高考化学练习：设计原电池、化学电源

课后-6.1.3设计原电池、化学电源一人教2019必修第二册

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一、单选题

1.如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装

置的说法正确的是

养一LEMF

锌片铜片

A.铜为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有CM+产生

B.如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光

C.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将发生改变

D.其能量转化的形式主要是化学能一电能一光能

2.利用下列化学反应能设计成原电池的是

A.CH4+2O2=CO2+2H,OB.CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2T+H,0

C.Na,O+H2O=2NaOHD.A12O3+2NaOH=2NaA102+H2O

3.下列说法正确的是

A.银氢电池、锂电池和碱性锌镭干电池都是二次电池

B.燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池

C.化学电池的反应基础是氧化还原反应

D.铅蓄电池放电的时候正极材料是Pb,负极材料是PbCh

4.干电池模拟实验装置如图。下列说法不正确的是

A.碳棒作正极，锌片作负极

B.电流方向从碳棒流向锌片，电子则相反

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C.NH4cl是电解质，在锌片逐渐消耗过程中MnC>2不断被还原

D.该电池是二次电池，该废旧电池中锌可回收

5.最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是

/SaOII•SaCIChlHlMh'

rI

A.右边吸附层中发生了还原反应

B.负极的电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2。

C.电池的总反应是2H2+02=2丛0

D.电解质溶液中Na+向右移动，C10；向左移动

6.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是

A.电子由Zn电极流出，经KOH溶液流向正极

B.正极反应式为2FeO；-+l，?H'=Fe2O3+5H2O

C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D.电池工作时0H-向负极迁移

7.燃料电池是燃料（如CO、出、CH4等）跟氧气（或空气）起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，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是（）

A.负极反应式：O2+2H2O+4e=4OH-

B.负极反应式：CH4+8OH--8e-=CO2+6H2O

C.随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变

D.放电时溶液中的阴离子向负极移动

8.可用于电动汽车的铝一空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶

液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是

A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2（）+4e-=4OH-

B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al+3OH-3e-=Al（OH）3l

C.以NaOH溶液为电解液时，电池在作过程中电解质溶液的碱性保持不变

D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

9.镁燃料电池具有比能量高、使用安全方便、原材料来源丰富、成本低等特点。一般

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研究的镁燃料电池可分为镁空气燃料电池、镁海水燃料电池、镁过氧化氢燃料电池和镁

次氯酸盐燃料电池。其中镁次氯酸盐燃料电池的工作原理如图所示，下列有关说法不正

确的是

CIOtH：O

A.镁燃料电池中镁均为负极，发生氧化反应

B.镁次氯酸盐燃料电池的总反应式为：Mg+ClO-+H2O-Mg(OH)2+Cr

+

C.镁过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应式为：H2O,+2H+2e-=2H2O

D.镁次氯酸盐燃料电池放电过程中OH移向正极

二、填空题

10.(1)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和

铝片作电极,但甲同学将电极放入的H2s。4溶液中，乙同学将电极放入Imol-L-1

的NaOH溶液中，如图所示。

①写出甲中负极的电极反应式：o

②乙中负极反应式为，总反应的离子方程式为。

(2)将用导线相连的两个伯电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CO和。2,则发

生了原电池反应，该原电池中的负极反应式为;正极反应式为。

三、单选题

11.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是

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干电池示意图铅蓄电池示意图氢氧燃料电池示意图

A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏

C.铅蓄电池在工作中，负极每消耗1mol铅，则硫酸溶液中就转移2moi电子

D.氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源

12.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能,

非常适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是

A.该电池的负极反应式为:CH3cH2OH+3H2。-12e-=2CO2T+12H+

B.该电池的正极反应式为:O2+4e-+4H+：=2H2O

C.电流由。2所在的伯电极经外电路流向另一电极

D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

13.固体氧化物燃料电池是以固体氧化锦-氧化钮为电解质，这种固体电解质在高温下

允许。2-在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极

反应。下列判断正确的是

多孔电极a

固体电*的

电fltb

①多孔电极a为负极

②a极对应的电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-

2

③b极的电极反应式为H2-2e+O==H2O

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④该电池的总反应式为2H2+O2旦2H2。

A.①②B.②④C.②③D.③④

14.“神舟7号”宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCPC型

燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾,

已知该电池的总反应为2H2+。2==2比0,负极反应为H2+CO；-2e-==CO2T+H2。，则

下列推断中，正确的是

A.电池工作时，CO：向负极移动

B.电池放电时，外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极

C.正极的电极反应：4OH--4e=O2t+2H2O

D.通氧气的电极为正极，发生氧化反应

四、填空题

15.填空。

(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向，可知氧气从口通

(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质，两极上发生的电极反应分别为

A极：2H2+202--4.2比0

2

B极：O2+4e=2O-

则A极是电池的极；电子从该极(填“流入”或“流出”)。

(3)若将(1)中燃料电池改为甲烷一空气燃料电池，该电池工作时，负极反应式为

电池总反应式为o

16.Li—SOCb电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质溶液

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是LiAI。一SOCb。电池的总反应可表示为4Li+2soe12==4LiCl+S+SO2b请回答

下列问题：

(1)电池的负极材料为，发生的电极反应为。

(2)电池正极发生的电极反应为o

(3)S0Cb易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCb，有Na2s和NaCl生成。如果

把少量水滴到SOCb中，实验现象是，反应的化学方程式为。

(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是。

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参考答案：

1.D

【分析】锌比铜活泼，稀硫酸作电解质溶液时，Cu-Zn形成原电池：锌为负极，发生氧化反

应；铜为正极，发生还原反应生成氢气；外电路中电流方向为Cu-LED灯-Zn,以此解答

该题。

【详解】A.Cu-Zn稀硫酸原电池中，Zn为负极，Cu片为正极，铜片上2H++2彳％3故A

错误；

B.柠檬汁呈弱酸性，如果将稀硫酸换成柠檬汁，则与Cu-Zn仍然形成原电池，LED灯将微

弱发光，故B错误；

C.Cu-Zn稀硫酸原电池中，电流方向由Cu片流向Zn片，如果将锌片换成铁片，则Fe作

负极，Cu仍为正极，电流方向由Cu片流向Fe片，即电流方向不变,，故C错误；

D.原电池的能量变化为化学能一电能，LED灯工作时能量变化为电能一光能，所以电路中

能量转化的形式主要是“化学能一电能一光能”，故D正确；

故答案选D。

2.A

【分析】能设计成原电池的反应，必须是不需提供高温、催化剂等条件，且为放热的氧化还

原反应。

【详解】A.（3也+202=<202+2凡0为甲烷的燃烧反应，属于氧化还原反应，A符合题意

B.CaCC>3+2HCI=CaC12+CO2T+凡0为非氧化还原反应，B不符合题意；

C.NazO+H2c>=2NaOH为非氧化还原反应，C不符合题意；

D.ALO3+2NaOH=2NaAK）2+H2O为非氧化还原反应，D不符合题意；

故选A。

3.C

【详解】A.银氢电池、锂离子电池为二次电池，碱性锌铺干电池为一次电池，故A错误；

B.燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO?、比。等,

不污染环境，故B错误；

C.化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的转移，实质为氧化还原反应，故C正

确；

D.铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极，PbC>2被还原，为原电池的正极，

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故D错误；

故答案为C。

4.D

【详解】A.锌是活泼金属，则锌片作负极，碳棒作正极，A正确；

B.原电池中电子从负极沿导线流向正极，电流从正极流向负极，电流从碳棒流到锌片上,

B正确；

C.以糊状NH4cl作电解质，其中加入MnC)2氧化吸收H2,故在锌片逐渐消耗过程中MnO?

不断被还原，C正确；

D.该电池是一次性电池，该废旧电池中锌可回收，D错误；

答案选D。

5.C

【分析】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反

应。

【详解】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应右边为正极，发生还原反

应，故选项A、B正确；电池的总反应没有。2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项

不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。答案选C。

A.右边吸附层中发生了还原反应，A正确；

B.氢气在负极上发生氧化反应，电解质中有强碱，故负极的电极反应是H2-2e-+2OH-

=2H2O,B正确；

C.没有氧气参与反应，C不正确；

D.电解质溶液中Na+向右边的正极移动，CIO；向左边的负极移动，D正确。

综上所述，本题选不正确的，故选C。

6.D

【详解】A.电子由电源的负极经导线流向正极，所以电子从锌极经导线流向K2FeO4极，A

错误；

B.KOH溶液为电解溶质溶液，则正极电极反应式为：2FeO；+8H2O+6e-=Fe(OH)3+10OH-,

B错误；

C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，C错误；

D.电池工作时阴离子向负极移动，所以OH-向负极迁移，D正确；

答案第2页，共6页

答案选D。

7.D

【分析】甲烷在负极失电子，发生氧化反应，结合电解质溶液、得失电子守恒、电荷守恒、

2

原子守恒可写出负极反应为：CH4+10OH--8e=CO3-+7H2O；氧气在正极得电子，发生还原

反应，结合电解质溶液、得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出正极反应为：

2

O2+2H2O+4e=4OH-；总反应为：CH4+2O2+2OH-=CO3-+3H2O,据此解答。

2

【详解】A.由分析可知，负极反应为：CH4+10OH-8e-=CO3-+7H2O,A错误；

2

B.由分析可知，负极反应为：CH4+10OH--8e=CO3-+7H2O,B错误；

2

C.总反应为：CH4+2O2+2OH-=CO3-+3H2O,故随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度减小,

C错误；

D.放电时，阴离子向负极移动，D正确。

答案选D。

【点睛】燃料电池中，燃料在负极失电子，发生氧化反应，氧气在正极得电子，发生还原反

应。

8.A

【详解】A.电解质溶液显碱性或中性，发生吸氧腐蚀，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，

电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH,故A正确；

B.以NaOH溶液为电解液时，A1易失电子作负极，且铝失去电子后变为铝离子，在氢氧化

钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为AI+4OH-3e-=AIO；

+2H2O,故B错误；

C.以NaOH溶液为电解液时，电池反应式为4A1+4OH-+3O2=4A1O；+2H2。，氢氧根离子参

加反应且生成水，所以溶液的pH降低，电解质溶液的碱性减小，故C错误；

D.放电时，电子从负极A1沿导线流向正极，故D错误；

综上所述答案为A»

9.D

【分析】由图可知，装置为镁一次氯酸盐燃料电池，属于原电池，上部分为镁，为电池负极，

下部分为次氯酸盐，为电池正极，溶液为碱性，据此解答。

【详解】A.镁燃料电池中镁均为负极，Mg失电子发生氧化反应，A正确；

B.由图可知，次氯酸根离子得电子生成氯离子和氢氧根离子，Mg失电子生成氢氧化镁，

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故电池总反应为：Mg+C10+H20=Mg(0H)21+Cl-,故B正确；

C.镁过氧化氢燃料电池，过氧化氢在正极得电子，电极反应式为：H2O2+2H++2e-=2H2O,

故C正确：

D.放电时，氢氧根离子向负极移动，故D错误；

故选D。

2+

10.(1)Mg-2e-=MgAl-3e+4OH=A1O2+2H2O2A1+2OH+2H2O=2AIO-

+3H2T

(2)2CO-4e+8OH=2CO；'+4H2OO2+4e+2H2O=4OH-

【详解】(1)①甲中Mg、Al都可以与H2sO4反应，但Mg的活动性比Al强，所以Mg作

负极，负极的电极反应式为Mg—2ei=Mg2+；

②乙中Al可以和NaOH溶液发生氧化还原反应，所以A1作负极，负极反应式为Al-3e-+

4OH-=A1O2+2比0,总反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2A1O2+3H2T«

(2)该原电池中O2得电子，则。2在正极反应，正极反应式为Oz+4e-+2H2。=40丁，CO

在负极反应，负极反应式为2co+8OH--4e-=2CO+4H2。。

II.C

【详解】A.干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属

于燃料电池，A选项正确；

B.在干电池中，Zn作负极，被氧化，因此长时间使用后，锌筒被破坏，B选项正确；

C.铅蓄电池工作过程中，负极每消耗1mol铅，外电路转移2moi电子，硫酸溶液中不能

转移电子，C选项错误；

D.氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故

氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D选项正确；

答案选C。

12.A

【详解】A.由图示可知，呼气时进去的是CH3cH20H出来的是CH3coOH,负极的电极反

应式为CH3CH2OH-4e-+H2O==CH3COOH+4H+,A错误：

B.氧气由正极通入，酸性条件下生成H2O,B正确；

C.电流由正极流向负极，C正确；

答案第4页，共6页

D,酒精含量高，转移的电子数多，电流大，D正确。

答案选A。

13.D

【详解】①图中电子由多孔电极b通过导线流向多孔电极a,多孔电极b为负极，多孔电极

a为正极，①错误；②a极对应的电极反应式为O2+4e=2O2-,②错误；③b极的电极反应

式为H2-2e-+O2=H2O,③正确；④根据正负极得失电子相等，将正负极电极反应式相加，

该电池的总反应式为2H,+0,WW2H,0,④正确；正确的是③④，答案选D。

点睛：本题考查氢氧燃料电池的工作原理。需要注意电极反应式的书写与电解质的关系，氢

氧燃料电池在不同电解质的电极反应式：

负极电极反应式正极电极反应式

++

酸性电解质H2-2e=2HO2+4e+4H=2H2O

碱性电解质H2-2e4-2OH-=2H2OO2+4e+2H2O=4OH-

22

熔融氧化物H2-2e-+O-=H2OO2+4e-=2O-

22

熔融碳酸盐H2-2e-+CO3=H2O+CO2O2+4e-+2CO2=2CO3-

14.A

【详解】A.电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以C0；向负

极移动，故A项正确；

B.原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，即电子从通入氢气的负极沿导线流向通入

氧气的正极，故B项错误；

C.正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO；,

故C项错误；

D.燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，正极上得电子发生还

原反应，所以该燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，正极上得电

子发生还原反应，故D项错误；

故答案为A。

15.(1)b负

(2)负流出