4.1 原电池（同步练习）2026-2027学年高二上学期化学（人教版2019选择性必修1）

**基本信息** 聚焦原电池核心知识，通过基础概念辨析、原理应用到新型电池综合探究的三阶分层设计，强化从宏观现象到微观本质的科学思维，适配新授课知识巩固与能力进阶需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|原电池构成条件、能量转化、简单电池原理|以单选题形式考查基本概念，如判断原电池装置、电极反应类型，夯实化学观念| |进阶层|燃料电池、常见二次电池工作原理|结合具体电池构造图分析离子移动、电极反应，如铅酸蓄电池、碱性锌锰电池，培养科学思维| |综合层|新型电池（固碳、锂金属等）及实验探究|通过非选择题设计原电池、改进装置、分析复杂反应，如微生物脱盐电池实验，提升科学探究与实践能力|

4.1原电池（同步练习）原卷版 姓名：___________班级：___________ 一、单选题 1．下列装置或过程能实现化学能直接转化为电能的是 A．风力发电 B．火力发电 C．燃料电池 D．电解炼铝 2．下列装置中，能构成原电池的是 A． B． C． D． 3．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如下图)。以下有关该原电池的叙述正确的是 ①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应为 ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A．只有①② B．①②④ C．只有② D．①③④ 4．碱性锌锰电池的总反应为，构造如图。下列说法错误的是 A．Zn为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，向正极移动 C．可存放时间比酸性锌锰电池长 D．正极反应式为 5．如图所示是铅酸蓄电池构造图，下列说法不正确的是 A．铅酸蓄电池是二次电池，是放电后可以再充电的电池 B．电池工作时，移向Pb电极 C．电池工作时，电子由Pb电极通过外电路流向电极 D．电池工作时，负极发生的反应是 6．燃料电池具有能量转换效率高、废弃物排放少、运行噪音小等优点。下列说法正确的是 A．溶液中的向b电极移动 B．a电极上发生的反应为： C．该电池工作过程中只存在2种形式的能量转化 D．电路中每转移，标准状况下，两极共消耗33.6L气体 7．我国科技工作者提出了一种新型高效的固碳技术（如图）。利用金属锂和构成电池放电，产生碳和，充电时使单独分解，而碳留在聚合物电解质膜材料内，下列说法错误的是 A．该电池充电时，右侧电极释放出 B．该电池放电时，从右侧进气口进入 C．该电池放电时，每转移2 mol电子，可固定44 g D．该电池放电时，正极反应是 8．科学家最近发明了一种电池，电解质为、、，通过X和Y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法正确的是 A．M区域的电解质为 B．X膜为阴离子交换膜 C．放电时，Al电极上的电极反应式为 D．理论上，电极每产生3.36 L气体(标准状况)，就会有0.3 mol离子通过Y膜 9．我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 10．燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2+4H++4e-=2H2O B．当外电路中流过0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g C．放电过程中，电子由a极经导线向b极移动，电解液中的Na+由b极向a极移动 D．若将N2H4改为CH3NH2，消耗等物质的量的CH3NH2时，电路中通过的电子数减少 11．将、设计成固体氧化物燃料电池，总反应方程式为，该装置如图所示。下列关于装置工作时的叙述正确的是 A．电极X为正极，发生氧化反应 B．电池工作时，氧离子从Y极向X极移动 C．Y极的电极反应式： D．若参与反应，则通过外电路电子的物质的量是 12．科学家采用NaNO3/KNO3/CsNO3共晶盐电解液和β-Al2O3膜研制了一种熔盐型Na-O2电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电池总反应式为： B．镍电极的电极反应式为： C．该电池工作时，每转移0.2mole-，消耗O2的体积为22.4L D．β-Al2O3膜允许Na+自由通过 13．常温常压下，光催化电极失去电子并产生有强氧化性的空穴()，使水和空气产生羟基自由基()和超氧离子自由基()，能有效去除废水中的丙烯腈()，效率高成本低。下列说法错误的是 A．转化为的化学方程式为 B．氧化丙烯腈的化学方程式为 C．负极附近的pH减小 D．若电路中通过3mol电子，则理论上有0.2mol丙烯腈被处理 14．以1，3-二氟丙烷做电解液，可显著提升锂金属电池在低温环境下的性能。一种基于1，3-二氟丙烷电解液、正极材料为的锂金属电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．放电时，嵌入正极材料中 B．放电时，a电极的质量减小，b电极的质量增加 C．低温下，1，3-二氟丙烷与可快速实现结合与分离 D．放电时，b电极反应式为 15．氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法错误的是 A．电极电势：吸附层a＜吸附层b B．该电池工作时总反应的方程式为H++OH-=H2O C．左侧电池消耗0.5molH2时，理论上溶液中有0.5molNa+通过钠离子交换膜移向右侧 D．标准状况下，右侧电池产生22.4LH2时，理论上两侧电解质溶液质量差88g 16．一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法不正确的是 A．放电时Na+向b极迁移 B．将b极换成Ag/AgCl电极，该电池的正负极发生改变 C．a极反应：Cu2O+2H2O+Cl--2e-═Cu2(OH)3Cl+H+ D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 17．一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池装置示意图如下。 总反应为：(中的化合价为) 该电池工作时，下列说法不正确的是 A．复合碳电极上发生还原反应 B．电极发生反应： C．若有(标准状况)参与反应，有通过阴离子交换膜移向负极 D．正极区溶液的降低、负极区溶液的升高 18．我国科学家设计出一种微生物脱盐电池，实现了同时产电脱盐并去除污水，其工作原理如图所示(NaCl溶液为足量)。装置在变化过程中，溶液体积变化忽略不计。初始时，Ⅲ室有500mL0.49mol·L-1盐酸。下列叙述正确的是 A．外电路上的电流由电极A流向电极B B．电池的负极反应式为 C．若消耗1.8g葡萄糖，则理论上Ⅲ室溶液的pH=1 D．若Ⅲ室消耗112mLO2(标准状况)时NaCl恰好除尽，则Ⅱ室溶液体积为100mL 二、非选择题 19．Ⅰ．依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。 (1)电极X的材料是___________；电解质溶液Y是___________。 (2)银电极为电池的___________极，发生的电极反应为___________，X电极上发生的电极反应为___________。 (3)外电路中的电子是从___________电极流向___________电极。 (4)X电极看到的现象是___________，发生___________填氧化或还原反应。 (5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为___________。 Ⅱ.事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应， (6)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)  ΔH>0 B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)  ΔH<0 C．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(l)  ΔH<0 (7)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为___________。 Ⅲ．乙醇(C2H5OH)燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (8)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极___________(填“a”或“b”)移动。 (9)酸性乙醇燃料电池中，若电池消耗标准状况下2.24LO2，则电路中通过的电子数目为___________。 20．兴趣小组对铜锌原电池进行性能改进研究。 (1)装置1中，正极反应为________，能证明该电极反应发生的实验现象是________。 (2)实验时发现装置1的电流强度很快降低，且锌片表面有红色海绵状固体析出，由此提出装置1原电池在能量转化上的缺点是________。 (3)为改进装置1的缺点，甲同学提出采用装置2，其中的盐桥由KCl和琼脂组成。装置2工作时盐桥中的向________(填“左”或“右”)移动。理论上，外电路中有0.2 mol电子通过时，锌片表面减重________g。 (4)乙同学提出用阴离子交换膜代替盐桥改进电池得到装置3，并测得装置3的电流强度随时间变化的曲线。由图2可看出装置3的电流比装置1的电流稳定，原因是________。 21．“盐桥”电池在化学实验中应用广泛。回答下列问题： 实验1：探究和反应产物。 取少量硫酸酸化的溶液于试管，滴加溶液，振荡，溶液褪色，再滴加溶液，产生白色沉淀。 (1)甲认为，上述反应中氧化产物为。乙认为甲的结论不科学，理由是__________。为了进一步证明甲的结论是否正确，乙设计如下实验，如图1所示。 关闭，观察到电流表指针偏转，极附近电解质溶液颜色变浅。 (2)石墨极为_____(填“正”或“负”)极。写出Pt极上发生反应的电极反应式：__________。 (3)其他条件相同，撤去热水浴，溶液褪色速率_____(填“增大”“减小”或“不变”)。设计简单实验证明负极氧化产物有：_____________。 (4)盐桥中电解质为，放电过程中，向极迁移的离子是_____(填离子符号)。 实验2：查阅资料发现，和的氧化性差异不大。推测在一定条件下和的反应可能是可逆反应。用如图2所示装置进行探究。连接装置(盐桥中的物质不参与反应)，进行下表中实验操作并记录电流表读数。 序号 实验步骤 电流表读数(A) Ⅰ 按上图连接装置并加入药品，关闭。向甲烧杯滴加浓溶液，电流表指针偏转，发现乙烧杯中溶液颜色变浅，读出电流表读数为 Ⅱ 充分反应一段时间后，读出电流表读数为 Ⅲ 当电流表读数为0时，向甲烧杯中缓缓加入稀硫酸，读出电流表读数为 (5)根据步骤Ⅲ中电流表读数，可以确定上述反应是可逆反应，则读数可能为_____。请具体说明如何根据电流表读数判断此反应是可逆反应：_____________。 (6)根据上述探究，和能否发生反应与________(填字母)有关。 A．浓度    B．温度    C．    D．催化剂 写出向甲烧杯中滴加稀硫酸时总反应的离子方程式：_____________。 22．电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。 (1)如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的工作原理示意图。 该电池工作时，燃料电池负极的电极反应式为_______。 (2)如图是高铁酸钾电池的模拟实验装置(已知：放电时，石墨电极附近有红褐色浑浊)。 ①该电池放电时，正极的电极反应式为_______。 ②盐桥中盛有含饱和KNO3溶液的琼脂，此盐桥中向_______移动(填“左”或“右”)。 (3)如图是利用燃料电池工作原理处理某酸性废水的示意图。b电极的电极反应式为_______。 (4)SO2和NOx是主要大气污染物，如图是同时吸收SO2和NOx的示意图。 ①阳极的电极反应式为_______。 ②当NOx均为NO时，吸收池中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.1原电池（同步练习）解析版 姓名：___________班级：___________ 一、单选题 1．下列装置或过程能实现化学能直接转化为电能的是 A．风力发电 B．火力发电 C．燃料电池 D．电解炼铝 【参考答案】C 【解析】A．风力发电是将风能转化为电能，不能实现化学能直接转化为电能，A错误； B．火力发电的能量转化过程为化学能→热能→机械能→电能，不是化学能直接转化为电能，B错误； C．燃料电池属于原电池装置，可将化学能直接转化为电能，C正确； D．电解炼铝是电解过程，将电能转化为化学能，D错误； 故选C。 2．下列装置中，能构成原电池的是 A． B． C． D． 【参考答案】D 【解析】A．酒精属于非电解质，酒精溶液不导电，无法形成闭合回路，不能构成原电池，A错误； B．两个烧杯中的稀硫酸没有连通，未形成闭合回路，不能构成原电池，B错误； C．两个电极均为，活泼性相同，不存在电势差，无法产生电流，不能构成原电池，C错误； D．有活泼性不同的、两个电极，电解质溶液分别为和溶液，盐桥和导线形成闭合回路，可发生自发的氧化还原反应，能构成原电池，D正确； 答案选D。 3．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼胶)构成一个原电池(如下图)。以下有关该原电池的叙述正确的是 ①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应为 ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A．只有①② B．①②④ C．只有② D．①③④ 【参考答案】B 【解析】①Cu的活泼性强于Ag，Cu作负极、Ag作正极，外电路中电子由负极铜电极流向正极银电极，正确； ②正极上得电子发生还原反应，反应为，正确； ③实验过程中取出盐桥，无法形成闭合回路，原电池不能继续工作，错误； ④该原电池总反应为，和铜片浸入溶液的置换反应相同，正确； 符合题意的为①②④，故答案选B。 4．碱性锌锰电池的总反应为，构造如图。下列说法错误的是 A．Zn为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，向正极移动 C．可存放时间比酸性锌锰电池长 D．正极反应式为 【参考答案】B 【分析】Zn作原电池的负极，作原电池正极，据此分析； 【解析】A．总反应中Zn的化合价从0价升高为+2价，失电子发生氧化反应，作原电池的负极，A正确； B．原电池工作时，电解质中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，向负极移动，B错误； C．酸性锌锰电池的电解质是酸性，会腐蚀锌负极，易发生自放电；碱性条件下锌不易被腐蚀，因此碱性锌锰电池的存放时间比酸性锌锰电池更长，C正确； D．正极上得电子发生还原反应，配平后正极反应式为，D正确； 故选B。 5．如图所示是铅酸蓄电池构造图，下列说法不正确的是 A．铅酸蓄电池是二次电池，是放电后可以再充电的电池 B．电池工作时，移向Pb电极 C．电池工作时，电子由Pb电极通过外电路流向电极 D．电池工作时，负极发生的反应是 【参考答案】B 【分析】铅酸蓄电池是可充电的二次电池，放电时是原电池，Pb为负极，失电子，发生氧化反应，电极反应为，PbO2是正极，电极反应为：据此分析解答。 【解析】A．可放电后再充电的电池称为二次电池，铅酸蓄电池是常见的二次电池，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，作为阳离子，应移向正极，而非负极，B错误； C．原电池工作时，电子由负极流出，经外电路流向正极，即电子从电极经外电路流向电极，C正确； D．负极失电子，结合电解质中的生成难溶的，电极反应，D正确； 故选B。 6．燃料电池具有能量转换效率高、废弃物排放少、运行噪音小等优点。下列说法正确的是 A．溶液中的向b电极移动 B．a电极上发生的反应为： C．该电池工作过程中只存在2种形式的能量转化 D．电路中每转移，标准状况下，两极共消耗33.6L气体 【参考答案】D 【分析】根据图中装置可知，通入氧气的一极为正极，通入甲烷的一极为负极，电解质环境为碱性，据此作答。 【解析】A．在正极得到电子生成，b电极为正极，电极反应式为，移向负极a，A不正确； B．由图可知，在负极失去电子生成碳酸根离子，a电极为负极，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：，B不正确； C．电池工作过程中存在化学能、电能和光能的能量转化，C不正确； D．电路中每转移，两极共消耗1.5mol气体，标准状况下气体的体积为33.6L，D正确； 故答案选D。 7．我国科技工作者提出了一种新型高效的固碳技术（如图）。利用金属锂和构成电池放电，产生碳和，充电时使单独分解，而碳留在聚合物电解质膜材料内，下列说法错误的是 A．该电池充电时，右侧电极释放出 B．该电池放电时，从右侧进气口进入 C．该电池放电时，每转移2 mol电子，可固定44 g D．该电池放电时，正极反应是 【参考答案】C 【分析】放电时该装置为原电池，左侧金属锂失去电子，为负极；图中由左向右穿过聚合物电解质膜，右侧通入并发生正极反应。右侧正极反应为，电子与二氧化碳的物质的量之比为。充电时反应方向与放电时相反，且题干明确碳留在电池内、单独分解。 【解析】A．充电时反应方向与放电时相反，且题干明确碳留在电池内、单独分解，所以右侧电极释放，A正确； B．放电时右侧为二氧化碳发生还原反应的正极区域，且进气口位于右侧，所以二氧化碳从右侧进气口进入，B正确； C．由分析中的4 mol电子对应3 mol二氧化碳可知，每转移2 mol电子，固定二氧化碳的物质的量为1.5 mol，质量为66 g，不是44 g，C错误； D．放电时右侧为正极，反应物和产物分别由题干与图示确定，按原子守恒和电荷守恒配平，正确的正极反应为，D正确； 故选C。 8．科学家最近发明了一种电池，电解质为、、，通过X和Y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法正确的是 A．M区域的电解质为 B．X膜为阴离子交换膜 C．放电时，Al电极上的电极反应式为 D．理论上，电极每产生3.36 L气体(标准状况)，就会有0.3 mol离子通过Y膜 【参考答案】C 【解析】A．M区域中反应生成，说明M区为碱性环境，电解质应为，A错误； B．放电时负极消耗，需要通过X膜向正极方向移动，故X为阳离子交换膜，B错误； C．放电时为负极，失电子在碱性条件下生成，电极反应式为，C正确； D．电极为正极，电极反应为，无气体产生，D错误； 故选C。 9．我国科研人员设计了一种可处理含污水的新型尿素燃料电池(如图所示)。下列说法错误的是 A．体系中每转移，最多可产生1 mol N2 B．工作时电子从电极2通过外电路向电极1转移 C．工作时负极区pH降低 D．a是阴离子交换膜 【参考答案】B 【解析】A．中为价，生成时共失去电子，故转移最多产生，A正确； B．电极1上失电子生成，为负极，电极2上得电子生成，为正极，电子应从负极（电极1）经外电路流向正极（电极2），B错误； C．负极反应为，生成使增大，降低，C正确； D．负极区生成后正电荷增多，需通过a膜进入负极区平衡电荷，故a为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 10．燃料电池是一种能量转化效率高、对环境友好的新型电池。一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2+4H++4e-=2H2O B．当外电路中流过0.04mol电子时，消耗N2H4的质量为0.32g C．放电过程中，电子由a极经导线向b极移动，电解液中的Na+由b极向a极移动 D．若将N2H4改为CH3NH2，消耗等物质的量的CH3NH2时，电路中通过的电子数减少 【参考答案】B 【分析】通入的极为负极，电极反应为：，发生氧化反应；通入的极为正极，电极反应式为，发生还原反应，电解液为碱性溶液。 【解析】A．该电池电解液为碱性溶液，正极发生还原反应的电极反应式为，A错误； B．负极发生氧化反应，N元素从-2价升高为0价，电极反应为：，反应转移电子，转移电子时消耗的物质的量为，质量为，B正确； C．放电时电子由负极a经导线向正极b移动，原电池中阳离子向正极移动，故由a极向b极移动，C错误； D．等物质的量的完全氧化时，其中N为-3价、C为-2价，失电子总数大于，电路中通过的电子数增多，D错误； 故选B。 11．将、设计成固体氧化物燃料电池，总反应方程式为，该装置如图所示。下列关于装置工作时的叙述正确的是 A．电极X为正极，发生氧化反应 B．电池工作时，氧离子从Y极向X极移动 C．Y极的电极反应式： D．若参与反应，则通过外电路电子的物质的量是 【参考答案】C 【解析】A．由装置图可知，二氧化氮从电极X一侧通入并被还原，电极反应为，因此X为正极，但发生还原反应，A错误； B．氧离子在X极生成、在Y极参与氨的氧化反应，故工作时氧离子通过固体电解质由X极移向Y极，B错误； C．Y极通入氨，氨失电子发生氧化反应，其电极反应式为，C正确； D．题目未说明二氧化氮气体所处的温度和压强，不能由其体积确定物质的量，因而不能据此确定通过外电路电子的物质的量，D错误； 故选C。 12．科学家采用NaNO3/KNO3/CsNO3共晶盐电解液和β-Al2O3膜研制了一种熔盐型Na-O2电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电池总反应式为： B．镍电极的电极反应式为： C．该电池工作时，每转移0.2mole-，消耗O2的体积为22.4L D．β-Al2O3膜允许Na+自由通过 【参考答案】C 【解析】A．该熔盐型电池最终产物为，反应物为和，总反应式为，A正确； B．根据镍电极放电原理，得电子生成和，配平可得电极反应式为，B正确； C．总反应中中氧元素化合价从0价降低为-1价，每消耗1mol 转移2mol ，则转移时仅消耗，且选项未说明为标准状况，无法获知体积为22.4 L，C错误； D．液态钠为负极，失电子生成，需通过膜移向正极参与反应，故该膜允许自由通过，D正确； 故选C。 13．常温常压下，光催化电极失去电子并产生有强氧化性的空穴()，使水和空气产生羟基自由基()和超氧离子自由基()，能有效去除废水中的丙烯腈()，效率高成本低。下列说法错误的是 A．转化为的化学方程式为 B．氧化丙烯腈的化学方程式为 C．负极附近的pH减小 D．若电路中通过3mol电子，则理论上有0.2mol丙烯腈被处理 【参考答案】D 【分析】光催化电极（A）失去电子为阳极（负极），空穴（h+）氧化H2O生成·OH和H+（H2O + h+=·OH + H+），丙烯腈（C3H3N）被·OH氧化为CO2和N2； 【解析】A．分析方程式，原子守恒：左边O原子（2+1=3）、H原子（1+2=3），右边3·OH含3个O和3个H，故原子守恒；电荷守恒：左边（-1）+H⁺（+1）=0，右边3·OH（中性），故电荷守恒。但中O平均价态-0.5，H2O中O的化合价为-2价，·OH中O为-1，得失电子守恒，符合氧化还原反应规律，该方程式正确，A正确； B．丙烯腈（C3H3N）被·OH氧化为CO2和N2，方程式2C3H3N + 30·OH = 6CO2↑ + N2↑ + 18H2O。C守恒（2×3=6）、N守恒（2×1=1×2）、H守恒（2×3 + 30×1=18×2）、O守恒（30×1=6×2 + 18×1）；电子守恒：1mol C3H3N中C（0→+4，3×4=12e⁻）、N（-3→0，3e-），共失15e-，2mol失30e-；30·OH中O（-1→-2），得30e-，守恒，B正确； C．光催化电极（A）失去电子为阳极（负极），空穴（h+）氧化H2O生成·OH和H+（H2O + h+=·OH + H+），负极附近H+浓度增大，pH减小，C正确； D．1mol丙烯腈被氧化失15e-（3C失12e-+1N失3e-），即需要15个·OH，反应中正负极均产生·OH，由A项反应可知，电路通过3mol电子时，B极产生9mol·OH，同时A极发生反应产生3mol·OH，即电路通过3mol电子时，共产生12mol·OH，处理丙烯腈物质的量==0.8mol，D错误； 答案选D。 14．以1，3-二氟丙烷做电解液，可显著提升锂金属电池在低温环境下的性能。一种基于1，3-二氟丙烷电解液、正极材料为的锂金属电池工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．放电时，嵌入正极材料中 B．放电时，a电极的质量减小，b电极的质量增加 C．低温下，1，3-二氟丙烷与可快速实现结合与分离 D．放电时，b电极反应式为 【参考答案】D 【分析】该电池以锂基材料为负极，为正极，1，3-二氟丙烷为电解液，放电时负极失电子生成，经阳离子膜向正极迁移并嵌入正极材料，实现化学能向电能的转化，据此分析。 【解析】A．放电时，负极金属锂失电子生成Li+，穿过阳离子交换膜向正极迁移，嵌入正极材料中。A正确； B．放电时，变成从a电极脱下，a电极质量减小。最终嵌入b极（正极），b电极的质量增加。B正确； C．该电池低温性能优越的主要原因是1，3-二氟丙烷电解液与形成强配位作用，促进的快速嵌入、传输、脱嵌，也即实现它们的快速结合和分离。C正确；　 D．放电时，正极发生还原反应，得到电子，结合迁移过来的生成，电极反应式为，D错误； 故选D。 15．氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法错误的是 A．电极电势：吸附层a＜吸附层b B．该电池工作时总反应的方程式为H++OH-=H2O C．左侧电池消耗0.5molH2时，理论上溶液中有0.5molNa+通过钠离子交换膜移向右侧 D．标准状况下，右侧电池产生22.4LH2时，理论上两侧电解质溶液质量差88g 【参考答案】C 【分析】由图可知，a极通入氢气，发生氧化反应，为负极，电极反应式为，b极产生氢气，发生还原反应，为正极，电极反应式为。 【解析】A．a为负极，发生氧化反应（H2失电子）；b为正极，发生还原反应（H+得电子）。在原电池中，正极电势高于负极，故电极电势a<b，A正确； B．a为负极，电极反应式为，b为正极，电极反应式为，总反应方程式为H++OH-=H2O，B正确； C．根据负极反应，消耗0.5 molH2时转移1 mol。钠离子交换膜只允许Na+通过，为维持电荷平衡，迁移的Na+物质的量应等于转移电子的物质的量，即应有1 molNa+从左侧移向右侧，而非0.5mol，C错误； D．标准状况下，右侧电池产生22.4LH2时，转移2mol。有2molNa+从左侧移向右侧，左侧溶液消耗2molOH-（减少34g），生成2molH2O（增加36g），Na+迁出（减少46g），净变化−44 g。右侧溶液：消耗2 molH+（减少2 g），Na+迁入（增加46 g），生成的H2气体逸出不计入溶液质量，净变化+44g，理论上两侧电解质溶液质量差88g，D正确； 故答案选C。 16．一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法不正确的是 A．放电时Na+向b极迁移 B．将b极换成Ag/AgCl电极，该电池的正负极发生改变 C．a极反应：Cu2O+2H2O+Cl--2e-═Cu2(OH)3Cl+H+ D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 【参考答案】D 【解析】A．放电过程中a、b极均增重，a极Cu2O失电子被氧化成Cu2(OH)3Cl，为负极，b极NaTi2(PO4)3得电子被还原为Na3Ti2(PO4)3，为正极。原电池中阳离子Na+向正极b极迁移，A正确； B．将b极换成Ag/AgCl电极，由题意b极仍增重，所以b极是Ag失电子，被氧化为AgCl，是负极，a极就变成了正极，所以电池的正负极发生改变，B正确； C．a极Cu2O失电子被氧化成Cu2(OH)3Cl，电极反应式为Cu2O+2H2O+Cl--2e-=Cu2(OH)3Cl+H+，C正确； D．若用Ag/AgCl代替a极，a极发生，依然可以结合Cl-实现储氯，不会失去储氯能力，D错误； 故答案选D。 17．一种高性能的碱性硼化钒()—空气电池装置示意图如下。 总反应为：(中的化合价为) 该电池工作时，下列说法不正确的是 A．复合碳电极上发生还原反应 B．电极发生反应： C．若有(标准状况)参与反应，有通过阴离子交换膜移向负极 D．正极区溶液的降低、负极区溶液的升高 【参考答案】D 【分析】由题可知，该电池中，中V的化合价升高，发生失电子的氧化反应，所以电极为负极；复合碳电极通入空气，为正极，发生得电子的还原反应。 【解析】A．复合碳电极为正极，得电子，发生还原反应，A正确； B．负极失电子，结合总反应配平可得电极反应：，电荷、原子均守恒，B正确； C．标准状况下物质的量为0.01 mol，参与反应转移4 mol电子，故反应转移0.04 mol电子；原电池中阴离子移向负极，为维持电荷平衡，转移0.04 mol电子时，有通过阴离子交换膜移向负极，C正确； D．正极反应为，生成，正极区pH升高；负极反应消耗，负极区pH降低，D错误； 答案选D。 18．我国科学家设计出一种微生物脱盐电池，实现了同时产电脱盐并去除污水，其工作原理如图所示(NaCl溶液为足量)。装置在变化过程中，溶液体积变化忽略不计。初始时，Ⅲ室有500mL0.49mol·L-1盐酸。下列叙述正确的是 A．外电路上的电流由电极A流向电极B B．电池的负极反应式为 C．若消耗1.8g葡萄糖，则理论上Ⅲ室溶液的pH=1 D．若Ⅲ室消耗112mLO2(标准状况)时NaCl恰好除尽，则Ⅱ室溶液体积为100mL 【参考答案】B 【解析】A．如图，葡萄糖发生氧化反应生成CO2，电极A为负极，电极B为正极，外电路上电子由负极流向正极，电流由正极(B)流向负极(A)，A错误； B．负极上发生氧化反应，产物为二氧化碳，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒，负极反应：，B正确； C．正极反应式为，1.8 g葡萄糖的物质的量为，转移0.24 mol电子，根据电子守恒、电荷守恒，Ⅲ室消耗，质子迁移后最终Ⅲ室溶液中， ，，C错误； D． ，转移0.02 mol电子，根据电荷守恒，Ⅱ室迁移0.02 mol NaCl，Ⅱ室溶液体积 ，D错误； 故选B。 二、非选择题 19．Ⅰ．依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。 (1)电极X的材料是___________；电解质溶液Y是___________。 (2)银电极为电池的___________极，发生的电极反应为___________，X电极上发生的电极反应为___________。 (3)外电路中的电子是从___________电极流向___________电极。 (4)X电极看到的现象是___________，发生___________填氧化或还原反应。 (5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为___________。 Ⅱ.事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应， (6)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)  ΔH>0 B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)  ΔH<0 C．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(l)  ΔH<0 (7)以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为___________。 Ⅲ．乙醇(C2H5OH)燃料电池(DEFC)具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (8)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO向电极___________(填“a”或“b”)移动。 (9)酸性乙醇燃料电池中，若电池消耗标准状况下2.24LO2，则电路中通过的电子数目为___________。 【参考答案】(1)铜 硝酸银 (2)正 (3) X Ag (4)X电极逐渐溶解② (5)2NA (6)C (7) (8)a (9)0.4NA 【解析】（1）依据氧化还原反应：设计的原电池，金属铜作负极，负极反应式为：，负极电解液为硫酸铜溶液；金属银作正极，正极的电极反应式为：，电解质溶液Y是硝酸银； 故答案为：①铜②硝酸银 （2）依据氧化还原反应：设计的原电池，金属铜作负极，负极反应式为：，负极电解液为硫酸铜溶液；金属银作正极，正极的电极反应式为：，电解质溶液Y是硝酸银； 故答案为：①正②③ （3）外电路中电子是从负极(铜电极)移向正极(银电极)； 故答案为：①X②Ag （4）X电极是铜做电极，为负极，负极反应式为：，现象是X电极逐渐溶解； 故答案为：①X电极逐渐溶解② （5）根据题意得如下对应关系 ； 故答案为：2NA （6）可以设计成原电池的是化学反应是氧化还原反应且放热 A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g) ΔH>0，A项吸热反应，不符合题意； B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH<0，B项非氧化还原反应，不符合题意 C．2CO(g)＋O2(g)=2CO2(l)ΔH<0，C项氧化还原反应且放热，符合题意； 故答案为：C （7）根据上题可知，总反应为：,负极反应式：； 故答案为： （8）燃料电池中燃料在负极放电，氧气在正极放电，电极a为负极，电极b为正极，碳酸根离子向负极移动； 故答案选a; （9）根据题意可以得到，酸性乙醇燃料电池正极反应式以及相关计算如下： 故答案为：0.4NA 20．兴趣小组对铜锌原电池进行性能改进研究。 (1)装置1中，正极反应为________，能证明该电极反应发生的实验现象是________。 (2)实验时发现装置1的电流强度很快降低，且锌片表面有红色海绵状固体析出，由此提出装置1原电池在能量转化上的缺点是________。 (3)为改进装置1的缺点，甲同学提出采用装置2，其中的盐桥由KCl和琼脂组成。装置2工作时盐桥中的向________(填“左”或“右”)移动。理论上，外电路中有0.2 mol电子通过时，锌片表面减重________g。 (4)乙同学提出用阴离子交换膜代替盐桥改进电池得到装置3，并测得装置3的电流强度随时间变化的曲线。由图2可看出装置3的电流比装置1的电流稳定，原因是________。 【参考答案】(1) 碳棒表面有红色固体析出 (2)部分化学能转化为热能，化学能不能全部转化为电能(原电池工作效率低) (3)右 (4)阴离子交换膜只允许阴离子(如)通过，避免锌直接与铜离子接触发生置换反应，保证电子主要通过外电路流动 【解析】（1）装置1中，碳棒作正极，溶液中的铜离子在正极得电子生成铜单质，电极反应式为：，铜单质为红色固体，因此能证明该电极反应发生的实验现象为：碳棒表面有红色固体析出； （2）实验时发现装置1的电流强度很快降低，且锌片表面有红色海绵状固体析出，说明锌直接与溶液中的硫酸铜发生了置换反应()，由此提出装置1原电池在能量转化上的缺点是：部分化学能转化为热能，化学能不能全部转化为电能(原电池工作效率低)； （3）装置2中，锌片为负极，碳棒为正极，原电池工作时，盐桥中的阳离子()向正极移动，即向右移动。根据负极反应式()可知，当外电路中有电子通过时，消耗锌的物质的量为，其质量为，即锌片表面减重； （4）装置3中使用了阴离子交换膜，该膜只允许阴离子(如)通过，避免锌直接与铜离子接触发生置换反应，保证电子主要通过外电路流动，因此装置3的电流比装置1更稳定。 21．“盐桥”电池在化学实验中应用广泛。回答下列问题： 实验1：探究和反应产物。 取少量硫酸酸化的溶液于试管，滴加溶液，振荡，溶液褪色，再滴加溶液，产生白色沉淀。 (1)甲认为，上述反应中氧化产物为。乙认为甲的结论不科学，理由是__________。为了进一步证明甲的结论是否正确，乙设计如下实验，如图1所示。 关闭，观察到电流表指针偏转，极附近电解质溶液颜色变浅。 (2)石墨极为_____(填“正”或“负”)极。写出Pt极上发生反应的电极反应式：__________。 (3)其他条件相同，撤去热水浴，溶液褪色速率_____(填“增大”“减小”或“不变”)。设计简单实验证明负极氧化产物有：_____________。 (4)盐桥中电解质为，放电过程中，向极迁移的离子是_____(填离子符号)。 实验2：查阅资料发现，和的氧化性差异不大。推测在一定条件下和的反应可能是可逆反应。用如图2所示装置进行探究。连接装置(盐桥中的物质不参与反应)，进行下表中实验操作并记录电流表读数。 序号 实验步骤 电流表读数(A) Ⅰ 按上图连接装置并加入药品，关闭。向甲烧杯滴加浓溶液，电流表指针偏转，发现乙烧杯中溶液颜色变浅，读出电流表读数为 Ⅱ 充分反应一段时间后，读出电流表读数为 Ⅲ 当电流表读数为0时，向甲烧杯中缓缓加入稀硫酸，读出电流表读数为 (5)根据步骤Ⅲ中电流表读数，可以确定上述反应是可逆反应，则读数可能为_____。请具体说明如何根据电流表读数判断此反应是可逆反应：_____________。 (6)根据上述探究，和能否发生反应与________(填字母)有关。 A．浓度    B．温度    C．    D．催化剂 写出向甲烧杯中滴加稀硫酸时总反应的离子方程式：_____________。 【参考答案】(1)酸化溶液时添加了硫酸 (2)负 (3)减小 取少量右烧杯溶液于试管中，先滴加盐酸酸化后再滴加溶液，若产生白色沉淀，则证明负极氧化产物有 (4) (5)负值(或小于0) 当电流表读数为0时反应达到平衡，加入稀硫酸后电流表反向偏转（读数与符号相反），说明反应逆向进行，即该反应不能进行完全，属于可逆反应 (6) C 【解析】（1）实验1的是用硫酸酸化的，体系原本就自带，滴加产生的白色沉淀不能确定是反应新生成的，因此甲的结论不严谨； （2）Pt极在酸性侧，观察到Pt极附近颜色变浅，说明得到电子被还原为，发生还原反应，因此Pt为正极，对应的石墨电极（侧，元素失电子被氧化）为负极； （3）撤去热水浴，体系温度降低，反应速率减小，溶液褪色速率减慢；验证负极产物时，要排除其他离子干扰，取负极区溶液先加盐酸除去可能的杂质离子，再加检验，若产生白色沉淀，则证明负极氧化产物有； （4）原电池中阳离子向正极迁移，Pt是该电池的正极，因此盐桥中的向Pt极移动，向负极石墨侧移动； （5）步骤Ⅰ加时反应正向进行，电子定向移动方向对应电流为正；达到平衡后加硫酸，反应逆向进行，电子移动方向反向，电流读数为负值，证明正逆反应均可自发发生，说明该反应是可逆反应； （6）实验通过改变体系的酸碱性（pH）实现了反应方向的改变，因此反应能否发生与pH有关；酸性条件下将氧化为，生成和水，该反应为可逆反应：。 22．电化学在现代生活、生产和科学技术的发展中发挥着越来越重要的作用。 (1)如图是甲醇(CH3OH)燃料电池的工作原理示意图。 该电池工作时，燃料电池负极的电极反应式为_______。 (2)如图是高铁酸钾电池的模拟实验装置(已知：放电时，石墨电极附近有红褐色浑浊)。 ①该电池放电时，正极的电极反应式为_______。 ②盐桥中盛有含饱和KNO3溶液的琼脂，此盐桥中向_______移动(填“左”或“右”)。 (3)如图是利用燃料电池工作原理处理某酸性废水的示意图。b电极的电极反应式为_______。 (4)SO2和NOx是主要大气污染物，如图是同时吸收SO2和NOx的示意图。 ①阳极的电极反应式为_______。 ②当NOx均为NO时，吸收池中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。 【参考答案】(1) (2) 右 (3) (4) 1：1 【解析】（1）①甲醇(CH3OH)燃料电池工作时，负极反应为。 ②燃料所在电极为负极，由图可知，氧电极为正极，粗铜精炼时，粗铜在阳极放电，若用该电池电解精炼铜，氧电极应接粗铜。 （2）①由图可知，锌为负极，石墨为正极，该电池放电时，正极的电极反应为。 ②原电池中阴离子向负极移动，盐桥中盛有饱和KNO3溶液，此盐桥中向右移动。 （3）燃料电池中通入燃料的电极为负极，由图可知，a为负极，b为正极，酸性环境，b电极的电极反应式为。 （4）①由图可知，阳极的SO2转化为硫酸，电极反应式为。 ②当NOx均为NO时，NO作氧化剂转化为N2，化合价由+2价降至0价，1个NO得2个电子，作还原剂转化为，化合价由+3价升至+4价，1个失2个电子，得失电子相等，所以吸收池中发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $