2023版人教高中同步化学选择性必修一：第四章化学反应与电能习题汇编

第四章化学反应与电能

第一节原电池

第1课时原电池的工作原理

基础过关练

题组一单液原电池

1.（2020江苏淮安教学协作体高二上联考）某兴趣小组设计的水果电池装置如图所

示。该电池工作时，下列说法正确的是（）

LED灯

A.铜片为负极

B.锌片发生还原反应

C.将电能转化为化学能

D.电子由锌片经导线流向铜片

2.（2021广东珠海第二中学期中）如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯

发光的装置。下列说法错误的是（）

0LED灯

锌？片

算三重稀硫酸

A.铜片表面有气泡生成

B.如果将稀硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动

C.装置中存在“化学能一电能一光能”的转换

D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变

题组二双液原电池

3.（2021河北六校期中联考）某同学用铜片、银片、Cu（N03溶液、AgNOs溶液、导

线和盐桥（装有含KNQ；饱和溶液的琼胶）设计成一个原电池,装置示意图如图所示，

下列判断中正确的是（）

一

Cu（NOJ：溶液AgNO,溶液

A.该原电池的工作原理是Cu+2Ag+—2Ag+Cu2+

B.实验过程中取出盐桥,原电池能继续工作

C.实验过程中，左侧烧杯中NO3的浓度不变

D.实验过程中电子流向为Cu电极一Cu（N03）2溶液-AgNCL溶液-*Ag电极

4.（2020江西南昌十中高二上期末）某兴趣小组设计了如图所示原电池装置（盐桥

中含有饱和溶液）。下列说法正确的是（）

甲：FeClj+KSCN乙：CiiSO4

酸性溶液溶液

A.该原电池的正极反应是Cu"+2eCu

B.甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅

C.盐桥中的SO于流向甲烧杯

D.若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转

题组三原电池工作原理的应用

5.（2020山东青岛平度九中高二上期中）a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用

导线两两相连组成原电池。a、b相连时，电流由a经导线流向b;csd相连时，电子

由d到c;a、c相连时,a极上产生大量气泡;b、d相连时,H*移向d极。则四种金属

的活动性由强到弱的顺序为()

A.a>b>c>d

B.a>c>d>b

C.c>a>b>d

D.b>d>c>a

6.依据氧化还原反应:2Ag-(aq)+Cu(s)=^=Cu〉(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所

Zj、.o

C"SO,溶液Y

请回答下列问题：

(1)电极X的材料是;电解质溶液Y是o

(2)银电极为电池的极，电极反应式为;X电极上的电

极反应式为o

⑶外电路中的电子是从极流向极。

能力提升练

题组一原电池工作原理的理解与应用

1.(2021山东师范大学附中第一次学业测评,小)已知氧化

性:AuDAg-KuZ+APbDCrDZnDTi:现有如图所示的电化学装置，下列叙述中正确

的是()

-I~~嬴~~1+

xn^iY

w!q!；

X叫aq)Y-*(aq)

(X、Y只能在题中金属中选取：

A.若X为Ti,则Y极的电极反应式可能是Zn-2e—Zn"

B.若X为Cr,则Y可以选Zn或Ti

C.若Y为Cu,则X极的电极反应式可能是Cr-3e—Cr/

D.若Y为Pb,则左侧烧杯溶液中阴离子数会减少

2.(2021北京丰台期中,褊)如图为锌铜原电池的装置示意图,其中盐桥内装有含饱

和KC1溶液的琼胶。请回答下列问题：

Z"x-uv\"Cu

<-----

E二-二

ZnSO,溶液CuSO,溶液

(l)Zn电极为电池的(填“正极”或“负极”)。

(2)写出电极反应式:Zn电极,Cu电极

(3)盐桥中向CuSO1溶液中迁移的离子是。

(4)若保持原电池的总反应不变,下列替换不可行的是(填字母)。

A.用石墨替换Cu电极

B.用NaCl溶液替换ZnSOi溶液

C.用稀112soi代替CuSO,溶液

(5)请选择适当的材料和试剂,将反应2Fe"+2I—2Fe2*+I?设计成一个原电池,请

填写表格：

设计思路

负极材料________

负极

负极反应物

正极材料

正极

正极反应物

电子导体________

离子导体________

在方框内画出简单的装置示意图,并标明使用的材料和试剂。

题组二原电池正、负极的判断与电极反应式的书写

3.（2021福建福州高二检测,*'­）交通运输部在南海华阳礁举行华阳灯塔和赤瓜灯

塔竣工发光仪式,宣布两座大型多功能灯塔正式发光并投入使用。灯塔可用镁海水

电池提供能源，其装置如图所示，下列有关该电池的说法正确的是（）

阳离子更换膜

A.X电极材料可为铁、铜、石墨等

B.每转移2mol电子,2molH'由交换膜左侧向右侧迁移

C.正极的电极反应式为HM+2e+2H，-2H20

D.该电池能将化学能全部转化成电能

4.（"）某研究性学习小组根据反应2KMnO4+1OFeSO.+SILSO—

2MnS0«+5Fe2（S0）3+K2sol+8上0设计如下原电池,其中甲、乙两烧杯中各物质的物质

的量浓度均为1mol•L,溶液的体积均为200mL,盐桥中装有含饱和K2sol溶液的

琼胶。

KMn()4.MnS()4叫便》、FPS（L

H2sO4混合溶液

回答下列问题：

⑴此原电池的正极是石墨________（填“a”或"b”），发生反应。

⑵电池工作时,盐桥中的SOf移向（填“甲”或“乙”）烧杯。

⑶写出两烧杯中的电极反应式：

甲,

乙O

（4）若不考虑溶液的体积变化,MnSO,浓度变为1.5mol•L则反应中转移的电子为

答案全解全析

基础过关练

1.D电池工作时,Zn失去电子,为负极,A错误;锌是负极,发生氧化反应,B错误；

原电池中化学能转化为电能,C错误;Zn为负极，电子由锌片经导线流向铜片,D正确。

2.B铜片为正极,IT在其表面得到电子生成H2,其表面有气泡生成,A正确;如果将

稀硫酸换成柠檬汁,柠檬汁也有较强的酸性,仍能形成原电池,导线中也会有电子

流动,B错误;该装置属于原电池,化学能转化为电能,LED灯发光时，电能又转化为

光能,存在“化学能f电能f光能”的转换,C正确;如果将锌片换成铁片,铁片仍为

负极，电路中的电流方向不变,D正确。

3.ACu电极为负极,Ag电极为正极,该原电池的工作原理是Cu+2Ag—

2Ag+Cu：A正确；实验过程中取出盐桥,不能形成闭合回路,因此原电池不能继续工

作,B错误;实验过程中，盐桥中的NO3不断向左侧迁移,因此左侧烧杯中NO3的浓度

增大,C错误;实验过程中电子流向为Cu电极一导线一Ag电极，电子不能通过电解

液,D错误。

4.B该原电池反应为Cu+2FeCL—2FeCl2+CuCl2,正极发生还原反应,为Fe'e

——Fe「A错误；甲烧杯中发生反应Fe，e——Fe2；则甲烧杯中溶液的红色逐渐变

浅,B正确；阴离子向负极移动,C错误;若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,Cu仍为负

极,Pt仍为正极，电流表指针偏转方向不变,D错误。

5.Da、b相连时，电流由a经导线流向b,则a为正极,b的金属活动性强于a;c、

d相连时，电子由d到c,所以c上得电子发生还原反应,故d的金属活动性强于c;a、

c相连时,a极上产生大量气泡,a上得电子发生还原反应,所以c上失电子发生氧化

反应,故c的金属活动性强于a;b、d相连时,工移向d极,所以d是正极,b是负极,b

的金属活动性强于d,所以a、b、c、d四种金属的活动性由强到弱的顺序为b>d>c>ao

6.答案(l)CuAgNOs溶液

(2)正Ag*e-^=AgCu-2e^^=CuJ

⑶负(Cu)正(Ag)

解析原电池中负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,盐桥起到形成闭合回

路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu,发生氧化反应，电

解质溶液Y是可溶性银盐的溶液,常用AgNOs溶液。负极反应式为Cu-2e—Cu",

正极反应式为Ag，+e——Ag,电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。

能力提升练

1.C根据装置图可知,X电极是负极,失去电子发生氧化反应,Y电极是正极,得到

电子发生还原反应。若X为Ti,由于Y电极是正极,应得到电子发生还原反应,A不

正确；若X为Cr,则Y的金属性需要弱于Cr的金属性,Zn和Ti的金属性均强于Cr

的金属性,则Y不能选Zn或Ti,可以选择Cu或Pb等,B不正确;若Y为Cu,由于X

是负极,则X的金属性要强于Cu,所以可以选择Cr,因此负极反应式可能是Cr-3e

——Cr：C正确;若Y为Pb,由于X电极是负极,失去电子,发生氧化反应,因此左侧

烧杯溶液中阴离子数会增加,D不正确。

2.答案(1)负极(2)Zn-2e—Zn*Cu2++2e—Cu(3)IC(4)C(5)石墨

KI溶液石墨FeCL溶液导线盐桥

FeHL溶液KI溶液

甲乙

解析(D该装置是原电池,Zn易失去电子作负极。

(2)Zn作负极,负极反应式为Zn-2e-Zn",Cu作正极,正极反应式为Cu'+2e--

Cuo

(3)原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动,盐桥中向CuSO“溶液中迁

移的离子应是太。

(4)若将Cu换成石墨,锌仍然为负极,石墨为正极，电池总反应仍为Zn+Cu"——

Z0+Cu,A可行;用NaCl溶液替换ZnSOi溶液,NaCl溶液作电解质溶液,还是Zn失去

电子，电池总反应仍为Zn+Ci?'——Zn"+Cu,B可行;若将CuSOi溶液换成稀HzSO」，电池

2t

总反应变成Zn+2H-Zn+H2t,C不可行。

（5）在反应2Fe"+2I—2Fe，l2中，碘元素由-1价变为0价,「失去电子,发生氧化

反应,负极反应物可选KI溶液,铁元素由+3价降低为+2价,Fe*得到电子,发生还原

反应,正极反应物可选FeCL溶液,正、负极均用石墨作电极材料,连接导线,用盐桥

形成闭合回路，组成原电池。

3.C该电池的负极材料是金属镁,正极X的材料的活泼性需要比金属镁的弱，但是

铁、铜都可以和H2O2、H2sol的混合溶液反应,故不能用铁、铜作正极,A错误;阳离

子会移向正极，则每转移2mol电子,2molH由交换膜右侧向左侧迁移,B错误;原

电池的正极上发生得电子的还原反应:H2（）2+2e+2H—2IL0,C正确；该电池能将化

学能部分转化成电能,部分转化为热能,D错误。

4.答案⑴a还原

⑵乙

2，2

（3）MnO；+5e+8H'—Mn+4H205Fe-5e-5Fe/

（4）0.5

解析（1）根据题目提供的总反应方程式可知,KMnO,作氧化齐（发生还原反应,故石

墨a是正极。（2）电池工作时,SO本向负极移动，即向乙烧杯移动。（3）甲烧杯中的

电极反应式为MnO4+5e+811,^=Mn"+4H。乙烧杯中的电极反应式为5Fe"-5e

3+

5Feo（4）溶液中的MnSO.浓度由1mol•L变为1.5mol•L：由于溶液的体积未

变，则反应过程中生成的MnSO,的物质的量为0.5mol-L'XO.2L=0.1mol,故转移

的电子为0.1molX5=0.5molo

第2课时化学电源

基础过关练

题组一一次电池

1.(2021北京丰台期中)碱性锌镒电池以氢氧化钾为电解质，其结构示意图如图所

示，电池总反应为Zn+2Mn02+2H20^=Zn(OH)2+2MnO(OH)□下列说法中不氐碰的是

()

锌粉和KOH

,一的混合物

-MnO,

A.电池工作时，电子转移方向是由Zn经外电路流向MnO2

B.电池正极反应式为2Mn0?+2压0+2e-=2Mn0(0H)+20H

C.电池工作时,KOH不参与反应,没有发挥作用

D.电池工作时,Zn发生氧化反应,MnO,发生还原反应

2.(2020山西阳泉高二上期末)电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电

解质为KOH,其电极反应如下:锌极Zn+20HZn(0II)2,氧化银极Ag20+H2+2e

—2Ag+20H,下列说法正确的是()

A.锌为正极,被氧化

B.氧化银为正极,被氧化

C.电子从负极流向氧化银极

D.锌为负极,被还原

题组二二次电池

3.（2019北京四中高二上期末）铅酸蓄电池是常见的二次电池，电池总反应为

放电

Pb+PbOz+ZHAOi充电2PbS0」+2H。下列说法正确的是（）

A.放电时的负极反应式为Pb+SOf-2ePbSO,

B.充电时铅酸蓄电池的正极与外接电源的负极相连

C.放电时PbO?发生氧化反应

D.充电时的阴极反应式为PbSO,+2H,O-2e^^PbO,+SO^+4H+

4.（2021山东新高考联盟联考）爱迪生电池是一种铁银蓄电池,其总反应的化学方

程式为Fe+NiO2+2H,oSFe（OH）2+Ni（OH）2,下列推断中错误的是（）

A.蓄电池的电极必须浸入某种碱性电解质溶液中

B.放电时,正极附近溶液的pH变小

C.充电时,Fe电极与直流电源的负极相连

D.充电时，与负极相连的电极，电极反应式为Fe（0H）2+2e-Fe+20II

5.（2020福建三明三校高二上期中联考）氢银电池是近年开发出的可充电电池，电

池的总反应为割2+NiO（OH）有Ni（0H）2,下列叙述正确的是（）

A.电池充电时,银元素被还原

B.电池放电时,银元素被氧化

C.电池充电时，只有氢元素被氧化

D.电池放电时,氢气中氢元素被氧化

题组三燃料电池

6.（2020江苏盐城中学高二上期中）氢氧燃料电池的反应原理如图所示。下列有关

氢氧燃料电池的说法不可硬的是（）

A.该电池中电极a是负极

B.该电池工作时化学能转化为电能

C.该电池的总反应为2H2+O2-2H

D.外电路中电流由电极a通过导线流向电极b

7.（2021山东师范大学附中第一次学业测评）科学家研制了一种新型的乙醇电池，

它用磺酸类质子作溶剂,在200℃左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍

且更加安全。电池总反应为GH5OH+3O2-2coz+3H。下列说法不正确的是

（）

A.C2H50H在电池的负极上参加反应

B.1mol乙醇被氧化转移6mol电子

C.在外电路中电子由负极沿导线流向正极

D.电池正极的电极反应式为4H+02+4e-2H20

8.（2020江苏南通高二上期中）某燃料电池可实现NO和CO的无害转化,其结构如图

所示。下列说法正确的是（）

B.电池工作时Na*向石墨II电极处移动

2

C.石墨II电极上的反应式为C0-2e+0-C02

D.电路中每通过6mol电子,生成1molN2

能力提升练

题组一常见化学电源

1.(";)普通锌镒干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一

根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在碳棒周围填满二氧化镒和炭黑的混合物,并用离子

可以通过的多孔纸包裹作隔膜，隔膜外用氯化锌、氯化铁和淀粉等调成糊状作电解

2+

质。该电池工作时的总反应为Zn+2NH〉2MnO/—[Zn(NH3)2]+Mn203+H20o下列关

于锌镐干电池的说法中正确的是()

A.当该电池电压逐渐下降后,可以充电使其复原

B.电池负极反应式为2MnO2+2NHt+2e=—Mn203+2NH3+H20

C.原电池工作时，电子从负极通过外电路移向正极

D.外电路中每通过0.1mol电子,锌的质量理论上减小6.5g

2.（2020浙江学业考试,示）铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如图所示。已

知PbSOi难溶于水，电池反应方程式为Pb02+Pb+2112s01-=2PbS04+2H20o下列说法

不正确的是（）

•稀硫酸

中

二氧化铅^

铅

A.电池工作时,Pb为负极,发生氧化反应

B.电池工作时，电解质溶液pH保持不变

C.硫酸根离子在负极和正极都参与了反应

D.正极的电极反应式为Pb02+2e+4H++SOf-=PbS0,+2H20

3.（2021山东德州十校期中联考,*0液流式铅蓄电池以可溶性的甲基磺酸铅

充电

［（CH：S03Pb］代替硫酸作为电解质，该电池充放电的总反应为2Pb2++2儿0彘

Pb+PbCVMH;下列说法不正确的是（）

A.放电时，电极质量均减小

2t

B.放电时，正极反应是PbO2+4H1+2ePb+2II2O

C.充电时,溶液中Pb”向阴极移动

D.充电时，阳极周围溶液的pH增大

4.（2021广东珠海第二中学期中，小）研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能

利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为

5MnO2+2Ag+2NaCl^Na2Mn50,0+2AgClo下列有关“水”电池在海水中放电时的说

法正确的是（）

A.正极反应式:Ag+CL-e-1^—AgCl

B,每生成1molNaMrisOio转移2mol电子

C.Na，不断向“水”电池的负极移动

D.AgCl是还原产物

5.（双选）（2020广东广州高三调研,"）2019年诺贝尔化学奖授予了在锂离子电池

研发领域作出贡献的三位科学家。一种锂离子电池的结构如图所示，电池反应为

於电

LiC+Li-RA充电C6+LiCo02（Kl）o下列说法正确的是（）

T用电器卜

LiCoOj电解质/隔膜石墨

A.充电时a极接外电源的正极

B.放电时Li在电解质中由a极向b极迁移

C.充电时若转移0.02mol电子,石墨电极将减少0.14g

D.该废旧电池进行“放电处理”有利于锂在LiCoO?极回收

6.（双选）（2021山东滕州一中高二测试,"）研究人员设计利用CH1和0?的反应,用

柏电极在KOH溶液中构成原电池，下列说法正确的是（）

A.每消耗1molCH,,理论上可以向外电路提供约8mole一的电量

B.负极上CH,失去电子，电极反应式为QI「8e+10011—=CO1+740

C.负极上是0z获得电子，电极反应式为02+2H20+4e—4011

D.电池放电后,溶液pH不断升高

题组二新型化学电源

7.（2021江苏如皋第一阶段检测,小）我国科研人员在酸性介质中利用单原子铜修

饰的氮化碳可更有效、更有选择性地将COz通过光催化还原为燃料（如图）。下列说

法正确的是（）

A.转变过程中化学能转化为光能

B.生成CH30H的电极反应式为C02+6e+5H<0—=CH3OH+6OH

C.光合过程中铜不参与反应

D.1molCO,转化为1molCH“转移8mol电子

8.（2021北京丰台高二期中测试,#0热激活电池（又称热电池）可用作火箭、导弹的

工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl

混合物一旦受热熔融，电池瞬间即可输出电能。该电池总反应为PbS0“+2LiCl+Ca

—CaCL+Li2s（X+Pb。下列关于该电池的说法中，不亚碰的是（）

A.负极的电极反应式为Ca-2e—Ca>

B.放电时,（向硫酸铅电极移动

C.硫酸铅作正极材料,LiCl为正极反应物

D.常温时，在正、负极之间连上检流计，指针不偏转

9.（双选）（2021山东师范大学附中第一次学业测评,小）科学家设计微生物原电池,

用于处理酸性废水中的有机物及脱除硝态氮,该装置示意图如图。有关该微生物电

池的说法正确的是（）

————

质子交换膜

A.电子由m极转移到n极

B.H可通过质子交换膜移向左侧极室

C.电极m上的反应为2N03+6H20+10e—=N2+I2OH

D.每生成1molCO,转移电子的物质的量为4mol

10.（2020江西赣州高二上期中，般）一种钉（Ru）基配合物光敏染料敏化太阳能电池

的原理及电池中发生的主要物质间的转化如图所示,下列说法不正确的是（）

A.电极X为电池的负极

B.电池工作时，光能转变为电能

C.电池工作时，电极Y上发生还原反应

D.电池的电解质溶液中F和七的浓度不断减少

11.（2020湖北孝感高二上期中，饼）浓差电池是电化学电池的一种。一般所说的原

电池在电池工作时都有某种化学变化发生，因而被称为化学电池;浓差电池虽然也

经历了氧化还原过程，但电池的总反应中并没有反映出这种变化,它是通过一种物

质从高浓度状态向低浓度状态的转移而获得电动势。如图是利用硫酸铜溶液构成

的浓差电池的示意图，下列说法错误的是（）

A.电池需采用阳离子交换膜

B.左室发生反应:Cu"2e^Cu

C.左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2mol/L

D.工作一段时间后右室电极质量减轻

12.（2020哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模,*，）新型锂空气

电池具有使用寿命长、可在自然空气环境下工作的优点。其原理如图所示（电解质

於电

为离子液体和二甲基亚碉），电池总反应为2Li+0?霾Lia%下列说法不正确的是

0

0

0

A

K

0

0

A

w

d

A

d

A.充电时电子由Li电极经外电路流入口2。2电极

+

B.放电时正极反应式为2Li+02+2e—LiM

C.充电时Li电极与电源的负极相连

D.碳酸锂涂层既可阻止锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质

答案全解全析

基础过关练

1.C电池工作时，电子转移方向是由负极经外电路流向正极,因此由Zn经外电路

流向MnO2)A正确;MnO?在正极得电子,被还原为MnO(OIl),电极反应式为

2MnO2+2ILO+2e—2MnO(OH)+20H；B正确；由电池总反应可知KOH没有参与反应，

但KOH作为电解质起到在电池内部传导电流的作用,C错误;结合分析可知电池工作

时,Zn发生氧化反应,MnOz发生还原反应,D正确。

2.C根据化合价变化可知Zn被氧化,锌是负极,A、D错误;根据化合价变化可

知,AgQ为正极,被还原,B错误；电子由负极通过外电路流向正极，即从锌流向氧化

银,C正确。

3.A放电时Pb在负极失电子，电极反应式为Pb-2e+SOf——PbSO“A正确;充电时

铅酸蓄电池的正极要恢复原状,则应该作电解池的阳极,与电源正极相连,B错误；

放电时Pb。,得电子,发生还原反应,生成PbSO„C错误;充电时的阴极反应式为

PbSOl+2e-Pb+SOf,D错误。

4.B由总反应的化学方程式可知此电池为碱性电池,Fe电极能够与酸发生反应，

所以蓄电池的电极应浸在碱性电解质溶液中,A正确;放电时负极反应式为

Fe-2e+2011——Fe(Oil)2,正极反应式为Ni02+2e+211,0-Ni(0H)2+20H,由于正极

不断产生0H,使c(OH)增大,溶液pH增大,B错误;充电时Fe(0H)2得到电子被还原

产生Fe单质，则Fe电极应该与直流电源的负极相连,C正确;充电时与电源负极连

接的电极发生还原反应，电极反应式为Fe(0H)2+2e—Fe+20II,D正确。

5.D电池充电时,银元素的化合价升高,被氧化,A错误；电池放电时,正极反应为

NiO(OIl)+Il20+e'---OH+Ni(0H)2,银元素被还原,B错误；电池充电时,氢元素的化合

价降低,被还原,C错误；电池放电时,氢元素的化合价升高,则氢气中氢元素被氧

化,D正确。

6.D通入乩的一极为负极,所以电极a为负极,A正确;燃料电池属于原电池,是将

化学能转化为电能的装置,B正确;该电池中，负极上电极反应式为2H2-43——4H+,

正极上电极反应式为0z+4H'+4e——2Ho正、负极电极反应式相加得电池总反

应:24+02——2Hoe正确;通入氢气的电极为负极,通入氧气的电极为正极，电流从

电极b沿导线流向电极a,D错误。

7.B燃料电池中,燃料在负极失电子发生氧化反应,A正确；1mol乙醇被氧化生成

2molCO?,转移12mol电子,B错误;在外电路中电子由负极沿导线流向正极,C正

确；电池正极的电极反应式为4H+02+4e——2H2。,D正确。

8.C石墨I电极上NO发生反应生成即氮元素化合价降低，属于还原反应,A错误;

电池工作时NN向正极移动，即向石墨I电极处移动,B错误;石墨I【为负极,反应式

2

为C0-2e+0-C02)C正确;氮元素化合价由+2价降低为0价,每生成1molN?得

到4mol电子，则电路中每通过6mol电子,生成1.5molN2,D错误。

能力提升练

1.C普通锌铺干电池是一次电池,不能充电复原,A项错误;根据原电池工作原理，

负极失电子,B项错误;负极锌失电子，每通过0.1mol电子，消耗锌的质量是65

g-mor1X^!=3.25g,D项错误。

2

2.BPb作负极,发生氧化反应,A正确；电池工作时,硫酸浓度减小，则电解质溶液

pH增大,B错误；负极反应式为Pb+S0f-2e——PbSO.„正极反应式为

Pb02+SOr+2e+4H-PbS0,+2H。故硫酸根离子在负极和正极都参与了反应,C、D

正确。

3.D电池放电时，负极反应为Pb-2e—Pb",正极反应为Pb02+4ir+2e—

2t

Pb+2H20,则放电时，电极质量均减小,A、B正确；充电时阳离子向阴极移动,C正确；

2+

充电时，阳极反应为Pb+2H20-2e—Pb()2+4H：阳极周围溶液的pH减小,D错误。

4.B由电池总反应可知,银元素化合价升高被氧化,Ag为“水”电池的负极，电极

反应式为2Ag+2c1-2e——2AgCl,镒元素化合价降低被还原，二氧化镒为“水”电

池的正极，电极反应式为5MnO2+2e=—MrvX流,A错误；由电池总反应可知，生成1

molNazMnQo转移2mol电子,B正确；电池工作时，阳离子向正极移动，则钠离子向

“水”电池的正极移动,C错误；由电池总反应可知,银为还原剂,氯化银是氧化产

物，D错误。

5.AD根据电池反应可知,放电时，负极反应式为Liq-xe=—C6+M.i\正极反应式

为LirCoOz+ALiZ+xe--iLiCoOz,充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正

好相反。放电时a极为正极,得电子,充电时a极为阳极,失电子,故充电时a极接

外电源的正极,A正确;原电池中b极为负极,a极为正极,放电时，阳离子移向正极、

阴离子移向负极,则Li,在电解质中由b极向a极迁移,B错误;放电时负极反应式为

Ce+凡充电时阴极反应式为C6+ALi'+xe「=—LiC,所以充电时若转

移O02mol电子，石墨电极将增重0.02molX7g/mol=0.14g,C错误;放电时，阳

离子移向正极,即“放电处理”有利于LV移向正极并进入正极材料，有利于锂在

LiCoOz极回收,D正确。

反思升华

充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

(1)放电:阳离子移向正极，阴离子移向负极；

(2)充电:阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；

(3)阳离子移向发生还原反应的电极；阴离子移向发生氧化反应的电极。

6.AB电解质溶液显碱性,所以CHi被氧化后生成COQC元素化合价由-4价变为+4

价，所以每消耗1molCH1理论上可以向外电路提供8mole的电量,A正确;通入

CH,的电极为负极,CH1在负极失电子发生氧化反应，电极反应式为CH,-8e+100H=

CO；'7H20,B正确;通入氧气的一极为原电池的正极,氧气在正极得到电子发生还原

反应，电极反应式为G+ZHOHe——40I「,C错误;根据正、负极的电极反应式可知

电池总反应为CH,+2OI1+20=COF+3Ho随着反应的进行,溶液中氢氧根离子不

断减少,溶液pH不断减小,D错误。

7.D转变过程中光能转化为化学能,A错误;在酸性介质中生成物不能有氢氧根离

子，生成CH30H的电极反应式为C02+6e+6H-ClhOH+IW,B错误；根据图示,光合过

程中铜失电子生成Cu,C错误;CO?~CHi的过程中碳元素的化合价由+4价降低为-4

价，1molCO2转化为1molCH4转移8mol电子,D正确。

8.C电池总反应为PbS0.,+2LiCl+Ca—CaCb+LizSOi+Pb,Ca化合价升高,失去电子,

作负极,负极的电极反应式为Ca-2e——C『,A正确;放电时,K'向正极(硫酸铅电极)

移动,B正确;硫酸铅作正极材料,熔融的LiCl作电解质，根据电池总反应可知PbSO,

为正极反应物,C错误;无水LiCl-KCl混合物受热熔融时才会产生电能，因此常温时,

在正、负极之间连上检流计，指针不偏转,D正确。

9.BD原电池中电子由负极经外电路流向正极,即由n极转移到m极,A错误;原电

池中阳离子向正极移动，则H.可通过质子交换膜移向左侧极室,B正确；电极m是正

极,酸性环境下生成物中不能有氢氧根离子，电极反应式应为2NOg+10e+12H——

NJ+6庆0,C错误；电极n上C耳◎转化为CO2,C元素化合价由0价变为+4价,所以

每生成1molCO,转移电子的物质的量为4mol,D正确。

10.D由题图中电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极,A正确；电池工作时,

光能转变为电能,B正确；电池工作时，电极Y为原电池的正极,发生还原反应,C正

确；由题图可知,U在正极上得电子被还原为I,后又被氧化为0，13和I相互转化，

反应的实质是光敏有机物在激发态与基态的相互转化，所有化学物质都没有被损

耗,D错误。

11.A左室Ci?+得电子生成Cu,硫酸根离子浓度相对较大,右室Cu电极失去电子生

成Cu=Ci?,浓度相对较大,所以硫酸根离子通过离子交换膜由左室移向右室,即离

子交换膜为阴离子交换膜,A错误;该浓差电池中，左室CuSOi溶液浓度高,发生反应

Cu"+2e——Cu,因而左室为正极区，右室为负极区,B正确;左室溶液中Cu"得电子

生成Cu,所以左室流出的硫酸铜溶液物质的量浓度低于2mol/L,C正确;该浓差电

池中，右室为负极区，电极反应式为Cu-2e——Cu：所以原电池工作一段时间后右

室电极质量减轻,D正确。

12.A充电时为电解池，电子由阳极经外电路流入阴极,则由Li?。?电极经外电路流

入Li电极,A错误;放电时，以空气中的氧气作为正极反应物,反应式为2L『+O2+2e

——Li。,B正确;充电时,Li电极与电源的负极相连,C正确;碳酸锂涂层既可阻止

锂电极的氧化又能让锂离子进入电解质,D正确。

第一节综合拔高练

五年高考练

考点1原电池原理

1.(2020课标I,27,15分,")为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池

装置进行实验。

石墨电极

0.10mol,0.10mol-L'Ee,(SO4),

0.05moi.L'FeSO,

FeSOd

回答下列问题:

(1)由FeSO.,-7H20固体配制0.10molFeSO,溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、

(从下列图中选择,写出名称)。

(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物

质发生化学反应,并且电迁移率(d)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选

择作为电解质。

阳离子z/~X107(m2•s'•V-1)阴离子“8义107(0)2•s1•V')

Li+4.07HCOg4.61

Na*5.19NO37.40

Ca2+6.59cr7.91

K+7.62sof8.27

(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入

电极溶液中。

(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe")增加了0.02mol-L\石墨电

极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=。

⑸根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式

为,铁电极的电极反应式

为o因此,验证了Fe?-氧化性小于、还原性小

于O

(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSOi溶液中加入几滴Fe?(SO,)3溶液,将铁电

极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法

是_____________________________________________________

考点2新型化学电源

2.(2020课标IH,12,6分,")一种高性能的碱性硼化钿(VBJ—空气电池如图所示,

其中在VB?电极发生反应:VB2+160H-lle=-VO^+2B(OH)；+4H2Oo该电池工作时,

下列说法错误的是()

负载

K()H溶液离子诜杼件腰

A.负载通过0.04mol电子时,有0.224L(标准状况)02参与反应

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

C.电池总反应为4VB2+IIO2+2OOH+6H2。=-8B(OIl)4+4VOf

D.电流由复合碳电极经负载、VB?电极、KOH溶液回到复合碳电极

3.(2020课标I,12,6分,*?)科学家近年发明了一种新型Zn-COz水介质电池。电池

示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体C0?被转化为储氢

物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是（）

A.放电时，负极反应为Zn-2e+40H—Zn（0H）4-

B.放电时,1molCO2转化为HCOOH,转移的电子数为2mol

C.充电时，电池总反应为2Zn（0H）4^2Zn+O"+4011+2H20

D.充电时,正极溶液中0H浓度升高

4.（2020天津，11,3分,好）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。

放电

下图中的电池反应为2Na+AS充电Na?S,（产5~3,难溶于熔融硫）。下列说法错误的是

密封

不锈钢容器

-=-------Na-p-ALG固体

-------熔融钠*

、»）---熔融硫（含碳粉）

ANa2s4的电子式为Na*LSSSS..]2-Na'

B.放电时正极反应为^S+2Na-+2e—Na2S,

C.Na和Na2sx分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na-B-Ak03为隔膜的二次电池

5.（2020山东，10,2分,*，）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,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,用下图装置处理有机废水（以含CH£OO的溶液为例）。下列说法错误的是

A.负极反应为CH3co0+2H?0-8e2c0?t+7H*

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5g

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.(2019课标I,12,6分,*?)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工

作时则2+/恻*在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是

A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应乩+2卜铲'^2H'+2MV'

C.正极区，固氮酶为催化剂,g发生还原反应生成NH：,

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

7.(2019课标HI,13,6分,上:?)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维

多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的

3D-Zn—N100H二次电池,结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)

彭电

充电ZnO(s)+2Ni(0H)2(s)o

下列说法错误的是

A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高

B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+0H「(aq)式-=NiOOH(s)+H20(1)

C.放电时负极反应为Zn(s)+20H(aq)-2e—ZnO(s)+H20(D

D.放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区

8.(2019天津理综,6,6分,水：)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘澳液流

电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。

下列叙述不正确的是()

A.放电时,a电极反应为LBr+2e=—2I+Br

B.放电时,溶液中离子的数目增大

C.充电时,b电极每增重0.65g,溶液中有0.02molI被氧化

D.充电时,a电极接外电源负极

9.(2018课标II,12,6分,")我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO?

二次电池。将NaClCh溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的银网分别作为

电极材料，电池的总反应为iSCOz+dNaU^NazCOs+C。下列说法错误的是()

A.放电时,CIO4向负极移动

B.充电时释放C02)放电时吸收C02

22

C.放电时,正极反应为:3C0?+4e一co3

D.充电时,正极反应为:Na*+e-^=Na

三年模拟练

应用实践

1.(2021江西赣州十六校期中联考,便)H2s是一种剧毒气体,对ILS废气资源化利用

途径之一是回收能量并得到单质硫,反应原理为2H2S(g)+02(g)—S2(S)+2H20(1)

△^-632kj-mol'o如图为质子膜H2s燃料电池的示意图。下列说法正确的是(，

质:子周体电解质膜

一।~~-1--------载

电极U-I|,I

H2O0,

A.电池工作时，电流从电极a经负载流向电极b

B.电极a上发生的电极反应为2H2s-4e—S2+4H-

C.当反应生成64gS2时，电池内部释放632kJ热能

D.当电路中通过4mol电子时，有4mol经质子固体电解质膜进入负极区

2.(2020湖北荆门高二上期末,始)2019年度诺贝尔化学奖授予研究锂离子电池的

三位科学家，以表彰他们在锂离子电池发展方面所作出的突出贡献。锂锦电池是一

种常用的锂离子电池,它体积小、性能优良,该电池反应原理如图所示,其中电解质

LiClOi溶于混合有机溶剂中,LV通过电解质迁移入MnO?晶格中，生成LiMrA,下列说

法错误的是（）

----@----

ab

LiC104

U混合有MnO,

机溶剂

A.外电路的电流方向是由b极流向a极

B.电池正极反应式为MnOz+eMLi,^^LiMnO,

C.可用水代替电池中的混合有机溶剂

D.电路中每通过1mol电子,就有“个Li'移向b极

3.（2020福建龙岩六校高二上期中,小）用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二

次电池的原理如图所示。下列说法正确的是（）

A.充电时，阴极的电极反应为Ni（0H）2+0H-e^Ni0（0II）+H20

B.放电时，负极的电极反应为Ha-2e+20H—2H20

C.放电时,0H移向银电极

D.充电时,将电池的碳电极与外电源的正极相连

4.（2020辽宁锦州一模，乖）朋（反乩）暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃

料电池是一种理想的电池,具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工

作原理如图所示，下列叙述正确的是（）

A.电池工作时,正极附近溶液的pH减小

B.当消耗1mol0?时，有2molNa*由甲槽向乙槽迁移

C.负极反应式为40H+N2H-4e—=N2t+4H20

D.若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作

迁移创新

5.(2020山东青岛高三上期末,")如图是采用新能源储能器件将C0,转化为固体产

物,实现C02的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用的Li-COz电池组成为钉

电极/CO?-饱和LiC10「DMS0电解液/锂片。下列说法错误的是()

而藤丽龙还画fF靛丽而布丽画,

iiFiii•

Ou,co,©c

A.钉电极为负极,其电极反应式为2Li2c(L+C-4e—3C02t+4Li"

B.Li-CO,电池电解液由LiC10「DMS0溶于水得到

C.这种电化学转化方式不仅减少C0?的排放,还可将CO?作为可再生能源载体

D.CO2的固定中，每生成L5mol气体,可转移2mole

答案全解全析

五年高考练

L答案(1)烧杯、量筒、托盘天平(2)KC1

(3)石墨(4)0.09mol・L

（5）Fe'"+e-^=Fe2*Fe-2e-^=FeJ*Fe"Fe

（6）取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出现血红色

解析（1）配制0.10mol・L।FeSO,溶液，需要用托盘天平称取FeSO,・7H20晶体，

在烧杯中加一定量的蒸储水将其溶解，一般用量筒量取溶解和洗涤所用的蒸储水。

（2）Fe?+和Fe"都能水解使溶液显酸性,NOg在酸性条件下能氧化Fe或Fe2；IC和Cl「

都不与溶液中的物质发生反应,且电迁移率接近,故盐桥中选择KC1作为电解质。

⑶电子由铁电极流向石墨电极，即石墨电极得电子,溶液中负电荷增多,为平衡电

荷使溶液保持电中性,盐桥中的阳离子应进入石墨电极溶液中。（4）两电极转移电

子数相等,负极铁被氧化,正极Fe"被还原,故正极（石墨电极）的电极反应式为

Fe"+e——Fe",负极（铁电极）的电极反应式为Fe-2e——Fe2；故石墨电极溶液中

CTj）增加0.04mol•L变为0.04mol•L'+0.05mol•L'=0.09mol•L'o（5）

总反应式为2Fe~Fe——3Fe:故氧化性:Fe"（氧化产物）＜Fe＞（氧化剂），还原

性:Fe"（还原产物）＜Fe（还原剂）。（6）铁电极表面被刻蚀活化，即发生反应2Fe"+Fe

2+

——3Fe,由于加入少量Fe2（S0.t）3,能使Fe"完全反应,故可以向取出的少许溶液中

加入几滴KSCN溶液,若溶液不变为血红色,则证明刻蚀活化反应完成。

2.B正极发生的电极反应为02+2H20+4e——4011,因此当负载通过0.04mol电子

时，消耗（X0.01mol,即标准状况下0.224L,A项正确；正极0?发生反应产生

0H,c（0H）增大,正极区溶液pH升高，负极VB?发生反应消耗OH,c（0H）减小，负极区

溶液pH降低,B项错误；正极反应XH即1102+22H20+44e-=440H,负极反应X4

即4VB2+640H-44e—4VOt+8B（0H）4+16H20,相加可得电池总反应为

4VB2+110.+200II+6IW—8B（OH）；+4VO^,C项正确；外电路中，电流由电池正极（复

合碳电极）经负载流到