第17讲原电池化学电源-2023年高考化学一轮复习讲义

第17讲原电池化学电源（精准检测卷）

时间：50分钟

一、选择题（12个小题，每小题只有一个正确选项，每题5分，共60分）

1.化学气敏传感器可用于监测环境中NW的含量，其工作原理示意图如图。下列说法不正

确的是

A.该传感器原理是利用化学能转化为电能

B.工作时，K+从电极a极区向电极b极区迁移

C.反应消耗的NH-与02的物质的量之比为2：3

D.电极a上的电极反应式为：2NH3-6e+6OH=N2+6H2O

【答案】C

【解析】该传感器原理是原电池原理，电极a上NH3发生失电子的氧化反应生成N2,电极

a为负极，电极b为正极；据此分析作答。

A.该传感器原理是原电池原理，原电池将化学能转化为电能，A正确；

B.原电池工作时阳离子向正极迁移，故工作时K+从电极a极区向电极b极区迁移，B正确：

C.电极a的电极反应式为2NH3-6e+6OEΓ=N2+6H2O,电极b的电极反应式为

02+4e-+2H20=40H-,根据负极失去的电子与正极得到的电子相等，反应消耗的NEh与Ch

物质的量之比为4：3,C错误；

D.电极a上NK发生失电子的氧化反应生成N2,电极反应式为2N⅛-6e+6OH=N2+6H2O,

D正确；

答案选C。

2.利用如图HCOe）H燃料电池装置，获得电能的同时还可以得到KHCO3、K2SO4o下列说

法错误的是

A.通入02的电极为电池正极

B.放电过程中需补充的物质X为H2SO4

C.负极电极反应式为HCoo-+20H-2e=HC0；+H2O

D.每生成1molKHCO3,有1molK*通过阳离子膜

【答案】D

【解析】A.燃料电池中燃料失电子作负极，氧气得电子作正极，A正确；

B.由图示可知，放电过程中正极有K2SO4生成，因此需补充的物质X为H2SO4,B正确;

C.由图示可知，负极HCe)OH失电子生成HCO3,负极电极反应式为：HCOO+

2OH-2e-HCO；+H2O,C正确;

D.每生成ImolKHCo3，转移2mol电子，则有2molK"通过阳离子膜，D错误;

答案选Do

3.某原电池的总反应为Zn+Cu"=Zr?++Cu,该原电池的正确构成是

∣-(A)-∣

xijx(

【答案】A

【解析】由题干某原电池的总反应为Zn+Cu?+=Zn"+Cu可知，Zn在反应中由O价转化为

+2价，化合价升高，发生氧化反应，故Zn作负极，CW+在反应中化合价由+2价降低为O

价，化合价降低，发生还原反应，故在正极上发生该反应，据此分析解题。

A.由于Zn比CU活泼，故Zn作负极，CU为正极，电解质中的Cu?+

被还原，A符合题意;

装置中没有自发的发生氧化还原反应,B不合题意;

C.装置中发生的电池总反应为Fe+Cu2+=Fe2÷+Cu,C不合题意;

CUSO4

/溶液

D.由于Mg比Zn活泼，故Mg作负极，Zn作正极，D不合题意;

故答案为：Ao

4.如图所示是几种常见的化学电源示意图，下列有关说法错误的是

A.化学电源是将化学能转化为电能的实用装置

B.干电池示意图所对应的电池属于二次电池

C.铅蓄电池充电时PbO2（正极）应与外接电源正极相连

D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

【答案】B

【解析】A.化学电源是提供电能，是将化学能转化为电能的实用装置，故A正确；

B.干电池不可充电，属于一次电池，故B错误；

C.原电池的正极和电解池的阳极相连，则铅蓄电池充电时PbO2（正极）应与外接电源正极相

连，故C正确；

D.氢氧燃料电池产物只有水，是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确；

故选:Bo

5.氟离子电池是目前新型电池的一个重要研究方向。某全固态电解质的氟离子电池工作时

的示意图如图所示，下列有关说法正确的是

A.放电时，a极发生氧化反应，b极发生还原反应

B.充电时，a极接电源负极，b极接电源正极

C.放电时，a电极电势比b电极低

D.充电时，外电路每通过ImoIe固体电解质中有ImOlF-移动向a极

【答案】D

【解析】如图所示，放电时，a极上得到电子，发生还原反应，则a极为正极；b极上失去

电子，发生氧化反应，则b极为负极。

A.放电时，a极上得到电子，发生还原反应，b极匕失去电子，发生氧化反应，A错误；

B.放电时，a极为正极，b极为负极，则充电时，a极接电源正极，b极接电源负极，B错

误；

C.放电时，a极为正极，b极为负极，则a电极电势比b电极高，C错误；

D.充电时，a极为阳极,电极反应为Bi+3F-3e-=BF3,则外电路每通过ImOIe、固体电解

质中有ImOIF-移动向a极，D正确；

故选D。

6.“践行双碳目标，助力绿色冬奥”，2022年北京冬奥会使用近700余辆搭载国家电投氢能

公司全自主研发“氢腾”燃料电池系统的宇通氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如下图，

下列说法正确的是

A.电子流向为：从电极a经电解质溶液到电极b

B.b极为正极，电极反应式为θ2+4e-+2H2θ=4OH

C.负极每消耗2.24LH2,转移2mol电子

D.装置工作一段时间后，电解质溶液的PH增大

【答案】D

【解析】由图可知，a极为负极，电极反应式为H2-2e=2H+,b极为正极，电极反应式为

+

O2+4e+4H=2H2O,据此作答。

A.原电池工作时，电子从负极（a）经外电路流向正极（b）,不经过电解质溶液，故A错

误；

B.b极为正极，电极反应式为θ2+4e-+4H+=2H2θ,故B错误；

C.题目未给标准状况，无法使用22.4L∕mol计算气体的物质的量，故C错误；

D.由两极反应可知，电池总反应为2H2+Ch=2H2θ,氢离子浓度变小，pH变大，故D正确；

故选D。

7.利用光电催化技术分解水，并实现CCh转化为CHQH,其简易电化学装置如图所示。

下列说法中错误的是

A.交换膜为质子（H+）交换膜

B.该电化学装置中能量转化形式不止一种

C.N电极反应式之一为6H++CO2+6e=CH3OH+H2O

D.若电极M上分解18g水，则电极N有2g出生成

【答案】D

【解析】由图可知，M极氧元素价态升高失电子，故M极为负极，电极反应式为

++

2H2O-4e=O2↑+4H,N极为正极，电极反应式为6H÷+CO2+6e=CH3OH+H20,2H+2e-=H2↑,

据此分析作答。

A.氢离子透过交换膜由左侧向右侧迁移，故交换膜为质子交换膜，A正确；

B.该装置中太阳能转化为化学能，化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B正确；

+

C.N极为正极，电极反应式为6H++CO2+6e=CH3OH+H2O,2H+2e=H2↑,C正确；

D.N极二氧化碳和氢离子均得电子，无法计算实际生成氢气的量，D错误：

故答案为：D。

8.乙烯直接氧化法制乙醛的总反应方程式为2CH2=CHZ+O2-⅛^→2CH3CHO°现有

人将该反应设计成如图所示的燃料电池，下列有关说法正确的是（）

A.该电池可实现化学能与电能之间的相互转化

B.电子移动方向：电极a-＞磷酸溶液-电极b

C.放电时，电路中每转移ImOl电子，溶液中就有ImOIH+向负极迁移

μ

D.电池负极反应式：CH2=CH2-2e-+H2O=CH3CHO+2H

【答案】D

【解析】该电池中乙烯失电子发生氧化反应生成乙醛，则a为负极，b为正极，负极反应式

为CH?=CHz-2e-+Hq=CH3CHO+2H+；b电极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正

极反应式为Oz+4e-+4H+=2H2θ,电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阳离子向正

极移动、阴离子向负极移动，据此分析解答。

A.该装置是原电池，能将化学能转化为电能，但是不能将电能转化为化学能，故A错误：

B.通过以上分析知，a为负极、b为正极，电子不进入电解质溶液，电子移动方向为电极a→

负载T■电极b,故B错误；

C.放电时，电解质溶液中氢离子向正极移动，故C错误；

D.负极上乙烯失电子发生氧化反应，电极反应式为CH?=CH?-2e-+H2O=CH3CHO+2H-,

故D正确；

故选：D。

9.铁粉、食盐、炭粉等混合常作为食品脱氧剂，下列有关说法正确的是

A.脱氧剂工作原理是将电能转化为化学能

B.食盐可以加速包装袋中氧气的吸收

C.铁最终被氧化为Fe(C)H)2

2

D.炭粉上发生的电极反应为：O2+4e=2O-

【答案】B

【解析】加入炭粉、氯化钠和水形成原电池，利用原电池原理加速还原铁粉吸氧，据此分析。

A.铁粉，食盐，炭粉等混合形成原电池，脱氧剂工作原理是将化学能转化为电能，故A错

误；

B.食盐属于电解质，增加了导电性，可以加速包装袋中氧气的吸收，故B正确；

C.Fe(OH)2不稳定，最终被氧化成氢氧化铁，故C错误；

D.炭粉作为原电池的正极，正极上发生还原反应，碳粉上发生的电极反应为：

θ2+2H2O+4e=4OH-,故D错误；

答案选B。

10.某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能，其结构与工作原理如图所示。下列有

关说法正确的是

A.该装置将电能转化为化学能

B.电流由电极∏经显示屏、处理器流向电极I

C.在电解液中迁移的微粒X可能是电子

D.电极II的电极反应式可能是：02+H20+4e-40H∙

【答案】B

【解析】从图中可以看出，电极I中CH3CH2OH转化为CIhCOOH,-CH2-中的C元素由-1

价升高到+3价，则其为负极：电极∏中02得电子产物与电解质作用生成HzO,其为正极。

+

负极反应为CH3CH2OH-4e+H2O→CH3COOH+4H,正极反应为Ch+4e+4氏=2比0。

A.由分析可知，电极I为负极，电极II为正极，则该装置为原电池，将化学能转化为电能，

A不正确；

B.在原电池中，电流由正极沿导线流入负极，则该装置中，电流由电极II经显示屏、处理

器流向电极J,B正确；

C.在电解液中，负极产生H+,电解质溶液中的H+通过分隔膜迁移到正极，所以微粒X是

H+,电子不可能在溶液中迁移，C不正确；

D.由分析知，电极H的电极反应式为：θ2+4e-+4H+=2H2θ,D不正确;

故选Bo

11.一种铝一空气电池放电过程如图所示，下列关于该电池放电时的说法正确的是

A.a极发生还原反应

B.OLT往b极迁移

C.每转移4mol电子，正极消耗ImOl空气

D.负极电极反应式：Al-3e+4OH=AlO2+2H,0

【答案】D

【解析】由图可知，a极为铝一空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成

偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al-3e+4OH-=AlOZ+2HQ,b极为正极，空气中氧气在

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Ch+4e—+2H2θ=4OH-。

A.由分析可知，a极为铝一空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏

铝酸根离子和水，故A错误；

B.由分析可知，a极为铝一空气电池的负极，b极为正极，则阴离子氢氧根离子往负极a

极迁移，故B错误；

C.由分析可知，b极为正极，空气中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02+4e+2H2O=4OH,则放电时每转移4mol电子，正极消耗ImOl氧气，空

气为混合物，所以消耗的空气一定大于ImO1,故C错误；

D.由分析可知，a极为铝一空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏

铝酸根离子和水，电极反应式为Al-3e+4OH=AlO;+2也0,故D正确；

故选D。

12.我国科学家开发出了一种Zn-No电池系统，该电池的反应为5Zn+2NO+3H2θ=5ZnO+

2NH3,工作原理如图所示。下列说法错误的是

A.双极膜中的H+向M0S2电极移动

B.电极电势：ZnZZnO电极＜M0S2电极

+

C.MOS2电极的电极反应式：NO-5e-+5H≈NH3+H2O

D.标准状况下，22.4LNo参与反应，ZnZZnO电极增重40g

【答案】C

【解析】该电池为原电池，根据图中No生成NH3可知，N元素化合价降低，故右侧为正

极，左侧为负极。

A.右侧为正极，原电池中阳离子向正极移动，故氢离子向MoS2电极移动，A正确；

B.正极电势高于负极电势，左侧为负极，右侧为正极，电极电势：ZnZZnO电极＜MoS?

电极，B正确；

+

C.No得电子生成NH3,电极反应式为：N0+5e+5H=NH3+H2O,C错误；

D.标况下22.4LNO参与反应转移电子的物质的量为2.5mol,负极的电极反应式为：

Zn-2e+2OH-=ZnO+H2O,Zn/ZnO增重的质量为：(65+16-65)gχ∣=40g,D正确：

故选C。

二、非选择题(共4小题，共40分)

13.用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(No3-)已成为环境修复研究的热点之一。

⑴Fe还原水体中No3-的反应原理如图所示。

①作负极的物质是o

②正极的电极反应式是。

(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NOT的去除率和pH,结果如下：

初始PHpH=2.5pH=4.5

NC)3一的去除率接近100%<50%

24小时PH接近中性接近中性

/一`、Feo(OH)/C、Feo(OH)

(不导电)

i：wrK

铁的最终物质形态

Fea

pH=4.5时，No3-的去除率低。其原因是。

(3)其他条件与(2)相同，经1小时测定NCh-的去除率和pH,结果如下:

初始PHpH=2.5pH=4.5

No3一的去除率约10%约3%

1小时PH接近中性接近中性

与(2)中数据对比，解释(2)中初始PH不同时，Ne)3-去除率和铁的最终物质形态不同的原因:

++

【答案】(I)铁Nθ3-+8e+1OH=NH4+3H2O

(2)因为铁表面生成不导电的FeO(OH),阻止反应进一步发生

+2+

(3)Fe+2H≈Fe+H2↑,初始PH较小，氢离子浓度高，产生的Fe?+浓度大，促使FeO(OH)

转化为可导电的Fe3O4,使反应进行的更完全，初始PH高时，产生的Fe”浓度小，从而造

成Neh-去除率和铁的最终物质形态不同

【解析】(1)①Fe还原水体中NCh;根据题意Fe3O4为电解质，Fe作还原剂，失去电子，发

生氧化反应，作原电池的负极；

②NOv在正极得电子发生还原反应产生NHr,根据电荷守恒及原子守恒书写电极反应式；

(2)由于Fe3O4为电解质，而电解质主要作用是为电子转移提供媒介，然后根据Feo(C)H)不

导电进行分析；

(3)根据Fe?+的作用进行分析。

(1)①Fe是活泼的金属，根据还原水体中的NOy的反应原理图可知，Fe失去电子被氧化，作

原电池的负极；

②正极上N03一得到电子发生还原反应变为NH/,结合元素和电荷守恒可知电极反应式为:

++

Nθ3'+8e+l0H=NH4+3H2O;

(2)从PH对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁表面产生了

不导电的FeO(OH),阻止反应进一步发生；

2i

(3)Fe+2H'=Fe+H2↑,初始时溶液的PH较小，溶液中氢离子浓度高，产生的Fe?+浓度较

大,促使Feo(OH)转化为可导电的Fe3O4,因而使NOy去除反应进行的更完全；当初始PH

高时，由于产生的Fe?+浓度小，从而造成NOy去除率和铁的最终物质形态不同，因而NO、

去除率降低。

14.将正确答案的序号填在空白处。

(1)用经Cl?消毒的自来水配制下列溶液：①NazSO3;②KI；③AICI3；④FeCI?；⑤AgNO、；

⑥稀盐酸，发现部分药品变质，它们是。

(2)下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是o

®N,→NO2(2)NO2→NO(3)NO2→HNO3@N2→NO(5)N2→NH3

⑶在如图所示的8个装置中，属于原电池的是=

(4)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；

②③相连时，③为正极；

②④相连时，②上有气泡逸出；

③④相连时，③的质量减少.

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是O

(5)下列物质中，不能由单质直接化合生成的是。

①CUS②FeS③S0,④％S⑤FeCI2

(6)下列物质中，属于强电解质的是；属于非电解质的是。

①氨气②氨水③盐酸④醋酸⑤硫酸钢⑥氯化银⑦氯化钠⑧二氧化碳⑨醋酸镂⑩氢气⑪

水

【答案】(1)①②④⑤

⑵④

(3)②④⑥⑦

(4)①③④②

(5)①③⑤

(6)⑤⑥⑦⑨①⑧

【解析】(1)氯水中含氯气、HoO、水三种分子，含氢离子、氢氧根离子、氯离子、次氯酸

根离子，与药品不反应，则不变质；

(2)必须加入氧化剂，则选项中为还原剂的反应，还原剂中某元素的化合价升高，且反应一

步转化；

(3)由两个活性不同的电极、有电解质溶液、形成闭合回路、可自发进行放热的氧化还原反

应可构成原电池；

(4)原电池中，作负极的金属活泼；

(5)变价金属与强氧化剂反应生成高价金属化合物，与弱氧化剂反应生成低价金属化合物；

(6)电解质、非电解质都为化合物，利用熔融或溶于水能否电离分析。

(1)氯水中含氯气、HClO、水三种分子，含氢离子、氢氧根离子、氯离子、次氯酸根离子,

氯气、HClO均与①Na?SC)3、②KI、④FeeI?发生氧化还原反应而变质，氯离子与⑤生成

AgCI沉淀而变质，故答案为：①②④⑤；

(2)①NO?中N元素的化合价升高，需要加氧化剂，但不能一步转化，故不选；

②NC>2→NO中N元素的化合价降低，与水反应可转化，不需要加还原剂，故不选；

③NO2→HNO3中N元素的化合价升高，与水反应可转化，不需要加氧化剂，故不选；

④N2→NO中N元素的化合价升高，需要加氧化剂，可一步转化，故选；

⑤N2→NHs中N元素的化合价降低，需要加还原剂转化，故不选；

故答案为：④；

（3）①中只有Zn不能构成原电池，③电极材料相同不能构成原电池，⑤中酒精为非电解质

不能构成原电池，⑧不是闭合回路不能构成原电池，而②④⑥⑦符合原电池的构成条件,

故答案为：②④®<2）；

（4）①（②相连时，外电路电流从②流向①，①为负极，金属性①>②；

①③相连时，③为正极，①为负极，金属性①>③；

②④相连时，②上有气泡逸出，④为负极，金属性④>②；

③④相连时，③的质量减少，③为负极，金属性③>④，

则金属活动性由大到小的顺序是①@④②：

（5）①CU与S反应生成Cu?S,不能直接得到，故选；

②Fe与S反应直接得到FeS,故不选；

③S与氧气反应直接生成SO?,故选；

④S与氢气反应生成H?S,故不选；

⑤Fe与氯气反应直接生成FeCI3,不能生成FeeI2,故选；

故答案为：①③⑤；

（6）①氨气溶于水，溶液能够导电，但氨气本身不能电离，为非电解质；

②氨水为混合物，既不是电解质也不是非电解质；

③盐酸为混合物，既不是电解质也不是非电解质；

④醋酸为乙酸和水为混合物，既不是电解质也不是非电解质；

⑤硫酸钢在熔融状态下完全电离，为强电解质；

⑥氯化银在熔融状态下完全电离，为强电解质：

⑦氯化钠在熔融状态下及溶于水均完全电离，为强电解质；

⑧二氧化碳溶于水，溶液能够导电，但二氧化碳本身不能电离，为非电解质：

⑨醋酸铉在熔融状态下及溶于水均完全电离，为强电解质；

⑩氢气为单质，既不是电解质也不是非电解质；

⑪水能微弱电离，为弱电解质，

则属于强电解质的是⑤©⑦⑨，属于非电解质的是①⑧。

15.(1)依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(S)="="Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

①电极X的材料是；电解质溶液Y是;

②银电极为电池的极，发生的电极反应式为;X电

极上发生的电极反应式为;

③外电路中的电子是从电极流向电极。

(2)物质Z是中学化学中的常见物质，Z既能与稀硫酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应。

①若Z为氧化物，Z的化学式是。

②若Z为单质，Z与NaOH溶液反应的离子方程式为

③若Z与稀硫酸反应生成无色没有气味的气体A,与氢氧化钠溶液加热反应生成气体B。等

物质的量的A和B在水溶液中反应又生成Zo

Z与稀硫酸反应的离子方程式是;

Z与足量氢氧化钠溶液加热的离子方程式是。

【答案】(1)CuAgNO3正Ag++e-=Ag氧化反应X^Cu)Ag

(2)Al2O32Al+2NaOH+2H2O=

++2

2NaAlO2+3H2↑HCO3+H=CO2↑+H2ONH4+HCO3+2OH-MH3∙H2O+CO3+H2O

【解析】(1)根据反应2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(S)分析,在反应中,Cu被氧化,失电子,

应为原电池的负极,电极反应为Cu-2e=Cu2+,则正极为活泼性较CU弱的Ag,Ag+在正极上得电

子被还原,电极反应为Ag++e=Ag,电解质溶液为AgNo3；原电池中,电子从负极经外电路流向

正极,结合电极方程式解答该题。

(2)X是中学化学中的常见物质,X既能与稀硫酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应.

①若X为氧化物,则X为氧化铝；

②若X为单质,则X为Al,与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠与氢气：

③若X与稀硫酸反应生成无色无味的气体A,与浓氢氧化钠溶液加热反应生成气体B,等物

质的量的A和B在水溶液中反应又生成X,则X为碳酸氢镂,A为二氧化碳、B为氨气，据此

完成离子方程式。

⑴①由反应：2Ag*(aq)+Cu(s)==CM+(aq)+2Ag(s)可以知道,在反应中,Cu被氧化,失电子，

应为原电池的负极,Ag+在正极上得电子被还原,电解质溶液为AgNo3；

因此，本题正确答案是:Cu,AgNO3;

②正极为活泼性较Cu弱的Ag,Ag+在正极上得电子被还原,电极反应为Ag++e=Ag,X为负极,

发生氧化反；

因此，本题正确答案是:正，Ag++e-=Ag,氧化反应；

③原电池中,电子从负极经外电路流向正极,本题中由CU极经外电路流向Ag极，

因此,本题正确答案是：X(或Cu)；Ag；

(2)①Z既能与稀硫酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应，若Z为氧化物,则X为Al2O3i

因此，本题正确答案是:AbO3；

②Z既能与稀硫酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应，若Z为单质,则Z为Al,与NaOH溶液反

应生成偏铝酸钠与氢气,反应方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAICh+3H2T；

因此，本题正确答案是：2Al+2NaOH+2H2O=2NaA102+3H2↑；

③若Z与稀硫酸反应生成无色无味的气体A,与浓氢氧化钠溶液加热反应生成气体B,等物

质的量的A和B在水溶液中反应又生成Z,则Z为碳酸氢铁,A为二氧化碳、B为氨气；所以

碳酸氢铉与稀硫酸反应的离子方程式是HCθ3-+H÷=Cθ2T+H2θ;常温下碳酸氢钱与足量稀氢

+2

氧化钠溶液反应的离子方程式：NH4+HCO3-+2OH=MH3-H2O+CO3+H2O;

++2

综上所述，本题正确答案：HCO3+H