2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)21 原電池 化學(xué)電源

考點(diǎn)21原電池化學(xué)電源

泌命題趨勢

化學(xué)電池是當(dāng)今世界廣泛用于供能的重要裝置,屬于考生應(yīng)該掌握的知識。高考有關(guān)原電池的考查一直

是?？汲Ｐ?，設(shè)題背景新、設(shè)問角度新、解答方式新。雖電池的種類多樣，但主要考查原電池的基本工作原理，

著重考查考生對原理的遷移應(yīng)用能力。命題在選擇題中，常以新型電池的形式對原電池的工作原理進(jìn)行考查；

在非選擇題中，常結(jié)合元素化合物、物質(zhì)的分離和提純等知識，考查電極反應(yīng)式的書寫，以及利用電子守恒進(jìn)行

相關(guān)計(jì)算。

預(yù)測2022年高考仍然會以新型電池為切入點(diǎn)，考查原電池的工作原理及應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫及判斷、

溶液中離子的遷移及濃度變化、二次電池的充放電過程分析以及其他有關(guān)問題。備考時注重實(shí)物圖分析、

新型電池分析，從氧化還原反應(yīng)的角度認(rèn)識電化學(xué)，注重與元素化合物、有機(jī)化學(xué)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)實(shí)

驗(yàn)設(shè)計(jì)、新能源等知識的聯(lián)系。通過原電池裝置的應(yīng)用，能對與化學(xué)有關(guān)的熱點(diǎn)問題作出正確的價值判斷，

能參與有關(guān)化學(xué)問題的社會實(shí)踐。

?重要考向

一、原電池的工作原理

二、化學(xué)電源

原電池的工作原理

i.概念和反應(yīng)本質(zhì)

原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。

2.構(gòu)成條件

(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。

(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。

(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接接觸；③

兩電極插入電解質(zhì)溶液中。

3.工作原理

以鋅銅原電池為例

(1)反應(yīng)原理

電極名稱負(fù)極正極

電極材料鋅片銅片

電極反應(yīng)Zn—2e-^=Zn2*Cu2*+2e-=Cu

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片

鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KC1溶液，K+移向正極，C「移向負(fù)極

(2)鹽橋的組成和作用

①鹽橋中裝有飽和的KC1、NH4NO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。

②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。

4.原電池原理的應(yīng)用

(1)比較金屬的活動性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或

非金屬)。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率加快。

(3)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)。

(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。

②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個半反應(yīng)，選擇正、負(fù)電極材料以及電解質(zhì)溶液。

。妙記巧學(xué)

1.原電池的工作原理簡圖

/

氧化還原

負(fù)極正極1,

反應(yīng)反應(yīng)

陽離子一

--陰離子

電解質(zhì)溶液

注意:

①電子移動方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。

②若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。

③若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽離子交換膜，陽離子可通過交換膜移向正極。

2.判斷原電池正、負(fù)極的5種方法

判

斷

為

負(fù)

極

△易混易錯

(1)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池()

(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極()

(3)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()

(4)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)()

(5)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)()

(6)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()

(7)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極()

(8)原電池工作時，溶液中的陽離子向負(fù)極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動()

(9)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定做負(fù)極()

(10)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()

答案：(1)4(2)4(3)x(4)x(5)x(6)x(7)x(8)x(9)x(10)Y

【典例】

例1如圖所示，在盛有稀H2so4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如圖所示,

關(guān)于該裝置的下列說法正確的是()

WH.SO,

A.外電路的電流方向?yàn)椋篨一外電路一Y

B.若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe

C.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)

D.若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序?yàn)閄>Y

【解析】外電路的電子流向?yàn)閄-外電路-Y,電流方向與其相反，A項(xiàng)錯誤；若兩電極分別為Fe和

碳棒，則Y為碳棒，X為Fe,B項(xiàng)錯誤；X極失電子，作負(fù)極，Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，X極上發(fā)生的

是氧化反應(yīng)，C項(xiàng)錯誤；電解質(zhì)溶液為稀硫酸，兩金屬作電極，誰活潑誰作負(fù)極，D項(xiàng)正確。

【答案】D

例2若將反應(yīng)：Zn+H2s04=ZnSCh+H2T設(shè)計(jì)成原電池（如右圖），則下列說法不正確的是（）

C.c溶液可以是ZnSOa溶液D.鹽橋中的C1-移向右邊燒杯

【解析】A項(xiàng)，形成原電池，是化學(xué)能變成電能，正確，不選A；B項(xiàng)，根據(jù)電子移動方向確定，說明

a為負(fù)極，b為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，正確，不選B；C項(xiàng)，鋅做原電池的負(fù)極，所以c為硫酸鋅，正確，

不選C；D項(xiàng)，鹽橋中氯離子向負(fù)極移動，即向左側(cè)燒杯移動，錯誤，選D。

【答案】D

例3與甲、乙兩套裝置有關(guān)的下列說法正確的是（）

-KC1的啰脂產(chǎn)疵"

鋅棒ti—田宜一碳棒

、才二二二二甚/

Imol-LH2s。4溶液ZnS-溶液lmol?LTHzSO4溶液

甲乙

A.甲、乙裝置中，鋅棒均作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.甲中鋅棒直接與稀H2SO4接觸，故甲生成氣泡的速率更快

C.甲、乙裝置的電解質(zhì)溶液中，陽離子均向碳棒定向遷移

D.乙中鹽橋設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是迅速平衡電荷，提高電池效率

【解析】A項(xiàng)，根據(jù)上述分析，甲不是原電池，故A錯誤；B項(xiàng)，甲中鋅棒直接與稀H2s04接觸，發(fā)生

化學(xué)腐蝕，乙中構(gòu)成了原電池，負(fù)極失去電子的速率加快，因此正極放出氫氣的速率增大，故B錯誤；C

項(xiàng)，甲不是原電池，電解質(zhì)溶液中的陽離子向鋅移動，故C錯誤：D項(xiàng)，鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電

流通路，鹽橋既可溝通兩方溶液，又能阻止反應(yīng)物的直接接觸，迅速平衡電荷，使由它連接的兩溶液保持

電中性，提高電池效率，故D正確。

【答案】D

<5^^化學(xué)電源

i.一次電池：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用

(1)堿性鋅鎬干電池

總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

苧L鋅粉和KOH

的混合物

-MnO?

一金屬外殼

負(fù)極材料：Zn。

電極反應(yīng)：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2?

正極材料：碳棒。

電極反應(yīng)：2MnC)2+2H2O+2e=2MnOOH+20H?

(2)紐扣式鋅銀電池

總反應(yīng)：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag?

金屬外殼

浸有KOH溶液

的隔板

電解質(zhì)是KOH。

負(fù)極材料：Zn。

電極反應(yīng)：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2?

正極材料：Ag2O?

電極反應(yīng)：Ag2O+H2O+2e^=2Ag+20H<)

(3)鋰電池

Li-SOCb電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCL—SOCb。電池

的總反應(yīng)可表示為8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2so3+2S。

(1)負(fù)極材料為鋰，電極反應(yīng)為8Li—8e==8Li+。

(2)正極的電極反應(yīng)為3S0Ch+8e-=2S+SOf+6CF,

(2)二、二次電池：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用

2.鉛蓄電池

放中

(1)總反應(yīng):Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)裝，2PbSO4(s)+2H2O(l)

Pb(負(fù)極)

(2)放電時——原電池

負(fù)極反應(yīng)：Pb(s)+SOi(aq)—2e-=PbSO4(s)；

+-

正極反應(yīng)：PbO2(s)+4H(aq)+SOi(aq)+2e-~PbSCU(s)+2H20(l)o

(3)充電時——電解池

陰極反應(yīng)：PbSO4(s)+2e^=Pb(s)+SOF(aq)；

+-

陽極反應(yīng)：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SOi(aq)?

(4)圖解二次電池的充放電

夕檄電源負(fù)極同一電極

/|I

還原反應(yīng):陰極**~~I充電可充電放電廠負(fù)極:氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng):陽極＜~I|_^寇」匚正極:還原反應(yīng)

\-----------------------------------------------1

夕展電源正極同一電極

3.二次電池的充放電規(guī)律

(1)充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得電

子，可簡記為負(fù)接負(fù)后做陰極，正接正后做陽極。

(2)工作時的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電

極周圍的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。

4.“高效、環(huán)境友好”的燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

種類酸性堿性

-

負(fù)極反應(yīng)式2H2-4e-=4H2H2+40H--4e=4H2O

-+

正極反應(yīng)式O2+4e+4H=2H2OO2+2H2O+4e4OH

電池總反應(yīng)式2H2+O2=2H2O

備注燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

D妙記巧學(xué)

I.解答燃料電池題目的思維模型

2.電極反應(yīng)式書寫的一般步驟(類似氧化還原反應(yīng)方程式的書寫)

:負(fù)極反應(yīng)式：符合“還原劑-“0T輒化產(chǎn)物”

列物質(zhì)；的形式

寫式子1正極反應(yīng)式：符合“氧化劑+"e—還原產(chǎn)物”

：的形式

:花善曜商洛欣手承看丁耘向后「而f-

!電子守恒。

!酸性介質(zhì)：多余的“O"，加"H"'轉(zhuǎn)化

；為HO,不能出現(xiàn)OH

看環(huán)境；若是堿性介質(zhì):多余的“0”加”H?！鞭D(zhuǎn)

配守恒I化為OH,不能出現(xiàn)FT；若是在熔融態(tài)電

\解質(zhì)中進(jìn)行的反應(yīng).則可添加熔融態(tài)電解

；質(zhì)中的相應(yīng)離子。

1______________________________________________________

I------------------------------------------------------------------------------------

;兩電極反應(yīng)式相加.與總反應(yīng)式對照驗(yàn)證

兩式加:(對于較復(fù)雜的電極反應(yīng)，某一極反應(yīng)式

驗(yàn)總式:可用總反應(yīng)式減去較簡單一極的電極反應(yīng)

;式得到)

易混易錯

(1)最早使用的化學(xué)電池是鋅銃電池()

(2)在干電池中，碳棒只起導(dǎo)電作用，并不參加化學(xué)反應(yīng)()

(3)干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池()

(4)干電池中碳棒為正極()

(5)鉛蓄電池是可充電電池()

⑹鉛蓄電池中的PbCh為負(fù)極()

(7)太陽能電池不屬于原電池()

(8)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()

(9)鉛蓄電池放電時，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加()

(10)燃料電池是一種高效、環(huán)保的新型化學(xué)電源()

(11)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能()

(12)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移()

(13)二次電池的充、放電為可逆反應(yīng)()

(14)堿性鋅鐳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅鎰干電池的比能量高、可儲存時間長

)

(15)鉛蓄電池工作過程中，每通過2moi電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207g()

(16)銀鎘電池不能隨意丟棄的主要原因是鍥、鎘的資源有限，價格昂貴()

答案：(1)4(2)4(3)4(4)4(5)Y(6)X(7)4(8)x(9)4(10)A/(11)X(12)X(13)X(14)X

(15)x(16)x

【典例】

例1(2021?廣東選擇性考試)火星大氣中含有大量CO?,一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有

望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時

A.負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B.CO2在正極上得電子

C.陽離子由正極移向負(fù)極D.將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

【解析】根據(jù)題干信息可知，放電時總反應(yīng)為4Na+3co?=2Na2cCh+C。A項(xiàng)，放電時負(fù)極上Na發(fā)生氧

化反應(yīng)失去電子生成Na+,故A錯誤；B項(xiàng)，放電時正極為CO2得到電子生成C,故B正確；C項(xiàng)，放電

時陽離子移向還原電極，即陽離子由負(fù)極移向正極，故C錯誤；D項(xiàng)，放電時裝置為原電池，能量轉(zhuǎn)化關(guān)

系為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能等，故D正確；故選B。

【答案】B

例2(2021?湖南選擇性考試)鋅/澳液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源

儲能和智能電網(wǎng)的密用電源等。三單體串聯(lián)鋅/澳液流電池工作原理如圖所示：

雙極性碳和塑料電極」Bn活性電極

下列說法錯誤的是()

A.放電時，N極為正極

B.放電時，左側(cè)貯液器中ZnBrz的濃度不斷減小

C.充電時，M極的電極反應(yīng)式為Zi?++2e'=Zn

D.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過

【解析】鋅澳液流電池總反應(yīng)為：Zn+Br2=ZnBr2,其中N為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為

Br2+2e=2Br,M為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Zn-2d=Zir\放電過程中，左側(cè)Zn?+流

向右側(cè)，左側(cè)ZnBn的濃度不斷減少，充電過程中，發(fā)生反應(yīng)ZnBr?理曳Zn+Bn。A項(xiàng)，依據(jù)分析可知，N

為正極，故A正確；B項(xiàng)，放電時，左側(cè)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為Zn-2e=Zn2+,左側(cè)

生成的Zif+流向右側(cè)，故左側(cè)ZnBrz的濃度不變，右側(cè)ZnBm的濃度變大，故B錯誤；C項(xiàng)，.放電時，M

為負(fù)極，充電時，M及為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zr?++2e=Zn,故C正確；D項(xiàng)，中間沉積

鋅位置的作用為提供電解液，故其隔膜既可以允許陽離子通過，也允許陰離子通過，故D正確；故選B。

【答案】B

例3（2021?浙江6月選考）某全固態(tài)薄膜鋰離子電池截面結(jié)構(gòu)如圖所示，電極A為非晶硅薄膜，充

電時Li+得電子成為Li嵌入該薄膜材料中；電極B為LiCoCh薄膜；集流體起導(dǎo)電作用。下列說法不氐理的

是（）

A.充電時，集流體A與外接電源的負(fù)極相連

B.放電時，外電路通過amol電子時，LiPON薄膜電解質(zhì)損失amolLi+

C.放電時，電極B為正極，反應(yīng)可表示為Lii-xCoO2+xLi+xe=LiCoCh

D.電池總反應(yīng)可表示為LixSi+Lii.xCoO2息-Si+LiCoCh

【解析】由題中信息可知，該電池充電時Li+得電子成為Li嵌入電極A中，可知電極A在充電時作陰

極，故其在放電時作電池的負(fù)極，而電極B是電池的正極。A項(xiàng)，由圖可知，集流體A與電極A相連，充

電時電極A作陰極，故充電時集流體A與外接電源的負(fù)極相連，A正確；B項(xiàng)，放電時，外電路通過amol

電子時，內(nèi)電路中有amolLi+通過LiPON薄膜電解質(zhì)從負(fù)極遷移到正極，但是LiPON薄膜電解質(zhì)沒有損失

Li+,B不正確；C項(xiàng)，放電時，電極B為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)可表示為Lii-xCoO2+xLi+xe=LiCoCh,

C正確；D項(xiàng)，電池放電時，嵌入在非晶硅薄膜中的鋰失去電子變成Li+,正極上LHxCoCh得到電子和Li+

變?yōu)長iCoCh,故電池總反應(yīng)可表示為LixSi+LiirCoChH=Si+LiCoCh,D正確。故選B。

【答案】B

跟蹤訓(xùn)練,

1.下列選項(xiàng)描述的過程能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是（）

1!

A.電池充電B.光合作用C.手機(jī)電池工作D.太陽能板充電

【答案】c

【解析】A項(xiàng)，電池充電，是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯誤；B項(xiàng)，光合作用是太陽能轉(zhuǎn)變化為化

學(xué)能，故B錯誤；C項(xiàng)，手機(jī)電池工作是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C正確；

D項(xiàng)，太陽能板充電是光能轉(zhuǎn)化為電能，并向蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，故D錯誤。

2.有關(guān)如圖所示原電池的敘述不無卿的是（）

A.電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片

B.正極的電極反應(yīng)式是Ag*+e，=Ag

C.Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)

D.反應(yīng)時鹽橋中的陽離子移向CU（NO3）2溶液

【答案】D

【解析】該裝置是原電池裝置，實(shí)質(zhì)上發(fā)生的是Cu與硝酸銀的反應(yīng)，所以Cu失去電子，發(fā)生氧化反

應(yīng)，則Cu是負(fù)極，Ag是正極，電子從負(fù)極流向正極，A項(xiàng)正確;正極是Ag+發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子生成

Ag,B項(xiàng)正確;根據(jù)以上分析，Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確;原電池中，陽離子

向正極移動，所以鹽橋中的陽離子移向AgNCh溶液，D項(xiàng)錯誤。

3.根據(jù)光合作用原理，設(shè)計(jì)如圖原電池裝置。下列說法正確的是（）

A.a電極為原電池的正極

B.外電路電流方向是a-b

-+

C.b電極的電極反應(yīng)式為：O2+2e+2H=H2O2

D.a電極上每生成1molO2，通過質(zhì)子交換膜的H,為2mol

【答案】C

【解析】根據(jù)圖示可知，a電極上比0轉(zhuǎn)化為H.和02,發(fā)生氧化反應(yīng)，則a電極為原電池的負(fù)極，A

項(xiàng)錯誤；a電極為負(fù)極，b電極為正極，外電路電流方向應(yīng)從正極到負(fù)極，即b-a,B項(xiàng)錯誤；根據(jù)圖示可

+

知，b電極上Ch得電子轉(zhuǎn)化為H2O2，電極反應(yīng)式為：O2+2e+2H=H2O2,C項(xiàng)正確：a電極上每生成1

molCh，轉(zhuǎn)移4moi電子，則通過質(zhì)子交換膜的H，為4mol,D項(xiàng)錯誤。

4.研究小組進(jìn)行如下表所示的原電池實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)編號①②

A

’尖驗(yàn)裝置OSmiJ,1*i*1mJ?L,OSmnl-1.1g.1mU?L?

w

恤

連接好裝置5分鐘后，靈敏電流計(jì)指連接好裝置。開始時左側(cè)鐵片表面持續(xù)產(chǎn)生氣

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象針向左偏轉(zhuǎn)，兩側(cè)銅片表面均無明顯泡，5分鐘后，靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，右側(cè)

現(xiàn)象鐵片表面無明顯現(xiàn)象

下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述中，正確的是（）

A.兩裝置的鹽橋中，陽離子均向右側(cè)移動

B.實(shí)驗(yàn)①中，左側(cè)的銅被腐蝕

C.實(shí)驗(yàn)②中，連接裝置5分鐘后，左側(cè)電極的電極反應(yīng)式為：2H++2e=H2T

D.實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②中，均有02得電子的反應(yīng)發(fā)生

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，①電子移動的方向從負(fù)極流向正極，即左側(cè)銅為正極，右側(cè)銅為負(fù)極，根據(jù)原電池工

作原理，陽離子向正極移動，即向左側(cè)移動，②5min后，靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明左側(cè)鐵作負(fù)極，

右側(cè)鐵作正極，根據(jù)原電池的工作原理，陽離子向正極移動，即向右側(cè)移動，A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，根據(jù)A選

項(xiàng)分析，實(shí)驗(yàn)①中左側(cè)銅沒有被腐蝕，右側(cè)銅被腐蝕，B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)②中連接好裝置，5分鐘后，

靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明左側(cè)鐵作負(fù)極，右側(cè)鐵作正極，即左側(cè)電極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe2+,C項(xiàng)

錯誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①左側(cè)電極反應(yīng)式為02+4酎+4廣=2比0,實(shí)驗(yàn)②5min后，右側(cè)鐵片電極反應(yīng)式為0?

+2H?O+4e=40H,均是吸氧腐蝕，D項(xiàng)正確。

5.十九大報告中提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對污染防治比過去要求更高。某種利用垃圾滲透液

實(shí)現(xiàn)發(fā)電、環(huán)保二位一體結(jié)合的裝置示意圖如下，當(dāng)該裝置工作時，下列說法正確的是（）

A.鹽橋中C1-向Y極移動

B.電路中流過7.5mol電子時，共產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下N2的體積為16.8L

C.電流由X極沿導(dǎo)線流向Y極

D.Y極發(fā)生的反應(yīng)為2NO3-+10e+6H2O===N2T+12OH—,周圍pH增大

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，處理垃圾滲濾液的裝置屬于原電池裝置，溶液中的陰離子移向負(fù)極，即氮離子向X極

移動，故A錯誤；B項(xiàng)，電池總反應(yīng)為：5NH3+3NO3=4N2+6H2O+3OH,該反應(yīng)轉(zhuǎn)移了15個電子，即轉(zhuǎn)移

15個電子生成4個氮?dú)?，故電路中流過7.5mol電子時，產(chǎn)生2moi氮?dú)?，?4.8L,B錯誤；C項(xiàng)，電流由

正極流向負(fù)極，即Y極沿導(dǎo)線流向X極，故C錯誤；D項(xiàng)，Y是正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，2NOy+

10e-+6H2O===N2t+120H-,周圍pH增大，故D正確；故選D。

6.微生物燃料電池的研究已成為治理和消除環(huán)境污染的重要課題，利用微生物電池電解飽和食鹽水的

工作原理如下圖所示。下列說法正確的是（）

A.電池正極的電極反應(yīng)：Ch+2H2O+4e-=^40比

B.電極M附近產(chǎn)生黃綠色氣體

C.若消耗1molS2-,則電路中轉(zhuǎn)移8mole

D.將裝置溫度升高到60℃,一定能提高電池的工作效率

【答案】C

【解析】微生物燃料電池中，通入C6Hl2。6的電極為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；通入02的電極為正

極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)。電解飽和食鹽水時陰、陽極的電極產(chǎn)物分別是：氫氣和氫氧化鈉、氯氣。A項(xiàng)，

由圖可知，電解質(zhì)溶液為酸性，正極的電極反應(yīng)是O2+4H++4e==2H2O,A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，M為陰極產(chǎn)生

H2,N為陽極產(chǎn)生C12,B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，1moIS2-轉(zhuǎn)化成SCV一失8moie\則電路中轉(zhuǎn)移8moie,C項(xiàng)正

確；D項(xiàng)，該電池為微生物燃料電池，該微生物的最佳活性溫度未知，無法確定60℃時電池效率是否升高，

D項(xiàng)錯誤。

7.朋2H4）堿性燃料電池的原理示意圖如圖所示，電池總反應(yīng)為：N2H4+O2=N2+2H2。。下列說法錯誤

的是（）

[~pti電器卜]

氣體X

4]卜

m物質(zhì)

NJh+NaOH溶液Y

陽離子交換股

A.電極b發(fā)生還原反應(yīng)B.電流由電極a流出經(jīng)用電器流入電極b

C.物質(zhì)Y是NaOH溶液D.電極a的電極反應(yīng)式為N2H4+4OH-4e=N?T+4H2O

【答案】B

【解析】該燃料電池中，通入燃料冊的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，電解質(zhì)溶液呈堿性，則

負(fù)極反應(yīng)式為N2H4+4OH、4e=N2T+4H20,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e=4OHoA項(xiàng)，該燃料電池中通入氧

氣的電極b為正極，正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，a為負(fù)極、b為正極，電流從正極b

經(jīng)用電器流入負(fù)極a,故B錯誤：C項(xiàng)，b電極上生成氫氧根離子，鈉離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右側(cè)，所

以Y為NaOH溶液，故C正確；D項(xiàng)，a電極上朧失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

N2H4+4OH-4e=N2T+4H20,故D正確；故選B。

8.2019年3月，我國科學(xué)家研發(fā)出--種新型的鋅碘單液流電池，其原理如圖所示。下列說法不正確的

是（）

A.放電時B電極反應(yīng)式為：L+2e=2r

B.放電時電解質(zhì)儲罐中離子總濃度增大

C.M為陽離子交換膜，N為陰離子交換膜

D.充電時，A極增重65g時，C區(qū)增加離子數(shù)為4NA

【答案】C

［解析】由裝置圖可知，放電時,Zn是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e=ZM+,石墨是正極,反應(yīng)式為h+2e=2r,

外電路中電流由正極經(jīng)過導(dǎo)線流向負(fù)極，充電時，陽極反應(yīng)式為2r-2e=k、陰極反應(yīng)式為Zn2++2e=Zn。A

項(xiàng)，放電時，B電極為正極，12得到電子生成匕電極反應(yīng)式為l2+2e=2hA正確；B項(xiàng)，放電時，左側(cè)即

負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn-2e=Zn2+,所以儲罐中的離子總濃度增大，B正確；C項(xiàng)，離子交換膜是防止正負(fù)

極12、Zn接觸發(fā)生反應(yīng)，負(fù)極區(qū)生成Zn2+、正電荷增加，正極區(qū)生成「、負(fù)電荷增加，所以C1-通過M膜

進(jìn)入負(fù)極區(qū)，K+通過N膜進(jìn)入正極區(qū)，所以M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜，C錯誤；D項(xiàng)，充電

時,A極反應(yīng)式ZM++2e=Zn,A極增重65g轉(zhuǎn)移2moi電子,所以C區(qū)增加2moiK+、2moic匕離子總數(shù)為

4NA,D正確；故選C。

9.一種生物電化學(xué)方法脫除水體中NH4+的原理如下圖所示:

電源

下列說法正確的是（）

A.裝置工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

B.裝置工作時，a極周圍溶液pH降低

C.裝置內(nèi)工作溫度越高。NE+脫除率一定越大

D.電極b上發(fā)生的反應(yīng)之一是:2NCV-2e-=N2T+3ChT

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，該裝置是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A錯誤；B項(xiàng)，a極為陽極，電極反應(yīng)為NHJ+2H2。

-6e==N02+8H，所以a極周圍溶液的pH減小，故B正確；C項(xiàng)，該裝置是在細(xì)菌生物作用下進(jìn)行的，

所以溫度過高，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，NH#+脫除率會減小，故C錯誤；D項(xiàng)，b極上反應(yīng)式為2NO3-+12H+10e

=N2+6H2O,故D錯誤。故選B。

10.如圖所示是一種以液態(tài)脫（N2H4）為燃料，某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該電池的工作溫

度可高達(dá)700?900℃,生成物均為無毒無害的物質(zhì)。下列說法錯誤的是（）

負(fù)載

A.電池總反應(yīng)為：N2H4+2C）2=2NO+2H2。

B.電池內(nèi)的-由電極乙移向電極甲

C.當(dāng)中電極上消耗ImolN2H4時，乙電極理論上有22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）02參與反應(yīng)

D.電池正極反應(yīng)式為：O2+4e-=2O2-

【答案】A

【解析】A項(xiàng)，按照題目意思，生成物均為無毒無害的物質(zhì)，因此N2H4和02反應(yīng)的產(chǎn)物為N2和H2O,

總反應(yīng)方程式為N2H4+O2=N2+2H9,A錯誤，符合題意；B項(xiàng)，在原電池中，陰離子向負(fù)極移動，N2H4

中N的化合價從-1升高到0,失去電子，因此通過N2H4的一極為負(fù)極，則02-由電極乙向電極甲移動，B

正確，不符合題意；C項(xiàng)，總反應(yīng)方程式為N2H4+Ch=N2+2H2O,每消耗ImolN2H4,就需要消耗ImolCh,

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.4L,C正確，不符合題意；D項(xiàng)，根據(jù)題目，02得到電子生成02,電極方程式

為O2+4e-=2C)2-,D正確,不符合題意;故選A。

11.新華網(wǎng)報道，我國固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破?？茖W(xué)家利用該科技實(shí)現(xiàn)了H2s廢氣

資源回收能量，并H2s得到單質(zhì)硫的原理如圖所示。下列說法正確的是()

A.電極a為電池正極

B.電路中每流過4moi電子，正極消耗ImolOz

+

C.電極b上的電極反應(yīng)：O2+4e+4H=2H2O

D.電極a上的電極反應(yīng)：2H2S+2O2-—2e-=S2+2H2O

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，電極a是化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電池負(fù)極，故A錯誤；B項(xiàng)，電路中每流過

4moi電子，正極消耗ImolCh,故B正確；C項(xiàng)，電極b上的電極反應(yīng)：Oj+4e=2O2,故C錯誤；D項(xiàng)，

電極a上的電極反應(yīng)：2H2S+2O?-4e=S2+2H2O,故D錯誤。故選B。

12.月井(N2H4)堿性燃料電池的原理示意圖如圖所示，電池總反應(yīng)為：N2H4+C)2=N2+2H2O。下列說法錯

誤的是()

「的屯器

氣體X

NJL+NaOH溶液T物質(zhì)Y

陽離子交換膜

A.電極b發(fā)生還原反應(yīng)B.電流由電極a流出經(jīng)用電器流入電極b

C.物質(zhì)Y是NaOH溶液D.電極a的電極反應(yīng)式為N2H4+4OH「-4e=N?T+4H2O

【答案】B

【解析】該燃料電池中，通入燃料脫的電極為負(fù)極、通入氧氣的電極為正極，電解質(zhì)溶液呈堿性，則

負(fù)極反應(yīng)式為N2H4+4OH、4e=N2f+4H20,正極反應(yīng)式為02+2比0+4?40日。A項(xiàng)，該燃料電池中通入氧

氣的電極b為正極，正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，a為負(fù)極、b為正極，電流從正極b

經(jīng)用電器流入負(fù)極a,故B錯誤；C項(xiàng)，b電極上生成氫氧根離子，鈉離子通過陽離子交換膜進(jìn)入右側(cè)，所

以Y為NaOH溶液，故C正確；D項(xiàng)，a電極上腫失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

N2H4+4OH-4e-N2T+4H2O,故D正確；故選B。

13.中科院科學(xué)家們研究開發(fā)了一種柔性手機(jī)電池，示意圖如圖所示[其中多硫化鋰(Li2S。中x=2、4、6、

8]o下列說法錯誤的是()

Li/碳納米層

A.碳納米層具有導(dǎo)電性，可用作電極材料

B.放電時,Li+移向Li2sx膜

C.電池工作時，正極可能發(fā)生反應(yīng):2Li2s6+2Li++2e=3Li2s4

D.電池充電時間越長,電池中Li2s2的量越多

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，作為超級電容器電極材料，碳納米層具有導(dǎo)電性高和循環(huán)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，故A正確；

B項(xiàng)，放電時，陽離子向正極移動，Li2sx為柔性手機(jī)電池的正極，則Li+移向Li2sx膜，故B正確；C項(xiàng)，

電池工作時，Li2sx做正極，Li2sx得電子發(fā)生還原反應(yīng),x值會減小，正極反應(yīng)式可能為2Li2s6+2Li++2e=3Li2s4,

故C正確；D項(xiàng)，電池充電時，Li2sx做陽極，Li2sx失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，x值會增大，則Li2s2的量減小，

故D錯誤；故選D。

14.金屬(M)—空氣電池具有原料易得，能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源，

該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：2M+。2+2H20=2M(OH)2。

負(fù)載

電解質(zhì)

(已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能)下列說法正確的是()

A.電解質(zhì)中的陰離子向多孔電極移動

B.比較Mg、Al、Zn三種金屬一空氣電池，Mg—空氣電池的理論比能量最高

C.空氣電池放電過程的負(fù)極反應(yīng)式2M—4b+40H=2M(OH)2

D.當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移4moi電子時，多孔電極需要通入空氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，原電池中陰離子應(yīng)該向負(fù)極移動，金屬M(fèi)為負(fù)極，所以電解質(zhì)中的陰離子向金屬M(fèi)方

向移動，故A錯誤；B項(xiàng)，電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能，則單

位質(zhì)量的電極材料失去電子的物質(zhì)的量越多則得到的電能越多，假設(shè)質(zhì)量都是1g時，這三種金屬轉(zhuǎn)移電子

物質(zhì)的量分別為一x2mol=—mok二-x3mol=Lnol、—x2mol=------mol,所以Al-空氣電池的理論

24122796532.5

比能量最高，故B錯誤；C項(xiàng)，負(fù)極M失電子和0H-反應(yīng)生成M(OH)2,則正極反應(yīng)式為2M—4-+40H

=2M(OH”，故C正確；D項(xiàng)，由正極電極反應(yīng)式O2+2H2O+4e-=4OH-有02?40H-?4e1當(dāng)外電路中

轉(zhuǎn)移4moi電子時，消耗氧氣Imol,即22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，但空氣中氧氣只占體積分?jǐn)?shù)21%,所以空氣不

止22.4L,故D錯誤；故選C。

15.鋁是地殼中含量最多的金屬元素，它性能穩(wěn)定，供應(yīng)充足，鋁一空氣電池具有能量密度高、工作

原理簡單、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)。鋁一空氣電池工作原理示意圖如圖：

電子

.r

no

tt

tHt

U

U

J

n

r

m

下列說法錯誤的是

A.若是堿性電解質(zhì)溶液中，則電池反應(yīng)的離子方程式為：4A1+3O2+6H2O+4OH=4A1(OH)4-

B.若是中性電解質(zhì)溶液中，則電池反應(yīng)的方程式為：4AI+3O2+6H2O=4A1(OH)3

C.如果鋁電極純度不高，在堿性電解質(zhì)溶液中會產(chǎn)生氫氣

D.若用該電池電解氯化鈉溶液(石墨作電極)，當(dāng)負(fù)極減少5.4g時，陽極產(chǎn)生6.72L氣體

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，若是堿性電解質(zhì)，鋁失去電子后與堿液中的OH-反應(yīng)，生成A1(OH)4,反應(yīng)方程式為

4AI+3O2+6H2O+4OH=4A1(OH)4-,故A正確；B項(xiàng)，若是中性電解質(zhì)，鋁發(fā)生吸氧腐蝕失去電子，生成

A1(OH)3,反應(yīng)方程式為4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3,故B正確；C項(xiàng)，在堿液電解質(zhì)溶液中，因鋁純度不高

會形成原電池，發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)式為2Hq+2e-=H2T+2OH-,故C正確；D項(xiàng)，若用該電池電解氯

化鈉溶液(石墨作電極)，當(dāng)負(fù)極減少5.4g時，轉(zhuǎn)移0.6mol電子，但由于沒說標(biāo)況，所以陽極產(chǎn)生的氣體體

積不可知，故D錯誤。

16.人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。電池發(fā)揮著越來越重要的作用，如在宇

宙飛船、人造衛(wèi)星、電腦、照相機(jī)等，都離不開各式各樣的電池，同時廢棄的電池隨便丟棄也會對環(huán)境造

成污染。請根據(jù)題中提供的信息，回答下列問題：

(1)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進(jìn)行發(fā)電，在海

水中電池反應(yīng)可表示為：5Mn02+2Ag+2NaCl-Na2Mn5Oio+2AgCl

①該電池的負(fù)極反應(yīng)式是；

②在電池中，Na+不斷移動到“水”電池的極(填“正”或"負(fù)”)；

③外電路每通過4mol電子時，生成Na2Mn5Oio的物質(zhì)的量是。

(2)中國科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇(CH30H是一種可燃物)燃料電池技術(shù)方面獲得新突破。甲醇燃料

電池的工作原理如右圖所示。

①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為。

②該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式。

③工作一段時間后，當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO?時，有NA個電子轉(zhuǎn)移。

(3)Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，當(dāng)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為K0H溶液，電池放電時

正極的Ag2Ch轉(zhuǎn)化為Ag,負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，寫出該電池反應(yīng)方程式：。

【答案】⑴①Ag—e-+CL=AgO②正(1分)③2moi

+

(2)①CH.QH②CH.QH—6e+H2O=CO2+6H③1.2

(3)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O==2K2Zn(OH)4+2Ag

【解析】(1)①根據(jù)電池總反應(yīng)：5MnCh+2Ag+2NaCl=Na2Mn50io+2AgCI,可判斷出Ag應(yīng)為原電池的

負(fù)極，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為：Ag+Cr-e=AgCL②在原電池中陰離子向負(fù)極移動，陽離子向正極移

動，所以鈉離子向正極移動。③根據(jù)方程式中5MnCh生成INazMnsOio,化合價共降低了2價，所以每生成

ImolNazMnsOio轉(zhuǎn)移2moi電子，則外電路每通過4moi電子時，生成NazM叫Oio的物質(zhì)的量是2m(2)?

據(jù)氫離子移動方向知，右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負(fù)極，負(fù)極上通入燃料甲醇。②正極上氧氣得電子和

+

氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為：3O2+12H