专题02 化学电源装置分析（重难点专练）化学沪科版选择性必修1

专题02 化学电源装置分析 类型一 原电池 1．【答案】D 2．【答案】C 3．【答案】D 4．【答案】B 类型二 一次电池 5．【答案】A 6．【答案】C 7．【答案】B 8．【答案】C 类型三 二次电池 9．【答案】D 10．【答案】A 11．【答案】B 12．【答案】C 类型四 燃料电池 13．【答案】C 14．【答案】C 15．【答案】C 16．【答案】B 类型五 新型电池 17．【答案】C 18．【答案】D 19．【答案】B 20．【答案】D 1．【答案】B 2．【答案】C 3．【答案】C 4．【答案】A 5．【答案】B 6．【答案】(1) 抑制水解， 负极 (2) Zn (3) 左到右 7．【答案】(1)防止固体粉末堵塞导管 (2)、、、 (3) 溶液 产生白色沉淀 分解产物含有 白色固体逐渐变为蓝色 (4)取实验后反应管中少量固体，加入稀硫酸溶解，再滴加酸性高锰酸钾溶液溶解，溶液紫色未褪去（或其他合理答案） (5) 正极 8．【答案】(1) 圆底烧瓶 氢氧化钠溶液 (2) (3) (4) (5) 右 0.2 1．【答案】B 2．【答案】D 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1 / 10 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 $ 专题02 化学电源装置分析 类型一 原电池 1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小 D．当电路中有0.2 mol e⁻转移时，Cu电极质量增加6.4 g 2．电化学传感器是将环境中浓度变化转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，电池总反应为。下列说法错误的是 A．电极为电池的正极 B．迁移方向为界面电极 C．该电池工作过程中没有发生氧化还原反应 D．外电路中转移时，生成 3．某同学通过如图所示装置探究铝制品表面出现的白斑，下列说法正确的是 A．铝箔为正极，发生氧化反应而被腐蚀 B．负极反应为 C．由活性炭区向铝箔表面区迁移，铝箔表面有氧气产生 D．白斑的主要成分可能是 4．利用高温固体氧化物燃料电池可去除含硫废气，一种获得单质硫的燃料电池的装置如图所示，下列说法错误的是 A．该装置中阴离子的迁移方向：电极b→电极a B．电极a发生的电极反应： C．相同条件下，电极a与电极b消耗气体的体积比为2∶1 D．该装置能实现含硫废气的资源化利用并获得电能 类型二 一次电池 5．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：锌铜原电池工作时，电流由铜经电流表流向锌 B．图乙：正极的电极反应式为Ag2O + 2e-+ 2H+ = 2Ag + H2O C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生还原反应 D．图丁：铅蓄电池充电时，Pb接电源正极做阳极 6．现代社会的一切活动都离不开能量，下列属于把化学能转化为热能的是 A．碱性锌锰电池 B．风力发电机 C．燃料燃烧 D．太阳能电池板 A．A B．B C．C D．D 7．近年来，我国在航天、材料、能源、深海等领域取得了重大突破。下列说法正确的是 A．人形机器人由“赛场”走向“市场”，机器人所使用的锂电池为一次电池 B．隐形战机的隐身涂层材料之一为石墨烯，石墨烯是一种新型无机非金属材料 C．长征五号火箭使用液氧煤油发动机，煤油属于酯类化合物 D．“海牛Ⅱ号”深海钻探采用的钛合金钻头，其耐腐蚀性比纯钛强但硬度比纯钛低 8．一种用于心脏起搏器的微型电池，其电极材料是石墨和锂，电解质溶液为等物质的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。这种电池的总反应为＋2S，下列说法不正确的是 A．该电池具有容量大、寿命长和电压稳定等特点 B．电池工作时，向石墨电极方向移动 C．可以用来代替 D．正极反应式为 类型三 二次电池 9．根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 将镁片和铝片分别打磨后，与溶液组成原电池装置。片刻后镁片表面产生大量气泡，铝片表面产生的气泡很少 为电池负极 B 在一支的注射器中充入，达平衡后，向内推动注射器活塞减小管内容积，气体颜色变浅 增大压强，平衡正向移动 C 铅酸蓄电池使用过程时两极板质量均减小 此时电池发生放电过程 D 向两支相同试管中各加入溶液，分别放入盛有冷水、热水的烧杯中，再同时向两支试管中加入溶液。热水烧杯中的试管先出现乳白色浑浊 升高温度可以加快化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 10．化学与生活密切相关，下列说法错误的是 A．明矾可用于饮用水的消毒杀菌 B．一次性保暖贴有效成分是铁、活性炭、水和食盐 C．泡沫灭火器中的试剂是硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液 D．锂离子电池可用于大型储能电站，以实现对电网供电的灵活调节 11．高功率(M是表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车，总反应方程式如下：。下列叙述错误的是 A．放电时移向负极 B．充电时阳极反应为： C．该电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应 D．放电时每转移电子，正极有被还原 12．下列电池工作时，在正极得电子的是 A B C D 锌锰电池 铅蓄电池 伏打电池 镍镉电池 A．A B．B C．C D．D 类型四 燃料电池 13．化学与生活、生产和科技息息相关。下列说法错误的是 A．燃料电池放电时主要将化学能转化为电能 B．酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，它属于一次电池 C．铅蓄电池主要用于电动车和汽车上，其放电时负极质量不变 D．2025年8月17日发射的“长征六号改运载火箭”使用的太阳能电池不属于化学电源 14．采用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了零排放的循环使用。一种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从N极通过负载流向M B．该燃料电池工作过程中，右侧pH保持不变 C．左侧消耗32 g甲醇时，理论上右侧消耗1.5 mol D．M极电极反应： 15．下列有关说法正确的是 A．，则的燃烧热 B．一定条件下，将和置于密闭的容器中充分反应生成，放热19.3 kJ，其热化学方程式为 C．甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应式为 D．，则1 mol稀硫酸和足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为114.6 kJ 16．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是 A．燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能 B．负极反应式： C．该电池工作时，正极附近溶液的碱性减弱 D．通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移 类型五 新型电池 17．我国学者发明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(如图)。下列说法正确的是 A．CuAg电极为正极 B．放电过程中，OH-通过交换膜从左室传递到右室 C．CuRu电极上的电极反应为 D．处理废水过程中溶液不变，无须补加 18．二硫化亚铁（）因其高理论比容量和电压平台而被广泛应用于热电池（一种需要达到一定温度才能工作的电池）。一种金掺杂的（）热电池的结构如图所示。电池放电后有、生成。下列说法正确的是 A．放电时，电极为电池的负极，发生还原反应 B．常温下，电池不能工作的原因是、和为共价化合物 C．放电时，电极上发生的反应为 D．若电池充电时的效率为80%，则转移时，实际需要输入的电量 19．某沉积物微生物电池可以回收处理含硫废渣主要成分为，其工作原理如图。已知：随酸性增强，硫氧化菌的活性逐渐降低。下列说法正确的是 A．外电路的电流方向：碳棒碳棒 B．碳棒存在电极反应： C．工作一段时间后，硫氧化菌活性降低，电池效率升高 D．每处理，理论上需要光合菌生产标准状况下 20．三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图，图中有机废水中有机物可用表示，咸水中的主要溶质为NaCl。下列有关说法正确的是 A．a电极电势高于b电极电势 B．a电极反应式为： C．b电极附近溶液的减小 D．C为交换膜，D为交换膜 1．化学反应伴随着能量变化，下列说法正确的是 A．原电池是将电能转化成化学能的装置 B．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合研磨反应吸收热量 C．101 kPa时，1 mol纯物质燃烧所放出的热量为该物质的燃烧热 D．在标况下发生的反应书写热化学方程式时不需要注明温度和压强 2．根据反应：设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂—饱和溶液。下列说法错误的是 A．电极材料为 B．盐桥中向电极移动 C．溶液可以为盐酸 D．电极上发生还原反应 3．锂硫()电池因其超高的理论能量密度而成为下一代可充电电池，放电时的工作原理如图所示。放电时，下列有关说法错误的是 A．电子从a极流出经外电路流向b极 B．正极反应式： C．a极发生还原反应，b极为正极 D．a极消耗1.4 g Li时，理论上转移电子数为 4．下列对事实的解释正确的是 选项 事实 解释 A 装有 的密闭烧瓶冷却后颜色变浅 转化为 的反应放热 B 锌片与稀硫酸反应过程中滴加几滴 溶液，溶液中产生气泡的速率加快 是反应的催化剂 C 工业上采用高压条件下合成氨 增大压强可增大活化分子百分数 D ΔH>0，升温利于HI分解 升高温度，v正加快，v逆减慢 A．A B．B C．C D．D 5．如图所示的新型电池可以处理含CN⁻的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法错误的是 A．电子由a极经导线流向b极 B．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 C．a极的电极反应式为 D．若以饱和食盐水代替海水进行实验，处理废水中0.2mol 的同时，可除去1mol的NaCl 6．“新能源”汽车的核心是新型电池的研究与开发，下面是几种原电池反应，回答下列问题： (1)现有如下双液原电池装置： ①配制稀的硫酸亚铁溶液时需要加入适量的稀硫酸，加入适量稀硫酸的原因是(用必要的文字和离子方程式表示)______。 ②石墨a是______(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，石墨b的电极反应式是______。 (2)已知：碱性铁电池的电池反应为：。该电池的负极材料是______(填化学式)，正极的电极反应式是______。 (3)某新型储能电池原理如图所示。 已知充电时多孔碳电极反应：。 ①写出放电时正极的电极反应式______。 ②充电时穿过质子交换膜由______(填“左到右”或“右到左”)移动。 7．硫酸亚铁在印染、医药、化肥等多个行业有广泛应用。已知：。某学习小组对硫酸亚铁晶体的热分解产物进行探究。回答下列问题： (1)装置A中石棉绒的作用为__________________________________________________。 (2)按气流方向，上述装置合理的连接顺序为___________。 、________、________________、________（填装置口小写字母） (3)该小组同学按上述顺序连接各装置并进行实验，请为他们补全表格： 装置编号 填装试剂 实验现象 实验结论 A 绿色固体逐渐变为红色粉末 B ①________ ②________ 分解产物中含有 C 品红溶液 溶液由红色褪为无色 ③_________ D 无水粉末 ④________ 分解产物中含有水蒸气 E NaOH溶液 (4)设计实验证明A中得到的红色粉末不含+2价铁元素：__________（简述实验操作及现象）。 (5)利用双氧水氧化吸收可消除其对环境的污染，设计装置如图所示（已知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许通过）。石墨2为________（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为_____________________________________。 8．我国长征系列火箭所用的推进剂中的燃料属肼类燃料。某小组在实验室用溶液和反应制备肼（），并进行相关的性质探究实验。 Ⅰ．制备（如图所示） (1)仪器的名称是__________，装置中盛放的试剂是__________。 (2)制备的离子方程式为__________。 Ⅱ．探究水合肼的还原性与碱性。 将制得的肼分离提纯后，进行如图所示实验。 【实验现象】振荡时，有无色无味气体产生，有灰白色固体生成，一段时间后固体变为黑色，黑色固体可能是、中的一种或两种。 (3)写出实验过程中能表现肼具有还原性的离子方程式______________________________。 Ⅲ．一种肼（）燃料电池的工作原理如图所示。 (4)a极的电极反应式为__________。 (5)当电池工作时，通过质子交换膜移动的方向：向__________。（填“左、右”）若利用该电池电解饱和食盐水，当消耗时，将产生氢气__________mol。 1．（2026·甘肃·高考真题）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 2．（2026·江苏·高考真题）镁锰干电池的结构如图所示，作电解质，干电池的总反应式：，该电池缺点是易“鼓包”。下列说法正确的是 A．镁合金作负极，发生还原反应 B．电池工作过程中，从负极向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应： D．参加反应，理论上外电路通过的电子总量为 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1 / 10 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 $ 专题02 化学电源装置分析 类型一 原电池 1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量减小 D．当电路中有0.2 mol e⁻转移时，Cu电极质量增加6.4 g 【答案】D 【详解】A．由分析可知，为正极，正极发生得电子的还原反应，A错误； B．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，为阴离子无法穿过交换膜，且甲池中不参与电极反应，故不变，B错误； C．电池工作时，乙池中每析出 （质量），就有 （质量）从甲池通过交换膜进入乙池，因此乙池溶液总质量增加，C错误； D．正极反应为，转移电子时，生成，质量为，即Cu电极质量增加，D正确； 故选D。 2．电化学传感器是将环境中浓度变化转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，电池总反应为。下列说法错误的是 A．电极为电池的正极 B．迁移方向为界面电极 C．该电池工作过程中没有发生氧化还原反应 D．外电路中转移时，生成 【答案】C 【详解】A．电极a处得到电子生成，发生还原反应，故电极a为电池的正极，A正确； B．原电池中阴离子向负极移动，电极b为负极，故迁移方向为界面X→电极b，B正确； C．该电池为原电池，工作过程中存在电子转移，被还原、被氧化，发生了氧化还原反应，C错误； D．负极反应为，外电路中转移时，生成，D正确； 故选C。 3．某同学通过如图所示装置探究铝制品表面出现的白斑，下列说法正确的是 A．铝箔为正极，发生氧化反应而被腐蚀 B．负极反应为 C．由活性炭区向铝箔表面区迁移，铝箔表面有氧气产生 D．白斑的主要成分可能是 【答案】D 【详解】A．原电池中铝箔为负极，失电子发生氧化反应被腐蚀，A错误； B．铝做负极，反应式为，B错误； C．原电池中阴离子向负极移动，确实由活性炭（正极）区向铝箔（负极）表面区迁移，但铝箔表面发生反应，无氧气产生，C错误； D．负极生成的与正极生成的结合生成，不稳定易分解生成，因此白斑的主要成分可能是，D正确； 故答案选D。 4．利用高温固体氧化物燃料电池可去除含硫废气，一种获得单质硫的燃料电池的装置如图所示，下列说法错误的是 A．该装置中阴离子的迁移方向：电极b→电极a B．电极a发生的电极反应： C．相同条件下，电极a与电极b消耗气体的体积比为2∶1 D．该装置能实现含硫废气的资源化利用并获得电能 【答案】B 【详解】A．电极b为正极，氧气得电子生成氧离子，电极反应为；电极a为负极，氧离子参与反应并生成水。因此，由电极b侧穿过氧离子固体电解质膜迁移到电极a侧，A正确； B．电极a处的转化为，硫元素的化合价由−2价升高到0价，故每2 mol 失去4 mol电子。原式把这一过程写成得电子的形式，且左右两侧总电荷不相等；同时，固体电解质传导的是，应将其列入反应物，并结合图中产物配平。正确的电极反应为，B错误； C．将负极反应与正极反应相加，可得电池总反应为。由反应系数可知，消耗的与的物质的量之比为2∶1；同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，故电极a与电极b消耗气体的体积比为2∶1，C正确； D．该装置将含硫废气中的转化为单质硫，实现含硫废气的资源化利用；同时，燃料电池将化学能转化为电能，D正确； 故选B。 类型二 一次电池 5．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：锌铜原电池工作时，电流由铜经电流表流向锌 B．图乙：正极的电极反应式为Ag2O + 2e-+ 2H+ = 2Ag + H2O C．图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生还原反应 D．图丁：铅蓄电池充电时，Pb接电源正极做阳极 【答案】A 【详解】A．图甲为锌铜原电池，锌为负极，铜为正极，电流由铜经电流表流向锌；故A正确； B．正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾，所以正极的极反应为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，故B错误； C．锌筒作负极，发生氧化反应，极反应式：Zn-2e-=Zn2+，故C错误； D．图丁为铅蓄电池，放电时，铅为负极，则充电时，铅作阴极，与电源负极相连，故D错误； 答案选A。 6．现代社会的一切活动都离不开能量，下列属于把化学能转化为热能的是 A．碱性锌锰电池 B．风力发电机 C．燃料燃烧 D．太阳能电池板 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．碱性锌锰电池为原电池，可将化学能转化为电能，A不符合题意； B．风力发电机是将风能（机械能）转化为电能的装置，B不符合题意； C．燃料燃烧时发生化学反应释放热量，实现化学能向热能的转化，C符合题意； D．太阳能电池板可将太阳能转化为电能，D不符合题意； 故选C。 7．近年来，我国在航天、材料、能源、深海等领域取得了重大突破。下列说法正确的是 A．人形机器人由“赛场”走向“市场”，机器人所使用的锂电池为一次电池 B．隐形战机的隐身涂层材料之一为石墨烯，石墨烯是一种新型无机非金属材料 C．长征五号火箭使用液氧煤油发动机，煤油属于酯类化合物 D．“海牛Ⅱ号”深海钻探采用的钛合金钻头，其耐腐蚀性比纯钛强但硬度比纯钛低 【答案】B 【详解】A．锂电池可充电后反复使用，属于二次电池，不属于一次电池，A错误； B．石墨烯是碳元素形成的单质，属于新型无机非金属材料，B正确； C．煤油是石油分馏产物，成分为多种烃类的混合物，不属于酯类化合物，C错误； D．合金的硬度一般高于其成分纯金属，钛合金的硬度比纯钛高，D错误； 故选B。 8．一种用于心脏起搏器的微型电池，其电极材料是石墨和锂，电解质溶液为等物质的量的LiCl、AlCl3溶解在SOCl2中形成的溶液。这种电池的总反应为＋2S，下列说法不正确的是 A．该电池具有容量大、寿命长和电压稳定等特点 B．电池工作时，向石墨电极方向移动 C．可以用来代替 D．正极反应式为 【答案】C 【详解】A．该电池用于心脏起搏器，应具有容量大、寿命长和电压稳定等特点，A正确； B．石墨是正极，Li+作为阳离子应向正极(石墨电极)移动，B正确； C．锂是活泼金属，与水剧烈反应，不能用水代替SOCl2，C不正确； D．由分析可知，该正极反应式正确，符合电子转移和原子守恒，D正确； 故选C。 类型三 二次电池 9．根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 将镁片和铝片分别打磨后，与溶液组成原电池装置。片刻后镁片表面产生大量气泡，铝片表面产生的气泡很少 为电池负极 B 在一支的注射器中充入，达平衡后，向内推动注射器活塞减小管内容积，气体颜色变浅 增大压强，平衡正向移动 C 铅酸蓄电池使用过程时两极板质量均减小 此时电池发生放电过程 D 向两支相同试管中各加入溶液，分别放入盛有冷水、热水的烧杯中，再同时向两支试管中加入溶液。热水烧杯中的试管先出现乳白色浑浊 升高温度可以加快化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．可与溶液反应，不与溶液反应，该原电池中为负极，为正极，正极生成，故镁片表面产生气泡，结论错误，A不符合题意； B．向内推动活塞减小容积时，浓度瞬间增大，气体颜色先变深，后因平衡正向移动，颜色略变浅，但最终颜色比压缩前深，实验现象描述错误，B不符合题意； C．铅酸蓄电池放电时，负极、正极均转化为，两极质量均增大；充电时两极分别转化为和，质量均减小，故此时为充电过程，C不符合题意； D．两组实验只有温度不同，其余条件均一致，热水中先出现浑浊，说明升高温度化学反应速率加快，D符合题意； 故选D。 10．化学与生活密切相关，下列说法错误的是 A．明矾可用于饮用水的消毒杀菌 B．一次性保暖贴有效成分是铁、活性炭、水和食盐 C．泡沫灭火器中的试剂是硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液 D．锂离子电池可用于大型储能电站，以实现对电网供电的灵活调节 【答案】A 【详解】A．明矾溶于水电离出的水解生成胶体，仅能吸附水中悬浮杂质实现净水，无强氧化性，无法对饮用水消毒杀菌，A错误； B．一次性保暖贴利用铁的吸氧腐蚀放热的原理工作，铁、活性炭、食盐、水可构成原电池，实现铁的氧化放热，成分描述正确，B正确； C．泡沫灭火器利用和的双水解反应，生成和泡沫实现灭火，所用试剂为硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液，C正确； D．锂离子电池比能量高、可稳定充放电，可用于大型储能电站，在用电低谷时储电、用电高峰时放电，实现电网供电的灵活调节，D正确； 故答案选A。 11．高功率(M是表示储氢合金)电池已经用于混合动力汽车，总反应方程式如下：。下列叙述错误的是 A．放电时移向负极 B．充电时阳极反应为： C．该电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应 D．放电时每转移电子，正极有被还原 【答案】B 【详解】A．放电时为原电池，阴离子OH-向负极迁移，A正确； B．充电时阳极发生氧化反应，电极反应为，B错误； C．放电时负极与充电时阳极失电子，均发生氧化反应，C正确； D．根据正极反应式，每转移1 mol电子，1 mol NiOOH被还原，D正确； 故选B。 12．下列电池工作时，在正极得电子的是 A B C D 锌锰电池 铅蓄电池 伏打电池 镍镉电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．锌锰电池中，石墨作正极，MnO2在正极得电子生成MnOOH，A项不选； B．铅蓄电池中，PbO2作正极，得电子生成PbSO4，B项不选； C．伏打电池中铜片为正极，O2在铜片上得电子，C项选； D．镍镉电池电池中，NiOOH在正极得电子生成Ni(OH)2，D项不选； 答案选C。 类型四 燃料电池 13．化学与生活、生产和科技息息相关。下列说法错误的是 A．燃料电池放电时主要将化学能转化为电能 B．酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，它属于一次电池 C．铅蓄电池主要用于电动车和汽车上，其放电时负极质量不变 D．2025年8月17日发射的“长征六号改运载火箭”使用的太阳能电池不属于化学电源 【答案】C 【详解】A．燃料电池放电时，燃料与氧化剂发生氧化还原反应，主要将化学能转化为电能，A正确； B．酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池，放电后不能通过充电使其恢复原状，属于一次电池，B正确； C．铅蓄电池放电时，负极上的铅失去电子，与溶液中的结合生成难溶的，电极反应为。生成的硫酸铅附着在负极上，因此负极质量增大，C错误； D．太阳能电池直接将光能转化为电能，不依靠化学反应提供电能，因此不属于化学电源，D正确； 故选C。 14．采用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了零排放的循环使用。一种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从N极通过负载流向M B．该燃料电池工作过程中，右侧pH保持不变 C．左侧消耗32 g甲醇时，理论上右侧消耗1.5 mol D．M极电极反应： 【答案】C 【详解】A．放电时，电子由负极（M极）通过负载流向正极（N极），不是从N极流向M极，A错误； B．N为正极，放电过程中，右侧氧气得电子生成氢氧根，钾离子移向右侧使氢氧化钾浓度增大，pH增大，B错误； C．，电路中转移6 mol电子，理论上消耗，C正确； D．根据分析，M极甲醇被氧化为，其电极反应式为，D错误； 故答案选C。 15．下列有关说法正确的是 A．，则的燃烧热 B．一定条件下，将和置于密闭的容器中充分反应生成，放热19.3 kJ，其热化学方程式为 C．甲烷燃料电池以KOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应式为 D．，则1 mol稀硫酸和足量氢氧化钡溶液反应放出的热量为114.6 kJ 【答案】C 【详解】A．燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时的反应焓变，氢气燃烧的指定产物为液态水。题给反应生成的是气态水，将反应焓变除以2，得到的只是1 mol氢气燃烧生成气态水时的反应焓变。气态水转化为液态水还会放热，因此氢气燃烧热对应的热化学关系应为，A错误； B．合成氨反应是可逆反应，充分反应后仍有氮气和氢气剩余，实际参加反应的氮气少于0.5 mol。设实际参加反应的氮气为，则。将实际放热量按反应方程式中消耗1 mol氮气折算，反应焓变为，故热化学关系应满足，不能直接把实际放热量乘以2作为该反应的反应热数值，B错误； C．燃料电池的负极发生氧化反应，甲烷中碳元素的化合价由价升高到价，每个甲烷分子失去8个电子。在KOH溶液中，碳元素最终以的形式存在。结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒，负极的电极反应式为，C正确； D．稀硫酸与足量氢氧化钡溶液反应时，既发生中和反应，又生成硫酸钡沉淀，总离子方程式为。1 mol硫酸完全反应生成2 mol水，仅中和反应放出的热量为，生成硫酸钡沉淀还会放热，故反应放出的总热量大于114.6 kJ，D错误； 故选C。 16．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是 A．燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能 B．负极反应式： C．该电池工作时，正极附近溶液的碱性减弱 D．通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移 【答案】B 【详解】A．燃料电池工作时，化学能除转化为电能外，还会部分转化为热能等其他形式的能量，无法全部转化为电能，A错误； B．负极上乙烷发生失电子的氧化反应，强碱性环境中C元素最终转化为，经原子、电荷配平后电极反应式为，B正确； C．正极反应为，反应生成，正极附近溶液碱性增强，C错误； D．题目未指明处于标准状况下，无法计算5.6L 的物质的量，也就无法确定转移电子的物质的量，D错误； 故选B。 类型五 新型电池 17．我国学者发明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(如图)。下列说法正确的是 A．CuAg电极为正极 B．放电过程中，OH-通过交换膜从左室传递到右室 C．CuRu电极上的电极反应为 D．处理废水过程中溶液不变，无须补加 【答案】C 【详解】A．电子由电极流出，原电池中电子流出的电极为负极，因此为负极，A错误； B．放电时阴离子向负极移动，负极位于左室，因此应从右室传递到左室，B错误； C．为正极，中元素从价降低为中的价，每个得到，碱性环境下结合电荷守恒、原子守恒配平得电极反应为，C正确； D．由分析可知，负极电极方程式为：2HCHO+4OH-﹣2e﹣=2HCOO﹣+H2↑+2H2O，正极电极方程式为：6H2O+8e﹣=NH3↑+9OH﹣，总反应为8HCHO+7OH-=NH3+8HCOO-+4 H2↑+2H2O，处理废水过程中消耗OH-，溶液pH减小，需补加 KOH，D错误； 故选C。 18．二硫化亚铁（）因其高理论比容量和电压平台而被广泛应用于热电池（一种需要达到一定温度才能工作的电池）。一种金掺杂的（）热电池的结构如图所示。电池放电后有、生成。下列说法正确的是 A．放电时，电极为电池的负极，发生还原反应 B．常温下，电池不能工作的原因是、和为共价化合物 C．放电时，电极上发生的反应为 D．若电池充电时的效率为80%，则转移时，实际需要输入的电量 【答案】D 【详解】A．放电时电极转化为，失电子，因此为负极，负极发生氧化反应，A错误； B．、、均为离子化合物，常温下为固体，无自由移动的离子无法导电，因此常温下电池不能工作，B错误； C．放电时电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为，选项中写为失电子，C错误； D．充电效率为实际转移电子量与输入电子量的比值，若实际转移，则需要输入的电子物质的量为，即对应的电量，D正确； 故选D。 19．某沉积物微生物电池可以回收处理含硫废渣主要成分为，其工作原理如图。已知：随酸性增强，硫氧化菌的活性逐渐降低。下列说法正确的是 A．外电路的电流方向：碳棒碳棒 B．碳棒存在电极反应： C．工作一段时间后，硫氧化菌活性降低，电池效率升高 D．每处理，理论上需要光合菌生产标准状况下 【答案】B 【详解】A．根据分析，碳棒a为原电池的正极，碳棒b为负极，则外电路的电流方向：碳棒a→碳棒b，A错误； B．根据分析，碳棒b为负极，在硫氧化菌的催化作用下，硫失去电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极方程式为：，B正确； C．由题给信息可知，随酸性增强，硫氧化菌的活性逐渐降低，电池工作一段时间后，溶液酸性增强，则硫氧化菌活性降低，导致电池效率也降低，C错误； D．根据分析，该电池正极电极方程式为：，，由图可知，二硫化亚铁最终转化为硫酸亚铁，在转化过程中失去电子的物质的量为14mol，则由得失电子守恒可知，理论上需要光合菌生产氧气的物质的量为：，标准状况下氧气的体积为：，D错误。 故答案选B。 20．三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图，图中有机废水中有机物可用表示，咸水中的主要溶质为NaCl。下列有关说法正确的是 A．a电极电势高于b电极电势 B．a电极反应式为： C．b电极附近溶液的减小 D．C为交换膜，D为交换膜 【答案】D 【详解】A．该装置为原电池，a电极上有机物发生氧化反应，为原电池的负极，b电极上硝酸根发生还原反应，为原电池的正极，原电池中正极电势高于负极电势，故a电极电势低于b电极电势，A错误； B．a电极为负极，有机物发生失电子的氧化反应，电极反应式应为，选项中反应式为得电子的还原反应，B错误； C．b电极为正极，电极反应为，反应消耗，溶液增大，C错误； D．原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极，咸水中移向负极a室，故C为交换膜；移向正极b室，故D为交换膜，D正确； 故选D。 1．化学反应伴随着能量变化，下列说法正确的是 A．原电池是将电能转化成化学能的装置 B．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合研磨反应吸收热量 C．101 kPa时，1 mol纯物质燃烧所放出的热量为该物质的燃烧热 D．在标况下发生的反应书写热化学方程式时不需要注明温度和压强 【答案】B 【详解】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，将电能转化为化学能的装置为电解池，A错误； B．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体混合研磨的反应为典型吸热反应，反应过程吸收热量，B正确； C．101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量为该物质的燃烧热，选项未提及完全燃烧生成稳定氧化物的限定条件，C错误； D．热化学方程式默认无需注明温度和压强的前提是反应在25℃、101 kPa下进行，标况为0℃、101 kPa，不属于默认条件，需要注明，D错误； 故选B。 2．根据反应：设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂—饱和溶液。下列说法错误的是 A．电极材料为 B．盐桥中向电极移动 C．溶液可以为盐酸 D．电极上发生还原反应 【答案】C 【详解】A．根据总反应，失电子发生氧化反应作负极，左侧烧杯盛装溶液，因此电极材料为，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，电极为正极，因此盐桥中向电极移动，B正确； C．正极区需要含有的电解质溶液才能发生得电子生成Ag的反应，盐酸中不含，无法实现总反应，因此Y不能为盐酸，C错误； D．电极为正极，在电极上得电子，发生还原反应，D正确； 故选C。 3．锂硫()电池因其超高的理论能量密度而成为下一代可充电电池，放电时的工作原理如图所示。放电时，下列有关说法错误的是 A．电子从a极流出经外电路流向b极 B．正极反应式： C．a极发生还原反应，b极为正极 D．a极消耗1.4 g Li时，理论上转移电子数为 【答案】C 【详解】A．锂硫电池放电时，a极为作负极，电子从负极流出经外电路流向正极b极，A正确； B．b极为正极，得电子与结合生成，反应式为，B正确； C．a极为负极，失电子发生氧化反应，b极为正极，选项表述a极发生还原反应，C错误； D．1.4 g 的物质的量为，每个反应失去1个电子，转移电子数为，D正确； 故选C。 4．下列对事实的解释正确的是 选项 事实 解释 A 装有 的密闭烧瓶冷却后颜色变浅 转化为 的反应放热 B 锌片与稀硫酸反应过程中滴加几滴 溶液，溶液中产生气泡的速率加快 是反应的催化剂 C 工业上采用高压条件下合成氨 增大压强可增大活化分子百分数 D ΔH>0，升温利于HI分解 升高温度，v正加快，v逆减慢 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．冷却后烧瓶颜色变浅，说明浓度降低，平衡正向移动，根据勒夏特列原理，降低温度平衡向放热方向移动，因此转化为的反应放热，A正确； B．加入后，置换出，二者与稀硫酸形成铜锌原电池加快反应速率，不是反应的催化剂，B错误； C．增大压强仅会提高单位体积内活化分子数目，活化分子百分数不变，活化分子百分数仅由温度、催化剂改变，C错误； D．升高温度时，和均会加快，该反应为吸热反应，增大幅度大于，因此平衡正向移动利于分解，D错误； 故选A。 5．如图所示的新型电池可以处理含CN⁻的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法错误的是 A．电子由a极经导线流向b极 B．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 C．a极的电极反应式为 D．若以饱和食盐水代替海水进行实验，处理废水中0.2mol 的同时，可除去1mol的NaCl 【答案】B 【详解】A．a极上转化为和，发生失电子的氧化反应，为负极，b极为正极，原电池中电子由负极经导线流向正极，A正确； B．为达到淡化海水的目的，海水中的阴离子需要向负极a移动，故交换膜Ⅰ为阴离子交换膜；阳离子需要向正极b移动，故交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，B错误； C．碱性条件下，a极失电子生成和，每个共升高5价，2个共失去10个电子，结合电荷、原子守恒配平的电极反应式正确，C正确； D．处理0.2mol 时，转移电子的物质的量为，此时有1mol 移向a极、1mol 移向b极，可除去1mol ，D正确； 故选B。 6．“新能源”汽车的核心是新型电池的研究与开发，下面是几种原电池反应，回答下列问题： (1)现有如下双液原电池装置： ①配制稀的硫酸亚铁溶液时需要加入适量的稀硫酸，加入适量稀硫酸的原因是(用必要的文字和离子方程式表示)______。 ②石墨a是______(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，石墨b的电极反应式是______。 (2)已知：碱性铁电池的电池反应为：。该电池的负极材料是______(填化学式)，正极的电极反应式是______。 (3)某新型储能电池原理如图所示。 已知充电时多孔碳电极反应：。 ①写出放电时正极的电极反应式______。 ②充电时穿过质子交换膜由______(填“左到右”或“右到左”)移动。 【答案】(1) 抑制水解， 负极 (2) Zn (3) 左到右 【详解】（1）①硫酸亚铁溶液中的会发生水解：，加入硫酸的目的是抑制其水解； ②由图可知，在该双液原电池中，溶液中Fe2+会失去电子变为，发生氧化反应，故FeSO4溶液所在的甲池为负极区，与之相连的石墨a是负极； 在乙池中，KMnO4中的Mn元素化合价从+7价降低到+2价，得到电子发生还原反应，故石墨b的电极反应式为。 （2）由碱性铁电池的电池反应式：可知，该反应中失去，被氧化，作负极；得到，被还原，作正极，故正极的电极反应式为。 （3）①已知充电时，多孔碳电极反应式为：，该电极反应中得到，被还原为，故多孔碳为阴极，则放电时多孔碳为负极，所以放电时左侧电极为正极，正极的电极反应式为：。 ②充电时阳离子向阴极移动，多孔碳电极为阴极，因此从阳极区(左侧)穿过质子交换膜移向阴极区(右侧)，方向为由“左到右”。 7．硫酸亚铁在印染、医药、化肥等多个行业有广泛应用。已知：。某学习小组对硫酸亚铁晶体的热分解产物进行探究。回答下列问题： (1)装置A中石棉绒的作用为__________________________________________________。 (2)按气流方向，上述装置合理的连接顺序为___________。 、________、________________、________（填装置口小写字母） (3)该小组同学按上述顺序连接各装置并进行实验，请为他们补全表格： 装置编号 填装试剂 实验现象 实验结论 A 绿色固体逐渐变为红色粉末 B ①________ ②________ 分解产物中含有 C 品红溶液 溶液由红色褪为无色 ③_________ D 无水粉末 ④________ 分解产物中含有水蒸气 E NaOH溶液 (4)设计实验证明A中得到的红色粉末不含+2价铁元素：__________（简述实验操作及现象）。 (5)利用双氧水氧化吸收可消除其对环境的污染，设计装置如图所示（已知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许通过）。石墨2为________（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为_____________________________________。 【答案】(1)防止固体粉末堵塞导管 (2)、、、 (3) 溶液 产生白色沉淀 分解产物含有 白色固体逐渐变为蓝色 (4)取实验后反应管中少量固体，加入稀硫酸溶解，再滴加酸性高锰酸钾溶液溶解，溶液紫色未褪去（或其他合理答案） (5) 正极 【详解】（1）在加热固体粉末时，气流容易将细小的固体粉末吹入导管中。装置A中石棉绒的作用是阻挡固体颗粒，防止固体粉末堵塞导管。 （2）根据分析，检验顺序依次为：水蒸气 尾气吸收。 首先气体由a进入干燥管D的g端，从f端流出（a g，f ）； 接着进入装置B检验，洗气瓶需“长进短出”，故连接c端，从b端流出（f c，b ）； 然后进入装置C检验，同理“长进短出”，连接e端，从d端流出（b e，d ）； 最后进入装置E吸收尾气，连接h端（d h）。 故填：c、b、e、d。 （3）①② 检验通常使用溶液，溶于水生成硫酸，与反应生成不溶于酸的白色沉淀（注：与不反应），故试剂①为溶液，现象②为产生白色沉淀。 ③ 装置C中品红溶液由红色褪为无色，是的特征漂白现象，结论③为分解产物中含有。 ④ 装置D中装有无水粉末，用于检验水蒸气，遇水会生成五水硫酸铜，现象④为白色固体逐渐变为蓝色。 （4）要证明红色粉末（）中不含+2价铁元素（），可利用的还原性。操作为：取少量固体溶于非氧化性酸（如稀硫酸）中，滴加具有强氧化性且带有颜色的酸性溶液。如果溶液紫色不褪去，说明没有能将其还原的存在。 （5）在该原电池（燃料电池）中，被氧化吸收转化为硫酸，发生氧化反应，故通入的石墨1为负极；具有氧化性，得到电子被还原为水，发生还原反应，故通入的石墨2为正极。 负极上失去电子，在酸性条件下与水反应生成和，电极反应式为：。 8．我国长征系列火箭所用的推进剂中的燃料属肼类燃料。某小组在实验室用溶液和反应制备肼（），并进行相关的性质探究实验。 Ⅰ．制备（如图所示） (1)仪器的名称是__________，装置中盛放的试剂是__________。 (2)制备的离子方程式为__________。 Ⅱ．探究水合肼的还原性与碱性。 将制得的肼分离提纯后，进行如图所示实验。 【实验现象】振荡时，有无色无味气体产生，有灰白色固体生成，一段时间后固体变为黑色，黑色固体可能是、中的一种或两种。 (3)写出实验过程中能表现肼具有还原性的离子方程式______________________________。 Ⅲ．一种肼（）燃料电池的工作原理如图所示。 (4)a极的电极反应式为__________。 (5)当电池工作时，通过质子交换膜移动的方向：向__________。（填“左、右”）若利用该电池电解饱和食盐水，当消耗时，将产生氢气__________mol。 【答案】(1) 圆底烧瓶 氢氧化钠溶液 (2) (3) (4) (5) 右 0.2 【详解】（1）仪器a为圆底烧瓶；氯气通入氢氧化钠溶液可生成制备肼所需的次氯酸钠，因此装置C中盛放NaOH溶液； （2）次氯酸根将氧化为肼，自身还原为氯离子；按原子和电荷守恒配平得 ； （3）肼体现还原性时，将还原为Ag单质，自身N从-2价被氧化为0价生成无色无味的，符合实验现象，对应离子方程式：； （4）a极处肼转化为氮气为负极，氮元素的化合价由−2价升至0价，发生氧化反应；酸性介质中的电极反应式为； （5）a极氧化肼产生，b极为正极，反应消耗，因此通过质子交换膜由左向右移向正极；3.2g 物质的量为0.1 mol，1 mol反应转移4mol电子，因此总转移电子为0.4 mol。电解饱和食盐水生成时，每生成1 mol转移2mol电子，根据电子守恒，生成的物质的量为0.2 mol。 1．（2026·甘肃·高考真题）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 【答案】B 【详解】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。 2．（2026·江苏·高考真题）镁锰干电池的结构如图所示，作电解质，干电池的总反应式：，该电池缺点是易“鼓包”。下列说法正确的是 A．镁合金作负极，发生还原反应 B．电池工作过程中，从负极向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应： D．参加反应，理论上外电路通过的电子总量为 【答案】D 【详解】A．镁合金作负极，但发生的是氧化反应，非还原反应，A错误； B．Br⁻为阴离子，在原电池中应向负极迁移，而非从负极向正极迁移，B错误； C．“鼓包”若因气体产生，该方程式生成O2，但是Mg是强还原剂，反应中Mg应该被氧化，O不会被氧化生成O2；鼓包实际是Mg与水发生副反应生成H2，C错误； D．由总反应可知，2 mol MnO₂参与反应时转移2 mol电子，故1 mol MnO2参与反应时，外电路通过电子总量为1 mol，D正确； 故选D。 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1 / 10 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 $