4.1.1 原电池的工作原理（同步练习）-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修第一册

**基本信息** 聚焦原电池工作原理，以“基础过关”为核心，通过30题构建“概念认知-原理应用-综合拓展”三阶巩固路径，强化化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |概念认知|能量转化、构成条件|选择题（1-6题）直观判断原电池形成条件，夯实物质结构决定性质观念| |原理应用|电极反应、离子移动|填空题（2、14题）结合盐桥装置，训练微观粒子迁移分析，培养证据推理能力| |综合拓展|复杂电池系统|综合题（25、29题）涉及燃料电池、微生物电池，融合实际情境，提升模型建构与问题解决能力|

4.1.1 原电池的工作原理 （同步练习） 1．下列设备工作时，能实现将化学能最终转化为电能的是 A B 风力发电机 火力发电 C D 太阳能集热器 硅太阳能电池 A．A B． C． D． 【答案】B 【难度】0.94 【知识点】燃烧发电的能量转化过程 【详解】A．风力发电机是将风能转化为电能，A不符合题意； B．火力发电是将化学能先变为机械能，再将机械能转化为电能，B符合题意； C．太阳能集热器为太阳能转化为热能的设备，C不符合题意； D．硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，D不符合题意； 故选B。 2．为了避免锌片与直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下电流表装置，按要求填空： (1)此装置工作时，可以观察到的现象是____________，电池负极反应式为____________，电池正极反应式为____________。 (2)以上电池将______能转化为______能。 (3)电池工作时，电子从______经过导线流向______，此盐桥内为饱和KCl溶液，在工作时，移向______，移向______。 【答案】(1) 电流表指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，右侧烧杯中溶液蓝色逐渐变浅 (2) 化学 电 (3) 锌极（或负极） 铜极（或正极） 正极（或硫酸铜溶液） 负极（或硫酸锌溶液） 【难度】0.8 【知识点】原电池原理理解、实验探究原电池原理、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】（1）该装置为带有盐桥的锌铜原电池，锌的活泼性大于铜，因此锌作负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为，宏观表现为锌片逐渐溶解；铜作正极，溶液中的铜离子在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为，宏观表现为铜片上有红色物质析出，且由于浓度不断减小，右侧烧杯中溶液的蓝色逐渐变浅；由于外电路中有电子定向移动形成电流，故可观察到电流表指针发生偏转； （2）原电池的本质是利用自发进行的氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置； （3）在原电池工作时，外电路中电子由负极（锌极）经过导线流向正极（铜极）；为了维持两侧溶液的电中性，盐桥中的离子会发生定向移动：阳离子（）移向正极（硫酸铜溶液），阴离子（）移向负极（硫酸锌溶液）。 3．下列装置中，电流表指针能发生偏转的是 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】原电池的判断 【详解】A．A装置中Zn电极直接插入CuCl2溶液，Zn会与Cu2+直接发生置换反应（Zn+Cu2+=Zn2++Cu），电子在电极表面直接转移，无法通过导线形成电流；且右侧Cu电极与ZnCl2溶液不反应，不能形成自发的氧化还原反应回路，A错误； B．B装置中电解质为冰醋酸，冰醋酸为纯净物，电离程度极小，溶液中自由移动离子浓度极低，无法形成导电的电解质溶液，不能构成闭合回路，B错误； C．C装置中Zn和Cu电极虽插入稀硫酸，符合构成原电池的条件，但两极直接接触，相当于短路，因此外电路中无电流产生，电流表指针不会发生偏转，C错误； D．D装置中Zn（活泼金属）和Cu（不活泼金属）为电极，分别插入ZnSO4和CuSO4溶液，通过盐桥形成离子通道，导线连接电极构成闭合回路。Zn为负极发生氧化反应（Zn-2e⁻=Zn2+），Cu为正极，Cu2+得电子发生还原反应（Cu2++2e⁻=Cu），存在自发氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表指针偏转，D正确； 故选D。 4．下列关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．Zn为原电池的负极 B．H+在铜片表面被氧化 C．该装置将电能转变为化学能 D．电子从Cu片经导线流向Zn片 【答案】A 【难度】0.85 【知识点】原电池的基本概念、原电池的判断、原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断 【详解】A．Zn的金属活动性强于Cu，在该原电池中Zn失去电子发生氧化反应，为原电池的负极，A正确； B．在铜片（正极）表面得到电子生成，被还原，B错误； C．该装置是原电池，将化学能转变为电能，C错误； D．电子从负极Zn片经导线流向正极Cu片，D错误； 故选A。 5．电池在生活中随处可见，下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【难度】0.85 【知识点】原电池的基本概念、原电池的判断、原电池原理理解 【详解】A．装置中没有形成闭合回路，不能构成原电池，A错误； B．装置中乙醇属于非电解质，不能电离出自由移动的离子，无法形成导电的电解质环境，不能构成原电池，B错误； C．Mg、Al为活泼性不同的两个电极，NaOH溶液作为电解质溶液，装置形成闭合回路，且存在自发的氧化还原反应，能够构成原电池，C正确； D．装置中两个电极材料相同，且C不能与氯化铜溶液发生自发的氧化还原反应，不能构成原电池，D错误； 故答案选C。 6．下列各组材料中，不能组成原电池的是 选项 A B C D 两极材料 锌片、铜片 铜片、银片 锌片、石墨 铁片、铜片 插入溶液 蔗糖溶液 硝酸银溶液 稀硫酸 稀盐酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【难度】0.85 【知识点】原电池的基本概念、原电池的判断、原电池原理理解 【详解】A．蔗糖属于非电解质，蔗糖溶液不导电，不满足原电池需要电解质溶液、存在自发氧化还原反应的构成条件，不能组成原电池，A符合题意； B．铜的活泼性强于银，铜可与硝酸银溶液发生自发的氧化还原反应，硝酸银属于电解质，两极活泼性不同，满足原电池构成条件，可以组成原电池，B不符合题意； C．锌可与稀硫酸发生自发的氧化还原反应，H2SO4属于电解质，稀硫酸可以导电，锌和石墨为活泼性不同的电极，满足原电池构成条件，可以组成原电池，C不符合题意； D．铁的活泼性强于铜，铁可与稀盐酸发生自发的氧化还原反应，HCl属于电解质，稀盐酸可以导电，两极活泼性不同，满足原电池构成条件，可以组成原电池，D不符合题意； 故选A。 7．有机化学在解决人类面临的健康、能源、环境和资源等问题方面，起到了不可替代的重要作用。下列有关说法错误的是 A．连接阿司匹林与聚甲基丙烯酸能制成有效成分缓慢释放的长效药 B．利用烃、甲醇等制作的燃料电池的能量转化率超过火力发电 C．使用聚乳酸等微生物降解塑料为消除白色污染作贡献 D．通过石油的裂化和裂解等物理变化获得重要化工原料 【答案】D 【难度】0.85 【知识点】燃烧发电的能量转化过程、药物的合理使用、“白色污染”危害及防治、石油裂化、裂解 【详解】A．阿司匹林通过化学键连接到聚甲基丙烯酸上，阿司匹林可以通过水解反应被释放，阿司匹林一旦被消耗，水解平衡发生移动，可实现药物缓慢释放，A正确； B．燃料电池直接将化学能转化为电能，能量转化率高于火力发电的多步骤能量转换，B正确； C．聚乳酸塑料可被微生物降解为无害物质，减少白色污染，C正确； D．石油的裂化和裂解是化学变化（分解长链烃生成小分子烃），而非物理变化，D错误； 故选D。 8．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1：装置中铜表面出现气泡 B．图2：晶体与盐酸反应能量变化 C．图3：锌锰干电池中发生还原反应 D．图4：装置可验证金属活动性： 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】吸热反应和放热反应、原电池原理理解、利用原电池原理比较金属活动性强弱、普通锌锰干电池 【详解】A．装置未形成闭合回路，所以铜片表面不会产生气泡，故A错误； B．晶体与盐酸反应是吸热反应，生成物总能量大于反应物总能量，故B错误； C．锌锰干电池中在正极发生还原反应，故C正确； D．活泼金属为负极，失电子，质量减少；不活泼金属为正极，溶液中氢离子得电子，生成氢气。因此金属活动性：M>N，故D错误； 故答案为C。 9．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (1) (2) (3) (4) a极质量减小， b极质量增加 b极有气体产生， c极无变化 d极溶解，c极 有气体产生 电流从a极 流向d极 A．d>a>b>c B．b>c>d>a C．a>b>c>d D．a>b>d>c 【答案】A 【难度】0.72 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、利用原电池原理比较金属活动性强弱 【详解】由实验1中a极质量减小、b极质量增加，可知a为原电池负极、b为正极，金属活泼性a>b；实验2中未构成原电池，b极有气体、c极无变化，得活泼性b>c；实验3中d极溶解、c极有气体，得d为负极、c极为正极，故活泼性d>c；实验4中电流从a极流向d极，电流由正极流向负极，故d为负极、a极为正极，故活泼性d>a；综合得金属活动性顺序为d>a>b>c，A正确； 故答案选A。 10．下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．对于化学反应来说，反应速率越快，反应却不一定越剧烈 B．化学反应速率可用任何一种反应物或任何一种生成物来表示 C．化学反应速率为是指1秒钟时某物质的浓度为 D．任何氧化还原反应都可以设计成原电池来加快化学反应速率 【答案】A 【难度】0.72 【知识点】化学反应速率的表示方法、化学反应速率计算、原电池原理理解、原电池原理对化学反应速率的影响 【详解】A．对于部分无明显现象的快反应（如酸碱中和反应），反应速率很快但无剧烈现象，因此反应速率越快，反应不一定越剧烈，A正确； B．固体和纯液体的浓度视为常数，不能用来表示化学反应速率，因此并非所有反应物、生成物都可用于表示反应速率，B错误； C．化学反应速率是平均速率，指1 s内该物质的浓度变化量为，不是1 s时的实际浓度，C错误； D．只有自发进行的氧化还原反应才能设计为原电池，非自发的氧化还原反应无法设计成原电池，D错误； 故选A。 11．一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．石墨板为正极 B．电子流动方向：板凝胶→石墨板 C．电池工作时，凝胶中的数目保持不变 D．空气中的等酸性气体会影响电池的性能 【答案】B 【难度】0.56 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池原理的综合应用 【分析】该装置为原电池，比石墨活泼，作负极，石墨作正极，碱性条件下，负极反应式为，正极反应式为。据此分析。 【详解】A．比石墨活泼，作负极，石墨作正极，A正确； B．电子只能沿外电路（导线）移动，不能通过电解质（凝胶，电解质靠离子导电），正确的电子流动方向为：板导线（电流表）石墨板，B错误； C．根据分析可知正极反应式为，负极反应式为，故总反应为，不参与电极反应，整个凝胶中总数保持不变，C正确； D．是酸性气体，会和电解质反应，改变电解质碱性，会影响电池性能，D正确； 故答案选B。 12．电池可以同时实现污染物氮氧化物的降解、氨合成和电能输出。某科研小组设计的Zn-NO电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子由极经电解质溶液流向极 B．电池工作一段时间后，负极区溶液pH升高 C．N极上的电极反应式： D．每消耗1 mol Zn，理论上可处理 【答案】C 【难度】0.68 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【分析】该装置为原电池，左侧M电极Zn转化为ZnO，发生氧化反应，M为负极，右侧NO转化为，发生还原反应，N为正极。 【详解】A．电子不能通过电解质溶液传导，应由负极（M）沿导线流向正极（N），A错误； B．根据分析，M为负极，电极反应式为：，被消耗，pH降低，B错误； C．根据分析，正极上NO得电子转化为，电极反应式为：，C正确； D．未指明气体所处的状态，无法计算消耗NO的体积，D错误； 故选C。 13．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．该电池在高温下进行效率更高 B．电子的移动方向由经外电路到 C．电极发生的反应为 D．若该电池中有参加反应，则有向迁移 【答案】D 【难度】0.62 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【分析】极有电子流出为负极，所以b极为正极。 【详解】A．高温会使微生物的蛋白质变性失活，电池工作效率降低，A错误； B．极有电子流出为负极，极通入为正极，电子由经外电路流向，B错误； C．该电池为酸性环境，极的反应为，不会生成，C错误； D．1 mol 参加反应转移4 mol电子，0.2 mol 反应转移0.8 mol电子，原电池中阳离子向正极（极）迁移，故有0.8 mol 向迁移，D正确； 故选D。 14．肼(N2H4)是一种高能燃料，常温下呈液态，在工业生产中用途广泛。请回答下列问题： (1)肼分子中的氮原子均满足8电子稳定结构，则其电子式为_______。 (2)某化学兴趣小组设计了一种肼−空气燃料电池，除能将化学能转化为电能外，还能淡化海水(以饱和食盐水模拟海水)，同时获得浓盐酸、NaOH浓溶液两种副产品。其工作原理如图： ①电极B作该燃料电池的_______(填“正极”或“负极”)，电极A的电极反应式为：_______。 ②N膜为_______交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。 ③当电路中转移0.1mol电子时，正极室的质量增加_______g。 (3)将Mg和Cu的合金1.12g投入稀HNO3中反应，固体全部溶解时，收集的还原产物为NO，体积为0.448L(标准状况下)，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液，使金属离子恰好完全沉淀，则形成沉淀的质量为_______g。 【答案】(1) (2) 正极 N2H4－4e− = N2 + 4H+ 阳离子 3.1 (3)2.14 【难度】0.66 【知识点】基于氧化还原反应守恒规律的计算、硝酸的强氧化性、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写 【详解】（1） 肼分子中氮原子均满足8电子稳定结构，其电子式为：。 （2）①电极B通入，发生还原反应，作正极； ②电极A（负极）上N2H4被氧化为N2，在酸性条件下电极反应式为：； ③中间室的需通过N膜进入右侧正极室，与结合生成浓溶液，因此N膜为阳离子交换膜； ④正极反应为：，电路中转移0.1 mol电子时：消耗O2的物质的量：，质量，中间室有0.1 mol Na+通过N膜进入正极室，质量，正极室质量增加：。 （3）NO的物质的量：， 根据电子守恒，金属失去的电子数等于HNO3得到的电子数：， 金属离子沉淀时，结合的物质的量等于金属失去的电子数，即， 沉淀总质量 = 合金质量 + 结合的质量：。 15．能源是现代文明的原动力，电池与我们的生活和生产密切相关。 (1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是___________(填字母)。 A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l) C．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(l) (2)如图为原电池装置示意图： ①若A为Zn片，B为石墨棒，电解质溶液为稀硫酸，写出正极的电极反应式：___________，反应过程中溶液的酸性___________(填“变强”“变弱”或“不变”)。一段时间后，当电池中放出1.68 L(标准状况)气体时，电路中有___________个电子通过了导线(设为阿伏加德罗常数的值)。 ②若电池的总反应为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，负极材料是___________，负极的电极反应式为___________。 (3)燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，H2和O2组合形成的燃料电池的结构如图： 则电极d是___________(填“正极”或“负极”)，电极d的电极反应式为___________。若线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为___________L。 【答案】(1)C (2) ①2H＋＋2e-=H2↑ 变弱 0.15 Cu Cu-2e-=Cu2＋ (3) 正极 O2＋4e-＋4H＋=2H2O 11.2 【难度】0.74 【知识点】原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、氢氧燃料电池、原电池有关计算 【详解】【小题1】A．该反应为吸热反应，不能设计成原电池，A不符合题意； B．该反应为放热反应，但不是氧化还原反应，不能设计成原电池，B不符合题意； C．该反应为放热反应，并且是氧化还原反应，能设计成原电池，C符合题意； 故答案选C； 【小题2】①若A为Zn片，B为石墨棒，电解质溶液为稀硫酸，则Zn作负极，石墨作正极，正极的电极反应式为2H+＋2e-=H2↑；反应过程中消耗H+，H+浓度降低，溶液的酸性变弱；当电池中放出1.68 L(标准状况)气体时，生成H2的物质的量为=0.075 mol，根据2H+＋2e-=H2↑可知，转移0.15 mol电子，则电路中有0.15NA个电子通过了导线； ②电池的总反应为2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+，负极发生氧化反应，化合价升高，则负极材料为Cu；负极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+； 【小题3】根据电子流向可知，电极c为负极，电极d为正极；H2和O2组合形成的燃料电池，装置图中有自由移动的H+，则电解质是酸性环境，O2在正极发生反应，则电极d的电极反应式为O2＋4e-＋4H+=2H2O；若线路中转移2 mol电子，根据O2＋4e-＋4H+=2H2O可知，消耗0.5 mol O2，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。 16．某原电池反应为Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2，下列说法正确的是 A．负极材料为Fe，正极材料为Zn B．正极发生的反应为 C．电子由正极经导线流向负极 D．电解质溶液中Cl-向正极移动 【答案】B 【难度】0.72 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、设计原电池、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【分析】原电池负极为氧化反应，根据总反应可知，负极的电极反应为；正极为还原反应，根据总反应可知，正极的电极反应为，由此解答； 【详解】A．由分析可知，负极发生的反应为，因此负极为Zn；正极反应为，正极材料不参与反应，正极应选择活泼性弱于Zn的导电材料，A错误； B．由分析可知，正极的电极反应为，B正确； C．原电池的外电路中，电子由负极经导线流向正极，C错误； D．原电池电解质溶液中，阴离子向负极移动，故向负极移动，D错误； 故答案为B。 17．一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。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。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述正确的是 A．电池工作时，b电极上发生还原反应 B．两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为a→b C．消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D．电池工作时a电极发生反应： 【答案】D 【难度】0.62 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【详解】A．由题中信息可知，葡萄糖在b电极转化为葡萄糖酸，碳元素化合价升高，失去电子，为负极，发生氧化反应，A错误； B．原电池中阳离子从负极移向正极，故迁移方向为b→a，B错误； C．根据总反应可知，1 mol 参加反应时转移2 mol电子，18 mg 的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误； D．a电极为正极，发生反应：，D正确。 故答案选D。 18．氢氧燃料电池因其高效率和零排放而备受关注。利用如图装置，分别以①KOH溶液，②溶液，③固体氧化物电解质作为离子导体，碳载铂作电极材料可构成燃料电池。下列说法错误的是 A．电池的总反应式均为 B．放电过程中，阳离子均向b极移动 C．②和③作为离子导体时，b极的电极反应式相同 D．工作一段时间后，离子导体的物质的量不发生改变 【答案】C 【难度】0.62 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、燃料电池原理及优点 【详解】A．氢氧燃料电池的反应本质为和化合生成，三种电解质环境下总反应均为，A正确； B．原电池放电时阳离子向正极移动，b极通入为正极，因此阳离子均向b极移动，B正确； C．②以溶液为离子导体时，b极（正极）反应为；③以固体氧化物为离子导体时，b极反应为，二者电极反应式不相同，C错误； D．三种体系的总反应均仅生成，离子导体仅起传导离子的作用，自身物质的量不会发生改变，D正确； 故选C。 19．Ⅰ．如图为原电池装置示意图。 (1)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式：___________。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将___________(填“增强”“减弱”或“不变”)。 Ⅱ．现用下图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1000 mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。 (2)b电极材料为___________，其电极反应式为___________。 (3)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为___________mol，此时a电极质量改变了___________g。 (4)如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是___________。 【答案】(1) 减弱 (2) Cu (3) 0.06 1.95 (4)U形管左边产生气体，液面下降，右边液体会进入到导管 【难度】0.65 【知识点】原电池原理理解、原电池电极反应式书写、氢氧燃料电池、原电池有关计算 【分析】I.图中信息可知，该装置为原电池装置，负极失电子，有元素化合价升高；正极得电子，有元素化合价降低； Ⅱ.该原电池装置总反应为：，根据装置特点，b电极产生氢气，作电池的正极。 【详解】（1）若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入和，则A为负极，氢气失电子与溶液中的氢氧根离子反应生成水，电极反应式为：；总反应为 ，反应生成水使KOH溶液浓度降低，故该电池在工作一段时间后，溶液的碱性减弱。 （2）量筒中要收集气体，则b电极要产生气体，即在b极得电子生成，因此b电极为正极，其材料为Cu，电极反应式为：； （3）当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，氢气的物质的量为，由电极反应可知转移0.06 mol的电子；再根据负极电极反应，则a电极消耗0.03 mol的锌生成锌离子，a极质量减少 （4）将两电极对调，则a电极（U形管左边）产生氢气，气体使a极附近管内压强增大，致使左侧液面降低，右侧液面升高，右侧液体进入导管。 20．银锌纽扣电池构造示意图如图，放电后产物为Ag和ZnO，下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，正极附近产生 C．负极的电极反应为 D．电池工作时电子的移动方向为：Zn电极溶液电极 【答案】B 【难度】0.68 【知识点】原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、锌银纽扣电池 【详解】A．中为+1价，反应后生成0价的，得电子发生还原反应，A错误； B．正极电极反应为，反应生成，故正极附近产生，B正确； C．题干明确放电后的产物为，负极反应应为，不是，C错误； D．电子只能在外电路中移动，不能经过电解质溶液，电解质溶液中靠离子定向移动导电，D错误； 故选B。 21．下列各组材料组成如图装置，电流表指针不能发生偏转的是 选项 A B C D M Zn Cu Fe Zn N C Ag Cu Cu P 稀硫酸 稀盐酸 FeCl3溶液 CuSO4溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【难度】0.72 【知识点】原电池的判断、原电池原理理解、原电池正负极判断、利用原电池原理比较金属活动性强弱 【分析】该装置为原电池装置，电流表偏转说明装置能构成原电池，构成原电池需要满足两个活泼性不同的电极、闭合回路、电解质溶液、自发进行的氧化还原反应，据此分析： 【详解】A．Zn和C活泼性不同，Zn可与稀硫酸自发氧化还原反应，能构成原电池，电流表偏转，A不符合题意； B．Cu和Ag活泼性虽然不同，但二者都不能与稀盐酸发生自发的氧化还原反应，无法构成原电池，电流表指针不偏转，B符合题意； C．Fe和Cu活泼性不同，Fe可与自发反应，能构成原电池，电流表偏转，C不符合题意； D．Zn和Cu活泼性不同，Zn可与自发置换反应，能构成原电池，电流表偏转，D不符合题意； 答案选B。 22．某学生设计了如图所示的四个装置，其中可持续提供电流的是 A． B． C． D． 【答案】B 【难度】0.7 【知识点】原电池的判断、原电池原理理解、原电池正负极判断 【详解】A．两个电极均为Fe，活泼性相同，且常温下Fe遇浓硫酸发生钝化，不存在自发的氧化还原反应，不满足原电池构成条件，无法提供电流，A错误； B．Cu活泼性强于Ag，Cu可与稀硝酸发生自发的氧化还原反应，同时具备活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，满足原电池构成条件，可持续提供电流，B正确； C．Fe和Cu均不能与NaOH溶液发生自发的氧化还原反应，不满足原电池构成条件，无法提供电流，C错误； D．乙醇是非电解质，不能电离出自由移动的离子，无法导电，不满足原电池构成条件，无法提供电流，D错误； 故选B； 23．在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示，固体电解质是，可以在其中自由移动。 当报警器被触发时，下列说法正确的是 A．多孔电极的电势比多孔电极高 B．电流方向为由多孔电极a经导线流向多孔电极b C．多孔电极的电极反应为 D．标准状况下在多孔电极上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、新型电池、原电池有关计算 【分析】由图可知，气体传感器为燃料电池装置，通入空气的多孔电极b为燃料电池的正极，电极反应为，通入甲烷的多孔电极a为燃料电池的负极，电极反应为。 【详解】A．多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，负极的电势低于正极，A项错误； B．电池工作时，阴离子向负极多孔电极a移动，电流方向为由正极多孔电极b经导线流向负极多孔电极a，B项错误； C．多孔电极a的电极反应为，C项正确； D．流入传感控制器电路的电子的物质的量为，D项错误。 故选C。 24．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从b流出，经外电路流向a B．在硫氧化菌作用下转化为的反应是： C．该电池在高温下进行效率更高 D．若该电池有电子转移，则有通过质子交换膜 【答案】B 【难度】0.62 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、新型电池、原电池有关计算 【详解】A．燃料电池，通入燃料的电极为负极，通入氧气的电极为正极，a电极为负极，b电极为正极，电子从负极a流出，经外电路流向正极b，A错误； B．中为-2价，中为+6价，每个反应失去8个，结合酸性环境、原子守恒和电荷守恒，该电极反应式书写正确，B正确； C．高温会使微生物（细菌）的蛋白质变性失活，电池工作效率下降，C错误； D．根据电荷守恒，转移电子的物质的量等于通过质子交换膜的的物质的量，转移电子时，应有通过质子交换膜，D错误； 故答案选B。 25．一种基于二硫化钼()作为电极催化剂的电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。已知双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过，则下列说法错误的是 A．在电极被还原 B．双极膜中往电极移动 C．电极表面发生的反应为 D．当电路通过时，整个电池系统理论上质量会增加 【答案】D 【难度】0.42 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【分析】由图像可知：MoS2电极上NO得电子生成NH3，则MoS2电极为正极，发生还原反应，正极反应为；Zn/ZnO电极为负极，发生氧化反应，负极发生反应，氢离子透过双极膜向正极移动，氢氧根离子透过双极膜向负极移动； 【详解】A．由分析可知，A不符合题意； B．移向正极，移向MoS2电极，B不符合题意； C．由分析可知: Zn/ZnO电极反应式为：， C不符合题意； D．由分析可知:当电路通过0.5mol时，理论上通入0.1molNO，同时生成0.1mol氨气，整个电池系统理论上质量会增大，D符合题意； 故选D。 26．实验是检验真理的唯一标准，下列装置能形成原电池，但相关说法错误的是 A．作负极，C作正极，为电解质溶液 B．Al作负极，作正极，为电解质溶液 C．Fe作负极，铜作正极，浓硝酸为电解质溶液 D．Fe作负极，铜作正极，为电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【难度】0.4 【知识点】硝酸的强氧化性、原电池原理理解、原电池正负极判断、电极材料的特殊性质对原电池正负极判断的影响 【详解】A．Cu与FeCl3溶液能发生自发氧化还原反应：，Cu失电子作负极，C为正极，FeCl3为电解质溶液，A正确； B．Al能与NaOH溶液反应：，而Mg不反应，Al失电子作负极，Mg作正极，NaOH为电解质溶液，B正确； C．Fe遇浓HNO3会钝化，表面形成致密氧化膜，Cu能与浓HNO3反应： ，此时Cu失电子作负极，Fe作正极，C错误； D．NaCl溶液为中性，Fe发生吸氧腐蚀，Fe失电子作负极，Cu作正极，氧气在正极得电子，D正确； 故选C。 27．在微生物参与下，采用惰性电极处理污水中有机物的某微生物燃料电池原理如图。下列说法正确的是 A．为加快电池放电速率，需在温度较高的环境下使用电池装置 B．若有机物为葡萄糖()，当转移0.12mol时两极质量差为5.34g C．右室每生成5.6L（标准状况）电解质溶液中转移1mol电子 D．工作一段时间后，电池需要补充电解质溶液 【答案】D 【难度】0.48 【知识点】原电池原理理解、原电池电极反应式书写、新型电池、原电池有关计算 【分析】微生物燃料电池中，微生物所在电极区发生氧化反应，被氧化生成和，被还原生成，则电极为原电池的正极，微生物所在电极为负极，正极电极反应式为，中间质子交换膜，只有可以穿过膜，从负极（右室）迁移向正极（左室）。 【详解】A．该电池依赖微生物工作，温度过高会使微生物蛋白质变性失活，反而降低电池放电速率，A错误； B．若有机物是，负极反应式为，负极是惰性电极，本身质量不发生变化；正极反应式为，则转移0.12 mol，消耗0.06mol ，正极质量减少0.06mol × 87g/mol=5.22g，两极质量差为5.22g，B错误； C．电解质溶液中是阴、阳离子定向移动传导电荷，电子仅在外电路迁移，不会经过电解质溶液，C错误。 D．电池工作过程中，有机物不断被氧化消耗，同时正极不断生成水，电解质浓度逐渐降低，且反应过程中离子迁移、产物生成会消耗电解质相关组分，工作一段时间后需要补充电解质溶液维持电池性能，D正确； 故选D。 28．一种的脱除与的制备协同进行的装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列说法正确的是 A．a电极为负极 B．向a电极移动 C．b电极电极反应： D．若左室制备得到 3.4 g，则右室溶液质量增加6.4 g 【答案】C 【难度】0.42 【知识点】原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算、原电池电解质溶液中离子的移向判断及应用 【详解】A．a极：O2→ H2O2，O化合价降低，得电子，发生还原反应，a为正极；b极：→，S化合价升高，失电子，发生氧化反应，b为负极，A错误； B．向b电极移动，B错误； C．b是阳极，碱性环境，亚硫酸根被氧化，电极反应为：，C正确； D．，生成0.1mol H2O2转移0.2 mol e-，b极每转移0.2 mol e-会消耗0.1 mol SO2，，同时双极膜向b室迁入0.2 mol OH-，，D错误； 故选C。 29．我国科学家设计了一种新型多功能（甲醛-硝酸盐）电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，工作原理如图所示，其中质子交换膜允许H+通过。下列说法不正确的是 A．a电极区总反应为： B．电流方向：电极b→负载电极a→电解质溶液→电极b C．若放电过程中a极生成1 mol H2，则左室溶液质量减少4 g D．处理废水过程中生成1 mol H2，要维持溶液pH不变，需补加 【答案】A 【难度】0.4 【知识点】原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算 【分析】首先判断电极，a极上HCHO转化为HCOO−，C元素化合价升高，失电子，因此a是负极；b极上转化为 NH3，N元素化合价降低，得电子，因此b是正极。 【详解】A．a是负极，发生失电子的氧化反应，电极反应为，A错误； B．电流方向：外电路从正极流向负极，内电路（电解质中）从负极流向正极，即：电极b→负载→电极a→电解质溶液→电极b，B正确； C．生成1 mol H2时，H2逸出质量减少2 g；反应转移2 mol电子，质子交换膜允许H+通过，会有2 mol H+从左室移向右室，质量又减少2 g，因此左室总质量减少2 g+2 g=4 g，C正确； D．生成1 mol H2时，a极消耗4 mol ，总转移2 mol电子，b极反应，b极生成2.25 mol ，整个体系共减少，因此维持pH不变需要补加，D正确； 故答案为A。 30．如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法错误的是 A．电池工作一段时间后，左室溶液的pH变大 B．b极为正极，电极反应式为 C．从海水室中经交换膜Ⅱ迁移入右室 D．若除去海水中0.5 mol的NaCl，理论上可处理含的碱性废水 【答案】A 【难度】0.45 【知识点】原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、新型电池、原电池有关计算 【分析】左室中转化为和，由+2价变为+4价、由-3价变为0价，均失电子被氧化，因此极为负极，极为正极。海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动。 【详解】A．负极（左室，碱性环境）的电极反应为： ，反应消耗，左室降低，减小，A错误； B．b是正极，右室为稀硫酸（酸性环境），得电子生成，电极反应式，B正确； C．原电池中阳离子向正极（右室）迁移，为阳离子，从海水室经交换膜Ⅱ移入右室，经交换膜Ⅰ移入左室，实现海水淡化，C正确； D．除去，即有移入右室、移入左室，对应转移电子；每个反应失电子，因此处理的物质的量为，质量为，D正确； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.1.1 原电池的工作原理 （同步练习） 1．下列设备工作时，能实现将化学能最终转化为电能的是 A B C D 风力发电机 火力发电 太阳能集热器 硅太阳能电池 2．为了避免锌片与直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下电流表装置，按要求填空： (1)此装置工作时，可以观察到的现象是____________，电池负极反应式为____________，电池正极反应式为____________。 (2)以上电池将______能转化为______能。 (3)电池工作时，电子从______经过导线流向______，此盐桥内为饱和KCl溶液，在工作时，移向______，移向______。 3．下列装置中，电流表指针能发生偏转的是 4．下列关于如图所示装置的叙述中，正确的是 A．Zn为原电池的负极 B．H+在铜片表面被氧化 C．该装置将电能转变为化学能 D．电子从Cu片经导线流向Zn片 5．电池在生活中随处可见，下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 6．下列各组材料中，不能组成原电池的是 选项 A B C D 两极材料 锌片、铜片 铜片、银片 锌片、石墨 铁片、铜片 插入溶液 蔗糖溶液 硝酸银溶液 稀硫酸 稀盐酸 7．有机化学在解决人类面临的健康、能源、环境和资源等问题方面，起到了不可替代的重要作用。下列有关说法错误的是 A．连接阿司匹林与聚甲基丙烯酸能制成有效成分缓慢释放的长效药 B．利用烃、甲醇等制作的燃料电池的能量转化率超过火力发电 C．使用聚乳酸等微生物降解塑料为消除白色污染作贡献 D．通过石油的裂化和裂解等物理变化获得重要化工原料 8．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．图1：装置中铜表面出现气泡 B．图2：晶体与盐酸反应能量变化 C．图3：锌锰干电池中发生还原反应 D．图4：装置可验证金属活动性： 9．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (1) (2) (3) (4) a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A．d>a>b>c B．b>c>d>a C．a>b>c>d D．a>b>d>c 10．下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．对于化学反应来说，反应速率越快，反应却不一定越剧烈 B．化学反应速率可用任何一种反应物或任何一种生成物来表示 C．化学反应速率为是指1秒钟时某物质的浓度为 D．任何氧化还原反应都可以设计成原电池来加快化学反应速率 11．一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．石墨板为正极 B．电子流动方向：板凝胶→石墨板 C．电池工作时，凝胶中的数目保持不变 D．空气中的等酸性气体会影响电池的性能 12．电池可以同时实现污染物氮氧化物的降解、氨合成和电能输出。某科研小组设计的Zn-NO电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电子由极经电解质溶液流向极 B．电池工作一段时间后，负极区溶液pH升高 C．N极上的电极反应式： D．每消耗1 mol Zn，理论上可处理 13．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．该电池在高温下进行效率更高 B．电子的移动方向由经外电路到 C．电极发生的反应为 D．若该电池中有参加反应，则有向迁移 14．肼(N2H4)是一种高能燃料，常温下呈液态，在工业生产中用途广泛。请回答下列问题： (1)肼分子中的氮原子均满足8电子稳定结构，则其电子式为_______。 (2)某化学兴趣小组设计了一种肼−空气燃料电池，除能将化学能转化为电能外，还能淡化海水(以饱和食盐水模拟海水)，同时获得浓盐酸、NaOH浓溶液两种副产品。其工作原理如图： ①电极B作该燃料电池的_______(填“正极”或“负极”)，电极A的电极反应式为：_______。 ②N膜为_______交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。 ③当电路中转移0.1mol电子时，正极室的质量增加_______g。 (3)将Mg和Cu的合金1.12g投入稀HNO3中反应，固体全部溶解时，收集的还原产物为NO，体积为0.448L(标准状况下)，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液，使金属离子恰好完全沉淀，则形成沉淀的质量为_______g。 15．能源是现代文明的原动力，电池与我们的生活和生产密切相关。 (1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是___________(填字母)。 A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l) C．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(l) (2)如图为原电池装置示意图： ①若A为Zn片，B为石墨棒，电解质溶液为稀硫酸，写出正极的电极反应式：___________，反应过程中溶液的酸性___________(填“变强”“变弱”或“不变”)。一段时间后，当电池中放出1.68 L(标准状况)气体时，电路中有___________个电子通过了导线(设为阿伏加德罗常数的值)。 ②若电池的总反应为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，负极材料是___________，负极的电极反应式为___________。 (3)燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，H2和O2组合形成的燃料电池的结构如图： 则电极d是___________(填“正极”或“负极”)，电极d的电极反应式为___________。若线路中转移2 mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积为___________L。 16．某原电池反应为Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2，下列说法正确的是 A．负极材料为Fe，正极材料为Zn B．正极发生的反应为 C．电子由正极经导线流向负极 D．电解质溶液中Cl-向正极移动 17．一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。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。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)电池工作时，下列叙述正确的是 A．电池工作时，b电极上发生还原反应 B．两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为a→b C．消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D．电池工作时a电极发生反应： 18．氢氧燃料电池因其高效率和零排放而备受关注。利用如图装置，分别以①KOH溶液，②溶液，③固体氧化物电解质作为离子导体，碳载铂作电极材料可构成燃料电池。下列说法错误的是 A．电池的总反应式均为 B．放电过程中，阳离子均向b极移动 C．②和③作为离子导体时，b极的电极反应式相同 D．工作一段时间后，离子导体的物质的量不发生改变 19．Ⅰ．如图为原电池装置示意图。 (1)若A、B均为铂片，电解质为KOH溶液，分别从A、B两极通入H2和O2，该电池即为氢氧燃料电池，写出A电极反应式：___________。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将___________(填“增强”“减弱”或“不变”)。 Ⅱ．现用下图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为1000 mL，供选择的电极材料有纯铜片和纯锌片。 (2)b电极材料为___________，其电极反应式为___________。 (3)当量筒中收集到672 mL(标准状况下)气体时，通过导线的电子的物质的量为___________mol，此时a电极质量改变了___________g。 (4)如果将a、b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是___________。 20．银锌纽扣电池构造示意图如图，放电后产物为Ag和ZnO，下列有关说法正确的是 A．电池工作时，发生氧化反应 B．电池工作时，正极附近产生 C．负极的电极反应为 D．电池工作时电子的移动方向为：Zn电极溶液电极 21．下列各组材料组成如图装置，电流表指针不能发生偏转的是 选项 A B C D M Zn Cu Fe Zn N C Ag Cu Cu P 稀硫酸 稀盐酸 FeCl3溶液 CuSO4溶液 22．某学生设计了如图所示的四个装置，其中可持续提供电流的是 A． B． C． D． 23．在煤矿巷道中要安装瓦斯报警器。当巷道空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随即产生电信号并联动报警。瓦斯报警器的工作原理如图所示，固体电解质是，可以在其中自由移动。 当报警器被触发时，下列说法正确的是 A．多孔电极的电势比多孔电极高 B．电流方向为由多孔电极a经导线流向多孔电极b C．多孔电极的电极反应为 D．标准状况下在多孔电极上完全反应时，流入传感控制器电路的电子的物质的量为 24．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从b流出，经外电路流向a B．在硫氧化菌作用下转化为的反应是： C．该电池在高温下进行效率更高 D．若该电池有电子转移，则有通过质子交换膜 25．一种基于二硫化钼()作为电极催化剂的电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示。已知双极膜可将水解离为和，并实现其定向通过，则下列说法错误的是 A．在电极被还原 B．双极膜中往电极移动 C．电极表面发生的反应为 D．当电路通过时，整个电池系统理论上质量会增加 26．实验是检验真理的唯一标准，下列装置能形成原电池，但相关说法错误的是 A．作负极，C作正极，为电解质溶液 B．Al作负极，作正极，为电解质溶液 C．Fe作负极，铜作正极，浓硝酸为电解质溶液 D．Fe作负极，铜作正极，为电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 27．在微生物参与下，采用惰性电极处理污水中有机物的某微生物燃料电池原理如图。下列说法正确的是 A．为加快电池放电速率，需在温度较高的环境下使用电池装置 B．若有机物为葡萄糖()，当转移0.12mol时两极质量差为5.34g C．右室每生成5.6L（标准状况）电解质溶液中转移1mol电子 D．工作一段时间后，电池需要补充电解质溶液 28．一种的脱除与的制备协同进行的装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列说法正确的是 A．a电极为负极 B．向a电极移动 C．b电极电极反应： D．若左室制备得到 3.4 g，则右室溶液质量增加6.4 g 29．我国科学家设计了一种新型多功能（甲醛-硝酸盐）电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，工作原理如图所示，其中质子交换膜允许H+通过。下列说法不正确的是 A．a电极区总反应为： B．电流方向：电极b→负载电极a→电解质溶液→电极b C．若放电过程中a极生成1 mol H2，则左室溶液质量减少4 g D．处理废水过程中生成1 mol H2，要维持溶液pH不变，需补加 30．如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法错误的是 A．电池工作一段时间后，左室溶液的pH变大 B．b极为正极，电极反应式为 C．从海水室中经交换膜Ⅱ迁移入右室 D．若除去海水中0.5 mol的NaCl，理论上可处理含的碱性废水 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $