训练31 原电池 化学电源-【红对勾讲与练·练习手册】2026年高考化学大一轮复习全新方案基础版

训练31 原电 (总分 一、选择题（每小题3分，共30分。每小题只有一个 选项符合题意) 1.(2024·广东佛山高三质检)我国科学家发明一种 新型电池，该电池以碳纳米管为正极，锌线为负 极，放电时消耗二氧化碳，同时生成天然气。下列 说法正确的是 () A.碳纳米管参与电极反应 B.负极发生还原反应 C.阳离子由正极移向负极 D.正极产物为CH 2.(2024·广东江门期中)下列是几种常见的化学电 源示意图，有关说法不正确的是 ( HSO 注入口 负极 封蜡 锌筒 NH.CI 多孔纸 溶液 石黑 MnO. 电极 +C 隔离板 干电池示意图 铅酸蓄电池示意图 废电解质 UTL 氢 ǒ--o 氧 1⊙-⊙-⊙ 0-⊙-⊙W 电解质」氧化 剂电极 氢氧燃料电池示意图 A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料 电池 B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏 C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.铅酸蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负 极质量减轻207g 3.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选 择性去除CI实现废酸的纯化，其工作原理如图。 下列说法正确的是 CI Pt Ag 红对勾·讲与练 3 班级： 姓名： 池化学电源 60分) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e =—40H D.每消耗标准状况下11.2L的O2,最多去除 1 mol Cl 4.(2024·广东惠州高三第二次调研)中国科学院科 学家设计出一套利用SO2和太阳能综合制氢方 案，其基本工作原理如图所示，下列说法错误的是 ( ) A SO2 H BiVO 太 H,O 一光 NaOH溶液SO片SO A.该装置实现了太阳能转化为化学能 B.Pt电极作正极，发生还原反应 C.电子流向：Pt电极→外电路→BVO,电极 D.BiVO,电极上的反应为SO一2e+2OH -SO+H2O 5.(2025·广东广州大学附属中学高三月考)瓦斯爆 炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪能 够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，通 过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料 电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电 解质是Y2O,一Na,O,O2可以在其中自由移动。 下列有关叙述正确的是 () 多孔电极a 一甲烷 瓦斯分析仪 传感器 多孔电极6 ←一空气 A.瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极 b流向电极a B.电极b是正极，O2由电极a流向电极b C.电极a的反应式为CH4+4O2一8e CO,+2H2O 0 高三化学·基础版 D.当固体电解质中有1molO2通过时，电子转移 4 mol 6.(2024·四川遂宁联考)肼可以用作燃料电池的燃 料，一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工 作过程中会有少量N2H,在电极表面发生自分解 反应生成NH3、N2、H2逸出。 负载 N.H. 0 N.H. OH 02 NaOH N HO NaOH Nafion电解质膜 下列关于N2H4一O2燃料电池的说法正确的是 ( A.电池工作时化学能完全转化变为电能 B.放电过程中，负极区溶液pH增大 C.负极的电极反应式为N2H4一4e一N2+4H D.电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生 成的NaOH物质的量相等 7.如图工、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应 “AsO+2I+2H+==AsO+I2+H2O”设计 成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向 图I烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB 烧杯中逐滴加入适量4o%NaOH溶液。 A Na AsO. Na AsO Na AsO KI、L Na AsO 下列叙述正确的是 A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B.甲组操作时，溶液颜色变浅 C.乙组操作时，C2作正极 D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2十2e =2I 8.(2024·河北张家口三模)微生物燃料电池(MF℃) 是以微生物为催化剂氧化有机物产生电能的装 置。科学家发现处理有机废水时，用Ag2O作正极 材料的MFC比用石墨更高效稳定，且正极材料经 处理可反复使用，下列说法错误的是 () (横线下方不可作答)3 班级： 姓名： 用电器 CO.,+H 墨 Ag,O 微生物催化 有机基质 质子交换膜 A.电池工作过程中有机废水的pH基本不变 B.电池工作时H穿过质子交换膜向右迁移 C.正极的电极反应式为AgO+H2O+2e 2Ag+20H D.该电池在高温条件下不能正常工作 9.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种 水系S-MnO2可充电电池，其工作原理如图 所示。 用电器或直流电源 MnO, 电 CuS 放 ‘放 极 充 电 电 极 a Mn24 *S+Cu2* CuSO,-MnSO,-H,SO,溶液 下列说法正确的是 A.充电时，电极b为阳极 B.充电时，阳极附近溶液的pH增大 C.放电时，负极的电极反应：Cu2S一4e一S+ 2Cu2+ D.放电时，溶液中Cu+向电极b方向迁移 10.(2024·浙江杭州模拟)钠硫电池氧化④Y® 铝管 是室温低成本、高比能量能源存储 系统的重要部件，其结构如图。下 列说法不正确的是 A.充电时，电极A连接电源的负 Na,S 极，Na得到电子，发生还原反应 B.充电时，电极B的电极反应为Na,S,一2e -=xS+2Na C.放电时，当熔融多硫化钠盐反应转移1mol电 子时，电极A中液态钠减轻23g 1□ 第七章化学反应与能量 D.放电时，增大两电极之间的距离可以增大电池 的放电电压 二、非选择题（共30分）】 11.(18分) 得分 I.有下图所示的三个装置，回答相关问题： A A) Mg Mg 1A1 Fer 稀硫酸 NaOH溶液 浓硝酸 ① ② ③ (1)图①中，Mg作 极，则金属活动性： (2)图②中，Mg作 极，写出负极反应式： ,正极反应式： ,总反应的离子 方程式： 0 (3)图③中，Fe作 极，写出负极反应式： ,正极反应式： ,总反应的化学方程式： Ⅱ.研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所 示，两电极区间用允许K、H通过的半透膜 隔开。 一用电器 HCOOH KOH HCOO Fe2 一物质A -0g HCO Fe Fe3+ KHCO →KSO 半透膜 (4)电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。 (5)图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是 通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电 能，其反应的离子方程式为 12.(12分)应用电化学原理，回答下列问题 得分 红对勾·讲与练 372 G 多电流计 正极室 负极室 Zn Cu 隔膜 桥 KOH 溶液 锌铜原电池装置 氢氧燃料电池工作原理 乙 H,SO (aq) PbO(正极) Pb(负极) 铅酸蓄电池的构造 丙 (1)上述三个装置中，负极反应物化学性质上的 共同特点是 (2)甲中电流计指针偏转时，盐桥（装有含KCI饱 和溶液的琼脂)中离子移动的方向是 (3)乙中正极反应为 ;若将H2换成CH4,则负极反应为 0 (4)丙中铅酸蓄电池放电一段时间后，进行充电时， 要将外接电源的负极与铅酸蓄电池的 电极相连。 (5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行 的方向和程度。现连接如下装置并加入试剂（盐 桥中的物质不参与反应)，进行实验： G K 石墨 银 1 mol.L-I 1 mol.L-1 FeSO,溶液 AgNO,溶液 盐桥 「.K闭合时，电流计指针偏转。一段时间后，指 针偏转减小。 i.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO,)3溶 液，发现电流计指针的变化依次为偏转减小→回 到零点→逆向偏转。 ①实验ⅰ中银为 极。 ②综合实验i、i的现象，得出Ag和Fe2+反应 的离子方程式是 高三化学·基础版解析：(1)根据盖斯定律，由①十②十2×③可得反应CaO(s)十 2A1(s)+7HOI)—Ca2+(aq)+2[A1(OHD1](aq)+3H(g), 则△H,=△H,十△H,+2△H3=(一65.17kJ·mol厂1)+ (-16.73k灯·mol-1)十2×(-415.0kJ·mol-1)= -911.9kJ·mo1。(2)由题给燃烧热数据可得，①H2(g) 20,(g)-H,0(1D△H1=-285.8kJ·mo1,②C(石 墨，s)十0，(g)-C02(g)△H2=-393.5k·mol1, ®C,H(D+0,(g)—6C0,(g)+3H,0)△H,= -3267.5kJ·mol1,根据盖斯定律，目标化学方程式可由 3×①十6×@-③得到，其△H=(-285.8kJ·mol1)× 3+(-393.5k·mol1)×6-(-3267.5kJ·mol-1)= 十49.1kJ·mol1,故H2(g)与C(石墨，s)生成CH(1)的 热化学方程式为3H2(g)十6C(石墨，s)=C:H。(1) △H=十49.1k·mol1。(3)①过渡态物质的总能量与反应物 的总能量的差值为活化能，中间体OMIC生成吸附态EO(ds) 的活化能为(-93kJ·mol厂1)-(-176k·mol1)= 83kJ·mol1。②由题图可知，EO(g)生成AA(g)放出的热量 为(-117kJ·mol1)-(-219k灯·mol)=102k灯·mol, 故热化学方程式为EO(g)-一AA(g)△H=-102k·mol1。 训练31原电池化学电源 1.D该电池以碳纳米管为正极、锌线为负极，放电时消耗二氧 化碳，同时生成天然气，二氧化碳转化为天然气，碳元素化合 价由十4变为一4，二氧化碳发生还原反应，则二氧化碳在正 极得电子，Zn在负极失电子。由分析可知，正极上，二氧化 碳得电子生成甲烷，碳纳米管不参与电极反应，A项错误；负 极发生氧化反应，B项错误；原电池中，阳离子向正极移动，C 项错误；由分析可知，正极上，二氧化碳得电子生成甲烷，故 正极产物为CH1,D项正确。 2.D如题图所示，干电池为锌锰干电池，工作时锌在负极失去 电子，被氧化，MO2在正极得到电子被还原，不可充电，属 于一次电池；铅酸蓄电池以铅作负极，氧化铅作正极，为可充 电电池，属于二次电池；氢氧燃料电池中氧气在正极反应，氢 气在负极反应，属于燃烧电池，据此答题。根据分析知，上述 电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池，A正确；干电 池中锌作负极，锌原子失去电子，被氧化生成Z+,故干电 池在长时间使用后，锌筒可被破坏，B正确；氢氧燃料电池不 需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产 物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，C 正确；铅酸蓄电池工作时，铅作负极，电极反应式为Pb 2e十SO—PbSO1,每通过2mol电子，负极质量增加 96g,D错误。 3.BO,在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，C1在Ag极 失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，CI厂在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极 Ag经活性炭流向正极Pt,B正确；溶液为酸性，故Pt表面发 生的电极反应为O2十4H十4e一2H2O,C错误；每消耗 标准状况下11.2L的O2,转移2mol电子，而2molC1失 去2mol电子，故最多去除2 mol Cl-,D错误。 4.C从题图中可知，BiVO,电极上SO?失电子生成SO, 因此BiVO1电极为负极，Pt电极上H2O转化为H2,Pt电极 为正极。该装置是原电池装置，将光能转化为化学能和电 能，A正确；由分析知，Pt电极作正极，发生还原反应，B正 确；由分析知，电子从负极经外电路流向正极，电子流向： BiVO,电极→外电路→Pt电极，C错误；BiVO1电极上 SO失电子生成SO,碱性条件下电极反应式为SO3 2e+2OH=SO号-+H,O,D正确。 526红闪·讲与练·高三化学·基础版 5.C电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，故A 错误；电极b上氧气得电子，生成02一，而电极a需要O2-作 为反应物，故O-由正极（电极b)流向负极（电极a),故B错 误；甲烷所在电极a为负极，电极反应为CH,十4O一8e= CO2十2HO,故C正确；1molO2得4mol电子生成2mol O2-,故当固体电解质中有1molO2-通过时，电子转移 2mol,故D错误。 6.D燃料电池中，通入氧气的电极为正极，在碱性条件下，发 生的电极反应为O2十4e十2H2O一4OH,加入燃料肼 的电极为负极，发生反应N2H,一4e十4OH一4H2O十 N2,该反应的总电极反应式为N,H1十O,—N,十2H,O。 任何实用电池都不可能将化学能完全转变为电能，A错误： 由题图可知，放电时负极反应消耗OH,DH减小，B错误； 由分析可知，负极反应式是N2H,一4e十4OH—N2十 4H2O,C错误；该电池放电总反应是N2H1十O2一N2十 2H2O,即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH物质的量 相等，D正确。 7.D装置I中的反应：AsO月-十2I十2H+=一AsO:十I,+ HO,当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，但两极都是碳 棒，不发生原电池反应，所以甲组操作时，电流表(A)指针不 会发生偏转，但由于【浓度增大，所以溶液颜色变深；向题 图ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，Cg上发生：AsO一2e十 2OH一AsO十H2O,电子沿导线到C1,C1上发生反 应：I2十2e一2I,所以C2为负极，C1为正极。 8.C微生物燃料电池(MFC)为原电池，石墨电极上有机基质 失电子产生CO2,碳元素化合价升高，作为负极，题干说明 Ag2。电极为正极，溶液保持电中性，因此负极产生的H会 转移到正极消耗，电池工作过程中有机废水的H基本不 变，A正确；H带正电荷，从负极穿过质子交换膜向正极迁 移，即H穿过质子交换膜向右迁移，B正确：AgO电极为 正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为AgO十2e十 2H+—2Ag十H,O,C错误；通常微生物在高温条件下会失 去活性，故该电池在高温下不能正常工作，D正确。 g.C由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn+,发 生还原反应，电极b上CuS转化为S和Cu+,发生氧化反 应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn+ 转化为MnO2,发生氧化反应，电极b上S和Cu+转化为 Cu2S,发生还原反应，则电极a为阳极，电极b为阴极，A错 误。充电时，电极a为阳极，电极反应为Mn2+十2H2O一2e 一MnO,十4H,阳极附近溶液的pH减小，B错误。放电 时，电极b为负极，电极反应为Cu2S-4e一S十2Cu+,C 正确。放电时，溶液中Cu向正极移动，即向电极a方向迁 移，D错误。 10.D根据放电时电流方向可知，放电时为原电池，电极A是 负极，B是电池的正极，负极上Na失电子生成Na,负极反 应式为Na一e—Na,正极反应式为2Na十xS十2e —NaS,电池总反应为2Na十xS—Na2S,放电时阳 离子移向正极、阴离子移向负极：充电时为电解池，原电池 正、负极接电源的正、负极，负极变为阴极，正极变为阳极， 阴极反应为Na十e一Na,阳极反应为NagS.-2e— 2Na十xS,据此分析解答。由分析可知，充电时，电极A 连接电源的负极，N得到电子，发生还原反应，电极反应 为Na十e一一Na,A正确；由分析可知，充电时，电极B 与电源正极相连，为阳极，发生氧化反应，电极反应为 NaS,一2e一xS十2Na,B正确；放电时，当熔融多硫化 钠盐反应转移1mol电子时，电极A是负极，负极反应式为 Na-e—Na,则有1 mol Na流向正极，即电极A中液 态钠减轻1mol×23g·mol1=23g,C正确：放电时，增大 两电极之间的距离将增大内电阻和内电动势，将导致电池 的放电电压减小，D错误。 11.(1)负Mg>A1(2)正2A1+8OH-6e 2[AI(OH),]6H2O+6e-6OH+3H2↑2A1+ 2OH+6HO==2[A1(OH)1]+3H2◆(3)正Cu- 2e-Cu2+2N03+4H++2e—2NO,↑+2H20 Cu十4HNOa(浓)-Cu(NO2)2十2NO2◆+2H,O (4)HCOO+20H-2e-HCO:+H2 O H2 SO (5)2HCOOH-+-20H+0,--2HCO+-2H,O 12.(1)易失电子被氧化，具有还原性 (2)钾离子移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液 (3)02+4e+2H0-4OHCH1-8e+100H -CO+7H,O (4)Pb(5)①正②Fe2+十Ag一Fe3+十Ag 解析：(5)①亚铁离子失电子发生氧化反应，所以石墨电极 为负极，银电极为正极。②综合实验1、ⅱ的现象，可推知 Ag和Fe+的反应可逆，故得出Ag和Fe2+反应的离子方 程式为Fe2+十AgFe3+十Ag。 训练32电解池金属的腐蚀与防护 1.D钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性：Zn>Fe,即锌块 为负极，钢铁为正极，形成原电池，Z失去电子，发生氧化反 应：Zn一2e一Zn+,从而保护钢铁，延缓其腐蚀。由于金 属活动性：Zn>Fe,钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错 误：Zn失去电子，发生氧化反应：Zn-2e—Zn2+,镶嵌的 锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行雏护和更换，不能 永久使用，故B错误，D正确：由分析可知，该方法为牺牲阳 极法，故C错误。 2.A烧碱、氯气等重要化工原料是通过氯碱工业，即电解饱 和食盐水得到的，选项A正确；A1CL是共价化合物，熔融状 态下不能电离出A+,不能通过电解熔融A1C3冶炼铝，选 项B错误；电镀时，待镀金属作为阴极，镀层金属作为阳极， 选项C错误；电解精炼铜时，阳极活泼金属杂质先放电，而阴 极只有铜析出，故阳极减少的质量不等于阴极增加的质量， 选项D错误。 3.A电解时水蒸气产生H2和O,说明水蒸气发生得电子 的还原反应，故A错误；将适当比例的空气和水蒸气通入阴 极，两者均进行电解，氧气转化为O,水蒸气产生H2和 O,则剩余气体中主要还有H2和N2,故B正确；O通过 氧离子交换膜在阳极反应，电极反应式为2O一4e O2↑，故C正确；碱石灰可以吸收水蒸气作干燥剂，故D 正确。 4.C由题图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO,失 电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴 极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料(TSi),电极反应为 TiO2十SiO2十8e-=TiSi十4O2-。由分析可知，选项A、B 错误；根据题图中信息可知，该体系中，石墨优先于C1参与 反应，选项C正确：电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极 电极A移动，选项D错误。 5.D电解质溶液通过离子移动导电，电解质溶液中没有电子 移动，故A错误；若B为粗铜，A为精铜，电解质溶液是硫酸 铜溶液，该装置为电解精炼铜装置，溶液中c(Cu+)减小，故 B错误；若A、B均为石墨电极，电解总反应的化学方程式是 2CuS0,十2H,0电解2Cu+0,4+2H,S0,则通电一段时 间后，溶液的pH减小，故C错误。 6.B制备高铁酸盐较好的方法为电解法：Fe十2H,O十2OH 道电FcO?十3H,个，电解过程中Fe作电解池的阳极，Ni作 阴极，碱性溶液中阳极电极反应为Fe一6eˉ十8。H= FeO十4H2O,阴极电极反应为2H2O十2e一H2◆十 2OH,据此分析解题。由题干图示信息可知，铁电极与电 源正极相连，作阳极，阳极发生氧化反应，A错误；由题干图 示信息可知，Nⅱ电极与电源负极相连，是阴极，发生还原反 应，电极反应为2H2O十2e—2OH十H2个，有H2生成， B正确；电解池中阳离子由阳极移向阴极，阴离子由阴极移 向阳极，又知NazFeO1只在强碱性条件下稳定，易被H2还 原，故阴极产生的OH经过离子交换膜移向阳极，以保证阳 极区呈碱性，故该离子交换膜为阴离子交换膜，C错误：由分 析可知，阴极电极反应为2H2O十2e一一H2◆十2OH,则 当电路中通过1mol电子时，阴极区有0.5molH2生成，题 干未告知是标准状况，故无法计算H的体积，D错误。 7.B①中变红是因为发生反应O2十4e十2H2O=4OH, OH使酚酞变红，B不正确。 8.D石墨作电极，阳极的电极反应为2H,O一4e=O2◆十 4H+,阴极的电极反应先后为Cu+十2e一Cu、2H+十 2e一H2◆，根据两极均收集到2.24L气体（标准状况下） 即生成了0.1molH2和0.1molO2可知，电解过程中转移 0.4mol电子，同时阴极析出0.1 mol Cu。据分析，阴极析出 0.1 mol Cu,故A错误；据分析，上述电解过程中共转移 0.4mol电子，故B错误；据分析，电解过程中既析出了 0.1 mol Cu,又生成了0.1molH2和0.1molO2,需要往电 解后得到的溶液加入0.1 mol Cu(OH),可恢复原来的浓 度，故C错误：电解过程中转移0.4mol电子，根据阳极反应 可知生成0.4molH,阴极消耗0.2molH,电解后溶液 体积仍为500mL,则电解后溶液中c(H)为0.4mol·L1, 故D正确。 9.A该装置为电解池，M极为阳极，Fe失电子生成Fe+,电 极反应式为Fe一2e一Fe2+,N极是阴极，电极反应式为 2NO2十6e十8H一N2◆十4H,O,a为正极，b为负极。 由分析可知，N极上氨元素化合价降低，得电子，作阴极，与 电源负极相连，b为电源的负极，故A错误：M极为阳极，Fe 失电子生成Fe+,电极反应式为Fe一2e-一Fe+,故B正 确；有机物的分子式为C6H2O,与羟基自由基反应生成 C02,反应为24·OH十CH120=6C02◆十18H20,故 C正确；根据阳极电极反应式：Fe-2e一Fe+,通过1mol e消耗0.5 mol Fe,质量为m=nM=0.5molX56g·mol= 28g,阴极电极反应式为2NO,十6e十8H+一N,A十 4H:0,莲过1mole生成行olN。,质量为m=aM (行×28）g,消耗Fe与生成N,的质量比为=28： (6×28）=6:1,故D正确. 10.C为了从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO,十 e十Li一LiFePO1,电极1为阴极，则电极2为阳极，电 极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应： LiFePO1一e一Li十FePO1,实现了锂的提取。保持电 源正负极不变，则电子流向不变，故A错误；电极2为阳极， 海水中有CI,则电极2的电极反应式为Ag一e十CI 一AgCI,故B错误；通过相同电量，电极1上附着的Li 的物质的量和电极4上失去的L计的物质的量相等，所以 理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确； 根据得失电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上， 电路通过1mol电子时，有1 mol Li计富集在右侧电解液 中，故D错误。 11.(1)2H+十2e==H2◆(2)①O2+2H20十4e= 4OH②溶液的酸碱性（或溶液的pH) (3)①负极②通过反应Zn++4CN-一[Zn(CN),]2-降 低c(Z+),使得Zn+放电速率减缓，同时通过平衡的移动 参考答案527