4.1 原电池 第2课时（分层作业）化学人教版选择性必修1

函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 分层作业 第一节】 原电池 第2课时化学电源 A组 巩固过关 题号 2 3 6 7 8 10 答案 C D C D D D B 11. 【答案】(1)Pb-2e+ O=PbSO4 (2)增大 a (3)96500 (4)ab (5)2Pb+02+2H2SO4=2PbSO4+2H2O (6) 正极 HPbO2+H2=Pb+H:O+OH NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能 12.【答案】(1)B (2 Pb02+2e+SO}+4H+=PbS0,+2H,0 (3) CHOH-6e+80H-=CO+6H2O bc N2H4-4e=N2个+4H (4) 负极 阳离子交换膜 6.2 B组 能力进阶 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 B C A B D D MH+OH--e=M+H,O 8. 【答案】(1) 1 1 1/2 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 CH4-8e+10OH=C0}+7H,0 (2) 正极 1:2 02+2H,0+4e=40H 3) 不能 i会与水发生反应 C组 思维拔高 题号 y 2 答案 B A 212 分层作业 第一节　原电池 第2课时 化学电源 1．（26-27高二上·江苏连云港·阶段检测）科学家最新研究表明，一种糖生物电池可以完全将糖中的化学能量转变为电流，它使用酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断正确的是 A．该电池将电能转化为化学能 B．放电过程中，电池内阳离子向负极迁移 C．该电池不宜在高温下工作 D．若该电池为碱性介质，且以葡萄糖为原料，则电池总反应为 2．（26-27高二上·河南南阳·期中）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为，下列说法中错误的是 A．电池工作时，锌失去电子 B．电池工作时，Zn电极质量可能增大 C．电池正极的电极反应式为： D．放电时体系中OH-物质的量增大，pH增大 3．（26-27高三上·湖北武汉·阶段检测）一种铝-CO2双极膜电池工作原理如图所示。a为石墨电极，b为铝电极，双极膜中水电离产生的H+和OH-可以在电场作用下向两极迁移。下列说法正确的是 A．b为电池的负极，发生还原反应 B．双极膜中的H+移向b电极 C．a电极的反应式为 D．若b电极溶解2.7g，则NaOH溶液质量增加2.7g 4．（2026·贵州黔东南·模拟预测）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 5．（26-27高三上·江苏·阶段检测）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 6．（26-27高二上·福建厦门·阶段检测）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，用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。则下列说法中不正确的是 A．放电时，铝为负极，石墨为正极 B．放电时，电子由Al电极通过导线流向石墨电极 C．充电时的阳极反应为： D．每形成电路中可转移 7．（26-27高三上·河北保定·阶段检测）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．电极a为负极，发生氧化反应 B．钠超离子导体只允许Na+向电极b区迁移 C．电极b区总反应式： D．系统中，电极b区析出的白色晶体为Na2CO3 8．（26-27高二上·湖南长沙·阶段检测）锂—铜空气电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀过程产生电能，放电时的电池总反应为，下列说法错误的是 A．有机电解质作为离子导体，且能避免与锂电极发生反应 B．放电时正极的电极反应式为 C．放电时每通过固体电解质，正极池消耗的体积为（标准状况下） D．铜电极与空气发生反应：，可以使电极材料复原 9．（26-27高三上·北京西城·阶段检测）近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。 已知：工作过程中K2SO4溶液浓度增大 下列说法正确的是 A．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．电极b的反应式： C．理论上，吸收1 mol氧气，K2SO4的物质的量增加2 mol D．中和反应没有电子转移，化学能一定不能转化为电能 10．（26-27高二上·浙江嘉兴·阶段检测）一款以LiAlCl4为离子导体的铝—磷酸铁锂电池，放电时，Li+嵌入Li₁₋ₓFePO4，其工作原理如图所示。设Nₐ为阿伏加德罗常数的值，下列关于该电池放电时说法正确的是 A．正极的电极反应式：LiFePO4-xe-=xLi++Li₁₋ₓFePO4 B．当产生NA个Al2Cl时，Al电极质量减少6.75 g C．电子移动方向：Al电极→负载→Li₁₋ₓFePO4电极→离子导体→Al电极 D．当x个Li+通过选择性透过膜，右池电解液质量减少7x/NAg 11．（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑 (1)负极发生的电极反应为_______。 (2)放电时，溶液的pH_______(填“增大”、“不变”、“减小”)。 (3)放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为_______mol。 (4)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池的性能。碳材料的作用有_______(填字母序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4 c．碳材料作还原剂，使PbO2被还原 (5)铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为_______。 (6)回收废旧铅酸电池可以制备高纯PbO，将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbO2，反应：。制备高纯铅的原电池原理示意图如下图所示。 ①获得高纯铅的电极是_______填“正极”或“负极”)。 ②电池的总反应的离子方程式是_______。 ③从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点：_______。 12．（25-26高二上·天津武清·阶段检测）化学电源在生产生活中的应用： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是_____（填字母）。 A． B． C． D． (2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为：。写出放电时正极的电极反应式：_____。 (3)某种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH溶液（电解质溶液）构成。其中负极反应式为：_____。有关该电池，下列说法正确的是_____（填序号）。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的逐渐减小 c．电池放电时每消耗转移1.2 mol电子 (4)肼-空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼-空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示： ①该燃料电池A电极名称是_____（填“正极”或“负极”），A电极的电极反应式为_____。 ②N膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。 ③当电路中有0.2 mol电子转移时，正极室质量增加_____g。 1．（26-27高三上·山西·阶段检测）水煤气燃料电池的能量转换效率较高，工作原理如图所示（熔融为电解质）。已知：、以体积比1∶1参与反应。 下列叙述错误的是 A．放电时，化学能转化为电能 B．电极电势：电极A>电极B C．电极A反应： D．电池反应： 2．（26-27高二上·江西赣州·阶段检测）锌铜原电池装置如图，已知阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法正确的是 A．电子由锌电极经导线、铜、电解质溶液又回到锌电极，形成闭合回路 B．锌电极上发生还原反应 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大 D．如果把阳离子交换膜换成阴离子交换膜，一段时间后，甲中减小 3．（26-27高三上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）某燃料电池既可提供电能、又可生产乙醛，其主要构成原理如图，下列说法错误的是 A．电池工作时，从质子交换膜左侧迁移至右侧 B．电池工作时，b电极附近pH降低 C．a电极的反应式为 D．电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极 4．（26-27高二上·江西吉安·阶段检测）微生物燃料电池在治理水体富营养化方面发挥了重要作用。如图是某微生物燃料电池工作原理示意图，该装置能同时除去水体中的和沉积物中的。下列说法正确的是 A．电池工作时，除去与的物质的量之比为5∶3 B．电极b为原电池的负极 C．电子移动方向为电极b→沉积物→水体→电极a D．电极a的电极反应式为 5．（26-27高三上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）某微生物脱盐电池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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 B．负极反应为 C．当电路中转移1 mol电子时，理论上b极区域质量减少1.0 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 6．（26-27高三上·湖南长沙·阶段检测）我国科研团队新制备了一种复合催化剂，并将其与金属铝构成可充电型电化学装置，用于将污水中的定向还原为，其工作原理如图所示。电池放电时，水中的氢离子在复合催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在复合催化剂表面的 逐步还原为。 下列说法正确的是 A．放电时，穿过离子交换膜向负极区迁移，负极区的浓度不变 B．放电时，电极每转移8.0 电子时，理论上生成4.0 氢原子 C．充电时，电极的电势比铝电极的低 D．充电时，电池总反应为 7．（25-26高三上·广西南宁·开学考试）锌离子全电池加入弱极性后，利用间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法错误的是 A．理论上该电池不需要补充 B．放电时的电极电势：锌电极电极 C．放电时负极附近电解液中pH增大 D．理论上每消耗11.2L溶解氧，可除去非活性锌65g 8．（26-27高二上·云南·阶段检测）电池在生产、生活中发挥着越来越重要的作用，镍氢电池、燃料电池、锂电池的用途都十分广泛。回答下列问题： (1)图1所示为镍氢电池放电时装置示意图。 ①负极电极反应式为__________。1 mol MH发生反应，__________从侧移向侧。 ②若生成，理论上外电路中通过电子的物质的量为__________mol。 (2)图2所示为碱性甲烷燃料电池装置示意图。 ①通入空气的一极为电池的__________（填“正极”或“负极”）。 ②若转化为，写出a极的电极反应式：________________________________________。 ③若使与恰好完全反应，则理论上两极通入与的体积比（相同条件下）为__________。 (3)图3所示为锂电池装置示意图。 ①左侧的有机电解液__________（填“能”或“不能”）用水性电解质代替，理由是________________________________________。 ②写出b极电极反应式：______________________________。 1．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 2．（2023·新课标卷·高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是    A．放电时为正极 B．放电时由负极向正极迁移 C．充电总反应： D．充电阳极反应： 3．（2023·辽宁·高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是    A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应： 4．（2025·江苏·高考真题）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．外电路每通过电子，电极b上产生 1 / 8 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 $ 分层作业 第一节　原电池 第2课时 化学电源 1．（26-27高二上·江苏连云港·阶段检测）科学家最新研究表明，一种糖生物电池可以完全将糖中的化学能量转变为电流，它使用酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断正确的是 A．该电池将电能转化为化学能 B．放电过程中，电池内阳离子向负极迁移 C．该电池不宜在高温下工作 D．若该电池为碱性介质，且以葡萄糖为原料，则电池总反应为 【答案】C 【详解】A．该电池属于原电池，工作时是将化学能转化为电能，而非电能转化为化学能，A错误； B．原电池放电过程中，电池内的阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移，B错误； C．该电池使用酶作催化剂，高温下酶会变性失去催化活性，因此该电池不宜在高温下工作，C正确； D．碱性介质中，反应生成的会与反应生成，总反应不会有生成，正确总反应为，D错误； 故选C。 2．（26-27高二上·河南南阳·期中）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为，下列说法中错误的是 A．电池工作时，锌失去电子 B．电池工作时，Zn电极质量可能增大 C．电池正极的电极反应式为： D．放电时体系中OH-物质的量增大，pH增大 【答案】D 【分析】Zn失去电子发生氧化反应，作负极；二氧化锰电极作正极。负极反应为，正极反应为：，据此分析； 【详解】A．Zn从0价升高到+2价，原电池中负极发生失电子的氧化反应，因此Zn作为负极失去电子，A正确； B．负极反应为，生成的氢氧化锌附着在锌电极，则会导致锌电极质量增加，B正确； C．根据分析，正极反应为：，C正确； D．根据总反应，反应过程中既不消耗也不生成，故物质的量不变，消耗水使电解液体积变小，pH增大，D错误； 故选D。 3．（26-27高三上·湖北武汉·阶段检测）一种铝-CO2双极膜电池工作原理如图所示。a为石墨电极，b为铝电极，双极膜中水电离产生的H+和OH-可以在电场作用下向两极迁移。下列说法正确的是 A．b为电池的负极，发生还原反应 B．双极膜中的H+移向b电极 C．a电极的反应式为 D．若b电极溶解2.7g，则NaOH溶液质量增加2.7g 【答案】C 【分析】由b极：，可知铝被氧化，故b极作电池负极，a极作电池正极。 【详解】A．b处铝失电子转化为，作电池负极，发生氧化反应而非还原反应，A错误； B．原电池中阳离子向正极迁移，a为正极，故双极膜中移向a电极，B错误； C．a为正极，中C元素从+4价降为中的+2价，一个得2个电子，结合迁移过来的生成，电极反应式为，C正确； D．2.7g 的物质的量为0.1mol，溶解时失去0.3mol电子，为平衡电荷，双极膜中有0.3mol 移向溶液，故溶液增加的质量为，不是2.7g，D错误； 故选C。 4．（2026·贵州黔东南·模拟预测）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 【分析】由原电池中电子移动方向可知，CuAg为负极，HCHO失去电子生成HCOO-和H2，电极方程式为：2HCHO+4OH-﹣2e﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，CuRu为正极，得到电子生成NH3，电极方程式为：6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣，以此解答。 【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。 5．（26-27高三上·江苏·阶段检测）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 【分析】放电时为负极，电极反应式为，放电时电极为正极，电极反应式为； 【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。 6．（26-27高二上·福建厦门·阶段检测）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，用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。则下列说法中不正确的是 A．放电时，铝为负极，石墨为正极 B．放电时，电子由Al电极通过导线流向石墨电极 C．充电时的阳极反应为： D．每形成电路中可转移 【答案】D 【详解】A．放电时Al为活泼金属，易失电子作负极，石墨作正极，A正确； B．放电时电子从负极（Al电极）经外电路导线流向正极（石墨电极），电子不能在电解质溶液中迁移，描述符合规律，B正确； C．充电时石墨为阳极，发生氧化反应，是放电时正极反应的逆过程，放电时正极反应为，故阳极反应为，C正确； D．放电时负极反应为，可知生成4 mol 时转移3 mol ，故形成1 mol 时仅转移0.75 mol ，D错误； 故选D。 7．（26-27高三上·河北保定·阶段检测）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．电极a为负极，发生氧化反应 B．钠超离子导体只允许Na+向电极b区迁移 C．电极b区总反应式： D．系统中，电极b区析出的白色晶体为Na2CO3 【答案】D 【分析】该装置为原电池，电极a侧的金属钠失电子发生反应：，电极a为负极，电极b为正极，据此分析 【详解】A．由分析可知，电极a为负极，发生氧化反应，A正确； B．原电池中阳离子向正极迁移，由分析可知，电极b为正极，故向电极b区迁移，钠超离子导体允许通过，B正确； C．由分析可知，电极b为正极，发生得电子的还原反应，溶于水后参与反应，电极反应式为：，C正确； D．电极b区生成大量，与迁移过来的结合生成溶解度更小的，故析出的白色晶体为，不是，D错误； 故选D。 8．（26-27高二上·湖南长沙·阶段检测）锂—铜空气电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀过程产生电能，放电时的电池总反应为，下列说法错误的是 A．有机电解质作为离子导体，且能避免与锂电极发生反应 B．放电时正极的电极反应式为 C．放电时每通过固体电解质，正极池消耗的体积为（标准状况下） D．铜电极与空气发生反应：，可以使电极材料复原 【答案】C 【详解】A．Li性质活泼易与水反应，有机电解质不与Li反应，且可传导离子作为离子导体，A正确； B．放电时正极上得电子发生还原反应，电极反应式为，B正确； C．每通过固体电解质，电路中转移电子的物质的量为，正极区得电子，参与反应转移电子，故消耗的物质的量为，标准状况下体积为，C错误； D．放电时被还原为，铜电极与空气中发生反应，可重新生成使电极材料复原，D正确； 故选C。 9．（26-27高三上·北京西城·阶段检测）近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。 已知：工作过程中K2SO4溶液浓度增大 下列说法正确的是 A．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．电极b的反应式： C．理论上，吸收1 mol氧气，K2SO4的物质的量增加2 mol D．中和反应没有电子转移，化学能一定不能转化为电能 【答案】C 【分析】电极b通入氧气，发生还原反应为正极，根据其酸性环境可知，电极反应为；电极a生成氧气，发生氧化反应为负极，根据其碱性环境可知，电极反应为，由此解答； 【详解】A．工作时溶液浓度增大，说明左侧通过a膜进入中间溶液，通过b膜进入中间溶液，故a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A错误； B．由分析可知，电极b为正极，电极反应为，B错误 C．根据正极电极反应可知，每吸收，电路转移电子，根据电荷守恒可知，对应的有和进入中间溶液，因此物质的量增加，C正确； D．根据电极反应可知，该电池的总反应为，属于中和反应，实现了化学能向电能的转化，D错误； 故选C。 10．（26-27高二上·浙江嘉兴·阶段检测）一款以LiAlCl4为离子导体的铝—磷酸铁锂电池，放电时，Li+嵌入Li₁₋ₓFePO4，其工作原理如图所示。设Nₐ为阿伏加德罗常数的值，下列关于该电池放电时说法正确的是 A．正极的电极反应式：LiFePO4-xe-=xLi++Li₁₋ₓFePO4 B．当产生NA个Al2Cl时，Al电极质量减少6.75 g C．电子移动方向：Al电极→负载→Li₁₋ₓFePO4电极→离子导体→Al电极 D．当x个Li+通过选择性透过膜，右池电解液质量减少7x/NAg 【答案】B 【分析】结合题意，电池放电时，铝电极失去电子结合生成，铝电极为负极，电极反应式为；左侧电极为正极，锂离子嵌入Li1-xFePO4形成LiFePO4，根据电荷和原子守恒，正极反应式为 【详解】A．左侧电极为正极，锂离子嵌入Li1-xFePO4形成LiFePO4，根据电荷和原子守恒，正极反应式为，A错误； B．铝电极为负极，电极反应式为；当生成个时，转移电子物质的量为，参与反应的Al的物质的量为，质量为，即Al电极质量减少6.75 g，B正确； C．电子仅能在导线（电极、负载）中移动，不会进入离子导体（电解质溶液），电子路径为：Al电极→负载→，C错误； D．右池为负极区，电极反应式为；当x个Li+通过选择性透过膜时，电路中转移电子物质的量为，有反应进入右池电解液，同时有通过选择性透过膜从右池（负极）迁移到左池（正极），因此右池电解液质量增加，D错误； 故选B。 11．（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑 (1)负极发生的电极反应为_______。 (2)放电时，溶液的pH_______(填“增大”、“不变”、“减小”)。 (3)放电时，产生a库仑电量，消耗H2SO4的物质的量为_______mol。 (4)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒PbSO4导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池的性能。碳材料的作用有_______(填字母序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4 c．碳材料作还原剂，使PbO2被还原 (5)铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为_______。 (6)回收废旧铅酸电池可以制备高纯PbO，将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbO2，反应：。制备高纯铅的原电池原理示意图如下图所示。 ①获得高纯铅的电极是_______填“正极”或“负极”)。 ②电池的总反应的离子方程式是_______。 ③从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点：_______。 【答案】(1)Pb-2e-+=PbSO4 (2)增大 (3) (4)ab (5)2Pb+O2+2H2SO4= 2PbSO4+2H2O (6) 正极 +H2=Pb+H2O+OH- NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能 【分析】铅酸电池放电时，Pb电极为负极，电极反应为：Pb-2e-+=PbSO4，PbO2电极为正极，电极反应为：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O。 【详解】（1）由分析可知，负极发生的电极反应为：Pb-2e-+=PbSO4； （2）由分析可知，放电时，消耗溶液中的H2SO4，导致溶液中H+浓度减小，故溶液的pH增大，故答案为：增大； （3）由分析可知，放电时，总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，反应中每转移2mol电子，消耗2molH2SO4，则产生a库仑电量即转移mol电子，则消耗H2SO4的物质的量为mol，故答案为：； （4）a．增强负极导电性（石墨和多孔碳为良导体，改善电极导电性能），a正确； b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒PbSO4（抑制大颗粒 PbSO4形成，延缓电极失活），b正确； c．负极的主要材料是Pb，Pb作还原，c错误； 故答案为：ab； （5）O2在H2SO4作用下氧化Pb的化学方程式为：2Pb+O2+2H2SO4= 2PbSO4+2H2O，故答案为：2Pb+O2+2H2SO4= 2PbSO4+2H2O； （6）①由题干装置图可知，通入H2的一极为负极，电极反应为：H2-2e-+2OH-=2H2O，另一极为正极，电极反应为：+2e-+H2O=Pb+3OH-，即在正极得到电子发生还原反应，获得高纯铅的电极是：正极，故答案为：正极； ②电池的总反应的离子方程式是：+H2=Pb+H2O+OH-，故答案为：+H2=Pb+H2O+OH-； ③从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点：NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能，故答案为：NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能。 12．（25-26高二上·天津武清·阶段检测）化学电源在生产生活中的应用： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是_____（填字母）。 A． B． C． D． (2)电动汽车上用的铅蓄电池是以一组海绵状铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用作放电电解质溶液。放电时总反应为：。写出放电时正极的电极反应式：_____。 (3)某种燃料电池由甲醇、空气（氧气）、KOH溶液（电解质溶液）构成。其中负极反应式为：_____。有关该电池，下列说法正确的是_____（填序号）。 a．电池放电时通入空气的电极为负极 b．电池放电时，电解质溶液的逐渐减小 c．电池放电时每消耗转移1.2 mol电子 (4)肼-空气燃料电池是一种无污染，能量高，有广泛的应用前景的燃料电池。我校高一年级化学课外活动小组设计一种肼-空气燃料电池，除将化学能转化为电能外，还能将饱和食盐水淡化，同时还可获得盐酸和NaOH两种副产品。其工作原理如图所示： ①该燃料电池A电极名称是_____（填“正极”或“负极”），A电极的电极反应式为_____。 ②N膜为_____（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。 ③当电路中有0.2 mol电子转移时，正极室质量增加_____g。 【答案】(1)B (2) (3) bc (4) 负极 阳离子交换膜 6.2 【详解】（1）A．是复分解反应，无电子转移，不能设计成原电池，A错误； B．是氧化还原反应，且常温下能自发进行，可以设计成原电池，B正确； C．常温下不能自发进行，不能设计成原电池，C错误； D．属于化合反应，无电子转移，不能设计成原电池，D错误； 故答案为B； （2）铅蓄电池放电时，总反应为：，放电时负极失去电子发生氧化反应生成，其反应式为，正极反应式：； （3）负极发生氧化反应，甲醇失电子被氧化为 ，但在碱性条件下，会与 OH⁻ 反应生成，碳元素从 -2 价升至 +4 价，失去 6 个电子，配平后得电极反应式为； a．电池放电时，通入空气的电极为正极，发生还原反应，a错误； b．放电时，正极的反应式为，将正负极反应相加消去电子，可得电池总反应为 ，反应消耗了 KOH，溶液碱性逐渐减弱，pH 逐渐减小，b正确； c．6.4g 的物质的量为 0.2 mol，根据负极反应式，每消耗 1 mol 转移 6 mol 电子，所以每消耗0.2 mol转移 1.2 mol 电子，c正确； 故选bc； （4）①由电池工作原理示意图，将通入电池左侧区域，有N2生成，根据价态变化，发生氧化反应失去电子产生N2，则电极A作负极，其电极反应式为：； ②分析电池工作原理，电极B为正极，将通入右侧区域，发生还原反应生成OH-，为保持电荷守恒，应有阳离子从中间区域移向右侧，则N膜应为阳离子交换膜； ③正极发生反应：，则当电路中有0.2 mol电子转移时，右侧区域应吸收0.05 mol O2，换算成质量为1.6 g；同时有0.2 mol生成，为使电荷守恒，应有0.2 mol Na+从中间区域移向右侧，相应增加的质量为，故正极室增加的总质量为1.6 g +4.6 g=6.2 g。 1．（26-27高三上·山西·阶段检测）水煤气燃料电池的能量转换效率较高，工作原理如图所示（熔融为电解质）。已知：、以体积比1∶1参与反应。 下列叙述错误的是 A．放电时，化学能转化为电能 B．电极电势：电极A>电极B C．电极A反应： D．电池反应： 【答案】B 【分析】根据图示，电极A通入H2和CO，同时排出CO2和H2O，这表明H2和CO在电极A上被氧化，因此电极A是负极。电极B通入O2和CO2，O2在电极B上被还原，因此电极B是正极，据此解答。 【详解】A．根据题目描述，该装置是燃料电池，属于原电池。原电池的本质是将化学能转化为电能，A正确； B．电极A是负极，电极B是正极。在原电池中，正极的电极电势高于负极，即电极B > 电极A，B错误； C．电极A是负极，H2和CO被氧化。H2的氧化反应为；CO的氧化反应为，H2和CO按1:1比例，将两个反应相加得，C正确； D．电极B是正极，O2被还原。根据图示，O2和CO2共同参与反应，生成，电极反应式为。将负极反应与正极反应相加得总反应为，D正确； 故选B。 2．（26-27高二上·江西赣州·阶段检测）锌铜原电池装置如图，已知阳离子交换膜只允许阳离子通过。下列说法正确的是 A．电子由锌电极经导线、铜、电解质溶液又回到锌电极，形成闭合回路 B．锌电极上发生还原反应 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增大 D．如果把阳离子交换膜换成阴离子交换膜，一段时间后，甲中减小 【答案】C 【分析】该装置是带阳离子交换膜的锌铜双液原电池；甲池、锌电极作负极；乙池、铜电极作正极；负极（）：（氧化反应）；正极（）：（还原反应），据以上分析解答。 【详解】A．电解质溶液依靠离子定向移动导电，电子仅能在外电路（导线）中移动，无法进入电解质溶液，A错误； B．锌电极为原电池负极，失电子，发生氧化反应，B错误； C．根据分析，乙池中每析出1 mol（质量为64 g），就有1 mol（质量为65g）从甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池总质量增大，C正确； D．若换为阴离子交换膜，负极失电子生成，这样会使甲池中正电荷增多，为平衡电荷，乙池中的会通过阴离子交换膜进入甲池，因此甲中增大，D错误； 故答案选C。 3．（26-27高三上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）某燃料电池既可提供电能、又可生产乙醛，其主要构成原理如图，下列说法错误的是 A．电池工作时，从质子交换膜左侧迁移至右侧 B．电池工作时，b电极附近pH降低 C．a电极的反应式为 D．电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极 【答案】A 【分析】该燃料电池属于原电池。左侧a电极通入氧气，氧气在酸性条件下得到电子生成水，因此a电极为正极，X为水；右侧b电极通入乙烯和水，并输出乙醛，乙烯失去电子被氧化为乙醛，因此b电极为负极。根据两电极发生的反应，可判断质子和电子的移动方向以及电极附近pH的变化。 【详解】A．a电极为正极，b电极为负极，原电池工作时，阳离子向正极迁移，因此由右侧b电极区域穿过质子交换膜，迁移至左侧a电极区域，原选项所述迁移方向相反，A错误； B．b电极处乙烯与水反应生成乙醛，乙烯失去电子，结合原子守恒和电荷守恒可写出电极反应式：。该反应生成，使b电极附近氢离子浓度增大，pH降低，B正确； C．a电极通入氧气，氧气在酸性条件下得到电子生成水。氧元素的化合价由0价降低到−2价，每个氧分子得到4个电子，结合原子守恒和电荷守恒，电极反应式为，C正确； D．b电极发生失电子的氧化反应，为负极；a电极发生得电子的还原反应，为正极。电子经外电路由负极流向正极，即由b电极经外电路流向a电极，D正确； 故选A。 4．（26-27高二上·江西吉安·阶段检测）微生物燃料电池在治理水体富营养化方面发挥了重要作用。如图是某微生物燃料电池工作原理示意图，该装置能同时除去水体中的和沉积物中的。下列说法正确的是 A．电池工作时，除去与的物质的量之比为5∶3 B．电极b为原电池的负极 C．电子移动方向为电极b→沉积物→水体→电极a D．电极a的电极反应式为 【答案】B 【分析】本题为微生物燃料电池工作原理的分析。由图可知：沉积物中的微生物在电极 b 上将铵根离子（N 为 −3 价）氧化为 N2，电极 b 为负极；水体中的硝酸根离子（N 为 +5 价）在电极 a 上被还原为 N2，电极 a 为正极；H+ 由沉积物向水体迁移，电子由电极 b 经外电路（负载）流向电极 a。据此逐项判断。 【详解】A．负极（b）反应 ，每 1 mol 铵根离子失去 3 mol 电子；正极（a）反应 ，每 1 mol 硝酸根离子得到 5 mol 电子。由电子守恒 ，故除去两种离子的物质的量之比为 3∶5，而非 5∶3，A错误； B．电极 b 处铵根离子（N 为 −3 价）失去电子被氧化为 N2（N 为 0 价），原电池中发生氧化反应、电子流出的一极为负极，故电极 b 为负极，B正确； C．原电池中电子由负极经外电路流向正极，方向应为电极 b→外电路（负载）→电极 a；沉积物和水体属于电池内部，靠离子定向移动导电，电子不经过，C错误； D．正极（a）的电极反应式为 ，选项所给式子 N 不守恒（左边 1 个 N、右边 2 个 N），D错误； 故答案为B。 5．（26-27高三上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）某微生物脱盐电池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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 B．负极反应为 C．当电路中转移1 mol电子时，理论上b极区域质量减少1.0 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1 【答案】C 【分析】该装置是原电池，a极区域中CH3COO-被氧化为，因此a极为负极，电极反应式为：，b极为正极，电极反应式为：，为实现海水淡化：模拟海水中的阴离子需要向负极（a极）移动，因此隔膜1为阴离子交换膜；阳离子需要向正极（b极）移动，因此隔膜2为阳离子交换膜。 【详解】A．由分析可知：为实现海水淡化，模拟海水中的阴离子需要向负极（a极）移动，因此隔膜1为阴离子交换膜；阳离子需要向正极（b极）移动，因此隔膜2为阳离子交换膜，A正确； B．负极上CH3COO-失电子发生氧化反应，C元素从平均0价升高到+4价，1mol CH3COO-生成2mol​共失去8mol电子，结合电荷守恒与原子守恒，负极反应为，B正确； C．b极为正极，酸性环境下正极发生还原反应：。当电路中转移1mol电子时：正极会生成0.5mol（质量为1g，从b极区域逸出）；同时模拟海水中的1mol会通过隔膜2移入b极区域（质量为23g）。 因此b极区域实际质量变化为：移入的23g 减去逸出的1g ，区域质量增加22g，而非减少1.0g，C错误； D．根据电极反应：每转移8mol电子时，负极生成2mol，正极生成4mol，因此正、负极产生气体的物质的量之比为，D正确； 故选C。 6．（26-27高三上·湖南长沙·阶段检测）我国科研团队新制备了一种复合催化剂，并将其与金属铝构成可充电型电化学装置，用于将污水中的定向还原为，其工作原理如图所示。电池放电时，水中的氢离子在复合催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在复合催化剂表面的 逐步还原为。 下列说法正确的是 A．放电时，穿过离子交换膜向负极区迁移，负极区的浓度不变 B．放电时，电极每转移8.0 电子时，理论上生成4.0 氢原子 C．充电时，电极的电势比铝电极的低 D．充电时，电池总反应为 【答案】D 【分析】该装置为可充电电池。放电时，活泼金属铝作负极，铝在碱性电解质中失电子生成四羟基合铝酸根；Ni−CuO复合催化剂作正极，硝酸根在催化剂表面被氢原子逐步还原为NH3，生成的NH3⋅H2O从右室排出，从而除去污水中的硝酸根。充电时外接电源，Ni−CuO电极作阳极、铝电极作阴极：阳极上OH−失电子生成O2，阴极上四羟基合铝酸根得电子重新生成Al。 【详解】A．放电时阴离子向负极（铝电极）迁移，OH−通过离子交换膜进入负极区；但铝电极每消耗4 mol OH−只生成1 mol四羟基合铝酸根，由电荷守恒可知，迁移补充的OH−少于消耗的OH−，负极区OH−浓度减小，A错误； B．放电时H+在催化剂表面得1个电子生成1个氢原子，每转移8.0 mol电子理论上生成8.0 mol氢原子，而不是4.0 mol，B错误； C．充电时Ni−CuO电极作阳极，与电源正极相连，其电势比作阴极的铝电极高，C错误； D．充电时阳极上OH−失电子生成O2和H2O，阴极上四羟基合铝酸根得电子生成Al和OH−，将两极反应按电子守恒合并，即得D项所示的充电总反应（铝、氧、氢原子及电荷均守恒），D正确； 故选D。 7．（25-26高三上·广西南宁·开学考试）锌离子全电池加入弱极性后，利用间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法错误的是 A．理论上该电池不需要补充 B．放电时的电极电势：锌电极电极 C．放电时负极附近电解液中pH增大 D．理论上每消耗11.2L溶解氧，可除去非活性锌65g 【答案】D 【分析】放电时，Zn失电子发生氧化反应，Zn是负极，NaV3O8·1.5H2O得电子作正极；FcD除去溶解氧和非活性锌的方程式分别为4FcD+O2+2H2O=4FcD++4OH-、2FcD++Zn=2FcD＋Zn2+，据此答题； 【详解】A．FcD在反应中先被O2氧化为FcD+，FcD+又被非活性Zn还原为FcD，循环使用，理论上不消耗，无需补充，A正确； B．放电时锌电极作负极，NaV3O8·1.5H2O电极为正极，负极电极电势低于正极，B正确； C．根据分析和题干图中的负极反应，反应生成OH-，故放电时负极附近电解液中pH增大，C正确； D．11.2L溶解氧未指明标准状况，无法确定其物质的量，则无法计算除去非活性锌的质量，D错误； 故选D。 8．（26-27高二上·云南·阶段检测）电池在生产、生活中发挥着越来越重要的作用，镍氢电池、燃料电池、锂电池的用途都十分广泛。回答下列问题： (1)图1所示为镍氢电池放电时装置示意图。 ①负极电极反应式为__________。1 mol MH发生反应，__________从侧移向侧。 ②若生成，理论上外电路中通过电子的物质的量为__________mol。 (2)图2所示为碱性甲烷燃料电池装置示意图。 ①通入空气的一极为电池的__________（填“正极”或“负极”）。 ②若转化为，写出a极的电极反应式：________________________________________。 ③若使与恰好完全反应，则理论上两极通入与的体积比（相同条件下）为__________。 (3)图3所示为锂电池装置示意图。 ①左侧的有机电解液__________（填“能”或“不能”）用水性电解质代替，理由是________________________________________。 ②写出b极电极反应式：______________________________。 【答案】(1) 1 1 (2) 正极 1∶2 (3) 不能 Li会与水发生反应 【详解】（1）①由图1可知，放电时a极上转化为和，发生失去电子的氧化反应，故a极为负极，在碱性环境下的电极反应式为。发生反应时转移电子，根据闭合回路中的电荷守恒，内电路中会有带负电荷的从正极（b侧）移向负极（a侧）。 ②b极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为。由此可知，每生成 ，理论上外电路中通过电子的物质的量为。 （2）①在燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入氧化剂（如空气或氧气）的一极为正极。因此通入空气的一极为电池的正极。 ②a极通入甲烷，作为负极发生氧化反应。在碱性溶液中，失去个电子转化为，根据电荷守恒和原子守恒，电极反应式为。 ③甲烷完全燃烧的化学方程式为。根据化学方程式可知，恰好完全反应时消耗的与的物质的量之比为。在相同条件下，气体的体积比等于其物质的量之比，即理论上两极通入的体积比为。 （3）①负极材料为金属锂，锂是活泼金属，极易与水发生剧烈的氧化还原反应生成氢氧化锂和氢气，从而导致电池失效并引发危险，因此左侧的有机电解液不能用水性电解质代替。 ②b极通入空气，氧气在正极得到电子发生还原反应。结合图示中水性电解质里有生成可知，氧气得电子后与水结合生成氢氧根离子，电极反应式为。 1．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B．电池总反应为： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 【答案】C 【分析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。 【详解】A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确； B．由以上分析可知，该电池总反应为，B正确； C．充电时，阴极电极反应式为，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误； D．放电时，负极的电极反应式为，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移0.02 mol电子，D正确； 综上所述，本题选C。 2．（2023·新课标卷·高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是    A．放电时为正极 B．放电时由负极向正极迁移 C．充电总反应： D．充电阳极反应： 【答案】C 【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。 【详解】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确； B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确； C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确； D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确； 综上所述，本题选C。 3．（2023·辽宁·高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是    A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应： 【答案】B 【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。 【详解】A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误； B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确； C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误； D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误； 故答案选B。 4．（2025·江苏·高考真题）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．外电路每通过电子，电极b上产生 【答案】A 【分析】本题基于“总反应为”，结合电解质溶液和装置图中电子迁移方向可知，各电极上发生的电极反应如下， 电极a：；电极b：。 【详解】A．通过装置中外电路电子的迁移方向可判断出电极a上的反应物失去电子发生氧化反应生成，A正确； B．该装置工作时，左室会不断产成导致正电荷偏多，右室会不断消耗导致正电荷偏少，为了平衡电荷，会通过质子交换膜从左室移向右室，B错误； C．随着反应的进行，生成的H2和O2离开反应体系，导致溶剂水的量减小，溶液的物质的量浓度增大，pH减小，C错误； D．生成，转移2mol电子，外电路通过0.01mol电子时，电极b上生成，D错误； 答案选A。 1 / 8 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 $