4.1 原电池 讲义-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

本讲义聚焦原电池核心知识点，系统梳理原电池的构成条件、锌铜原电池工作原理（含半电池、盐桥作用及电子离子移动），并延伸至应用及常见化学电源（一次、二次、燃料电池），构建原理到应用的学习支架。 资料通过微观粒子移动分析培养科学思维，结合盐桥装置对比实验提升科学探究与实践能力，配套练习设计帮助学生巩固知识。课中辅助教师教学，课后助力查漏补缺，体现严谨的科学态度与学科特色教学方法。

4.1 原电池 一、原电池的工作原理 1、原电池的构成条件 （1）定义：能把化学能转化为电能的装置。 （2）实质：利用能自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能。 锌铜原电池装置如图所示 缺点：原电池中氧化反应和还原反应并未完全隔开，如锌与其接触的稀硫酸发生反应，电流会逐渐衰减。 （3）构成条件：①两个活泼性不同的电极；②电解质溶液；③形成闭合回路；④自发进行的氧化还原反应。 2、锌铜原电池的工作原理 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋ 进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子 移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl— 移向ZnSO4溶液，K＋ 移向CuSO4溶液 工作原理， 电极反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu （1）Zn­ZnSO4半电池：在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2＋进入溶液，即Zn－2e－===Zn2＋；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片。 （2）Cu­CuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2＋从铜片上得到电子，还原为铜单质并沉积在铜片上，即Cu2＋＋2e－===Cu。 （3）盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的Cl－ 会移向ZnSO4溶液，K＋ 移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。 3、原电池工作原理总结 （1）原理图解 （2）电极名称与反应类型：正极→还原反应；负极→氧化反应。 （3）电子流向：负极→正极。 （4）电流方向：正极→负极。 （5）离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。 4、原电池的应用 （1）比较金属的活动性强弱：原电池中，一般是活动性较强的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 （2）加快化学反应速率：反应形成原电池时，反应速率加快。 （3）用于金属的防护。 （4）设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池工作原理，结合两个半反应选择正、负电极材料以及电解质溶液。 【对点练习】 1．下列有关图示原电池(盐桥中吸附有KNO3饱和溶液)的叙述，不正确的是(　　) A．盐桥中的K＋向Cu片移动 B．电子沿导线由Cu片流向Ag片 C．正极的电极反应是Ag＋＋e－===Ag D．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 2．下列有关图甲和图乙的叙述，不正确的是(　　) A．均发生了化学能转化为电能的过程 B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物 C．工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 3．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成原电池，下列4个电极反应： ①Br2＋2e－===2Br－ ②2Br－－2e－===Br2 ③Zn－2e－===Zn2＋ ④Zn2＋＋2e－===Zn 其中表示放电时负极和正极反应的分别是(　　) A．②和③ B.②和① C．③和① D.④和① 二、常见化学电源 1.一次电池 碱性锌锰干电池 负极材料：Zn。 负极反应：Zn＋2OH——2e－Zn(OH)2。 正极材料：MnO2。 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－2MnO(OH)＋2OH－。 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag。 电解质溶液：KOH溶液。 负极材料：Zn。 负极反应：Zn＋2OH——2e－Zn(OH)2。 正极材料：Ag2O。 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－。 2.二次电池——可充电电池或蓄电池 铅酸蓄电池总反应： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时 负极：Pb＋S－2e－PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗2 mol H2SO4。 (2)充电时 阴极：PbSO4＋2e－Pb＋S； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋S。 充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N－NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 (2)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。 电池 酸性 碱性或中性 负极反应式 2H2－4e－4H＋ 2H2－4e－＋4OH－4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋2H2O O2＋4e－＋2H2O4OH－ 总反应式 2H2＋O22H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 【对点练习】 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 (1)酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)碱性溶液 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【课后练习】 1．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。下列有关说法正确的是 A．锌筒发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ B．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为6.02×1023 C．电池工作时，MnO2发生氧化反应 D．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 2．如图为两种不同的铜锌原电池，下列相关说法不正确的是 A．图a与图b的反应原理均为： B．图a中电流流向为：Cu片→导线→Zn片→溶液→Cu片 C．图b所示原电池能量利用率比图a所示原电池要高 D．若将图b中溶液换成稀硫酸，当电路中转移1mol电子时，产生22.4L氢气 3．检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法中正确的是 A．电极Ⅱ是负极 B．电解质溶液中的H+向电极Ⅰ移动 C．工作一段时间后硫酸的浓度减小 D．电极Ⅰ上发生反应： 4．一种铝-空气电池工作原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是 A．镍电极附近溶液的pH增大 B．铝合金电极质量减小 C．电子的流动方向为a电极→电解液→b电极→负载→a电极 D．a电极上发生氧化反应，失去电子 5．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，下列说法正确的是 A．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2在负极上发生还原反应 D．放电时负极反应为 6．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 8．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 9．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，下列说法正确的是 A．放电时负极反应为 B．电池工作时，向负极方向移动 C．在负极上发生还原反应 D．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 10．锌锰电池是生活中常用的一种化学电源，酸性锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示，下列有关说法错误的是 A．二者均属于一次电池 B．二者的正极反应式均为： C．二者分别消耗锌，都将转移电子 D．碱性锌锰电池比酸性锌锰电池工作寿命长 11．近日，中国科学技术大学教授陈维课题组提出了电池化学新体系，如图所示(已知：离子选择传输仅允许某离子通过，不允许其他离子或分子通过)。 在如图所示的新型电池结构中，下列说法正确的是 A．极的电极反应式为 B．在、、、中，单位质量金属提供电子最多的是锂 C．有机电解质的作用是氢气生成反应的催化剂 D．每生成氢气(标准状况)，理论上转移电子 12．一种NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是 A．H+通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动 B．负极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=+4H+ C．若产生1molHNO3，则通入O2的体积应等于16.8L D．左侧石墨电极电势高于右侧石墨电极 13．一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时电极a上反应为： B．放电时电极b附近溶液的pH升高 C．离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．为加快净化污水和淡化海水的速率，该电池可在高温下工作 14．以和为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成如图所示的新型燃料电池。下列说法错误的是 A．b电极发生氧化反应 B．a电极发生的反应为 C．A溶液中所含溶质为 D．当反应消耗时，则消耗标准状况下的体积为67.2L 15．将CO2转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用CO2和H2获取CH4工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生CH4的电极反应式为CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O C．工作时质子向电极a迁移 D．当有1mol氢气反应时，有2mol电子在b极产生经过导线流向a级，再经过溶液流回b极 16．一种高容量水系电池示意图如图所示。电池工作时，下列说法正确的是 已知：放电时，电极Ⅱ上减少。 A．溶液属于电解质 B．电极Ⅰ上发生还原反应，失去电子 C．电极Ⅱ上的电极反应式为 D．外电路中，电子的流动方向为电极Ⅰ→导线→电极Ⅱ 17．科学家研制了一种电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量，下列叙述正确的是 A．放电时，阳离子向电极移动 B．放电时，电极电势较低 C．放电时，正极反应有 D．放电时，电极质量减少，则电极生成了 18．研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，铝为负极，石墨为正极 B．放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动 C．放电时，电流方向为：石墨电极→用电器→铝电极→石墨电极 D．充电时，阴极反应为：Al3++3e-=Al 19．科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是 A．电池工作时电极发生氧化反应，向负极方向迁移 B．放电时，外电路中电流从电极流向电极 C．放电时，正极主要反应有 D．若电极质量减少，电极一定生成了 20．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 21．硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池，工作原理如图所示，该电池工作时反应为： 4VB2+11O2 = 4B2O3+2V2O5。 下列说法不正确的是 A．电极a发生还原反应 B．电流由电极a经负载流向VB2极 C．VB2极发生的电极反应为：2VB2 +22OH−-22e−=V2O5+2B2O3 +11H2O D．图中选择性透过膜允许阳离子选择性透过 22．中国科学院研制出一种陶瓷基混合导体透氧膜，它允许电子和同时通过，可实现水连续分解制。工作时，CO、分别在透氧膜的两侧反应，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．CO在b侧反应 B．b侧发生还原反应 C．a侧发生的电极反应为 D．该装置实现了太阳能转化为化学能 23．铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是   A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH减小 C．充电时，Pb与电源负极相连接 D．充电时，每消耗，转移电子数为 24．近日，科学家研发一种作电极材料的二次锂离子电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电极的电势高于石墨电极 B．充电时，从石墨电极向电极迁移 C．放电时，正极反应式为 D．充电时，当外电路通过时，阳极上脱嵌 25．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是 A．B极为电池的正极 B．电子从B极沿导线经小灯泡流向A极 C．当外电路中有0.1mole-通过时，通过质子交换膜的H+的物质的量为0.2mol D．A极的电极反应式为+e—=Cl—+ 26．科学家研制出一种新型短路膜电化学电池，利用这种电池可以消除空气中的，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．乙电极为正极，发生氧化反应 B．电子移动方向：负极电解质溶液正极 C．负极上发生的反应是： D．当反应消耗时，理论上需要转移电子 27．巴蜀中学化学实验小组利用下图所示微生物电池将污水中苯酚(C6H6O)转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N 均为石墨电极)。下列说法错误的是 A．该电池不适宜在高温环境下工作 B．M极的电极反应式为： C．每消耗标准状况下22.4L 时，理论上能处理约含 13.4g苯酚的废水 D．电池工作过程中，正极区的pH降低 28．一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(溶液中，以存在)。电池放电时，下列叙述正确的是 A．Ⅱ区的通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．电子由电极经外电路流向Zn电极 C．电极反应： D．Zn电极为负极，发生还原反应 29．镁—空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为：2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是    A．氧气在Pt电极表面得到电子，故Pt电极为负极 B．负极的电极反应为Mg-2e-=Mg2+ C．电池工作时，溶液中的Na+由负极移向正极 D．当电路中转移0.04mol电子时，参加反应的O2体积为224mL(标准状况下) 30．pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为： (E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是    A．计工作时，化学能转化为电能 B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化 C．若玻璃电极电势比参比电极低，玻璃电极反应： D．若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数 31．中科院科学家设计出利用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．该电化学装置中，Pt电极作正极 B．该装置将太阳能转化为了电能和化学能 C．BiVO4电极上的反应式为-2e- +2OH- =+ H2O D．电子流向：Pt电极→导线BiVO4电极→电解质溶液→ Pt 电极 32．镍镉电池是应用广泛的二次电池，其总反应为：。 镍镉电池的组装主要步骤： ①将和固定，中间以隔膜隔开(如下图所示)；②将多组上述结构串联；③向电池中注入KOH溶液：④密封。 (1)下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是 (填字母序号)。 a．密封镍镉电池可以避免KOH变质 b．镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极 c．电池组装后，应先充电，再使用 (2)放电时，负极的电极反应式为 。 (3)电池充电时，若和耗尽后继续充电，会造成安全隐患，称为过度充电。制造电池时，在镉电极加入过量的可对电池进行过度充电保护，该方法称为镉氧循环法。 ①耗尽后继续充电，镉电极上生成的物质为 。 ②已知：隔膜可以透过阴离子和分子；可以与发生反应生成。请结合两个电极上的电极反应式说明用镉氧循环法实现过度充电保护的原理： 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.1 原电池 一、原电池的工作原理 1、原电池的构成条件 （1）定义：能把化学能转化为电能的装置。 （2）实质：利用能自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能。 锌铜原电池装置如图所示 缺点：原电池中氧化反应和还原反应并未完全隔开，如锌与其接触的稀硫酸发生反应，电流会逐渐衰减。 （3）构成条件：①两个活泼性不同的电极；②电解质溶液；③形成闭合回路；④自发进行的氧化还原反应。 2、锌铜原电池的工作原理 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋ 进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子 移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl— 移向ZnSO4溶液，K＋ 移向CuSO4溶液 工作原理， 电极反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu （1）Zn­ZnSO4半电池：在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2＋进入溶液，即Zn－2e－===Zn2＋；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片。 （2）Cu­CuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2＋从铜片上得到电子，还原为铜单质并沉积在铜片上，即Cu2＋＋2e－===Cu。 （3）盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的Cl－ 会移向ZnSO4溶液，K＋ 移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。 3、原电池工作原理总结 （1）原理图解 （2）电极名称与反应类型：正极→还原反应；负极→氧化反应。 （3）电子流向：负极→正极。 （4）电流方向：正极→负极。 （5）离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。 4、原电池的应用 （1）比较金属的活动性强弱：原电池中，一般是活动性较强的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 （2）加快化学反应速率：反应形成原电池时，反应速率加快。 （3）用于金属的防护。 （4）设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池工作原理，结合两个半反应选择正、负电极材料以及电解质溶液。 【对点练习】 1．下列有关图示原电池(盐桥中吸附有KNO3饱和溶液)的叙述，不正确的是(　　) A．盐桥中的K＋向Cu片移动 B．电子沿导线由Cu片流向Ag片 C．正极的电极反应是Ag＋＋e－===Ag D．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应 【答案】A　 【解析】该原电池中，Cu为负极，Ag为正极，放电时溶液中阳离子向正极移动，即盐桥中K＋向Ag片移动，A错误；该电池放电时电子由负极Cu片经导线流向Ag片，B正确；正极电极反应为Ag＋＋e－===Ag，C正确；Cu为负极，失电子发生氧化反应，Ag为正极，得电子发生还原反应，D正确。 2．下列有关图甲和图乙的叙述，不正确的是(　　) A．均发生了化学能转化为电能的过程 B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物 C．工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 【答案】B　 【解析】A项，两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化为电能的过程，正确；B项，根据原电池的工作原理，锌比铜活泼，锌作负极、铜作正极，铜本身不是反应物，错误；C项，锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，正确；D项，图乙产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲产生的电流在较短时间内就会衰减，正确。 3．可以将反应Zn＋Br2===ZnBr2设计成原电池，下列4个电极反应： ①Br2＋2e－===2Br－ ②2Br－－2e－===Br2 ③Zn－2e－===Zn2＋ ④Zn2＋＋2e－===Zn 其中表示放电时负极和正极反应的分别是(　　) A．②和③ B.②和① C．③和① D.④和① 【答案】C　 【解析】放电时负极反应物为Zn，失电子被氧化，正极反应物为Br2，得电子被还原。 二、常见化学电源 1.一次电池 碱性锌锰干电池 负极材料：Zn。 负极反应：Zn＋2OH——2e－Zn(OH)2。 正极材料：MnO2。 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－2MnO(OH)＋2OH－。 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag。 电解质溶液：KOH溶液。 负极材料：Zn。 负极反应：Zn＋2OH——2e－Zn(OH)2。 正极材料：Ag2O。 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－。 2.二次电池——可充电电池或蓄电池 铅酸蓄电池总反应： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时 负极：Pb＋S－2e－PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e－通过时，溶液中消耗2 mol H2SO4。 (2)充电时 阴极：PbSO4＋2e－Pb＋S； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋S。 充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N－NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 (2)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。 电池 酸性 碱性或中性 负极反应式 2H2－4e－4H＋ 2H2－4e－＋4OH－4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋2H2O O2＋4e－＋2H2O4OH－ 总反应式 2H2＋O22H2O 备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 【对点练习】 以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 (1)酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)碱性溶液 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动) 正极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 负极：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)O2＋4e－＋4H＋2H2O CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋ (2)O2＋4e－＋2H2O4OH－ CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O (3)O2＋4e－2O2－ CH3OH－6e－＋3O2－CO2↑＋2H2O (4)O2＋4e－＋2CO22C CH3OH－6e－＋3C4CO2↑＋2H2O 【课后练习】 1．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。下列有关说法正确的是 A．锌筒发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ B．反应中每生成1molMnOOH，转移电子数为6.02×1023 C．电池工作时，MnO2发生氧化反应 D．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 【答案】B 【分析】由题干装置图和原电池总反应方程式可知，该电池中Zn作负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn + 2OH-- 2e-= ZnO + H2O，MnO2电极为正极，发生还原反应，电极反应为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，锌为负极，电极反应为Zn + 2OH-- 2e-= ZnO + H2O，A错误； B．Mn在MnO2中为+4价，在MnOOH中为+3价，生成1 mol MnOOH时Mn得1 mol电子，转移电子数为1mol×6.02×1023mol-1=6.02×1023，B正确； C．MnO2中Mn元素化合价从+4降低到+3，得电子发生还原反应，C错误； D．电池工作时，阴离子(OH-)向负极移动，阳离子向正极移动，D错误； 故答案为：B。 2．如图为两种不同的铜锌原电池，下列相关说法不正确的是 A．图a与图b的反应原理均为： B．图a中电流流向为：Cu片→导线→Zn片→溶液→Cu片 C．图b所示原电池能量利用率比图a所示原电池要高 D．若将图b中溶液换成稀硫酸，当电路中转移1mol电子时，产生22.4L氢气 【答案】D 【详解】A．两种原电池均为铜锌原电池，总反应均为锌与铜离子发生置换反应生成铜和锌离子，反应原理均为：，A正确； B．图a为单液原电池，Zn为负极（失电子），Cu为正极（铜离子得电子），外电路电流方向为正极（Cu）→导线→负极（Zn），内电路通过离子定向移动形成电流，整体电流流向可描述为“Cu片→导线→Zn片→CuSO4溶液→Cu片”，B正确； C．图a为单液原电池，Zn与CuSO4溶液直接接触易发生自放电（Zn直接与Cu2+反应），能量利用率低；图b为双液原电池，通过盐桥隔离Zn与Cu2+，减少自放电，能量利用率更高，C正确； D．图b中CuSO4溶液换为稀硫酸后，正极反应为，转移1 mol电子时生成0.5 mol H2，且未说明“标准状况”，无法确定H2体积，D错误； 故选D。 3．检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法中正确的是 A．电极Ⅱ是负极 B．电解质溶液中的H+向电极Ⅰ移动 C．工作一段时间后硫酸的浓度减小 D．电极Ⅰ上发生反应： 【答案】D 【分析】电极I为负极，CO被氧化为CO2，电极Ⅱ为正极，O2被还原，结合氢离子生成水，据此解答。 【详解】A．电极Ⅱ是正极，A错误； B．正极发生得电子的还原反应，电流从正极流向负极，所以H+向正极（电极Ⅱ）移动，B错误； C．总电极反应为，所以工作一段时间后硫酸浓度不变，C错误； D．电极I发生反应书写正确，D正确； 故选D。 4．一种铝-空气电池工作原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是 A．镍电极附近溶液的pH增大 B．铝合金电极质量减小 C．电子的流动方向为a电极→电解液→b电极→负载→a电极 D．a电极上发生氧化反应，失去电子 【答案】C 【分析】该铝-空气电池为原电池，Al失电子生成，铝合金（a电极）为负极，电极反应为：；通入空气的电极为正极，镍电极（b电极）为正极，电极反应为：。 【详解】A．镍电极为正极，电极反应为：，氢氧根离子浓度增大，故镍电极附近溶液的pH增大，A正确； B．铝合金为负极，电极反应为：，反应消耗铝，铝合金电极质量减小，B正确； C．电子由负极沿导线流向正极，即由a电极→负载→b电极，电子不能通过电解质溶液，C错误； D．根据分析，a电极为负极，失去电子，发生氧化反应，D正确； 故选C。 5．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，下列说法正确的是 A．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 B．电池工作时，向负极方向移动 C．MnO2在负极上发生还原反应 D．放电时负极反应为 【答案】D 【分析】由图可知，锌筒为酸性锌锰干电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，石墨电极是正极，铵根离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氨气。 【详解】A．由分析可知，石墨电极是正极，铵根离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氨气，A错误； B．电池工作时，阳离子向正极移动，则铵根离子向正极方向移动，B错误； C．由分析可知，石墨电极是正极，铵根离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成碱式氧化锰和氨气，C错误； D．由分析可知，放电时，锌筒为酸性锌锰干电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为，D正确； 故选D。 6．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．酸性锌锰干电池的负极为石墨棒 B．铅蓄电池属于二次电池 C．铅蓄电池的正极为Pb D．铅蓄电池放电时，负极质量逐渐减小 【答案】B 【详解】A．酸性锌锰干电池的负极为锌筒，正极为石墨棒，故A错误； B．铅蓄电池可充放电，属于二次电池，故B正确； C．铅蓄电池的负极为Pb，故C错误； D．铅蓄电池放电时，负极发生反应：，电极质量增大，故D错误； 故选：B。 7．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 【答案】C 【详解】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极多孔碳材料迁移，故A错误； B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为，负极为活泼金属锌单质，故B错误； C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确； D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误； 故答案为C。 8．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 【答案】B 【详解】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确； C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误； D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误； 故选B。 9．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，下列说法正确的是 A．放电时负极反应为 B．电池工作时，向负极方向移动 C．在负极上发生还原反应 D．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 【答案】A 【详解】A．酸性锌锰干电池中，锌筒作负极，放电时锌失去电子发生氧化反应，负极反应式为，A正确； B．电池工作时，阳离子向正极移动，为阳离子，应向正极方向移动，B错误； C．是正极的活性物质，在正极上得到电子发生还原反应，C错误； D．石墨电极不参与反应，作电池的正极，放电时石墨未被氧化，D错误； 故答案选A。 10．锌锰电池是生活中常用的一种化学电源，酸性锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示，下列有关说法错误的是 A．二者均属于一次电池 B．二者的正极反应式均为： C．二者分别消耗锌，都将转移电子 D．碱性锌锰电池比酸性锌锰电池工作寿命长 【答案】B 【详解】A．一次电池是放电后不能充电重复使用的电池，酸性和碱性锌锰电池均为一次性电池，A正确； B．酸性锌锰电池电解液为（酸性），正极MnO2在酸性条件下的反应式为：，B错误； C．锌的物质的量为，锌作为负极失电子，无论酸性还是碱性条件，Zn均失去2个电子生成，所以0.1 mol Zn转移0.2mol电子，C正确； D．碱性锌锰电池中锌粉与电解液接触均匀，反应平稳，且避免酸性电解液对锌筒的腐蚀，工作寿命更长，D正确； 故选B。 11．近日，中国科学技术大学教授陈维课题组提出了电池化学新体系，如图所示(已知：离子选择传输仅允许某离子通过，不允许其他离子或分子通过)。 在如图所示的新型电池结构中，下列说法正确的是 A．极的电极反应式为 B．在、、、中，单位质量金属提供电子最多的是锂 C．有机电解质的作用是氢气生成反应的催化剂 D．每生成氢气(标准状况)，理论上转移电子 【答案】B 【分析】由图可知，负极上Li失电子得到Li+，则负极反应式：，在正极得到电子生成氢气，电极反应为，据此解答。 【详解】A．该电池体系中，没有氢氧根离子参与反应，锂为负极，电极反应式为，A项错误； B．设金属质量均为1 g，Zn提供电子：、Mg提供电子：、Al提供电子：、Li提供电子：，比较可知，单位质量金属失去电子最多的是锂，B项正确； C．有机电解质的作用是传导锂离子，为离子移动提供通道，而不是氢气生成反应的催化剂，催化该反应的是氧化/还原催化剂，C项错误； D．a极的电极反应式为，，理论上转移的电子为0.4 mol，D项错误； 故选B。 12．一种NO-空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是 A．H+通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动 B．负极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=+4H+ C．若产生1molHNO3，则通入O2的体积应等于16.8L D．左侧石墨电极电势高于右侧石墨电极 【答案】B 【分析】由图可知，NO失去电子转化为HNO3，则左侧多孔石墨电极为负极，NO在负极放电，负极的电极反应式为NO-3e-+2H2O=+4H+，右侧多孔石墨电极为正极。 【详解】A．在原电池中，阳离子向正极移动，所以H+ 通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨棒移动，故A错误； B．根据题目信息，NO在负极放电，电极反应式为：NO-3e-+2H2O=+4H++，故B正确； C．未说明标准状况，无法确定体积为，C错误； D．左侧为负极，右侧为正极，正极电势高于负极，故右侧电势更高，D错误； 答案选B。 13．一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时电极a上反应为： B．放电时电极b附近溶液的pH升高 C．离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．为加快净化污水和淡化海水的速率，该电池可在高温下工作 【答案】D 【分析】微生物电池中，右侧电极室加入含的废水，产生，氮元素化合价降低，得到电子，所以电极是正极；左侧电极室加入含葡萄糖废水，生成，碳元素化合价升高，失去电子，则电极为负极。 【详解】A．根据分析，电极为负极，葡萄糖失电子发生氧化反应生成，电极反应式为：，A正确； B．根据分析，电极是正极，电极反应式为，因此随着反应进行，溶液的升高，B正确； C．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在放电及海水淡化过程中，海水中阴离子移向左侧负极，阳离子移向右侧正极，因此该电池工作时，离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，C正确； D．高温会导致厌氧菌、反硝化细菌等微生物的蛋白质发生变性而失去其生理活性，最终导致电池失效，因此该电池不能在高温下工作，D错误； 故选D。 14．以和为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成如图所示的新型燃料电池。下列说法错误的是 A．b电极发生氧化反应 B．a电极发生的反应为 C．A溶液中所含溶质为 D．当反应消耗时，则消耗标准状况下的体积为67.2L 【答案】D 【分析】以和为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，通入氢气一端为负极，通入氮气一端为正极。据此分析作答。 【详解】A．通入氢气的一端b电极为负极，发生氧化反应，A正确； B．通入氮气的一端a电极为正极，发生还原反应，电解质溶液呈酸性，正极反应为，B正确； C．氮气在正极与溶液中稀盐酸反应生成，则A溶液中所含溶质为，C正确； D．当反应消耗时，转移3mol电子，负极消耗氢气1.5mol，标准状况下的体积为，D错误； 答案选D。 15．将CO2转化为人类使用的能源有利于实现“碳达峰”，某电池利用CO2和H2获取CH4工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．该电池中电极b作负极 B．工作时，电极a产生CH4的电极反应式为CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O C．工作时质子向电极a迁移 D．当有1mol氢气反应时，有2mol电子在b极产生经过导线流向a级，再经过溶液流回b极 【答案】D 【分析】该电池中CO2和H2发生氧化还原反应生成CH4和CO，其中，CO2发生还原反应，电极a作正极，H2发生氧化反应，电极b作负极，据此分析。 【详解】A．根据分析可知，电极b上发生氧化反应，电极b作负极，A项正确； B．电极a作正极，发生还原反应，CO2得电子，生成CH4，电极反应式为：CO2+8H++8e-＝CH4+2H2O，B项正确； C．根据原电池原理，可知，阳离子移向电池的正极，电极a作正极，则H+移向电极a，C项正确； D．电极b发生氧化反应，电极反应式为：H2-2e-＝2H+，每有1molH2反应，有2mol电子在b极产生经过导线流向a极，不会经过溶液流回b极，D项错误； 答案选D。 16．一种高容量水系电池示意图如图所示。电池工作时，下列说法正确的是 已知：放电时，电极Ⅱ上减少。 A．溶液属于电解质 B．电极Ⅰ上发生还原反应，失去电子 C．电极Ⅱ上的电极反应式为 D．外电路中，电子的流动方向为电极Ⅰ→导线→电极Ⅱ 【答案】D 【详解】A．电解质是指在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，而MnSO4溶液是混合物，不属于电解质，A错误； B．放电时，电极Ⅰ为负极，发生氧化反应，失去电子，电极反应式为MnS-2e-=Mn2++S，B错误； C．放电时电极Ⅱ上MnO2减少，Mn元素化合价由+4价降低到+2价，发生还原反应，应得到电子，正确电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，C错误； D．放电时电极Ⅰ为负极（失电子），电极Ⅱ为正极（得电子），外电路中电子从负极（电极Ⅰ）经导线流向正极（电极Ⅱ），D正确； 综上所述，答案为D。 17．科学家研制了一种电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量，下列叙述正确的是 A．放电时，阳离子向电极移动 B．放电时，电极电势较低 C．放电时，正极反应有 D．放电时，电极质量减少，则电极生成了 【答案】C 【分析】电池工作一段时间后，电极上检测到和少量，该过程中Mn元素被还原，为正极，因此Zn电极为负极。 【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，Zn电极为负极，阳离子应向MnO2电极（正极）移动，A错误； B．放电时，正极电势高于负极，MnO2为正极，电势较高，B错误； C．放电时，MnO2电极（正极）发生还原反应，Mn元素从+4价降低为+3价（MnOOH中Mn为+3价），结合水和电子生成MnOOH和OH-，反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C正确； D．Zn电极质量减少1.30g（物质的量为=0.02mol），转移0.04mol电子，正极Mn元素均从+4价降为+3价（MnOOH和ZnMn2O4中Mn均为+3价），转移电子总数等于生成Mn(Ⅲ)总物质的量，但因有少量ZnMn2O4生成，MnOOH物质的量小于0.04mol，D错误； 综上所述，答案为C。 18．研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别以铝和石墨为电极，和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，铝为负极，石墨为正极 B．放电时，有机阳离子向石墨电极方向移动 C．放电时，电流方向为：石墨电极→用电器→铝电极→石墨电极 D．充电时，阴极反应为：Al3++3e-=Al 【答案】D 【分析】由图可知，该电池放电时，Al作负极失去电子，石墨电极为正极，脱附，再与负极生成的Al3+相结合生成。 【详解】A．放电时，铝作为活泼金属易失去电子，为负极；石墨得到电子，为正极，A正确； B．放电时，电解质中阳离子向正极移动，石墨为正极，故有机阳离子向石墨电极方向移动，B正确； C．放电时电流方向为：正极（石墨）→用电器→负极（铝），内电路中电流从负极→正极，形成闭合回路，C正确； D．放电时负极反应为Al失去电子生成（结合图示Al→），充电时阴极反应为放电负极反应的逆过程，应为得电子生成Al和，而非Al3+得电子，D错误； 综上所述，答案为D。 19．科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是 A．电池工作时电极发生氧化反应，向负极方向迁移 B．放电时，外电路中电流从电极流向电极 C．放电时，正极主要反应有 D．若电极质量减少，电极一定生成了 【答案】C 【分析】因为电极上检测到和少量，即锰元素化合价降低，所以是正极，则锌为负极。 【详解】A．锌为负极，失电子，发生氧化反应，向正极方向迁移，A错误； B．放电时，外电路中电流从正极流向负极，即从电极流向电极，B错误； C．根据电荷、原子守恒守恒，放电时，正极主要反应有，C正确； D．若电极质量减少，即减小了，转移了，如果正极只发生，则电极一定生成了，但是正极还生成少量，因此电极生成的一定小于，D错误； 故选C。 20．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 【答案】A 【分析】该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-发生失电子的氧化反应生成CO2，负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极反应式为4H++O2+4e-═2H2O↑，原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜移向正极、Cl-通过阴离子交换膜移向负极，可实现海水淡化，则隔膜Y为阳离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．负极上CH3COO-失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成氢离子，电极反应式为，A正确； B．该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，B错误； C．标况下2.24L空气中含有n（O2）=×20%=0.02mol，每消耗1mol氧气转移4mol电子，据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol，C错误； D．负极区生成氢离子，需要氯离子；正极区消耗氢离子，需要钠离子，所以Y是阳离子交换膜，D错误； 故选A。 21．硼化钒(VB2)—空气电池是目前储电能力最高的电池，工作原理如图所示，该电池工作时反应为： 4VB2+11O2 = 4B2O3+2V2O5。 下列说法不正确的是 A．电极a发生还原反应 B．电流由电极a经负载流向VB2极 C．VB2极发生的电极反应为：2VB2 +22OH−-22e−=V2O5+2B2O3 +11H2O D．图中选择性透过膜允许阳离子选择性透过 【答案】D 【分析】由图可知，空气通入电极a，则电极a为正极，发生还原反应，反应式为；硼化钒电极发生氧化反应，总反应式为，总反应式减去正极反应式得到负极反应式，负极反应方程式为：。 【详解】A．根据分析可知，电极a为正极，发生还原反应，A项正确； B．电流由正极到负极，即由电极a经过负载流向极，B项正确； C．根据分析可知，极的电极方程式为：，C项正确； D．图中选择性透过膜允许阴离子选择性透过，D项错误； 答案选D。 22．中国科学院研制出一种陶瓷基混合导体透氧膜，它允许电子和同时通过，可实现水连续分解制。工作时，CO、分别在透氧膜的两侧反应，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．CO在b侧反应 B．b侧发生还原反应 C．a侧发生的电极反应为 D．该装置实现了太阳能转化为化学能 【答案】B 【详解】A．由图可知，CO在b侧失去电子被氧化生成二氧化碳，电子从b侧通过透氧膜进入a侧，水得到电子转化为氢气，同时生成O2-，A项正确； B．CO在b侧失去电子被氧化，发生氧化反应，B项错误； C．水在a侧得到电子转化为氢气，a侧发生的电极反应为，C项正确； D．光照下，水得到电子生成和，通过透氧膜进入b侧，CO在b侧失去电子被氧化生成二氧化碳，则该装置实现了太阳能转化为化学能，D项正确； 故选B。 23．铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是   A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的pH减小 C．充电时，Pb与电源负极相连接 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【答案】B 【详解】A．放电时，负极反应式为，正极反应式为，正、负极都生成，质量均增大，该选项正确； B．放电时的总反应为，消耗硫酸，溶液中氢离子浓度减小，pH增大，该选项错误； C．充电时，Pb是放电时的负极，充电时作阴极，与电源负极相连，该选项正确； D．充电时转化为Pb和，Pb元素化合价从 + 2价变为0价和 + 4价，每消耗2mol，转移2mol电子，转移电子数为，该选项正确； 综上所述，正确答案是B。 24．近日，科学家研发一种作电极材料的二次锂离子电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电极的电势高于石墨电极 B．充电时，从石墨电极向电极迁移 C．放电时，正极反应式为 D．充电时，当外电路通过时，阳极上脱嵌 【答案】B 【分析】根据原电池原理，阳离子向正极移动，由图中Li+的移动方向可知石墨为负极，MnO2为正极，负极电极反应式为：Li-e-=Li+，正极反应式为：。 【详解】A．根据图示分析可知，放电时，电极为正极，电势较高，A正确； B．充电时，石墨电极为阴极，电极为阳极，从电极向石墨电极迁移，B错误； C．放电时，正极反应式为，C正确； D．根据得失电子守恒可知，充电时，外电路通过，阳极上脱嵌，D正确； 答案选B。 25．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是 A．B极为电池的正极 B．电子从B极沿导线经小灯泡流向A极 C．当外电路中有0.1mole-通过时，通过质子交换膜的H+的物质的量为0.2mol D．A极的电极反应式为+e—=Cl—+ 【答案】B 【分析】 由氢离子的移动方向可知，A极为原电池的正极，酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成和氯离子，电极反应式为+2e—+ H+=Cl—+，B极为负极，微生物作用下溶液中乙酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，电极反应式为CH3COO——8e—+4H2O=2HCO+9H+。 【详解】A．由分析可知，B极为负极，微生物作用下溶液中乙酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子和氢离子，故A错误； B．由分析可知，A极为原电池的正极，B极为负极，则电子从B极沿导线经小灯泡流向A极，故B正确； C．由电荷守恒可知，当外电路中有0.2mol电子转移时，通过质子交换膜的氢离子的个数为0.2mol，则外电路中有0.1mol电子通过时，通过质子交换膜的氢离子的物质的量为0.1mol，故C错误； D．由分析可知，A极为原电池的正极，酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成和氯离子，电极反应式为+2e—+ H+=Cl—+，故D错误； 故选B。 26．科学家研制出一种新型短路膜电化学电池，利用这种电池可以消除空气中的，该装置的结构、工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．乙电极为正极，发生氧化反应 B．电子移动方向：负极电解质溶液正极 C．负极上发生的反应是： D．当反应消耗时，理论上需要转移电子 【答案】C 【分析】由图示可知乙电极得电子发生还原反应生成氢氧根与二氧化碳反应生成碳酸根，作正极；甲电极失电子变成氢离子与碳酸氢根反应生成二氧化碳，作负极。 【详解】A．由分析知乙电极为正极，发生还原反应，A错误； B．电子不能进入电解质溶液，溶液中靠阴阳离子的定向移动，B错误； C．负极上发生氧化反应：，C正确； D．未告知气体所处温度和压强，D错误； 故答案为：C。 27．巴蜀中学化学实验小组利用下图所示微生物电池将污水中苯酚(C6H6O)转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N 均为石墨电极)。下列说法错误的是 A．该电池不适宜在高温环境下工作 B．M极的电极反应式为： C．每消耗标准状况下22.4L 时，理论上能处理约含 13.4g苯酚的废水 D．电池工作过程中，正极区的pH降低 【答案】D 【分析】由图可知，N极上通入的O2只能被还原，则N极作正极，M极作负极，N极电极反应式为：，M极电极反应式为：，据此解答。 【详解】A．温度过高，可能使微生物失去活性，处理含苯酚污水效率降低，则该电池不适宜在高温环境下工作，A正确； B．M极作负极，苯酚被氧化为CO2，则电极反应式为：，B正确； C．该电池总反应式为：，则每消耗标准状况下22.4LO2(即1mol)时，理论上能处理约含苯酚的废水，C正确； D．N极作正极，电极反应式为：，消耗H+，则正极区的pH增大，D错误； 故选D。 28．一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(溶液中，以存在)。电池放电时，下列叙述正确的是 A．Ⅱ区的通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．电子由电极经外电路流向Zn电极 C．电极反应： D．Zn电极为负极，发生还原反应 【答案】C 【分析】根据题意以存在，说明锌为负极，二氧化锰为正极。 【详解】A．负极锌失去电子变为，溶液中通过隔膜由Ⅲ区向II区迁移，A错误；                                                  B．锌为负极，二氧化锰为正极，则电流由电极经外电路流向Zn电极，B错误； C．电极反应：，C正确；    D．Zn电极为负极，发生氧化反应，D错误； 故选C。 29．镁—空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为：2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是    A．氧气在Pt电极表面得到电子，故Pt电极为负极 B．负极的电极反应为Mg-2e-=Mg2+ C．电池工作时，溶液中的Na+由负极移向正极 D．当电路中转移0.04mol电子时，参加反应的O2体积为224mL(标准状况下) 【答案】D 【分析】该电池是原电池，Mg电极是负极，与正极移过来的氢氧根离子结合生成氢氧化镁，电极反应为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，通氧气的Pt电极为正极，电极反应为：，据此分析。 【详解】A．氧气在Pt电极表面得到电子，故Pt电极为正极，故A错误； B．负极的电极反应为Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，故B错误； C．图中是阴离子交换膜，电池工作时，溶液中的OH-由正极移向负极，故C错误； D．根据电池反应：2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2，可知氧气与转移电子的关系是：，所以当电路中转移0.04mol电子时，参加反应的O2体积为224mL(标准状况下)，故D正确； 故选D。 30．pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为： (E的单位为V，K为常数)。下列说法错误的是    A．计工作时，化学能转化为电能 B．玻璃电极玻璃膜内外的差异会引起电池电动势的变化 C．若玻璃电极电势比参比电极低，玻璃电极反应： D．若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数 【答案】C 【详解】A．原电池是把化学能转化为电能，pH计是以玻璃电极（在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag-AgCl电极）和另一Ag-AgCl电极插入待测溶液中组成电池，计工作时，化学能转化为电能，A正确； B．pH与电池的电动势E存在关系：，则pH=，利用玻璃膜内外氢离子浓度的差异引起电动势的变化达到测量溶液的pH目的，B正确； C．若玻璃电极电势比参比电极低，，为原电池负极，负极上是银失电子生成氯化银，电极反应为：Ag-e-+Cl-═AgCl，C错误； D．pH与电池的电动势E存在关系：，若测得的标准溶液电池电动势E为，可标定常数K=E-0.059pH=0.377-0.059×3=0.2，D正确； 故答案为：C。 31．中科院科学家设计出利用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．该电化学装置中，Pt电极作正极 B．该装置将太阳能转化为了电能和化学能 C．BiVO4电极上的反应式为-2e- +2OH- =+ H2O D．电子流向：Pt电极→导线BiVO4电极→电解质溶液→ Pt 电极 【答案】D 【分析】该装置为原电池，由Pt电极上反应(H2OH2)或BiVO4电极上反应()可知，Pt电极上得电子为正极，发生还原反应，电极反应为，BiVO4电极上失电子为负极，发生氧化反应，电极反应为-2e- +2OH- =+ H2O，原电池工作时，电子由负极BiVO4极经过导线进入正极Pt极。 【详解】A．由分析可知，该电化学装置中，Pt电极作正极，A正确； B．该装置将太阳能转化为了电能和化学能，B正确； C．由分析可知，BiVO4电极上的反应式为-2e- +2OH- =+ H2O，C正确； D．由分析可知，电子流向： BiVO4电极→导线→ Pt 电极，D错误； 故选D。 32．镍镉电池是应用广泛的二次电池，其总反应为：。 镍镉电池的组装主要步骤： ①将和固定，中间以隔膜隔开(如下图所示)；②将多组上述结构串联；③向电池中注入KOH溶液：④密封。 (1)下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是 (填字母序号)。 a．密封镍镉电池可以避免KOH变质 b．镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极 c．电池组装后，应先充电，再使用 (2)放电时，负极的电极反应式为 。 (3)电池充电时，若和耗尽后继续充电，会造成安全隐患，称为过度充电。制造电池时，在镉电极加入过量的可对电池进行过度充电保护，该方法称为镉氧循环法。 ①耗尽后继续充电，镉电极上生成的物质为 。 ②已知：隔膜可以透过阴离子和分子；可以与发生反应生成。请结合两个电极上的电极反应式说明用镉氧循环法实现过度充电保护的原理： 。 【答案】(1)ac (2) (3) 过度充电时，由于镉电极过量，阴极电极反应为，避免生成，阳极电极反应为；通过隔膜进入阴极室，与Cd发生反应，将阳极生成的消耗，同时生成可继续作为阴极反应物；透过隔膜进入阳极室补充消耗的，使反应循环发生 【详解】（1）a．密封镍镉电池可以避免空气中二氧化碳与KOH反应生成碳酸钾而变质，故a正确； b．通过Cd+2NiOOH+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2可以判断电池的电极，放电时NiOOH化合价降低发生还原反应生成Ni(OH)2，所以为正极；另一极Cd化合价升高发生氧化反应生成Cd(OH)2，所以为负极，故b错误； c．电池组装时，将Ni(OH)2和Cd(OH)2固定，只有放电后的生成物Ni(OH)2和Cd(OH)2，根据电池反应可知只有生成物，没有反应物，所以开始时反应逆向进行，即充电过程，条件为充电，故c正确； 故答案选ac。 （2）放电时，Cd失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：。 （3）①该电池充电时，阳极反应式为：，阴极反应式为：，阴极反应物Cd(OH)2耗尽后继续充电，就会使溶液中的氢离子在阴极得电子而生成氢气，从而产生安全隐患，所以镉电极上生成的物质为H2； ②用镉氧循环法实现过度充电保护的原理为过度充电时，由于镉电极过量，阴极电极反应为，避免生成，阳极电极反应为；通过隔膜进入阴极室，与Cd发生反应，将阳极生成的消耗，同时生成可继续作为阴极反应物；透过隔膜进入阳极室补充消耗的，使反应循环发生。 学科网（北京）股份有限公司 $