题型02 原电池的工作原理与应用（期末真题汇编，安徽专用）高一化学下学期

**基本信息** 汇编安徽多地高一下期末原电池专题试题，含13道题，以潜艇燃料电池、植入式血糖电池等科技情境为载体，注重原理应用与综合能力考查。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择题|11道|原电池原理（电子/离子流向、电极反应）、能量转化|含全氢电池、甲酸燃料电池等前沿情境| |非选择题|2道|化学平衡（合成氨平衡判断）、电化学综合（CO₂还原电极反应）|合肥六中、七校联考等区域期末真题，结合工业应用|

题型02 原电池的工作原理与应用 1．(2025·高一下·安徽滁州·期末)用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示。下列有关说法错误的是 A．电子的流向为电极1→负载→电极2→NaOH溶液→电极1 B．通入的电极2为正极，发生还原反应 C．电池工作时，电极1附近溶液pH降低 D．电池总反应为 2．(2025·高一下·安徽蚌埠·期末)一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 3．(2025·高一下·安徽阜阳·期末)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(血糖浓度以葡萄糖浓度计)。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动；血糖浓度下降至标准，电池停止工作。 电池工作时，下列叙述正确的是 A．b电极为电池正极 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．a电极的电极反应式为O2-4e-+2H2O=4OH- D．每消耗1molO2，有1mol葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖酸 4．(2025·高一下·安徽部分学校·期末)钢铁在海水中发生腐蚀的原理如图所示。下列说法错误的是 A．该腐蚀原理属于原电池原理 B．铁电极是负极，生成的离子是 C．C为正极，该电极上发生还原反应 D．铁锅洗净擦干可以减缓锈蚀 (2025·高一下·安徽合肥市第六中学·期末)阅读下有关硫及其化合物的材料，完成下列小题。 单质硫通常以黄铁矿（主要成分）和焦炭、空气为原料制备，一定条件下充分反应可得、、（其中与的物质的量之比为）。单质硫可用于制备、、硫酸、硫酸盐以及多硫化物等。含硫化合物在原电池中有广泛应用。 已知：①稀硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成放出的热量为。 ②部分物质熔沸点见下表 物质 S 熔点/℃ 97.8 115 2050 沸点/℃ 892 444.6 2980 5．下列化学反应方程式表示正确的是 A．制备单质硫的反应： B．单质硫与足量氧气反应： C．稀硫酸与氨水中和的热化学反应： D．碱性硫-空气燃料电池的正极反应式为： 6．一种新型可充电液态钠硫电池如图所示。其放电时总反应为，充电过程与放电过程相反。下列说法错误的是 A．充电时，电极B与电源正极相连 B．当由A极向B极移动时，化学能转化电能 C．电极A在放电时的反应为 D．该电池正常工作的温度不能超过100℃ 7．(2025·高一下·安徽芜湖·期末)如图所示，下列关于碱性乙醇燃料电池的说法错误的是 A．电池工作结束后，电解质溶液的pH减小 B．电池工作时，外电路中电流从b电极流向a电极 C．电极a的反应式为： D．当0.2 mol电子通过装置时，b电极上消耗1.12 L氧气(标准状况) 8．(2025·高一下·安徽七校联考·期末)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．左边吸附层中发生了还原反应 B．电解质溶液中向左移动，向右移动 C．负极的电极反应是 D．电池的总反应是 9．(2025·高一下·安徽江淮协作区·期末)下图为(甲酸)燃料电池的工作原理示意图，两电极区间用允许、通过的阳离子半透膜隔开。下列说法中正确的是 A．电极为电源负极，电极反应式为 B．放电过程中通过半透膜移向电极 C．电子由a极经外电路流向b极 D．放电过程中需补充物质为 10．(2025·高一下·安徽合肥市第一中学·期末)某微生物燃料电池（MFC）工作原理如图（质子交换膜只允许通过），下列说法正确的是 A．在硫氧化菌作用下参加的反应为： B．若该电池外电路有电子发生转移，则有通过质子交换膜 C．若有机物是甲烷，该电池整个过程的总反应式为： D．a极的电势高于极的电势 11．(2025·高一下·安徽合肥市第一中学·期末)酸性环境下，不同电对的电极电势见下表。电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强；电极电势越低，其还原型物质的还原性越强。某小组设计实验探究物质氧化性对电池电压大小的影响，装置示意图及测得的数据如下所示。下列说法错误的是    电对(氧化型/还原型) 电极电势V 0.337 0.770 电解质溶液 浓度/ 均为1.0 电压/V a 0.8 1.1 A．由数据可推知：能置换出 B．电解质溶液是时，正极反应式为 C．负极反应物一定时，正极反应物氧化性越强，电池电压越大 D． 12．(2025·高一下·安徽部分学校·期末)研究氮及其化合物的性质在工农业生产、环境保护中有着重要意义。回答下列问题： (1)工业合成氨反应为，反应过程中的能量变化如图所示。 ①将与混合后充入密闭容器中，在催化条件下反应，测得反应放出的热量小于92.2kJ，原因是___________。 ②已知破坏键、键时分别需要吸收436kJ、945.8kJ的能量，则破坏键吸收的能量等于___________kJ。 ③在恒温恒容密闭容器中模拟合成氨反应，下列能说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．容器中       B．每断裂键的同时生成键 C．的物质的量保持不变            D．混合气体的压强保持不变 (2)以氨为燃料的固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示。 ①b极为___________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为___________。 ②若反应生成，则该燃料电池理论上消耗的体积(标准状况)为___________L。 (3)汽车尾气中的CO和NO在催化剂的作用下发生反应转化为无污染气体。在一定温度下，将0.4mol NO和0.4mol CO充入2L恒容密闭容器中发生反应，容器内压强随时间的变化如图所示，测得。 ①该反应的化学方程式为___________。 ②0~10min内，___________。 13．(2025·高一下·安徽合肥市第六中学·期末)二氧化碳的综合利用具有重要意义，据此回答下列问题。 (1)甲烷-二氧化碳重整制取氢气。反应原理如下。 主反应： 副反应：Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： ①反应的______。 ②副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳易导致催化剂失去活性。在原料气中添加微量有利于保持催化剂的活性，其原因是______。 (2)氢气-二氧化碳重整技术制取甲醚：恒温下，在体积为密闭容器中充入和，发生反应，测得、的物质的量随时间变化如图所示。 ①a点的正反应速率______（填>、<或=）b点的逆反应速率。 ②0-3min该反应的平均反应速率______。 ③该反应的平衡常数的计算式为______。 (3)电化学法还原二氧化碳制备甲醇：工作原理如图所示，通入的一端发生的电极反应式为______。生成甲醇时，转移______电子。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型02 原电池的工作原理与应用 1．(2025·高一下·安徽滁州·期末)用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示。下列有关说法错误的是 A．电子的流向为电极1→负载→电极2→NaOH溶液→电极1 B．通入的电极2为正极，发生还原反应 C．电池工作时，电极1附近溶液pH降低 D．电池总反应为 【答案】A 【分析】根据电池的工作原理示意图，通氧气的电极2是正极，电极1是负极；负极反应式为：；正极反应式为：。 【解析】A．电子从负极流出，经过外电路，流向正极，而不会经过溶液回到电极1，A错误； B．通入的一极为正极，得到电子，发生还原反应，符合燃料电池原理，B正确； C．负极反应式可写作：，会消耗使得下降，C正确； D．根据分析可知，电池总反应为，D正确； 故选A。 2．(2025·高一下·安徽蚌埠·期末)一种用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．电极A发生了还原反应 C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】根据题中液氨液氧燃料电池可知，负极上发生失电子的氧化反应，即A是负极，B是正极，碱性条件下，氧气在正极生成氢氧根离子，燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式：4NH3+3O2=2N2+6H2O，电子从负极流向正极。 【解析】A．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，A错误； B．结合分析可知，电极A上氨气失电子产生氮气，发生氧化反应，B错误； C．原电池中，阴离子向负极移动，则OH-向负极A移动，C正确； D．电极B上氧气得到电子，由于是碱性环境，该电极反应式为：，D错误； 故选C。 3．(2025·高一下·安徽阜阳·期末)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(血糖浓度以葡萄糖浓度计)。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动；血糖浓度下降至标准，电池停止工作。 电池工作时，下列叙述正确的是 A．b电极为电池正极 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．a电极的电极反应式为O2-4e-+2H2O=4OH- D．每消耗1molO2，有1mol葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖酸 【答案】B 【分析】根据图知，放电时，a电极上O2得电子和H2O反应生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，a电极为正极，则b电极为负极，b电极上葡萄糖失电子和OH-反应生成葡萄糖酸，b电极上发生的反应为Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O、C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O，电池总反应为葡萄糖和O2发生氧化还原反应生成葡萄糖酸，所以电池总反应式为2C6H12O6+O2=2C6H12O7，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，a电极为正极，b电极为电池负极，A错误； B．由分析可知，a电极为正极，b电极为电池负极，原电池内电解质溶液中阳离子移向正极，故两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a，B正确； C．由分析可知，a电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，C错误； D．由分析可知，电池的总反应为：2C6H12O6+O2=2C6H12O7，故每消耗1molO2，有2mol葡萄糖(C6H12O6)转化为葡萄糖酸，D错误； 故答案为：B。 4．(2025·高一下·安徽部分学校·期末)钢铁在海水中发生腐蚀的原理如图所示。下列说法错误的是 A．该腐蚀原理属于原电池原理 B．铁电极是负极，生成的离子是 C．C为正极，该电极上发生还原反应 D．铁锅洗净擦干可以减缓锈蚀 【答案】B 【分析】铁、氧气和电解质海水构成原电池，发生吸氧腐蚀。 【解析】A．该腐蚀过程有电子定向移动，属于原电池原理，故A正确； B．铁电极是负极，铁电极失电子生成，故B错误； C．C是正极，正极上得电子生成，氧元素价态降低发生还原反应，故C正确； D．铁锅洗净擦干，没有电解质溶液，不能构成原电池，可以减缓腐蚀，故D正确； 选B。 (2025·高一下·安徽合肥市第六中学·期末)阅读下有关硫及其化合物的材料，完成下列小题。 单质硫通常以黄铁矿（主要成分）和焦炭、空气为原料制备，一定条件下充分反应可得、、（其中与的物质的量之比为）。单质硫可用于制备、、硫酸、硫酸盐以及多硫化物等。含硫化合物在原电池中有广泛应用。 已知：①稀硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成放出的热量为。 ②部分物质熔沸点见下表 物质 S 熔点/℃ 97.8 115 2050 沸点/℃ 892 444.6 2980 5．下列化学反应方程式表示正确的是 A．制备单质硫的反应： B．单质硫与足量氧气反应： C．稀硫酸与氨水中和的热化学反应： D．碱性硫-空气燃料电池的正极反应式为： 6．一种新型可充电液态钠硫电池如图所示。其放电时总反应为，充电过程与放电过程相反。下列说法错误的是 A．充电时，电极B与电源正极相连 B．当由A极向B极移动时，化学能转化电能 C．电极A在放电时的反应为 D．该电池正常工作的温度不能超过100℃ 【答案】5．A 6．D 【解析】5．A．由题干可知反应的化学方程式为，故A正确； B．硫不能一步生成，应为，故B错误； C．硫酸与氨水中和生成硫酸铵和水，由于氨水是弱电解质，会吸收部分热量，所以其，故C错误； D．碱性条件下不应出现，正确应为，故D错误； 故选A。 6．根据图示可知：放电时，失电子发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为、正极反应式为，充电时要逆向进行，恢复到放电前的状态负极，放电时，电解质中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。 A．电极B为正极，充电时接电源正极，A正确； B．当由A极向B极移动时，说明A电极失去电子产生，则此时能量转换方式为化学能转化为电能，B正确； C．电极A放电时为负极，C正确； D．钠硫电池工作时，应使、为熔融状态，小于100℃时为固体，所以不能正常工作，故D错误； 故选D。 7．(2025·高一下·安徽芜湖·期末)如图所示，下列关于碱性乙醇燃料电池的说法错误的是 A．电池工作结束后，电解质溶液的pH减小 B．电池工作时，外电路中电流从b电极流向a电极 C．电极a的反应式为： D．当0.2 mol电子通过装置时，b电极上消耗1.12 L氧气(标准状况) 【答案】C 【分析】a极通入乙醇，乙醇失电子发生氧化反应，则a是负极；b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，则b是正极。 【解析】A．电池工作结束后，溶液中最终生成，则电解质溶液中浓度减小，故pH减小，A正确； B．根据分析，电池工作时，外电路中电流从正极流向负极，即b电极流向a电极，B正确； C．碱性乙醇燃料电池中电极a为负极，乙醇失电子氧化生成，则电极反应式为：，C错误； D．电极b为正极，氧气得电子还原生成，电极反应式为，则当0.2 mol电子通过装置时，b电极上消耗0.05mol氧气，即标准状况下1.12 L氧气，D正确； 答案选C。 8．(2025·高一下·安徽七校联考·期末)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．左边吸附层中发生了还原反应 B．电解质溶液中向左移动，向右移动 C．负极的电极反应是 D．电池的总反应是 【答案】D 【分析】由电子的移动方向可知，左边吸附层为负极，右边吸附层为正极。 【解析】A．由电子流向可知，右边吸附层为正极，发生了还原反应，故A错误； B．原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以电解质溶液中 Na+ 向右移动， 向左移动，故B错误； C．由电子流向可知，左边吸附层为负极，发生了氧化反应，电极反应是，故C错误； D．负极电极反应是 ，正极电极反应是，电池的总反应无氧气参加，总反应是，故D正确； 故选D。 9．(2025·高一下·安徽江淮协作区·期末)下图为(甲酸)燃料电池的工作原理示意图，两电极区间用允许、通过的阳离子半透膜隔开。下列说法中正确的是 A．电极为电源负极，电极反应式为 B．放电过程中通过半透膜移向电极 C．电子由a极经外电路流向b极 D．放电过程中需补充物质为 【答案】C 【分析】a极HCOO-变为，C的化合价由+2价变为+4价，失电子，作负极；b极铁离子得电子生成亚铁离子，作正极；根据右侧生成的产物为硫酸钾，可判断物质A为硫酸。 【解析】A．根据分析可知，失电子被氧化为，电极为负极，碱性环境中电极反应式为，A错误； B．由分析可知N电极为正极，原电池中阳离子移向正极，所以通过半透膜移向电极，B错误； C．电极a为负极，b为正极，电子由a极经外电路流向b极，C正确； D．通入时发生的反应为，同时有被排出，所以为硫酸，D错误； 故选C。 10．(2025·高一下·安徽合肥市第一中学·期末)某微生物燃料电池（MFC）工作原理如图（质子交换膜只允许通过），下列说法正确的是 A．在硫氧化菌作用下参加的反应为： B．若该电池外电路有电子发生转移，则有通过质子交换膜 C．若有机物是甲烷，该电池整个过程的总反应式为： D．a极的电势高于极的电势 【答案】C 【分析】根据移动方向可知b电极为正极，电极反应式为，a电极为负极，电极反应式为。 【解析】A．在硫氧化菌作用生成硫酸根离子和氢离子，反应方程式为： ，A错误； B．根据电荷守恒，若该电池外电路有0.4mol电子发生转移，则有0.4mol通过质子交换膜，B错误； C．若有机物是甲烷，则反应物为甲烷和氧气，产物为二氧化碳和水，总反应为，C正确； D．由原电池分析得a为负极， b为正极，b极的电势高于a极的电势，D错误； 故答案选C。 11．(2025·高一下·安徽合肥市第一中学·期末)酸性环境下，不同电对的电极电势见下表。电极电势越高，其氧化型物质的氧化性越强；电极电势越低，其还原型物质的还原性越强。某小组设计实验探究物质氧化性对电池电压大小的影响，装置示意图及测得的数据如下所示。下列说法错误的是    电对(氧化型/还原型) 电极电势V 0.337 0.770 电解质溶液 浓度/ 均为1.0 电压/V a 0.8 1.1 A．由数据可推知：能置换出 B．电解质溶液是时，正极反应式为 C．负极反应物一定时，正极反应物氧化性越强，电池电压越大 D． 【答案】D 【解析】A．由数据可推知，Fe和Ni作电极时，Fe作负极：铁的还原性强于镍，故能置换出，A正确； B．电解质溶液是时，正极的铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子，反应式为，B正确； C．电池电压等于正极电势减负极电势，负极反应物一定时，正极反应物氧化性越强，其电极电势越高，电池电压越大，C正确； D．电池电压等于正极电势减负极电势，由表可知，、Fe、NiCl2溶液构成原电池的电压为-0.203V-(-0.447V)≈0.22V，D错误； 故选D。 12．(2025·高一下·安徽部分学校·期末)研究氮及其化合物的性质在工农业生产、环境保护中有着重要意义。回答下列问题： (1)工业合成氨反应为，反应过程中的能量变化如图所示。 ①将与混合后充入密闭容器中，在催化条件下反应，测得反应放出的热量小于92.2kJ，原因是___________。 ②已知破坏键、键时分别需要吸收436kJ、945.8kJ的能量，则破坏键吸收的能量等于___________kJ。 ③在恒温恒容密闭容器中模拟合成氨反应，下列能说明该反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．容器中       B．每断裂键的同时生成键 C．的物质的量保持不变            D．混合气体的压强保持不变 (2)以氨为燃料的固体氧化物燃料电池的工作原理如图所示。 ①b极为___________(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为___________。 ②若反应生成，则该燃料电池理论上消耗的体积(标准状况)为___________L。 (3)汽车尾气中的CO和NO在催化剂的作用下发生反应转化为无污染气体。在一定温度下，将0.4mol NO和0.4mol CO充入2L恒容密闭容器中发生反应，容器内压强随时间的变化如图所示，测得。 ①该反应的化学方程式为___________。 ②0~10min内，___________。 【答案】(1) 合成氨反应是可逆反应，与不可能完全反应转化为 391 CD (2) 正极 33.6 (3) 0.008 【详解】（1）①与完全转化为放热92.2kJ，而合成氨反应是可逆反应，反应物不可能完全转化，所以放出的热量小于92.2kJ； ②断键过程吸热，则成键过程放热，，即破坏键吸收的能量等于391kJ； ③可逆反应达平衡时，正逆反应速率相等，各组分浓度不变。A项中无法说明物质浓度保持不变；B项中反映的仅是正反应速率；C项中容器体积不变，的物质的量不变，即浓度不变；D项中合成氨反应是气体分子数减小的反应，压强不变，即浓度不变，C、D项符合题意，故答案为CD。 （2）①由图示可知，转化为的过程失电子，所以a极是负极，b极为正极，负极的电极反应式为； ②28gN2的物质的量为1mol，正极的电极反应式为，由电子守恒可知，反应生成1molN2时消耗，在标准状况下的体积为33.6L。 （3）①CO和NO反应生成和，反应的化学方程式为； ②根据“三段式”法可得： 相同条件下，气体的压强比等于物质的量之比，则，解得：，。 13．(2025·高一下·安徽合肥市第六中学·期末)二氧化碳的综合利用具有重要意义，据此回答下列问题。 (1)甲烷-二氧化碳重整制取氢气。反应原理如下。 主反应： 副反应：Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： ①反应的______。 ②副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳易导致催化剂失去活性。在原料气中添加微量有利于保持催化剂的活性，其原因是______。 (2)氢气-二氧化碳重整技术制取甲醚：恒温下，在体积为密闭容器中充入和，发生反应，测得、的物质的量随时间变化如图所示。 ①a点的正反应速率______（填>、<或=）b点的逆反应速率。 ②0-3min该反应的平均反应速率______。 ③该反应的平衡常数的计算式为______。 (3)电化学法还原二氧化碳制备甲醇：工作原理如图所示，通入的一端发生的电极反应式为______。生成甲醇时，转移______电子。 【答案】(1) -165.1 能与副反应生成的积碳发生反应生成，从而将积碳消耗掉，保持催化剂的活性 (2) > (3) 3 【详解】（1）①可以由副反应Ⅰ乘以2加上反应Ⅱ再减去反应Ⅲ得到，由盖斯定律计算，，故答案为-165.1。 ②副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳易导致催化剂失去活性，能与积碳发生反应生成，从而将积碳消耗掉，保持催化剂的活性，故答案为能与副反应生成的积碳发生反应生成，从而将积碳消耗掉，保持催化剂的活性。 （2）①由图可知，a点、b点均未达到平衡，且正反应速率均大于逆反应速率，反应时，正反应速率逐渐减小，a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，故答案为。 ②由图可知，物质的量从0变化到，则的物质的量变化为，则，故答案为。 ③由图可知，时反应到达平衡，根据题意列三段式为：,容器体积为1L，反应的平衡常数，故答案为。 （3）由图示可知，通入在硫酸的电解质溶液中转化为,发生的电极反应式为，生成甲醇的物质的量为，转移电子数为，故答案为；3。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $