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

**基本信息** 聚焦原电池原理与化学电源，通过基础辨析、装置分析到综合应用的三层设计，构建从单一知识点到跨模块整合的巩固路径，培养化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础概念层|原电池核心概念（电极反应、电子/离子移动）|以锌铜原电池等基础模型为载体，通过选择题辨析易混点（如盐桥中Cl⁻移动方向），夯实化学观念| |装置原理层|化学电源分类（一次、二次、燃料电池）及装置原理|结合锌锰干电池、铅蓄电池等具体电池，分析电极反应与能量转化，深化科学思维| |综合应用层|跨模块整合（金属活动性比较、电池反应与电解关联）|通过新型电池（如Zn-CO₂电池）和实验情境（金属活动性判断），提升知识迁移与问题解决能力|

第四章化学反应与电能 第一节原电池 一、原电池的工作原理 1. 锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是 A．锌电极上发生氧化反应 B．电子从锌片经电流计流向铜片 C．铜电极上发生反应：Cu2++2e-＝Cu D．盐桥中Cl-向Cu极移动 〖答案〗D 〖分析〗锌铜原电池中，锌为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Zn-2e-＝Zn2+，铜为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为Cu2++2e-＝Cu，原电池工作时，电子从负极锌沿导线流向正极铜，内电路中阳离子移向正极Cu，阴离子移向负极Zn，据此判断。 〖解析〗A．该原电池中，锌为负极，发生失去电子的氧化反应，故A正确； B．该原电池中，Zn为负极、Cu为正极，工作时电子从锌片流向铜片，故B正确； C．铜为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为Cu2++2e-＝Cu，故C正确； D．在盐桥中，阴离子Cl-会向负极区(Zn)移动，故D错误； 故选D。 2．如图为两种不同的铜锌原电池，图1为单液原电池，图2为双液原电池。下列相关说法不正确的是 A．图b所示原电池能量利用率比上左图所示原电池要高 B．将图b CuSO4溶液换成稀硫酸，铜电极生成标准状况下11.2L气体时，电路中转移2mol电子 C．图a所示单液原电池中，电流流向为铜片→导线→锌片→CuSO4溶液→铜片 D．上述原电池的反应原理为CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4 〖答案〗B 〖解析〗A．图a中单液原电池锌片与CuSO4溶液直接接触，部分Cu2+会被锌置换，锌片上附着铜后，也能形成微小的原电池，继续置换铜，这部分电子转移没有经过外电路，能量利用率低且电流不稳定，图b中双液原电池锌片与CuSO4溶液没有接触，能量利用率更高且电流稳定，A正确； B．将图b CuSO4溶液换成稀硫酸，铜电极的电极反应式为：2H++2e-＝H2↑，生成标准状况下11.2L气体时，气体的物质的量为0.5mol，根据电极反应式，电路中转移的电子为1mol，B错误； C．图a所示单液原电池中，铜片为正极，锌片为负极，外电路电流由正极流向负极，内电路电流由负极流向正极，因此电流流向为铜片→导线→锌片→CuSO4溶液→铜片，C正确； D．上述两种原电池中正极电极反应均为Cu2++2e-＝Cu，负极电极反应均为Zn-2e-＝Zn2+，因此原电池的反应原理均为CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4，D正确； 故答案为：B。 3．某原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池为 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 〖答案〗B 〖分析〗根据2Fe3++Fe=3Fe2+知，铁失电子作负极，不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，铁离子得电子发生还原反应，电解质溶液为可溶性的铁盐，以此解答该题。 〖解析〗A．铁作负极，Cu作正极，FeCl3溶液为电解质溶液，铁离子与铁发生氧化还原反应，原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，A不符合题意； B．锌的活泼性大于铁，锌作负极，铁作正极，电解质溶液为硫酸铁溶液，原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Zn=Zn2++2Fe2+，B符合题意； C．铁作负极，C作正极，电解质溶液为硫酸铁溶液，原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，C不符合题意； D．铁的活泼性大于银，铁作负极，银作正极，电解质溶液为氯化铁溶液，原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，D不符合题意； 故选B。 4. 根据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时，下列各项中合理的是 选项 正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液) A Zn/ZnCl2溶液 Fe/H2SO4溶液 B Fe/FeSO4溶液 Zn/ZnCl2溶液 C Zn/H2SO4溶液 Fe/FeCl2溶液 D Fe/ZnSO4溶液 Zn//CuCl2溶液 A．A B．B C．C D．D 〖答案〗B 〖分析〗选用相同的盐桥，根据化学反应设计原电池时，所选电极不能与电解质溶液反应，金属性强的金属做负极，电极上发生氧化反应，金属性弱的金属做正极，电极上发生还原反应，据此解答。 〖解析〗A．锌、铁构成原电池时，金属性强的锌做负极，铁做正极，不能选用能与铁反应的稀硫酸做电解质溶液，原电池设计不合理，故A错误； B．锌、铁构成原电池时，金属性强的锌做负极，铁做正极，电极与选用的电解质溶液不反应，原电池设计合理，故B正确； C．锌、铁构成原电池时，金属性强的锌做负极，铁做正极，不能选用能与锌反应的稀硫酸做电解质溶液，原电池设计不合理，故C错误； D．锌、铁构成原电池时，金属性强的锌做负极，铁做正极，不能选用能与锌反应的氯化铜做电解质溶液，原电池设计不合理，故D错误； 答案选B。 5. 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解 根据实验现象判断下列说法错误的是 A．装置甲中正极的电极反应式是：2H++2e-=H2↑ B．四种金属的活泼性强弱顺序为：C>B>A>D C．装置乙中B为负极 D．装置丙中负极电极反应式为：A-2e-=A2+ 〖答案〗C 〖分析〗装置甲中A上有气体产生，氢离子在A极得电子还原为氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，A极是正极，B极是负极，说明金属活泼性B＞A。装置乙中，B的质量增加，B极反应式为：Cu2++2e-＝Cu，说明B是正极，C是负极，金属活泼性C＞B。装置丙中二价金属A不断溶解于稀硫酸，说明A作负极，D为正极，则金属活泼性A＞D。据此分析作答。 〖解析〗A．装置甲中A上有气体产生，说明氢离子在A极得电子还原为氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，A极是正极，B极是负极，说明活泼性B＞A，A正确； B．根据上述分析，可知四种金属的活泼性强弱顺序为：C＞B＞A＞D，B正确； C．装置乙中，B的质量增加，则B极反应式为：Cu2++2e-＝Cu，说明B是正极，C错误； D．装置丙中二价金属A不断溶解于稀硫酸，说明A作负极，失去电子，电极反应式为：A-2e-＝A2+，D正确； 故选C。 6. 用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂- KNO3的U型管)构成一个原电池。 ①在外电路中，电流由银电极流向铜电极 ②正极反应为：Ag++e-=Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池将停止工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液 ⑥电子的移动方向：Cu极-导线-Ag电极- AgNO3溶液 上述①~⑥中正确的有 A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 〖答案〗B 〖分析〗在原电池中，较活泼的金属作负极，负极上金属失去电子发生氧化反应；较不活泼的金属作正极，正极上得电子发生还原反应，在外电路上，电子从负极沿导线流向正极，由于金属活动性Cu＞Ag，所以Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，Cu失去电子发生氧化反应产生Cu2+进入溶液，在正极上Ag+得到电子变为Ag单质，以此解答该题。 〖解析〗①在外电路中，电流由正极银电极流向负极铜电极，①正确； ②正极上得电子发生还原反应，所以正极的电极反应式为：Ag++e-=Ag，②正确； ③实验过程中取出盐桥，由于不能形成闭合回路，所以原电池不能继续工作，③正确； ④该原电池的电极反应式为：负极：Cu-2e-=Cu2+；正极：Ag++e-=Ag，故总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，铜片与硝酸银反应的离子方程式为：Cu+2Ag+=Cu2+ +2Ag，与原电池的总反应相同，④正确； ⑤盐桥中的K＋移向正极，即K+移向AgNO3溶液，⑤错误 ⑥电子只能在外电路中移动，而不能进入电解质AgNO3溶液，⑥错误； 故合理选项是B。 7. 某学习小组查阅资料知氧化性：MnO4-＞Fe3+，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为Fe2(SO4)3溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO42-移向乙烧杯 〖答案〗B 〖分析〗根据题意可知，氧化性MnO4-＞Fe3+，则在原电池反应中，乙烧杯中含有高锰酸钾，因此MnO4-在b电极得电子，b电极为正极，则溶液A含有Fe2+，Fe2+在a电极失电子，a电极为负极，据此作答。 〖解析〗A．由分析可知，Fe2+在a电极失电子，则溶液A含有Fe2+，故A错误； B．乙烧杯中(b电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O，故B正确； C．根据分析可知，a电极为负极，b电极为正极，电流由正极沿导线流入负极，则电流从b经过外电路流向a，故C错误； D．电池工作时，乙池消耗MnO4-、H+，阳离子消耗更多，则盐桥中K+移向乙池，甲池Fe2+失电子生成Fe3+，正电荷数增多，则盐桥中的SO42-移向甲烧杯，故D错误； 故答案选B。 8. 将反应2Cu+ Ag2O =Cu2O+2Ag设计成如下图所示的原电池，下列说法正确的是 A．Ag2O/Ag电极为负极 B．电池工作时，OH-向正极移动 C．电池工作时，电子由Cu流向Ag2O D．理论上每消耗6.4gCu，外电路中通过的电子为0.2mol 〖答案〗C 〖分析〗由总反应可知，铜元素价态升高，银元素价态降低，故铜为负极，Ag2O/Ag电极为正极。 〖解析〗A．根据分析，Ag2O/Ag电极为正极，A错误； B．电池工作时，阴离子向负极移动，即OH-向负极移动，B错误； C．电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，即由Cu流向Ag2O，C正确； D．总反应中铜元素价态由0价变为+1价，理论上每消耗6.4gCu，消耗铜的物质的量为0.1mol，外电路中通过的电子为0.1mol，D错误； 答案选C。 二、化学电源 (一)一次电池 1.市售某种锌锰干电池的构造如图所示，该干电池反应原理的化学方程式为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，下列说法错误的是 A．该干电池是碱性锌锰干电池 B．电池工作时，NH4+向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．正极电极反应为：NH4++MnO2+e-=MnO(OH)+NH3 〖答案〗A 〖解析〗A．根据图示，电解质溶液是NH4Cl溶液。在NH4Cl溶液中，NH4+水解使得溶液呈酸性，因此该电池不是碱性锌锰干电池，错误，A符合题意； B．原电池中，阳离子向正极移动，因此NH4+向正极移动，正确，B不符合题意； C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，正确，C不符合题意； D．根据总反应方程式，MnO2得到电子转化为MnO(OH)，正极电极反应为MnO2+e-+ NH4+=MnO(OH)+NH3，正确，D不符合题意； 答案选A。 2.碱性锌锰电池结构如下图所示，下列说法中不正确的是： A．碳棒与铜帽作负极，电极附近发生氧化反应 B.负极电极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 C. 金属外壳是正极，电极反应为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- D. 比能量和可储存时间比普通锌锰干电池差 〖答案〗D 〖解析〗A.甲为碱性锌锰干电池，锌活泼性强，作负极，失去电子发生氧化反应，A正确； B. 负极电极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，B正确； C．金属外壳是正极，电极反应为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，C正确； D. 碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，是普通锌锰干电池的升级换代产品，比能量和可储存时间境外有所提高，D错误。 3.激光笔及一些小型电器常用纽扣式银锌电池，其电池结构如下图所示，下列说法中正确的是： A.金属外壳a为正极 B. 正极的电极反应式为 C.该电池没有回收价值 D.充电时金属外壳a处的反应为：Zn（OH）2+2e-=Zn+2OH- 〖答案〗B 〖解析〗A．金属外壳a为负极，金属外壳b为正极，A错误； B．乙为纽扣式银锌电池，正极Ag2O得电子被还原，电解质为KOH溶液，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O = 2Ag+2OH-，B正确； C.该电池有金属银与锌，有回收价值，C错误； D.此电池为一次电池，不能充电。D错误。 4．海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于二次电池 〖答案〗BD 〖分析〗由图可知，M电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li-e- =Li+，N电极为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e- +2H2O=4OH-。 〖解析〗A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，构成锂—海水电池时海水起电解质溶液作用，A正确； B．N极发生的电极反应：O2+4e- +2H2O=4OH-，B错误； C．锂为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷能起到防止水和锂反应，并能传导离子的作用，C正确； D．锂—海水电池不可充电，属于一次电池，D错误； 故选BD。 （二）二次电池 1. 铅蓄电池是汽车常用的蓄电池，其总反应：。下列说法不正确的是 A．放电时，当外电路上有2mole-通过时，负极质量增加96g B．放电时正极反应式PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O C．充电一段时间生成硫酸的物质的量增加 D．若用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水，每消耗1molPb，在阴极产生2molNaOH 〖答案〗B 〖分析〗分析电池总反应式中元素的价态变化可以看出，Pb是负极，发生氧化反应，PbO2是正极，发生还原反应。 〖解析〗A．在铅酸电池中，Pb为负极，失去电子被氧化为PbSO4，电极反应式为：Pb-2e-+SO42-=PbSO4，电极由Pb→PbSO4，负极质量增加；外电路通过2mol电子时，负极板增加的质量为1mol×96g/mol=96g，A正确； B．放电时，二氧化铅为正极，发生还原反应，电极反应式为：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O，B错误； C．由题目所给的总反应可知，充电一段时间，生成硫酸的量增加，C正确； D．每消耗1molPb，转移的电子为2mol，电解饱和食盐水中，阴极反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即阴极产生2molNaOH，D正确； 答案选B。 2. 铁镍可充电电池以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法正确的是 A．放电时，正极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2 B．放电时，K+向Fe电极迁移 C．放电时，负极区pH增大 D．充电时，实现了电能向化学能的转化 〖答案〗D 〖分析〗放电时总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，放电时Fe为负极，电极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，Ni2O3为正极，电极反应为Ni2O3+2e-+3H2O=2Ni(OH)2+2OH-；充电时Fe为阴极，Ni2O3为阳极。 〖解析〗A．根据分析，放电时正极反应式为Ni2O3+2e-+3H2O=2Ni(OH)2+2OH-，A项错误； B．放电时为原电池原理，阳离子向正极迁移，则放电时，阳离子K+向Ni2O3电极迁移，B项错误； C．根据分析，放电时负极的电极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，消耗OH-，溶液碱性减弱，负极区pH减小，C项错误； D．充电时为电解原理，实现了电能向化学能的转化，D项正确； 答案选D。 3. 氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，OH-从电极a移向电极b B．放电时，总反应为6NiOOH+2Bi=6NiO+Bi2O3+3H2O C．充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极 D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 〖答案〗B 〖分析〗在氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池负极材料的可充电电池中，放电过程相当原电池，电极a为负极，失去电子，发生电极反应为：2Bi+6OH- -6e-= Bi2O3+3H2O；电极b为正极，得到电子，发生的电极反应为：6NiOOH+6e-=6NiO+6OH-。充电过程中相当电解池，电极a为阴极，得到电子，发生的电极反应：Bi2O3+3H2O+6e-=2Bi+6OH-；电极b为阳极，失去电子，发生的电极反应为：6NiO+6OH--—6e-=6NiOOH。 〖解析〗A．放电时，电极a为负极（Bi失电子被氧化为Bi2O3），原电池中阴离子向负极移动，OH-应移向电极a，而非从a移向b，A错误； B．放电时，负极（Bi→Bi2O3，失6e-）反应为：2Bi+6OH- -6e-= Bi2O3+3H2O ，正极（NiOOH→NiO，得6e-）反应为6NiOOH+6e-=6NiO+6OH-，总反应为6NiOOH+6e-=6NiO+6OH-，B正确； C．充电时为电解池，电子从电源负极→阴极（a），阳极（b）→电源正极，电子不能通过电解质溶液，“电极a→电极b”不存在，C错误； D．充电时阳极（b：NiO→NiOOH）反应为NiO-e-+OH-=NiOOH，1molNiO转化为1molNiOOH，质量增加17 g（1molNiOOH比1molNiO多1molOH-），D错误； 故答案选B。 4. 锂离子电池是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca-LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为：下列说法错误的是 A．放电时，钙电极为负极，发生氧化反应 B．充电时，Ca2+在阴极处得电子 C．LiPF6-LiAsF6电解质可以换成水溶液做电解质 D．充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极的电极反应式为LiFePO4-xe-=Li1-XFePO4+xLi+ 〖答案〗C 〖分析〗放电时，Ca失电子转化为Ca2+，则钙电极为负极，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极；充电时，钙电极为阴极，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极。 〖解析〗A．由分析可知，放电时，钙电极为负极，失电子发生氧化反应，A正确； B．充电时，Ca电极为阴极，Ca2+得电子转化为Ca，B正确； C．Ca的金属性强，能与水发生剧烈反应，所以采用非水电解质，不能换成水溶液，C错误； D．充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，电极反应式为LiFePO4-xe-=Li1-xFePO4+xLi+，D正确； 答案选C。 5. 中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性Zn-CO2电池，实现了CO2和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法错误的是 A．充电时，OH-由双极膜移向Zn电极 B．放电时，Pd电极表面的电极反应为：CO2+2e-+2H+=HCOOH C．放电时和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极 D．当外电路通过1mol电子时，双极膜中解离水的物质的量为1mol 〖答案〗A 〖分析〗由图中可知，Zn发生失去电子的反应，为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，CO2得电子生成HCOOH，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH，则多孔Pd为电池的正极；充电时，Zn为阴极，多孔Pd为阳极，电极反应与原电池相反，据此分析； 〖解析〗A．充电时，阴离子向阳极移动，OH-由双极膜移向Pd电极，A错误； B．CO2得电子生成HCOOH，电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH，B正确； C．放电时Pd为正极，充电时，Pd为阳极，电极的电势均高于Zn电极，C正确； D．根据溶液呈电中性，可知外电路通过1mol电子时，双极膜中离解的水的物质的量为1mol，D正确； 故选A。 6．我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2二次电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域。如图是其放电过程工作示意图，下列说法不正确的是 A．放电时，PbO2为原电池的正极 B．每消耗6.5gZn就有0.2molK+通过交换膜a进入B区域 C．电池反应的离子方程式为PbO2+SO42-+Zn+2H2O=PbSO4+[Zn(OH)4]2- D．b为阳离子交换膜 〖答案〗D 〖解析〗A．锌是活泼金属，PbO2具有强氧化性，则放电时Zn电极为原电池的负极，PbO2为原电池的正极，A正确；B．A区域是KOH溶液，OH-结合Zn2+变为[Zn(OH)4]2-，为了维持溶液呈电中性，K+应通过交换膜进入B区域，每消耗6.5gZn就有0.2molK+通过交换膜a进入B区域，B正确；C．负极电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，正极电极反应式为PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O，总反应离子方程式为PbO2+SO42-+Zn+2H2O=PbSO4+[Zn(OH)4]2-，C正确；D．由C项分析可知A区域电解质为KOH，C区域电解质为H2SO4，则在B区域电解质为K2SO4，交换膜a为阳离子交换膜，交换膜b为阴离子交换膜，D错误；故选D。 (三)燃料电池 1. 一种氢氧燃料电池的装置如图所示(电解质溶液为稀H2SO4溶液，两电极均为惰性电极)。下列说法正确的是 A．该装置的能量主要由电能转化为化学能 B．N电极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- C．每转移0.2mol电子，此时消耗H2的体积为2.24L D．该电池的总反应为2H2+O2=2H2O 〖答案〗D 〖解析〗A．氢氧燃料电池为原电池，能量转化是由化学能转化为电能，A错误； B．根据题目所给图可知，N电极作正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，B错误； C．根据题目所给图可知，M电极作负极，电极反应式为H-2e-=2H+，每转移0.2mol电子，消耗0.1mol氢气，选项没有说明是标准状况下的氢气的体积，C错误； D．氢氧燃料电池的总反应为氢气与氧气反应生成水，反应方程式为2H2+O2=2H2O，D正确； 故选D。 2. 氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，具有效率高、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点，电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．该电池在常温下也能正常工作 B．H2通入负极，发生还原反应 C．正极反应式为O2+ 2CO2+4e- =2CO32- D．电池工作时，外电路中流过2 mol电子，消耗22.4L H2 〖答案〗C 〖分析〗如图所示，右侧通入O2，O2和CO2在电极上反应生成CO32-，电极反应为O2+2CO2+4e-=2 CO32-，该电极为正极；则左侧电极为负极，电极反应为H2+ CO32--2e-=CO2↑+H2O，电池的总反应为2H2+O2=2H2O。 〖解析〗A．该电池是氢氧熔融碳酸盐燃料电池，高温下的电解质呈熔融状态，工作时CO32-能定向移动，若是常温下，通电时CO32-不能移动，则不能工作，故A错误； B．由分析可知，H2通入负极，负极上发生氧化反应，B错误； C．由分析可知，O2通入正极，电极反应为O2+2CO2+4e-=2 CO32-，C正确； D．负极的电极反应为H2+ CO32--2e-=CO2↑+H2O，则电池工作时，外电路中流过2mol电子，消耗1mol H2；题中未告知H2是否处于标况，无法计算1mol H2的体积，D错误； 故选C。 3. 碳固体氧化物电池是一种高效、环境友好的燃料电池。电池工作时，物质的转化原理如图所示。下列说法正确的是 A．多孔电极a为负极 B．多孔电极b的反应：CO-2e-+O2-=CO2 C．整个装置的总反应：CO2+C=2CO D．该电池能将碳燃料产生的能量100%转化为电能 〖答案〗B 〖分析〗根据电子移动方向判断，电子流入的a为正极，电子流出的b为负极，氧气在正极上发生还原反应，O2+4e-=2O2-；CO在负极上发生氧化反应，CO-2e-+O2-=CO2，以此分析； 〖解析〗A．根据分析，a为正极，A错误； B．CO在b极发生氧化反应，则电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2，B正确； C．根据分析，总反应式为2CO+O2=2CO2，C错误； D．总反应中产生的CO2一部分转化为CO参加反应，所以碳燃料无法100%转化为电能，D错误； 故答案为：B。 4. 燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A．Pt2电极为正极 B．K+将由Pt1电极区向Pt2电极区移动 C．用该电池电解饱和食盐水，当消耗1molO2时，可产生标准状况下22.4L的H2 D．Pt2电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- 〖答案〗C 〖分析〗由图可知，通入氧气的一极为燃料电池的正极，通入肼的一极为燃料电池的负极，据此回答； 〖解析〗A．通入燃料N2H4的电极Pt1是负极，通入O2的电极Pt2是正极，A正确；B．电解质溶液中阳离子移向正极，B正确；C．当消耗1molO2时，转移4mol电子，可产生2molH2，在标准状况下的体积为44.8L，C错误；D．碱性环境下Pt2电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，D正确；故选C。 5.如图是甲醇燃料电池的结构示意图，电池反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，下列说法正确的是 A．左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇 B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气 C．负极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ D．正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- 〖答案〗C 〖分析〗根据电子移动方向可知，该装置左侧为负极，燃料甲醇在a通入发生氧化反应，右侧为正极，氧气在b处发生还原反应。 〖解析〗A．根据分析可知，左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇，A错误； B．根据分析可知，右电极为电池的正极，b处通入的物质是空气，B错误； C．左电极为电池的负极，燃料甲醇在a通入发生氧化反应：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+，C正确； D．右侧为正极，氧气在b处发生还原反应：O2+4H++4e-=2H2O，D错误； 答案选C。 6.电化学气敏传感器法可用来测定空气中CO含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．工作电极上的反应式为CO+H2O+2e-=CO2+2H+ B．该电池工作时，外电路中电子的流动方向为工作电极→H2SO4溶液→铂电极→灯泡→工作电极 C．每消耗0.2mol O2，同时产生CO2的质量为17.6g D．电池工作一段时间后，溶液的pH增大 〖答案〗C 〖分析〗CO在工作电极上发生氧化反应生成CO2，故工作电极为负极，电极反应为CO+H2O-2e-=CO2+2H+，铂电极发生还原反应，为原电池正极，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，据此解答。 〖解析〗A．工作电极上的反应式为H2O+CO-2e-=CO2+2H+，A项错误； B．该电池工作时，外电路中电子的流动方向为工作电极→灯泡→铂电极，电子不经过电解质溶液，B项错误； C．由电极反应可知，每消耗0.2molO2，转移0.8mol电子，同时产生CO2的物质的量为0.4mol，其质量为0.4mol×44g/mol=17.6g，C项正确； D．由电极反应可知，当转移4mol电子时，负极生成4molH+，同时正极消耗4molH+，故电池工作一段时间后，溶液的pH不变，D项错误； 故选C。 7．杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池，下列说法错误的是 A．OH-向负极移动 B．可选用石墨、Pt作电极 C．负极发生的电极反应为：CH3OH-6e-+6OH-=CO2↑+5H2O D．相比直接燃烧甲醇发电，甲醇燃料电池能量利用率高 〖答案〗C 〖解析〗A．原电池中，阴离子移向负极，即OH-向负极移动，故A项正确； B．甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池可选用石墨、Pt作电极，故B项正确； C．负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，故C项错误； D．甲醇燃烧先将化学能转化为热能，热能再转化为机械能，最后机械能转化为电能，转化过程中都有能量损失，燃料电池直接将化学能转化为电能，避免了能量转化过程中的损失，故D项正确； 故答案选C。 8．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 A. “有氧反应”的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e-=4OH- B. 微生物促进了反应中电子的转移 C. 质子通过交换膜从负极区移向正极区 D. 电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 〖答案〗A 〖分析〗微生物电池中O2得电子与氢离子结合生成H2O，为正极，C6H12O6在微生物作用下发生氧化反应生成CO2，H+通过质子交换膜向正极移动。 〖解析〗A．“有氧反应”是在酸性条件下进行的，电极反应式为：O2＋4H+＋4e-=4H2O，A错误； B．微生物做催化剂，促进了反应中电子的转移，B正确； C．原电池中阳离子向正极移动，质子通过交换膜从负极区移向正极区，C正确； D．总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和水，方程式为：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，D正确； 答案选A。 9.钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，其中A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为锂的载体)，电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：。下列说法中错误的是 A．充电时Li+由B极区域移向A极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为：Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．电解质不可以用LiCl溶液代替 〖答案〗C 〖分析〗根据电池反应式知，负极反应式为：LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为：Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2； 充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极； 电解池中，阳离子向阴极移动； 根据电池反应式知，充电时锂离子进入石墨中，据此分析判断。 〖解析〗A．充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li+从B流向A，故A正确；B．放电时，B为正极，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故B正确；C．充电时，A为阴极，阴极上发生还原反应，则阴极反应为C6+xLi++xe-=LixC6，故C错误；D．因为Li能与水发生反应2Li+2H2O=2LiOH+H2↑，所以电解质不可以用LiCl溶液代替，故D正确；故答案选C。 10．最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入天然气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子。回答如下问题： （1）这个电池的正极发生的反应是： ； （2）固体电解质里的O2-向 极（填“正”或“负”）移动； （3）天然气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生 堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。 （4）若将此甲烷燃料电池设计成在25%的KOH溶液中的电极反应，该电池的负极区域的碱性会 （填“增强”、“减弱”或“不变”）。 〖答案〗（1）O2+4e-=2O2- （2）负 （3）C （4）减弱 〖分析〗该燃料电池中通入空气的电极为正极，通入天然气的一极为负极。 〖解析〗（1）燃料电池通空气的极为正极，正极电极反应为O2+4e-=2O2-。 （2）原电池工作时阴离子向负极移动，O2-向负极移动。 （3）CH4的燃料电池能产物堵塞电极的只能是不完全氧化产物C。 （4）若将此甲烷燃料电池设计成在25%的KOH溶液中的电极反应，负极电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，所以负极附近碱性会减弱。 三、以上知识的综合应用 1. 有A、B、C、D四块未知金属片，欲判断其金属活动性顺序，进行如下实验，根据电流表指针偏转方向，可以获知： ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应 据此，判断四种金属的活动性顺序是（　　） A．A＞B＞C＞D B．B＞D＞C＞A C．A＞C＞D＞B D．C＞A＞B＞D 〖答案〗C 〖解析〗解：一般来说，在原电池中，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。放电时电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，据此判断金属活动性顺序，①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极，所以活泼性A＞B；②在原电池中，电子从负极流经外电路流向正极，C、D用导线相连后同时浸入稀硫酸中，电流由由D→导线→C，则电子由C→导线→D；则活泼性C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡，说明C极是正极，所以活泼性A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应，说明D极是负极，所以活泼性D＞B；综上所述可知四种金属活泼性由强到弱顺序是：A＞C＞D＞B，故C正确， 故选：C。 2. 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 〖答案〗D 〖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。 3. 硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如图所示的实验装置，结果电流表指针发生了偏转。下列说法中，正确的是(　　) A. 图示装置中电流方向是从C1到C2 B. C1是负极，发生的反应是2I－－2e－=I2 C. 盐桥中的K＋向C1电极移动 D. 装置发生的总反应是Hg2＋＋2I－=HgI2↓ 〖答案〗B 〖解析〗 电流表指针发生偏转说明有电流形成，此装置为原电池，I－具有还原性，C1作负极，电极反应为2I－－2e－=I2，B正确；C2作正极，溶液中Hg2＋得电子，电极反应为Hg2＋＋2e－=Hg，发生还原反应，电流方向是从正极(C2)流向负极(C1)，A错误；为保持硝酸汞溶液电荷守恒，盐桥中阳离子移向硝酸汞溶液(C2电极)，C错误；装置发生的总反应为Hg2＋＋2I－=Hg＋I2，D错误。 4. 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．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 〖答案〗B 〖分析〗锌—空气电池工作时，Zn发生失电子的反应生成Zn(OH)2，锌作负极，石墨作正极，负极反应式为Zn+2OH-+2e-=Zn(OH)2，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，据此分析解答。 〖解析〗A．锌-空气电池工作时，锌作负极，石墨作正极，A正确； B．放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，不能进入电解质溶液中，B错误； C．放电时锌作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确； D．空气中的CO2等酸性气体会与KOH凝胶反应，导致电解质的碱性减弱，会影响锌-空气电池的性能，D正确； 故答案为：B。 5. 硼化钒（VB2）—空气电池储电能力高，其结构如图所示，负极反应式为2 VB2+22OH—-22e-=V2O5+2B2O3+11H2O。下列叙述正确的是 A．电池工作时，电子由电极X经负载流向硼化钒电极 B．该电池实现了电能转化为化学能 C．正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O D．电池总反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5 〖答案〗D 〖解析〗A．VB2为负极，电极X为正极，电池工作时，电子由负极流出经负载流向正极，故A错误； B．电池为化学能转化为电能的装置，故B错误； C．电解质溶液为KOH溶液，则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误； D．负极反应式为2 VB2+22OH—-22e-=V2O5+2B2O3+11H2O，正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-，可得电池总反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5，故D正确； 答案选D。 6. 某科研机构将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池，实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 A．石墨Ⅰ为负极，发生还原反应 B．电池工作时，O2-向石墨Ⅱ电极处移动 C．石墨Ⅱ电极反应式为CO+2e-+O2-=CO2 D．石墨Ⅰ生成22.4LN2时，外电路中通过6mol电子 〖答案〗B 〖分析〗由电极上物质的变化可知，左边电极氮元素化合价降低，发生还原反应，为正极；右边电极碳元素化合价升高，发生氧化反应，为负极。 〖解析〗A．石墨Ⅰ上氮元素化合价降低，发生还原反应，为正极，A错误； B．O2-为阴离子，阴离子的由正极移向负极，B正确； C．石墨Ⅱ上发生氧化反应，电极反应式为CO-2e-+O2-=CO2　，C错误； D．未说明为标准状况，难以计算氮气、电子的物质的量，D错误； 故选B。 7. NH3-SOFC燃料电池如图所示。SOFC-O为固体氧离子电解质，沟通内电路。下列说法错误的是(　 ) A. 反应室Ⅰ为负极室 B. 反应室Ⅰ的电解质溶液可能呈酸性 C. 外电路通过1mol电子则内电路通过0.5molO2- D. 标准状况下，向催化室通入4.48LNH3，消耗0.15molO2 〖答案〗D 〖解析〗 A、燃料电池中，通入燃料（NH3）的一极为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极为正极，发生还原反应；反应室Ⅰ通入NH3，因此反应室Ⅰ为负极室，反应室Ⅱ为正极室，A正确；B、该电池为固体氧离子电解质，反应室Ⅰ为负极室，由图可知，反应室Ⅰ发生的电极反应为：NH3-6e-=N2+6H+，反应中还有H+生成，体系局部环境可能显酸性，故反应室Ⅰ的电解质溶液可能呈酸性，B正确；C、由图可知，正极室电极反应为：O2+4e-=2O2-，每转移4mol电子生成2molO2-，则外电路通过1mol电子时，内电路通过0.5molO2-，C正确；D、标准状况下，4.48LNH3的物质的量为0.2mol，该燃料电池的总反应式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，若0.2molNH3全部参与反应，则消耗0.15molO2，但是由图可知，出口处仍有未参与反应的NH3流出，故实际消耗的O2的物质的量小于0.15mol，D错误。 8. 一种新型无隔膜Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、石墨毡为电极，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。下列说法正确的是( ) A．过程I为充电过程，B接电源负极 B．过程I，MnO2沉积过程电极附近溶液pH增大 C．过程II，电解质溶液中SO42-向石墨毡电极移动 D．过程II，当外电路转移2mole-时，两电极质量变化的差值为22g 〖答案〗D 〖解析〗由图可知，过程I中Zn2+离子得电子生成锌沉积沉积在锌箔上，Mn2+离子失电子生成二氧化锰沉积在石墨上，故过程I为充电过程，充电时，锌箔作阴极，电极反应式为Zn2++2e-=Zn,石墨为阳极，电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O═MnO2+4H+，水系可充电电池放电时，锌箔作负极，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，石墨为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O。A项，过程I中锌箔和石墨毡分别发生锌沉积和MnO2沉积，为充电过程；充电时石墨毡电极(B)发生Mn2+氧化为MnO2的反应(阳极)，应接电源正极，A错误；B项，过程I中MnO2沉积为阳极反应：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，生成H+使电极附近溶液pH减小，B错误；C项，过程II为放电过程(原电池)，阴离子向负极(锌箔电极)移动，SO42-应向锌箔电极移动，C错误；D项，过程II为放电过程，锌箔负极反应：Zn-2e-=Zn2+(每2e-溶解1molZn，质量减少65g)；石墨毡正极反应：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O(每2e-溶解1molMnO2，质量减少87g)。两电极质量变化差值为87g-65g=22g，D正确； 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章化学反应与电能 第一节原电池 一、原电池的工作原理 1. 锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是 A．锌电极上发生氧化反应 B．电子从锌片经电流计流向铜片 C．铜电极上发生反应：Cu2++2e-＝Cu D．盐桥中Cl-向Cu极移动 2．如图为两种不同的铜锌原电池，图1为单液原电池，图2为双液原电池。下列相关说法不正确的是 A．图b所示原电池能量利用率比上左图所示原电池要高 B．将图b CuSO4溶液换成稀硫酸，铜电极生成标准状况下11.2L气体时，电路中转移2mol电子 C．图a所示单液原电池中，电流流向为铜片→导线→锌片→CuSO4溶液→铜片 D．上述原电池的反应原理为CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4 3．某原电池的总反应离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池为 A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 C．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 4. 根据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时，下列各项中合理的是 选项 正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液) A Zn/ZnCl2溶液 Fe/H2SO4溶液 B Fe/FeSO4溶液 Zn/ZnCl2溶液 C Zn/H2SO4溶液 Fe/FeCl2溶液 D Fe/ZnSO4溶液 Zn//CuCl2溶液 A．A B．B C．C D．D 5. 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解 根据实验现象判断下列说法错误的是 A．装置甲中正极的电极反应式是：2H++2e-=H2↑ B．四种金属的活泼性强弱顺序为：C>B>A>D C．装置乙中B为负极 D．装置丙中负极电极反应式为：A-2e-=A2+ 6. 用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂- KNO3的U型管)构成一个原电池。 ①在外电路中，电流由银电极流向铜电极 ②正极反应为：Ag++e-=Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池将停止工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液 ⑥电子的移动方向：Cu极-导线-Ag电极- AgNO3溶液 上述①~⑥中正确的有 A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 7. 某学习小组查阅资料知氧化性：MnO4-＞Fe3+，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是 A．溶液A为Fe2(SO4)3溶液 B．乙烧杯中的电极反应式为MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O C．外电路的电流方向为从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO42-移向乙烧杯 8. 将反应2Cu+ Ag2O =Cu2O+2Ag设计成如下图所示的原电池，下列说法正确的是 A．Ag2O/Ag电极为负极 B．电池工作时，OH-向正极移动 C．电池工作时，电子由Cu流向Ag2O D．理论上每消耗6.4gCu，外电路中通过的电子为0.2mol 二、化学电源 (一)一次电池 1.市售某种锌锰干电池的构造如图所示，该干电池反应原理的化学方程式为：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)，下列说法错误的是 A．该干电池是碱性锌锰干电池 B．电池工作时，NH4+向正极移动 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．正极电极反应为：NH4++MnO2+e-=MnO(OH)+NH3 2.碱性锌锰电池结构如下图所示，下列说法中不正确的是： A．碳棒与铜帽作负极，电极附近发生氧化反应 B.负极电极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 C. 金属外壳是正极，电极反应为：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- D. 比能量和可储存时间比普通锌锰干电池差 3.激光笔及一些小型电器常用纽扣式银锌电池，其电池结构如下图所示，下列说法中正确的是： A.金属外壳a为正极 B. 正极的电极反应式为 C.该电池没有回收价值 D.充电时金属外壳a处的反应为：Zn（OH）2+2e-=Zn+2OH- 4．海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是 A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于二次电池 （二）二次电池 1. 铅蓄电池是汽车常用的蓄电池，其总反应：。下列说法不正确的是 A．放电时，当外电路上有2mole-通过时，负极质量增加96g B．放电时正极反应式PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O C．充电一段时间生成硫酸的物质的量增加 D．若用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水，每消耗1molPb，在阴极产生2molNaOH 2. 铁镍可充电电池以KOH溶液为电解液，放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法正确的是 A．放电时，正极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2 B．放电时，K+向Fe电极迁移 C．放电时，负极区pH增大 D．充电时，实现了电能向化学能的转化 3. 氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是 A．放电时，OH-从电极a移向电极b B．放电时，总反应为6NiOOH+2Bi=6NiO+Bi2O3+3H2O C．充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极 D．充电时，电路中转移1mol电子，阳极质量减少17g 4. 锂离子电池是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca-LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为：下列说法错误的是 A．放电时，钙电极为负极，发生氧化反应 B．充电时，Ca2+在阴极处得电子 C．LiPF6-LiAsF6电解质可以换成水溶液做电解质 D．充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极的电极反应式为LiFePO4-xe-=Li1-XFePO4+xLi+ 5. 中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性Zn-CO2电池，实现了CO2和HCOOH之间的高效可逆转换，其反应原理如图所示： 已知双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法错误的是 A．充电时，OH-由双极膜移向Zn电极 B．放电时，Pd电极表面的电极反应为：CO2+2e-+2H+=HCOOH C．放电时和充电时，Pd电极的电势均高于Zn电极 D．当外电路通过1mol电子时，双极膜中解离水的物质的量为1mol 6．我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2二次电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域。如图是其放电过程工作示意图，下列说法不正确的是 A．放电时，PbO2为原电池的正极 B．每消耗6.5gZn就有0.2molK+通过交换膜a进入B区域 C．电池反应的离子方程式为PbO2+SO42-+Zn+2H2O=PbSO4+[Zn(OH)4]2- D．b为阳离子交换膜 (三)燃料电池 1. 一种氢氧燃料电池的装置如图所示(电解质溶液为稀H2SO4溶液，两电极均为惰性电极)。下列说法正确的是 A．该装置的能量主要由电能转化为化学能 B．N电极上的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH- C．每转移0.2mol电子，此时消耗H2的体积为2.24L D．该电池的总反应为2H2+O2=2H2O 2. 氢氧熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池，具有效率高、无污染、燃料多样、余热利用价值高等优点，电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．该电池在常温下也能正常工作 B．H2通入负极，发生还原反应 C．正极反应式为O2+ 2CO2+4e- =2CO32- D．电池工作时，外电路中流过2 mol电子，消耗22.4L H2 3. 碳固体氧化物电池是一种高效、环境友好的燃料电池。电池工作时，物质的转化原理如图所示。下列说法正确的是 A．多孔电极a为负极 B．多孔电极b的反应：CO-2e-+O2-=CO2 C．整个装置的总反应：CO2+C=2CO D．该电池能将碳燃料产生的能量100%转化为电能 4. 燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法不正确的是 A．Pt2电极为正极 B．K+将由Pt1电极区向Pt2电极区移动 C．用该电池电解饱和食盐水，当消耗1molO2时，可产生标准状况下22.4L的H2 D．Pt2电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- 5.如图是甲醇燃料电池的结构示意图，电池反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，下列说法正确的是 A．左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇 B．右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气 C．负极反应为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ D．正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH- 6.电化学气敏传感器法可用来测定空气中CO含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．工作电极上的反应式为CO+H2O+2e-=CO2+2H+ B．该电池工作时，外电路中电子的流动方向为工作电极→H2SO4溶液→铂电极→灯泡→工作电极 C．每消耗0.2mol O2，同时产生CO2的质量为17.6g D．电池工作一段时间后，溶液的pH增大 7．杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池，下列说法错误的是 A．OH-向负极移动 B．可选用石墨、Pt作电极 C．负极发生的电极反应为：CH3OH-6e-+6OH-=CO2↑+5H2O D．相比直接燃烧甲醇发电，甲醇燃料电池能量利用率高 8．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是 A. “有氧反应”的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e-=4OH- B. 微生物促进了反应中电子的转移 C. 质子通过交换膜从负极区移向正极区 D. 电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 9.钴酸锂(LiCoO2)电池的工作原理如图所示，其中A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为锂的载体)，电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池的反应式为：。下列说法中错误的是 A．充电时Li+由B极区域移向A极区域 B．放电时，B为正极，电极反应式为：Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2 C．充电时，A为阴极，发生氧化反应C6+xLi++xe-=LixC6 D．电解质不可以用LiCl溶液代替 10．最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入天然气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2-离子。回答如下问题： （1）这个电池的正极发生的反应是： ； （2）固体电解质里的O2-向 极（填“正”或“负”）移动； （3）天然气燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生 堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。 （4）若将此甲烷燃料电池设计成在25%的KOH溶液中的电极反应，该电池的负极区域的碱性会 （填“增强”、“减弱”或“不变”）。 三、以上知识的综合应用 1. 有A、B、C、D四块未知金属片，欲判断其金属活动性顺序，进行如下实验，根据电流表指针偏转方向，可以获知： ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极 ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡 ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应 据此，判断四种金属的活动性顺序是（　　） A．A＞B＞C＞D B．B＞D＞C＞A C．A＞C＞D＞B D．C＞A＞B＞D 2. 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 3. 硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如图所示的实验装置，结果电流表指针发生了偏转。下列说法中，正确的是(　　) A. 图示装置中电流方向是从C1到C2 B. C1是负极，发生的反应是2I－－2e－=I2 C. 盐桥中的K＋向C1电极移动 D. 装置发生的总反应是Hg2＋＋2I－=HgI2↓ 4. 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．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 5. 硼化钒（VB2）—空气电池储电能力高，其结构如图所示，负极反应式为2 VB2+22OH—-22e-=V2O5+2B2O3+11H2O。下列叙述正确的是 A．电池工作时，电子由电极X经负载流向硼化钒电极 B．该电池实现了电能转化为化学能 C．正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O D．电池总反应为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5 6. 某科研机构将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池，实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 A．石墨Ⅰ为负极，发生还原反应 B．电池工作时，O2-向石墨Ⅱ电极处移动 C．石墨Ⅱ电极反应式为CO+2e-+O2-=CO2 D．石墨Ⅰ生成22.4LN2时，外电路中通过6mol电子 7. NH3-SOFC燃料电池如图所示。SOFC-O为固体氧离子电解质，沟通内电路。下列说法错误的是(　 ) A. 反应室Ⅰ为负极室 B. 反应室Ⅰ的电解质溶液可能呈酸性 C. 外电路通过1mol电子则内电路通过0.5molO2- D. 标准状况下，向催化室通入4.48LNH3，消耗0.15molO2 8. 一种新型无隔膜Zn/MnO2液流电池的工作原理如图所示。电池以锌箔、石墨毡为电极，ZnSO4和MnSO4的混合液作电解质溶液。下列说法正确的是( ) A．过程I为充电过程，B接电源负极 B．过程I，MnO2沉积过程电极附近溶液pH增大 C．过程II，电解质溶液中SO42-向石墨毡电极移动 D．过程II，当外电路转移2mole-时，两电极质量变化的差值为22g 学科网（北京）股份有限公司 $