4.1 练习2　化学电源 同步练 2026-2027学年 高二化学 人教版选择性必修1 化学反应原理

**基本信息** 以一次电池、二次电池、燃料电池为分层逻辑，通过基础辨析到复杂情境应用的梯度设计，强化化学电源核心概念与科学思维，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |一次电池|电极反应、离子移动等基础原理|以锌锰电池等典型案例设题，3题基础选择强化化学观念| |二次电池|充放电原理、可逆反应分析|结合铅酸蓄电池等4题，通过选项组合提升科学思维| |燃料电池|多样电解质、复杂情境应用|含微生物/混合电池等6题，填空题综合原电池原理，体现科学探究与实践|

4.1 练习2　化学电源 题组一　一次电池 1. (2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O====ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列说法中，正确的是(　 ) A. 电池工作时，MnO2发生氧化反应 B. 电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 2. 纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O====2Ag＋ZnO。下列关于该电池的说法，错误的是(　 ) A. 正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O====2Ag＋2OH－ B. Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应 C. 使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极 D. 使用时，溶液中电流的方向是由Ag2O极流向Zn极 3. (2026春·北京校级期中) 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，下列说法不正确的是(　 ) A. 石墨作电池的正极材料 B. 电池工作时，向负极方向移动 C. 发生还原反应 D. 锌筒发生的电极反应为 题组二　二次电池 4. 如图所示为铅酸蓄电池构造图，下列说法中，错误的是(　 ) A. 铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B. 电池工作时，H＋移向Pb极 C. 电池工作时，电子由Pb极通过外电路流向PbO2极 D. 电池工作时，负极发生的反应是Pb－2e－＋S====PbSO4 5. 某蓄电池在充电和放电时发生的反应为Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，下列关于该蓄电池的说法，错误的是(　 ) ①放电时，Fe参与负极反应，NiO2参与正极反应 ②放电时，电解质溶液中的阴离子向正极移动 ③放电时，负极上的电极反应式为Fe＋2H2O－2e－====Fe(OH)2＋2H＋ ④该蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中 A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ③④ 6. (2026春·营口期中) 铅酸蓄电池是生活中一种常见的化学电源，其结构如图所示。下列关于铅酸蓄电池的说法错误的是(　 ) A. 可以实现放电与充电循环，属于二次电池 B. 放电时Pb做负极，PbO₂做正极 C. 放电过程中SO₄²⁻会向Pb方向移动 D. 电池总反应为Pb + PbO₂ + 4H⁺ ⇌(放电)(充电) 2Pb²⁺ + 2H₂O 题组三　燃料电池 7. 甲醇－空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列说法中，正确的是(　 ) A. 该装置能将电能转化为化学能 B. 电流由乙电极经导线流向甲电极 C. 负极的电极反应式：CH3OH＋6OH－－6e－====CO2↑＋5H2O D. b口通入空气，c口通入甲醇 8. 固体氧化物燃料电池以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列说法中，正确的是(　 ) A. 有O2参加反应的电极a为电池的负极 B. 电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2－====H2O C. 电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－====4OH－ D. 该电池的总反应式为2H2＋O2====2H2O 9. 利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，科学家开发出石墨烯电池，电池总反应式为LixC6＋Li1-xCoO2LiCoO2＋C6，其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法，正确的是(　 ) A. 放电时，钴酸锂作负极材料 B. 放电时，石墨烯极发生还原反应 C. 放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－====Li1-xCoO2＋xLi＋ D. 放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中 10. (2025·杭四检测)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。某污水处理厂利用微生物燃料电池处理含铬废水的工作原理如图所示。下列说法中，错误的是(　 ) A. 电池工作时a极发生氧化反应 B. a极的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O====CO2↑＋6H＋ C. 每处理1 mol Cr2，a电极上会生成1 mol CO2 D. 电池工作一段时间后，右侧溶液的酸性增强 11. 硼化钒(VB2)－空气电池是一种储电能力很高的电池，电池的示意图如下，该电池工作时反应为4VB2＋11O2====4B2O3＋2V2O5。下列说法中，正确的是(　 ) A. 电极a为电池负极，发生还原反应 B. 每消耗1 mol VB2转移6 mol 电子 C. 电池工作时，OH－向电极a移动 D. VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－====V2O5＋2B2O3＋11H2O 12. 一种水性电解质溶液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示{KOH溶 液中，Zn2＋以[Zn(OH)4]2－存在}。电池放电时，下列叙述中，错误的是(　 ) A. Zn 电极为负极 B. Ⅱ区的 K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 C. MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋====Mn2＋＋2H2O D. 电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋====[Zn(OH)4]2－＋Mn2＋＋2H2O 13. (2024·慈溪中学检测)一种高压可充电碱－酸Zn－PbO2混合电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环(如图)，该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法中，错误的是( ) A. 放电时，d极发生还原反应 B. 离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C. 放电时a极的电极反应为Zn－2e－＋4OH－====[Zn(OH)4]2－ D. 放电时，每转移2 mol电子，中间K2SO4溶液中溶质减少1 mol 14. 请回答下列问题： (1)原电池是把 能转化为 能的装置。  (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是 ，A是 。  (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向是 (填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生反应的物质是 ，该电极电极反应式为 。  学科网（北京）股份有限公司 $ 4.1 练习2　化学电源 题组一　一次电池 1. (2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O====ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列说法中，正确的是(　C　) A. 电池工作时，MnO2发生氧化反应 B. 电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动 C. 环境温度过低，不利于电池放电 D. 反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023 【解析】 Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－====ZnO＋H2O，MnO2为正极，电极反应式为MnO2＋e－＋H2O====MnOOH＋OH－。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，OH－通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式MnO2＋e－＋H2O====MnOOH＋OH－可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023，D错误。 2. 纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O====2Ag＋ZnO。下列关于该电池的说法，错误的是(　D　) A. 正极的电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O====2Ag＋2OH－ B. Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应 C. 使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极 D. 使用时，溶液中电流的方向是由Ag2O极流向Zn极 【解析】 由题意可知，纽扣电池的总反应为Zn＋Ag2O====2Ag＋ZnO，故Zn为负极、Ag2O为正极。正极发生还原反应，电极反应为Ag2O＋2e－＋H2O====2Ag＋2OH－，A正确；Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，B正确；使用时Zn是负极，电子由Zn极经外电路流向正极，C正确；溶液中电流是由Zn极流向Ag2O极，D错误。 3. (2026春·北京校级期中) 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，下列说法不正确的是(　 B ) A. 石墨作电池的正极材料 B. 电池工作时，向负极方向移动 C. 发生还原反应 D. 锌筒发生的电极反应为 【解析】 A. 酸性锌锰干电池，石墨电极为正极，为负极，故A正确；B. 原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，故B错误；C. 二氧化锰得电子，发生还原反应，故C正确；D. 为负极，负极发生失电子的氧化反应：，故D正确。 题组二　二次电池 4. 如图所示为铅酸蓄电池构造图，下列说法中，错误的是(　B　) A. 铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B. 电池工作时，H＋移向Pb极 C. 电池工作时，电子由Pb极通过外电路流向PbO2极 D. 电池工作时，负极发生的反应是Pb－2e－＋S====PbSO4 【解析】 蓄电池充电时是将电能转化为化学能的装置，A正确；蓄电池放电时，负极上Pb失电子发生氧化反应，电极反应式为Pb－2e－＋S====PbSO4，电子由Pb极通过导线流向 PbO2极，电解质溶液中的阳离子移向正极，即放电时溶液中的H＋向正极PbO2移动，C、D正确，B错误。 5. 某蓄电池在充电和放电时发生的反应为Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，下列关于该蓄电池的说法，错误的是(　B　) ①放电时，Fe参与负极反应，NiO2参与正极反应 ②放电时，电解质溶液中的阴离子向正极移动 ③放电时，负极上的电极反应式为Fe＋2H2O－2e－====Fe(OH)2＋2H＋ ④该蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中 A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ③④ 【解析】 ①铁元素化合价由0价变为＋2价，镍元素化合价由＋4价变为＋2价，则Fe参与负极反应，NiO2参与正极反应，正确；②放电时，电解质溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，错误；③放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－＋2OH－====Fe(OH)2，错误；④由方程式可知此电池为碱性电池，只能浸在碱性电解质溶液中，正确。 (2026春·营口期中) 铅酸蓄电池是生活中一种常见的化学电源，其结构如图所示。下列关于铅酸蓄电池的说法错误的是(　D ) A. 可以实现放电与充电循环，属于二次电池 B. 放电时Pb做负极，PbO₂做正极 C. 放电过程中SO₄²⁻会向Pb方向移动 D. 电池总反应为Pb + PbO₂ + 4H⁺ ⇌(放电)(充电) 2Pb²⁺ + 2H₂O 【解析】 A. 铅酸蓄电池可以实现放电与充电循环，属于二次电池，故A正确； B. 放电时Pb做负极，二氧化铅做正极，故B正确；C. 根据原电池工作原理，电解质溶液中的阴离子向负极移动，故SO₄²⁻会向Pb方向移动，故C正确；D. 放电时，生成的硫酸铅为固体，不能拆为Pb²⁺，总反应应为：Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇌(充电)(放电) 2PbSO₄ + 2H₂O，故D错误。 题组三　燃料电池 7. 甲醇－空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池，其工作原理如图所示。下列说法中，正确的是(　B　) A. 该装置能将电能转化为化学能 B. 电流由乙电极经导线流向甲电极 C. 负极的电极反应式：CH3OH＋6OH－－6e－====CO2↑＋5H2O D. b口通入空气，c口通入甲醇 【解析】 甲醇燃料电池是一种新型化学电源，可将化学能转化为电能，A错误；题图中H＋向乙电极迁移，则乙电极为正极，甲电极为负极，电流由正极流向负极，即由乙电极经导线流向甲电极，B正确；该电池的电解质溶液呈酸性，故负极反应式为CH3OH＋H2O－6e－====CO2↑＋6H＋，C错误；b口通入CH3OH，在负极发生氧化反应，c口通入空气，其中的O2在正极发生还原反应，D错误。 8. 固体氧化物燃料电池以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列说法中，正确的是(　D　) A. 有O2参加反应的电极a为电池的负极 B. 电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2－====H2O C. 电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－====4OH－ D. 该电池的总反应式为2H2＋O2====2H2O 【解析】 因为电子从电极b流向电极a，所以电极b为负极，H2在该极发生氧化反应；电极a为正极，O2在该极发生还原反应；固体电解质可允许O2－通过。由此推断该原电池中负极的电极反应式为H2－2e－＋O2－====H2O，正极的电极反应式为O2＋2e－====O2－，则电池总反应式为2H2＋O2====2H2O，D正确。 9. 利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，科学家开发出石墨烯电池，电池总反应式为LixC6＋Li1-xCoO2LiCoO2＋C6，其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法，正确的是(　D　) A. 放电时，钴酸锂作负极材料 B. 放电时，石墨烯极发生还原反应 C. 放电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2－xe－====Li1-xCoO2＋xLi＋ D. 放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中 【解析】 由总电池反应式可以看出，放电时，负极(石墨烯)反应式：LixC6－xe－====xLi＋＋C6，正极(LiCoO2)反应式：Li1-xCoO2＋xe－＋xLi＋====LiCoO2。LixC6失电子作负极，A错误；石墨烯极是负极，该极发生氧化反应，B错误；放电时，LiCoO2极为正极，发生的电极反应为Li1-xCoO2＋xe－＋xLi＋==== LiCoO2，C错误；放电时，石墨烯极发生反应为LixC6－xe－====xLi＋＋C6，此时Li＋从石墨烯中游离出来，嵌入钴酸锂晶体中，D正确。 10. (2025·杭四检测)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。某污水处理厂利用微生物燃料电池处理含铬废水的工作原理如图所示。下列说法中，错误的是(　D　) A. 电池工作时a极发生氧化反应 B. a极的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O====CO2↑＋6H＋ C. 每处理1 mol Cr2，a电极上会生成1 mol CO2 D. 电池工作一段时间后，右侧溶液的酸性增强 【解析】 a极为负极，甲醇发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O====CO2↑＋6H＋，b极为正极，Cr2中Cr由＋6价变成＋3价，得电子发生还原反应，电极反应式为Cr2＋6e－＋14H＋====2Cr3＋＋7H2O，电子由负极流向正极。电池工作时a极发生氧化反应，A正确；a极为负极，甲醇发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O====CO2↑＋6H＋，B正确；根据得失电子守恒，每处理1 mol Cr2，转移6 mol电子，所以生成二氧化碳的物质的量为1 mol，C正确；右侧溶液中H＋浓度降低，酸性减弱，D错误。 11. 硼化钒(VB2)－空气电池是一种储电能力很高的电池，电池的示意图如下，该电池工作时反应为4VB2＋11O2====4B2O3＋2V2O5。下列说法中，正确的是(　D　) A. 电极a为电池负极，发生还原反应 B. 每消耗1 mol VB2转移6 mol 电子 C. 电池工作时，OH－向电极a移动 D. VB2极发生的电极反应为2VB2＋22OH－－22e－====V2O5＋2B2O3＋11H2O 【解析】 由题图可知，空气通入电极a，则电极a为正极，发生还原反应，A错误；4 mol VB2发生反应时消耗11 mol O2，同时转移44 mol 电子，故消耗1 mol VB2转移11 mol 电子，B错误；电池工作时，阴离子(OH－)向负极(左侧电极)移动，C错误；VB2在负极上发生氧化反应，电极反应式为2VB2＋22OH－－22e－====V2O5＋2B2O3＋11H2O，D正确。 12. 一种水性电解质溶液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示{KOH溶 液中，Zn2＋以[Zn(OH)4]2－存在}。电池放电时，下列叙述中，错误的是(　B　) A. Zn 电极为负极 B. Ⅱ区的 K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 C. MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋====Mn2＋＋2H2O D. 电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋====[Zn(OH)4]2－＋Mn2＋＋2H2O 【解析】 由题意可知，Zn失电子生成[Zn(OH)4]2－，则Zn为负极，负极电极反应为：Zn－2e－＋4OH－====[Zn(OH)4]2－，MnO2为正极，正极MnO2得电子生成Mn2＋，正极电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋====Mn2＋＋2H2O，本题隔膜没有说明是阴离子交换膜还是阳离子交换膜，Ⅲ区阴离子减少，Ⅰ区阳离子减少，则可能是Ⅱ区S通过离子交换膜向Ⅲ区移动，Ⅰ区的S通过隔膜向Ⅱ区迁移，也可能是Ⅲ区的K＋通过隔膜向Ⅱ区移动，Ⅱ区K＋通过隔膜向Ⅰ区移动。根据分析Zn 电极为负极，A正确；原电池中阳离子移向正极，Ⅲ区为负极区，B错误；根据分析，MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋====Mn2＋＋2H2O，C正确；电池总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋====[Zn(OH)4]2－＋Mn2＋＋2H2O，D正确。 13. (2024·慈溪中学检测)一种高压可充电碱－酸Zn－PbO2混合电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环(如图)，该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法中，错误的是(　D　) A. 放电时，d极发生还原反应 B. 离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C. 放电时a极的电极反应为Zn－2e－＋4OH－====[Zn(OH)4]2－ D. 放电时，每转移2 mol电子，中间K2SO4溶液中溶质减少1 mol 【解析】 由题图可知，放电时，a极为负极，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－====[Zn(OH)4]2－，d极为正极，电极反应式为PbO2＋2e－＋S＋4H＋====PbSO4＋2H2O。放电时，d极为正极，发生还原反应，A正确；放电时，负极区氢氧根离子被消耗，钾离子透过b膜向右迁移，b膜为阳离子交换膜，正极区氢离子消耗量大于硫酸根离子消耗量，硫酸根离子透过c膜向左迁移，c膜为阴离子交换膜，B正确；放电时，a极为负极，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－====[Zn(OH)4]2－，C正确；放电时，每转移2 mol电子，中间K2SO4溶液中溶质增加1 mol，D错误。 14. 请回答下列问题： (1)原电池是把　化学　能转化为　电　能的装置。  (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是　N2＋8H＋＋6e－====2N　，A是　NH4Cl　。  (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向是　b到a　(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生反应的物质是　CO　，该电极电极反应式为　CO－2e－＋O2－====CO2　。  【解析】 (1)原电池是把化学能转化为电能的装置。　(2)由题图可知，该装置的总反应是合成氨的反应，氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得到电子，在正极发生还原反应，那么正极的电极反应式为N2＋8H＋＋6e－====2N，氨气与HCl反应生成NH4Cl，因此电解质是NH4Cl。　(3)电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子由负极流向正极，因此O2－由电极b向电极a移动，电子由电极a通过传感器流向电极b；该装置中CO为燃料，在负极(即a极)通入，失电子发生氧化反应，电极反应式为CO－2e－＋O2－====CO2。 学科网（北京）股份有限公司 $