速率，增强电信号强度，A正确；纳米材料具有较大的表面积，用来修饰电极表面，可提供更多的活性位点，有利于提高传感器的灵敏度，B正确；葡萄糖在反应中失电子作负极，电极反应式为C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋，C正确；1×10-6 mmol C6H12O6被氧化，转移电子2×10-6 mmol，依据电子守恒可得正极消耗氧气2×10-6 mmol××22.4 mL/mmol＝2.24×10-5 mL，D错误。 答案　D 3．微生物电池除去废水中CH3COO－的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．石墨电极的表面发生了还原反应 B．不锈钢表面的电极反应为[Fe(CN)6]3-－e－===[Fe(CN)6]4- C．高温条件可以加快CH3COO－的除去速率 D．电池工作一段时间后，左侧废水的pH值可能会升高 解析　由装置图可知，石墨电极上CH3COO－转化生成CO2，C元素化合价由0价升高为＋4价，失电子发生氧化反应，则石墨电极为负极，发生电极反应：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋；不锈钢电极为正极，得到电子发生还原反应，电极反应：[Fe(CN)6]3-＋e－===[Fe(CN)6]4-，据此分析。该电池是原电池，正极反应：[Fe(CN)6]3-＋e－===[Fe(CN)6]4-，负极反应：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，石墨电极表面发生了氧化反应，A错误；不锈钢表面的电极反应为[Fe(CN)6]3-＋e－===[Fe(CN)6]4-，B错误；微生物电池不适于在高温下工作，其工作环境通常是常温，以确保微生物的活性和电池的正常运行，C错误；左侧每消耗1 mol CH3COO－可以生成7 mol H＋，但是有8 mol H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，所以左侧废水的pH值可能会升高，D正确。 答案　D 4．(2025·安徽省蚌埠市高三质检)我国学者研制了一种二次电池，放电时其工作原理如图。下列说法错误的是(　　) A．放电时，镍基电极的电势高于锌基电极 B．放电时，K＋向镍基电极移动 C．充电时，镍基电极附近溶液pH增大 D．充电时，阴极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－ 解析　由图可知，Zn在锌基电极失去电子生成2ZnCO3·3Zn(OH)2，锌基电极为负极，镍基电极为正极，以此解答。放电时，锌基电极为负极，镍基电极为正极，正极的电势高于负极，即镍基电极的电势高于锌基电极，A正确；放电时，阳离子向正极移动，K＋向镍基电极移动，B正确；充电时镍基电极连接电源正极，为阳极，Ni失去电子生成为Ni(OH)2，电极反应式为Ni＋2OH－－2e－===Ni(OH)2，消耗了OH－，镍基电极附近溶液pH减小，C错误；充电时，锌基电极接电源负极，为阴极，2ZnCO3·3Zn(OH)2得到电子生成Zn和碳酸根，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，D正确。 答案　C 5．(2025·安徽省江南十校联考)某国外期刊报道了我国科学家设计的一种聚合物微粒电池，其工作原理如图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚。下列说法正确的是(　　) A．放电时，b电极的电势要高于a电极 B．放电时H＋从a极区经过半透膜向b极区迁移 C．充电时，b电极的电极反应方程式为＋4e－＋4H＋=== D．充电时，a电极附近的OH－浓度减小 解析　工作原理如题图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚()，根据图中信息，变为是还原反应，说明a电极为正极，b电极为负极，因此b电极的电势要低于a电极，故A错误；根据原电池同性相吸，则放电时H＋从b极区经过半透膜向a极区迁移，故B错误；充电时，b电极为阴极，则b的电极反应方程式为＋4ne－＋4nH＋===，故C错误；充电时，a电极为阳极，则a电极聚对苯二酚与OH－生成和水，则a电极附近的OH－浓度减小，故D正确。 答案　D 6．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池总反应为MnO2＋Zn＋H2O＋ZnSO4MnOOH＋[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O]。下列说法不正确的是(　　) 图1　电池结构 图2　有机高聚物的结构片段 A．该有机高聚物的单体为 B．充电时，锌所在的电极与电源的负极相连 C．放电时，Zn2+移向锌膜 D．放电时，负极电极反应式为Zn＋H2O＋ZnSO4－e－＋OH－===[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O] 解析　由电池总反应知，放电时锌失去电子发生氧化反应，锌膜为负极，则碳纳米管为正极；由有机高聚物的结构片段发现可知，是加成聚合产物，合成有机高聚物的单体是，故A正确；充电时，Zn所在电极为阴极，与电源的负极相连，故B正确；放电时，阳离子向正极移动，锌膜为负极，故C错误；放电时，Zn为负极失去电子发生氧化反应，结合总反应其电极反应式为Zn＋H2O＋ZnSO4－e－＋OH－===[ZnSO4·3Zn(OH)2·xH2O]，故D正确。 答案　C 7．锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一。如图为以Zn(OH)/Zn和Fe(CN)/Fe(CN)作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。 已知：聚苯并咪唑PBI膜允许OH－离子通过。下列说法正确的是(　　) A．充电过程中，总反应为2Fe(CN)＋Zn＋4OH－===Zn(OH)＋2Fe(CN) B．放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小 C．充电过程中，当2 mol OH－通过PBI膜时，导线中通过1 mol e－ D．充电过程中，阴极的电极反应为Zn(OH)－2e－===Zn＋4OH－ 解析　Zn是活泼电极，放电过程中Zn是负极，Zn失去电子生成Zn(OH)，电极方程式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)；惰性电极为正极，Fe(CN)得到电子生成Fe(CN)，电极方程式为Fe(CN)＋e－===Fe(CN)。由分析可知，放电过程中，总反应为2Fe(CN)＋Zn＋4OH－===Zn(OH)＋2Fe(CN)，A错误；放电过程中，左侧惰性电极为正极，右侧Zn是负极，负极电极方程式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，该过程需要的OH－由左侧池经过聚苯并咪唑(PBI)膜进入右侧池，左侧池中溶液pH逐渐减小，B正确；充电过程中，Zn是阴极，电极方程式为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，该过程生成的OH－一半进入左侧池，当2 mol OH－通过PBI膜时，导线中通过2 mol e－，C、D错误。 答案　B 8．硼氢化合物燃料电池实现了发电和制氢的同步，其原理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．交换膜M为阴离子交换膜 B．a极电势高于b极电势 C．b极反应式为BH＋8OH－－8e－===[B(OH)4]－＋4H2O D．标准状况下a极生成11.2 L H2时，有0.125 mol BH被还原 解析　根据图示，a极H2O转化成H2，发生还原反应，故a极是正极，b极为负极，负极发生氧化反应生成[B(OH)4]－，据此分析回答问题。电池工作时，a极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，产生的OH－向负极迁移，故交换膜M为阴离子交换膜，A正确；在原电池中，正极电势高于负极电势时，才能自发放电，故a极电势高于b极电势，B正确；b极发生氧化反应，根据电荷守恒，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===[B(OH)4]－＋4H2O，C正确；a极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，标准状况下11.2 L H2的物质的量为0.5 mol，得到1 mol电子，有0.125 mol BH被氧化，D错误。 答案　D 9．用于检测酒驾的酸性燃料电池酒精检测仪工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．电极X作负极 B．当有0.001 mol CH3CH2OH反应，理论上有0.002 mol电子通过外电路 C．正极电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．电池工作时，质子通过交换膜从左往右迁移 解析　A项，该原电池中电极X上CH3CH2OH氧化生成CH3COOH，电极X为负极，A正确；B项，每1 mol CH3CH2OH被氧化为CH3COOH，则有4 mol电子转移，故当有0.001 mol CH3CH2OH反应，理论上有0.004 mol电子通过外电路，B错误；C项，正极氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C正确；D项，原电池中阳离子向正极移动，即H＋向正极迁移，质子通过交换膜从左往右迁移，D正确。 答案　B 10．一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．向b极迁移的是H＋ B．大块沉积物中的铁元素均显＋2价 C．b极上FeS2转化为S的电极反应为FeS2－2e－===Fe2+＋2S D．微生物作用下S循环(歧化)生成的n(SO)和n(HS－)之比为1∶5 解析　该装置为海底燃料电池，a极发生还原反应，作正极，b极为负极。A项，原电池中离子的移动方向为阳离子向正极移动，即向a极迁移的是H＋，A错误；B项，大块沉积物中FeOOH中铁元素的化合价为＋3价，B错误；C项，b极上FeS2转化为S，失去电子，发生氧化反应，电极反应为FeS2－2e－===Fe2+＋2S，C正确；D项，S发生歧化反应，生成1 mol SO失电子6 mol，生成1 mol HS－得电子2 mol，得失电子数须相同，则n(SO)和n(HS－)之比为1∶3，D错误。 答案　C 11．微生物燃料电池(MFC)耦合人工湿地(CW)系统可用于生产、生活废水处理并提供电能，系统内产电微生物由根沉积物和废水提供，其原理如图所示： 下列有关叙述正确的是(　　) A．MFC­CW系统中电子由A极流向B极 B．若A极处溶解O2不足，则电路中无电流通过 C．若电路中转移0.2 mol e－，则A极消耗O2 1.12 L D．B极的电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ 解析　在原电池中，电子由负极(B极)经导线流向正极(A极)，A错误；若A极处(即好氧上部)O2不充足，可发生H＋得电子的反应，生成H2，也可构成原电池，有微弱电流通过，B错误；没有说明是标准状况，没办法计算，C错误；B极的电极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，D正确。 答案　D 12．(2025·浙江嘉兴三模)盐酸羟胺(NH2OH·HCl)可用于合成抗癌药，工业上可采用电化学方法制备，装置、正极反应机理如图所示。 下列有关说法不正确的是(　　) A．该电池的总反应为2NO＋3H2＋2HCl===2NH2OH·HCl B．上述反应中的X、Y分别为H＋、NH3OH＋ C．Pt电极上的反应：H2－2e－===2H＋ D．制取1 mol NH2OH·HCl，有4 mol H＋通过交换膜 解析　由图可知，含铁的催化电极为原电池的正极，在盐酸作用下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应生成盐酸羟胺，电极反应式为NO＋3e－＋4H＋===NH3OH＋，铂电极为负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，电极反应式为H2－2e－===2H＋，原电池工作时氢离子通过氢离子交换膜由负极区进入正极区。将正极反应式×2＋负极反应式×3得：2NO＋3H2＋2H＋===2NH3OH＋，化学方程式为2NO＋3H2＋2HCl===2NH2OH·HCl，故A正确；Y为反应机理最终产物，故Y为NH3OH＋，分析正极反应机理，结合元素守恒可以判断X为H＋，故B正确；铂电极为负极，氢分子失去电子生成氢离子，电极反应式为H2－2e－===2H＋，故C正确；根据分析中正极电极反应式，消耗1 mol NO，制取1 mol NH2OH·HCl，得到3 mol电子，消耗4 mol H＋，根据分析中的负极电极反应式，失去3 mol电子，生成3 mol H＋，则有3 mol H＋通过交换膜，故D错误。 答案　D 13．微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。某微生物燃料电池工作原理如图1，Cr2O浓度与Cr元素去除率(%)的关系如图2，下列说法错误的是(　　) 图1 图2 A．N为正极，Cr2O被还原 B．M极的电极反应：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋ C．Cr2O浓度较大时，可能会造成铬还原菌失去活性 D．装置中有6 mol e－发生转移时，有1 mol Cr2O被消耗 解析　由氢离子的移动方向可知，电极M为微生物燃料电池的负极，在水分子作用下醋酸根离子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N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，同时重铬酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成铬离子。由分析可知，电极N为正极，酸性条件下氧气和重铬酸根离子在正极得到电子被还原，故A正确；由分析可知，电极M为微生物燃料电池的负极，在水分子作用下醋酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，故B正确；由图2可知，溶液中重铬酸根离子浓度为3 mol/L时，铬元素去除率为0，说明重铬酸根离子浓度过大，使铬还原菌中的蛋白质发生变性而失去活性，故C正确；由分析可知，电极N为正极，酸性条件下氧气和重铬酸根离子在正极得到电子被还原，所以无法计算装置中有6 mol e－发生转移时，消耗重铬酸根离子的物质的量，故D错误。 答案　D 14．(2025·四川省宜宾市高三测试)我国科学家发明了一种Zn­MnO2可充电电池，其工作原理如下图： 下列说法错误的是(　　) A．充电时，K＋向Zn电极移动 B．充电时，阴极附近溶液的pH增大 C．放电时，当电路中转移0.2 mol电子时，正极区溶液质量增加5.5 g D．放电时，电池总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2+＋2H2O 解析　在放电过程中，锌作为负极被氧化，而二氧化锰作为正极被还原。充电过程则是相反的，即电解反应，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，阳离子(如K＋)向阴极迁移，原来的负极Zn在充电时会成为阴极，这时候阳离子K＋应该向阴极移动，A正确；充电时的阴极发生的反应是Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－。这样，阴极处会生成OH－，导致阴极附近OH－浓度显著增加，使得溶液的pH升高，B正确；根据上面的分析，正极的放电反应是MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2+＋2H2O。每摩尔MnO2得到2 mol电子。当转移0.2 mol电子时，反应的MnO2的物质的量为0.1 mol，有0.1 mol SO通过阴离子交换膜向右移动，正极区溶液质量减小9.6 g－8.7 g＝0.9 g，C错误；根据分析可知，放电时，电池总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2+＋2H2O，D正确。 答案　C 学科网（北京）股份有限公司 $