题型03 原电池的工作原理与相关应用（期末真题汇编，天津专用）高一化学下学期

**基本信息** 汇集天津多区县及重点中学2024-2025高一下期末真题，聚焦原电池原理与应用，覆盖基础判断到新型电池创新应用。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|13题|原电池正负极判断、电极反应式书写、离子移动方向、能量转化及氨燃料电池、锂空气电池等新型电池|以科技前沿情境（如双极膜电解制氨、大气固碳电池）设计问题，梯度分布基础（铜锌原电池）与拔高（流动电池、氯碱工业节能工艺）题|

题型03 原电池的工作原理与相关应用 1．（2024-2025高一下·天津五区县·期末）氨价格低廉，运输和储存方便，因此作为燃料电池具有很大的发展潜力。一种新型燃料电池构造示意图如图所示，关于该电池的说法正确的是 A. 通入的电极b为电池的负极 B. 电流由电极a通过导线流向电极b C. 转移电子时消耗和物质的量之比为 D. 电极a为负极，其电极反应式为： 【答案】D 【解析】 【分析】电极a上氨气被氧化为氮气，则a为负极，在碱性溶液中电极a的电极反应为；电极b为正极，氧气被还原，电极反应为。 【详解】A．据分析，通入的电极b为电池的正极，A错误； B．电流方向为：正极→导线→负极，即电极b通过导线流向电极a，B错误； C．据分析，负极和正极反应式分别为和，则转移电子时，负极消耗，正极消耗，消耗和物质的量之比为，C错误； D．据分析，电极a为负极，其电极反应式为：，D正确； 故选D。 2．（2024-2025高一下·天津河东区·期末）新型锂-空气电池能量密度高，应用前景广阔。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许通过。下列说法正确的是 A. 放电时，负极反应式： B. 通过固体电解质向石墨烯电极移动 C. 有机电解液可以改为水性电解液 D. 放电时，电池中的化学能完全转化为电能 【答案】B 【解析】 【分析】由图可知，新型锂-空气电池中通入O2的电极为正价，金属锂为负极，以此解答。 【详解】A．放电时，金属锂为负极，负极反应为，A错误； B．由分析可知，石墨烯为正极，原电池中阳离子向正极移动，通过固体电解质向石墨烯电极移动，B正确； C．锂与水反应会生成氢气，有机电解液不可以改为水性电解液，C错误； D．放电时，电池中的化学能还可能以热量的形式损失，不会完全转化为电能，D错误； 故选B。 3．（2024-2025高一下·天津河东区·期末）利用如图装置测试物质的导电性。在烧杯中放入试剂X，插入电极，接通电源，下列不能使小灯泡发光的试剂X是 A. 蔗糖溶液 B. 稀硫酸 C. 溶液 D. 溶液 【答案】A 【解析】 【分析】灯泡不能发光，说明烧杯的试剂X不能导电。 【详解】A．蔗糖为非电解质，在溶液中不能电离出自由移动的离子，蔗糖溶液基本不导电，A符合题意； B．稀硫酸溶液中存在自由移动的离子：氢离子、硫酸根离子，能导电，B不符合题意； C．氢氧化钠溶液中存在自由移动的离子：钠离子、氢氧根离子，能导电，C不符合题意； D．氯化镁溶液中存在自由移动的离子：镁离子、氯离子，能导电，D不符合题意； 故选A。 4．（2024-2025高一下·天津部分区·期末）下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是 A. 电子由铜片通过导线流向锌片 B. 锌片作负极，发生氧化反应 C. 溶液中阳离子移向电池的负极 D. 在铜片表面被氧化 【答案】B 【解析】 【分析】铜锌原电池中，锌的活泼性比铜强，锌作负极，铜作正极。 【详解】A．原电池中电子由负极沿导线流向正极，即由锌片通过导线流向铜片，A错误； B．根据分析，锌作负极，锌失电子生成锌离子，发生氧化反应，B正确； C．原电池中溶液中的阳离子移向正极，C错误； D．根据分析，铜为正极，在铜片表面得电子生成氢气，被还原，D错误； 故选B。 5．（2024-2025高一下·天津河北区·期末）下列关于下图所示原电池装置的叙述正确的是 A. 铜片质量逐渐增大 B. 锌片作原电池的正极 C. H⁺在铜片表面被还原 D. 电子从铜片经导线流向锌片 【答案】C 【解析】 【分析】根据原电池原理，金属性强的金属作负极，则Zn为负极，Cu为正极。 【详解】A．铜片作正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，则铜片的质量不变，A错误； B．锌的金属性强于铜，锌是负极，B错误； C．铜片作正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，则氢离子在铜片表面被还原，C正确； D．原电池中电子由负极通过导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误； 答案选C。 6．（2024-2025高一下·天津南开中学·期末）现有纯锌片、纯铜片，的溶液、导线、1000mL量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。下列说法正确的是 A. b为纯锌片 B. 溶液中的向a极移动 C. 当量筒中收集到672mL气体时（标准状况下），通过导线的电子的物质的量为0.06mol D. 如果将a、b两电极的电极材料对调，则U形管中左端液面上升，右端液面下降 【答案】C 【解析】 【分析】根据图示装置，要想求得电子转移的量，需要设计成锌、铜、硫酸原电池，量取金属锌和硫酸反应产生氢气的体积，通过生成氢气的量计算电子的转移量，因此纯铜片作为正极，纯锌片作为负极，电解质溶液是稀硫酸。 【详解】A．纯铜片和纯锌片、稀硫酸组成原电池，由图可知b电极处有氢气生成，则b为铜，为正极；a为锌，为负极；A错误； B．在原电池中，阳离子移向正极，向b极移动，B错误； C．当量筒中收集到672mL（标准状况下）气体，则，已知b上的电极反应式为：，则通过导线的电子的物质的量为0.06mol，C正确； D．如果将a、b两电极的电极材料对调，则右边为锌失电子作负极，左边为铜为正极，氢离子得电子生成氢气，则左边上有氢气生成，所以U形管中左端液面下降，右端液面上升，D错误； 故选C。 7．（2024-2025高一下·天津双菱中学·期末）下图为氢氧燃料电池工作原理示意图，下列说法不正确的是 A. 该电池可将化学能直接转化为电能 B. 所在电极为电池负极 C. 电解质中的阴离子向所在电极移动 D. 当电解质为硫酸时，正极反应为： 【答案】C 【解析】 【分析】由图可知，电极a为负极，电极反应式为H2－2e－＝2H＋，电极b为正极，电极反应式为O2＋4e−＋2H2O═4OH−，据此作答； 【详解】A．氢氧燃料电池，是把化学能转化为电能，A正确； B．根据分析可知，所在电极为电池负极，B正确； C．原电池工作时，阴离子向负极移动，C错误； D．当电解质为硫酸时，正极反应为：，D正确； 故选C。 8．（2024-2025高一下·天津四校联考·期末）流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某种流动电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法正确的是 A. 电池工作时电解质溶液循环流动，无需补充电解液 B. 极的电极反应为： C. 该电池工作时电极附近溶液的减小 D. 为正极，电子由极流出，经电解质溶液流向极 【答案】B 【解析】 【分析】根据原电池原理来分析解答，电池总反应为Cu+PbO2+2H2SO4═CuSO4+PbSO4+2H2O，则铜失电子发生氧化反应为负极，反应式为：Cu-2e-═Cu2+，PbO2得电子发生还原反应为正极，反应式为：PbO2+4H+++2e-═PbSO4+2H2O，据此分析。 【详解】A．由电池总反应可知，则调节电解质溶液的方法是补充H2SO4，A错误； B．铜失电子发生氧化反应为负极，反应式为：Cu-2e-═Cu2+，B正确； C．PbO2得电子发生还原反应为正极，反应式为：PbO2+4H+++2e-═PbSO4+2H2O，所以PbO2电极附近溶液的pH增大，C错误； D．电子不能在溶液中通过，D错误； 故选B。 9．（2024-2025高一下·天津中学·期末）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A. 电解总反应： B. 每生成，双极膜处有的解离 C. 电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D. 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 【答案】B 【解析】 【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。 【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确； B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误； C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH物质的量不因反应而改变，故C正确； D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确； 故选B。 10．（2024-2025高一下·天津西青区·期末）用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。 下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，Na+向电极2迁移 B. 电极1发生的电极反应式为： C. 外电路通过0.2mol电子时， 消耗O2的体积为1.12L D. 电极1为正极，电极2为负极 【答案】A 【解析】 【分析】电极1发生氧化反应为原电池的负极，电极2为正极，负极氨气被氧化为氮气：，正极氧气被还原：； 【详解】A．电池工作时阳离子向正极移动，因此Na+向电极2迁移，A正确； B．电池中电解质溶液为NaOH溶液，因此电极1发生的电极反应为，B错误； C．根据分析有，当外电路通过0.2mol电子时， 消耗标准状况下O2的体积为，C错误； D．根据分析电极1发生氧化反应为负极、电极2为正极，D错误； 故选A。 11．（2024-2025高一下·天津中学·期末）一种聚合物锂电池通过充、放电可实现“大气固碳”(如图所示)。该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化释放出CO2和O2。下列说法正确的是 A. 该电池可选用含Li+的水溶液作电解质 B. 图中Li+的移动方向是充电时的移动方向 C. 充电时，阳极发生的反应为2Li2CO3+C-4e-=3CO2+4Li+ D. 该电池每循环充、放电子各4mol，理论上可固定CO2标准状况下22.4L 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属锂会与水反应，不能选用含Li+的水溶液作电解质，A错误； B．锂为负极，电极B为正极，因此图中Li+的移动方向是放电时的移动方向，B错误； C．根据信息电池充电时，通过催化剂的选择性控制，只有碳酸锂发生氧化，释放出二氧化碳和氧气，因此充电时阳极发生的反应为2Li2CO3-4e-=2CO2↑+4Li++O2↑，C错误； D．根据放电正极反应式3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C，充电阳极反应式2Li2CO3-4e-=2CO2↑+4Li++O2↑，因此该电池每放、充4mol电子一次，理论上能固定1mol二氧化碳，标准状况下体积为22.4L，D正确； 答案选D。 12．（2024-2025高一下·天津中学·期末）氯碱工业是一种高能耗产业，下图表示的是电解池与燃料电池相组合的一种节能新工艺。图中电极未画出，只显示了相关物料的传输和转化关系。下列有关该工艺流程的分析正确的是 A. 甲装置为电解池，其左室为阴极室 B. 甲乙两装置中使用的均为阳离子交换膜 C. 乙装置为燃料电池，其左室反应为 D. 图中三种NaOH溶液的质量分数关系为b%>c%>a% 【答案】B 【解析】 【分析】这是电解池（甲）与燃料电池（乙）组合的节能工艺，利用电解、燃料电池原理，实现电能-化学能转化及节能，流程如下：一、甲（电解池，电解饱和溶液）电极反应：左室精制饱和溶液中的放电消耗，浓度降低经反应变为稀溶液，可知左室为阳极，反应为，溶液中放电生成（即X为），透过离子交换膜（阳离子交换膜）移向右室。右室为阴极，发生的反应为，水得电子生成（即Y为）和，与移来的形成，所以右室流出a%溶液；乙为燃料电池，为燃料、空气为氧化剂，左室为负极，在碱性条件下失电子，消耗，电极反应为。右室为正极，电极反应为。 【详解】A．甲是电解饱和食盐水的电解池，根据NaCl溶液、NaOH溶液的进出，甲的左室是阳极室，故A错误； B．甲中透过离子交换膜进入右室，是阳离子交换膜；乙是燃料电池，左室通入Y，发生反应，左室的浓度在减小，则从左室移向右室，与右室产生的结合成氢氧化钠，所以乙也是阳离子交换膜，故B正确； C．乙是燃料电池，电解质为NaOH溶液，左室为负极，放电反应为，故C错误； D．甲右室生成NaOH，所以a%>c%，乙中负极反应消耗，正极反应生成，所以a%<c%，质量分数关系应为，故D错误； 故选B。 13．（2024-2025高一下·天津中学·期末）利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可制得、、和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的是 A. b电极的电极反应为 B. c、d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C. 浓差电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为 D. 浓差电池从开始工作到放电结束，电解池理论上可制得160gNaOH 【答案】D 【解析】 【分析】根据电子流动方向可知，a为电解池的阴极，电离出的得到电子发生还原反应生成，电极反应为，c为阳离子交换膜，穿过阳离子交换膜进入阴极室，阴极区NaOH溶液浓度不断增大。 【详解】A．b为电解池的阳极，电离出的失去电子发生氧化反应生成，电极反应为，A错误； B．d为阴离子交换膜，穿过阴离子交换膜进入阳极室，阳极区溶液浓度不断增大，B错误； C．Cu(1)为原电池的正极，电极反应为，Cu(2)为原电池的负极，电极反应为，C错误； D．浓差电池从开始工作到放电结束，正极区硫酸铜溶液浓度由降低到，负极区硫酸铜溶液浓度由上升到，即正极区被还原的的物质的量为，负极区被氧化的Cu的物质的量为，电路中转移4mol电子，电解池阴极区生成，即阴极区可得4molNaOH，其质量为160g，D正确； 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型03 原电池的工作原理与相关应用 1．（2024-2025高一下·天津五区县·期末）氨价格低廉，运输和储存方便，因此作为燃料电池具有很大的发展潜力。一种新型燃料电池构造示意图如图所示，关于该电池的说法正确的是 A. 通入的电极b为电池的负极 B. 电流由电极a通过导线流向电极b C. 转移电子时消耗和物质的量之比为 D. 电极a为负极，其电极反应式为： 2．（2024-2025高一下·天津河东区·期末）新型锂-空气电池能量密度高，应用前景广阔。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许通过。下列说法正确的是 A. 放电时，负极反应式： B. 通过固体电解质向石墨烯电极移动 C. 有机电解液可以改为水性电解液 D. 放电时，电池中的化学能完全转化为电能 3．（2024-2025高一下·天津河东区·期末）利用如图装置测试物质的导电性。在烧杯中放入试剂X，插入电极，接通电源，下列不能使小灯泡发光的试剂X是 A. 蔗糖溶液 B. 稀硫酸 C. 溶液 D. 溶液 4．（2024-2025高一下·天津部分区·期末）下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是 A. 电子由铜片通过导线流向锌片 B. 锌片作负极，发生氧化反应 C. 溶液中阳离子移向电池的负极 D. 在铜片表面被氧化 5．（2024-2025高一下·天津河北区·期末）下列关于下图所示原电池装置的叙述正确的是 A. 铜片质量逐渐增大 B. 锌片作原电池的正极 C. H⁺在铜片表面被还原 D. 电子从铜片经导线流向锌片 6．（2024-2025高一下·天津南开中学·期末）现有纯锌片、纯铜片，的溶液、导线、1000mL量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。下列说法正确的是 A. b为纯锌片 B. 溶液中的向a极移动 C. 当量筒中收集到672mL气体时（标准状况下），通过导线的电子的物质的量为0.06mol D. 如果将a、b两电极的电极材料对调，则U形管中左端液面上升，右端液面下降 7．（2024-2025高一下·天津双菱中学·期末）下图为氢氧燃料电池工作原理示意图，下列说法不正确的是 A. 该电池可将化学能直接转化为电能 B. 所在电极为电池负极 C. 电解质中的阴离子向所在电极移动 D. 当电解质为硫酸时，正极反应为： 8．（2024-2025高一下·天津四校联考·期末）流动电池是一种新型电池，其主要特点是可以通过电解质溶液的循环流动，在电池外部调节电解质溶液，以保持电池内部电极周围溶液浓度的稳定。某种流动电池装置如图所示，电池总反应为。下列说法正确的是 A. 电池工作时电解质溶液循环流动，无需补充电解液 B. 极的电极反应为： C. 该电池工作时电极附近溶液的减小 D. 为正极，电子由极流出，经电解质溶液流向极 9．（2024-2025高一下·天津中学·期末）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A. 电解总反应： B. 每生成，双极膜处有的解离 C. 电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D. 相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 10．（2024-2025高一下·天津西青区·期末）用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。 下列有关说法正确的是 A. 电池工作时，Na+向电极2迁移 B. 电极1发生的电极反应式为： C. 外电路通过0.2mol电子时， 消耗O2的体积为1.12L D. 电极1为正极，电极2为负极 11．（2024-2025高一下·天津中学·期末）一种聚合物锂电池通过充、放电可实现“大气固碳”(如图所示)。该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，只有Li2CO3发生氧化释放出CO2和O2。下列说法正确的是 A. 该电池可选用含Li+的水溶液作电解质 B. 图中Li+的移动方向是充电时的移动方向 C. 充电时，阳极发生的反应为2Li2CO3+C-4e-=3CO2+4Li+ D. 该电池每循环充、放电子各4mol，理论上可固定CO2标准状况下22.4L 12．（2024-2025高一下·天津中学·期末）氯碱工业是一种高能耗产业，下图表示的是电解池与燃料电池相组合的一种节能新工艺。图中电极未画出，只显示了相关物料的传输和转化关系。下列有关该工艺流程的分析正确的是 A. 甲装置为电解池，其左室为阴极室 B. 甲乙两装置中使用的均为阳离子交换膜 C. 乙装置为燃料电池，其左室反应为 D. 图中三种NaOH溶液的质量分数关系为b%>c%>a% 13．（2024-2025高一下·天津中学·期末）利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可制得、、和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的是 A. b电极的电极反应为 B. c、d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C. 浓差电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为 D. 浓差电池从开始工作到放电结束，电解池理论上可制得160gNaOH / 学科网（北京）股份有限公司 $