2022年高考化学一轮复习考点21 原电池 化学电源

考点21原电池化学电源

泌命题趋势

化学电池是当今世界广泛用于供能的重要装置,属于考生应该掌握的知识。高考有关原电池的考查一直

是常考常新，设题背景新、设问角度新、解答方式新。虽电池的种类多样，但主要考查原电池的基本工作原理，

着重考查考生对原理的迁移应用能力。命题在选择题中，常以新型电池的形式对原电池的工作原理进行考查；

在非选择题中，常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识，考查电极反应式的书写，以及利用电子守恒进行

相关计算。

预测2022年高考仍然会以新型电池为切入点，考查原电池的工作原理及应用、电极反应式的书写及判断、

溶液中离子的迁移及浓度变化、二次电池的充放电过程分析以及其他有关问题。备考时注重实物图分析、

新型电池分析，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实

验设计、新能源等知识的联系。通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，

能参与有关化学问题的社会实践。

♦重要考向

一、原电池的工作原理

二、化学电源

原电池的工作原理

i.概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。

2.构成条件

(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③

两电极插入电解质溶液中。

3.工作原理

以锌铜原电池为例

(1)反应原理

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn—2e-^=Zn2*Cu2*+2e-=Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由Zn片沿导线流向Cu片

盐桥中离子移向盐桥含饱和KC1溶液，K+移向正极，C「移向负极

(2)盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KC1、NH4NO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

4.原电池原理的应用

(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或

非金属)。

(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。

(4)设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。

。妙记巧学

1.原电池的工作原理简图

/

氧化还原

负极正极1,

反应反应

阳离子一

--阴离子

电解质溶液

注意:

①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。

②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。

③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。

2.判断原电池正、负极的5种方法

判

断

为

负

极

△易混易错

(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()

(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()

(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生()

(4)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()

(5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()

(6)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生()

(7)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极()

(8)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()

(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极()

(10)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()

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如图所示，在盛有稀H2so4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,

关于该装置的下列说法正确的是()

WH.SO,

A.外电路的电流方向为：X一外电路一Y

B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe

C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y

【解析】外电路的电子流向为X-外电路-Y,电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和

碳棒，则Y为碳棒，X为Fe,B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的

是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。

【答案】D

例2若将反应：Zn+H2s04=ZnSCh+H2T设计成原电池（如右图），则下列说法不正确的是（）

C.c溶液可以是ZnSOa溶液D.盐桥中的C1-移向右边烧杯

【解析】A项，形成原电池，是化学能变成电能，正确，不选A；B项，根据电子移动方向确定，说明

a为负极，b为正极，发生还原反应，正确，不选B；C项，锌做原电池的负极，所以c为硫酸锌，正确，

不选C；D项，盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，错误，选D。

【答案】D

例3与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是（）

-KC1的啰脂产疵"

锌棒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、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应

B.甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快

C.甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移

D.乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率

【解析】A项，根据上述分析，甲不是原电池，故A错误；B项，甲中锌棒直接与稀H2s04接触，发生

化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子的速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，故B错误；C

项，甲不是原电池，电解质溶液中的阳离子向锌移动，故C错误：D项，盐桥中离子的定向迁移构成了电

流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持

电中性，提高电池效率，故D正确。

【答案】D

<5^^化学电源

i.一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用

(1)碱性锌镐干电池

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

苧L锌粉和KOH

的混合物

-MnO?

一金属外壳

负极材料：Zn。

电极反应：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2«

正极材料：碳棒。

电极反应：2MnC)2+2H2O+2e=2MnOOH+20H«

(2)纽扣式锌银电池

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag»

金属外壳

浸有KOH溶液

的隔板

电解质是KOH。

负极材料：Zn。

电极反应：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2«

正极材料：Ag2O«

电极反应：Ag2O+H2O+2e^=2Ag+20H<)

(3)锂电池

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，电解液是LiAlCL—SOCb。电池

的总反应可表示为8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2so3+2S。

(1)负极材料为锂，电极反应为8Li—8e==8Li+。

(2)正极的电极反应为3S0Ch+8e-=2S+SOf+6CF,

(2)二、二次电池：放电后能充电复原继续使用

2.铅蓄电池

放中

(1)总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)装，2PbSO4(s)+2H2O(l)

Pb(负极)

(2)放电时——原电池

负极反应：Pb(s)+SOi(aq)—2e-=PbSO4(s)；

+-

正极反应：PbO2(s)+4H(aq)+SOi(aq)+2e-~PbSCU(s)+2H20(l)o

(3)充电时——电解池

阴极反应：PbSO4(s)+2e^=Pb(s)+SOF(aq)；

+-

阳极反应：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SOi(aq)«

(4)图解二次电池的充放电

夕檄电源负极同一电极

/|I

还原反应:阴极**~~I充电可充电放电厂负极:氧化反应

氧化反应:阳极＜~I|_^寇」匚正极:还原反应

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

夕展电源正极同一电极

3.二次电池的充放电规律

(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电

子，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。

(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电

极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

4.“高效、环境友好”的燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

种类酸性碱性

-

负极反应式2H2-4e-=4H2H2+40H--4e=4H2O

-+

正极反应式O2+4e+4H=2H2OO2+2H2O+4e4OH

电池总反应式2H2+O2=2H2O

备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

D妙记巧学

I.解答燃料电池题目的思维模型

2.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)

:负极反应式：符合“还原剂-“0T辄化产物”

列物质；的形式

写式子1正极反应式：符合“氧化剂+"e—还原产物”

：的形式

:花善曜商洛欣手承看丁耘向后「而f-

!电子守恒。

!酸性介质：多余的“O"，加"H"'转化

；为HO,不能出现OH

看环境；若是碱性介质:多余的“0”加”H。”转

配守恒I化为OH,不能出现FT；若是在熔融态电

\解质中进行的反应.则可添加熔融态电解

；质中的相应离子。

1______________________________________________________

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

;两电极反应式相加.与总反应式对照验证

两式加:(对于较复杂的电极反应，某一极反应式

验总式:可用总反应式减去较简单一极的电极反应

;式得到)

易混易错

(1)最早使用的化学电池是锌铳电池()

(2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应()

(3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池()

(4)干电池中碳棒为正极()

(5)铅蓄电池是可充电电池()

⑹铅蓄电池中的PbCh为负极()

(7)太阳能电池不属于原电池()

(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()

(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()

(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源()

(11)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()

(12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H+从正极区向负极区迁移()

(13)二次电池的充、放电为可逆反应()

(14)碱性锌镭干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌镒干电池的比能量高、可储存时间长

)

(15)铅蓄电池工作过程中，每通过2moi电子，负极质量减轻207g()

(16)银镉电池不能随意丢弃的主要原因是锲、镉的资源有限，价格昂贵()

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•广东选择性考试)火星大气中含有大量CO?,一种有CO2参加反应的新型全固态电池有

望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时

A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能

【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3co?=2Na2cCh+C。A项，放电时负极上Na发生氧

化反应失去电子生成Na+,故A错误；B项，放电时正极为CO2得到电子生成C,故B正确；C项，放电

时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D项，放电时装置为原电池，能量转化关

系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；故选B。

【答案】B

例2(2021•湖南选择性考试)锌/澳液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源

储能和智能电网的密用电源等。三单体串联锌/澳液流电池工作原理如图所示：

双极性碳和塑料电极」Bn活性电极

下列说法错误的是()

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBrz的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Zi?++2e'=Zn

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

【解析】锌澳液流电池总反应为：Zn+Br2=ZnBr2,其中N为正极，发生还原反应，电极反应方程式为

Br2+2e=2Br,M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn-2d=Zir\放电过程中，左侧Zn?+流

向右侧，左侧ZnBn的浓度不断减少，充电过程中，发生反应ZnBr?理曳Zn+Bn。A项，依据分析可知，N

为正极，故A正确；B项，放电时，左侧为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn-2e=Zn2+,左侧

生成的Zif+流向右侧，故左侧ZnBrz的浓度不变，右侧ZnBm的浓度变大，故B错误；C项，.放电时，M

为负极，充电时，M及为阴极，发生还原反应，电极反应式为Zr?++2e=Zn,故C正确；D项，中间沉积

锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离子通过，故D正确；故选B。

【答案】B

例3（2021•浙江6月选考）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充

电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoCh薄膜；集流体起导电作用。下列说法不氐理的

是（）

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi+

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Lii-xCoO2+xLi+xe=LiCoCh

D.电池总反应可表示为LixSi+Lii.xCoO2息-Si+LiCoCh

【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴

极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。A项，由图可知，集流体A与电极A相连，充

电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A正确；B项，放电时，外电路通过amol

电子时，内电路中有amolLi+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失

Li+,B不正确；C项，放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Lii-xCoO2+xLi+xe=LiCoCh,

C正确；D项，电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+,正极上LHxCoCh得到电子和Li+

变为LiCoCh,故电池总反应可表示为LixSi+LiirCoChH=Si+LiCoCh,D正确。故选B。

【答案】B

跟踪训练,

1.下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是（）

1!

A.电池充电B.光合作用C.手机电池工作D.太阳能板充电

【答案】c

【解析】A项，电池充电，是将电能转化为化学能，故A错误；B项，光合作用是太阳能转变化为化

学能，故B错误；C项，手机电池工作是化学能转化为电能，故C正确；

D项，太阳能板充电是光能转化为电能，并向蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，故D错误。

2.有关如图所示原电池的叙述不无卿的是（）

A.电子沿导线由Cu片流向Ag片

B.正极的电极反应式是Ag*+e，=Ag

C.Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应

D.反应时盐桥中的阳离子移向CU（NO3）2溶液

【答案】D

【解析】该装置是原电池装置，实质上发生的是Cu与硝酸银的反应，所以Cu失去电子，发生氧化反

应，则Cu是负极，Ag是正极，电子从负极流向正极，A项正确;正极是Ag+发生还原反应，得到电子生成

Ag,B项正确;根据以上分析，Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应，C项正确;原电池中，阳离子

向正极移动，所以盐桥中的阳离子移向AgNCh溶液，D项错误。

3.根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是（）

A.a电极为原电池的正极

B.外电路电流方向是a-b

-+

C.b电极的电极反应式为：O2+2e+2H=H2O2

D.a电极上每生成1molO2，通过质子交换膜的H,为2mol

【答案】C

【解析】根据图示可知，a电极上比0转化为H.和02,发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A

项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b-a,B项错误；根据图示可

+

知，b电极上Ch得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2+2e+2H=H2O2,C项正确：a电极上每生成1

molCh，转移4moi电子，则通过质子交换膜的H，为4mol,D项错误。

4.研究小组进行如下表所示的原电池实验:

实验编号①②

A

’尖验装置OSmiJ,1*i*1mJ・L,OSmnl-1.1g.1mU•L•

w

恤

连接好装置5分钟后，灵敏电流计指连接好装置。开始时左侧铁片表面持续产生气

实验现象针向左偏转，两侧铜片表面均无明显泡，5分钟后，灵敏电流计指针向右偏转，右侧

现象铁片表面无明显现象

下列关于该实验的叙述中，正确的是（）

A.两装置的盐桥中，阳离子均向右侧移动

B.实验①中，左侧的铜被腐蚀

C.实验②中，连接装置5分钟后，左侧电极的电极反应式为：2H++2e=H2T

D.实验①和实验②中，均有02得电子的反应发生

【答案】D

【解析】A项，①电子移动的方向从负极流向正极，即左侧铜为正极，右侧铜为负极，根据原电池工

作原理，阳离子向正极移动，即向左侧移动，②5min后，灵敏电流计指针向右偏转，说明左侧铁作负极，

右侧铁作正极，根据原电池的工作原理，阳离子向正极移动，即向右侧移动，A项错误；B项，根据A选

项分析，实验①中左侧铜没有被腐蚀，右侧铜被腐蚀，B项错误；C项，实验②中连接好装置，5分钟后，

灵敏电流计指针向右偏转，说明左侧铁作负极，右侧铁作正极，即左侧电极反应式为Fe—2e-=Fe2+,C项

错误；D项，实验①左侧电极反应式为02+4酎+4广=2比0,实验②5min后，右侧铁片电极反应式为0?

+2H?O+4e=40H,均是吸氧腐蚀，D项正确。

5.十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对污染防治比过去要求更高。某种利用垃圾渗透液

实现发电、环保二位一体结合的装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法正确的是（）

A.盐桥中C1-向Y极移动

B.电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为16.8L

C.电流由X极沿导线流向Y极

D.Y极发生的反应为2NO3-+10e+6H2O===N2T+12OH—,周围pH增大

【答案】D

【解析】A项，处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，溶液中的阴离子移向负极，即氮离子向X极

移动，故A错误；B项，电池总反应为：5NH3+3NO3=4N2+6H2O+3OH,该反应转移了15个电子，即转移

15个电子生成4个氮气，故电路中流过7.5mol电子时，产生2moi氮气，即44.8L,B错误；C项，电流由

正极流向负极，即Y极沿导线流向X极，故C错误；D项，Y是正极，发生得电子的还原反应，2NOy+

10e-+6H2O===N2t+120H-,周围pH增大，故D正确；故选D。

6.微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的

工作原理如下图所示。下列说法正确的是（）

A.电池正极的电极反应：Ch+2H2O+4e-=^40比

B.电极M附近产生黄绿色气体

C.若消耗1molS2-,则电路中转移8mole

D.将装置温度升高到60℃,一定能提高电池的工作效率

【答案】C

【解析】微生物燃料电池中，通入C6Hl2。6的电极为负极，失电子发生氧化反应；通入02的电极为正

极，得电子发生还原反应。电解饱和食盐水时阴、阳极的电极产物分别是：氢气和氢氧化钠、氯气。A项，

由图可知，电解质溶液为酸性，正极的电极反应是O2+4H++4e==2H2O,A项错误；B项，M为阴极产生

H2,N为阳极产生C12,B项错误；C项，1moIS2-转化成SCV一失8moie\则电路中转移8moie,C项正

确；D项，该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度未知，无法确定60℃时电池效率是否升高，

D项错误。

7.朋2H4）碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2。。下列说法错误

的是（）

[~pti电器卜]

气体X

4]卜

m物质

NJh+NaOH溶液Y

阳离子交换股

A.电极b发生还原反应B.电流由电极a流出经用电器流入电极b

C.物质Y是NaOH溶液D.电极a的电极反应式为N2H4+4OH-4e=N?T+4H2O

【答案】B

【解析】该燃料电池中，通入燃料册的电极为负极、通入氧气的电极为正极，电解质溶液呈碱性，则

负极反应式为N2H4+4OH、4e=N2T+4H20,正极反应式为O2+2H2O+4e=4OHoA项，该燃料电池中通入氧

气的电极b为正极，正极上得电子，发生还原反应，故A正确；B项，a为负极、b为正极，电流从正极b

经用电器流入负极a,故B错误：C项，b电极上生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入右侧，所

以Y为NaOH溶液，故C正确；D项，a电极上胧失电子，发生氧化反应，电极反应式为

N2H4+4OH-4e=N2T+4H20,故D正确；故选B。

8.2019年3月，我国科学家研发出--种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。下列说法不正确的

是（）

A.放电时B电极反应式为：L+2e=2r

B.放电时电解质储罐中离子总浓度增大

C.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜

D.充电时，A极增重65g时，C区增加离子数为4NA

【答案】C

［解析】由装置图可知，放电时,Zn是负极，负极反应式为Zn-2e=ZM+,石墨是正极,反应式为h+2e=2r,

外电路中电流由正极经过导线流向负极，充电时，阳极反应式为2r-2e=k、阴极反应式为Zn2++2e=Zn。A

项，放电时，B电极为正极，12得到电子生成匕电极反应式为l2+2e=2hA正确；B项，放电时，左侧即

负极，电极反应式为Zn-2e=Zn2+,所以储罐中的离子总浓度增大，B正确；C项，离子交换膜是防止正负

极12、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2+、正电荷增加，正极区生成「、负电荷增加，所以C1-通过M膜

进入负极区，K+通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；D项，充电

时,A极反应式ZM++2e=Zn,A极增重65g转移2moi电子,所以C区增加2moiK+、2moic匕离子总数为

4NA,D正确；故选C。

9.一种生物电化学方法脱除水体中NH4+的原理如下图所示:

电源

下列说法正确的是（）

A.装置工作时，化学能转变为电能

B.装置工作时，a极周围溶液pH降低

C.装置内工作温度越高。NE+脱除率一定越大

D.电极b上发生的反应之一是:2NCV-2e-=N2T+3ChT

【答案】B

【解析】A项，该装置是把电能转化为化学能，故A错误；B项，a极为阳极，电极反应为NHJ+2H2。

-6e==N02+8H，所以a极周围溶液的pH减小，故B正确；C项，该装置是在细菌生物作用下进行的，

所以温度过高，导致细菌死亡，NH#+脱除率会减小，故C错误；D项，b极上反应式为2NO3-+12H+10e

=N2+6H2O,故D错误。故选B。

10.如图所示是一种以液态脱（N2H4）为燃料，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该电池的工作温

度可高达700〜900℃,生成物均为无毒无害的物质。下列说法错误的是（）

负载

A.电池总反应为：N2H4+2C）2=2NO+2H2。

B.电池内的-由电极乙移向电极甲

C.当中电极上消耗ImolN2H4时，乙电极理论上有22.4L（标准状况下）02参与反应

D.电池正极反应式为：O2+4e-=2O2-

【答案】A

【解析】A项，按照题目意思，生成物均为无毒无害的物质，因此N2H4和02反应的产物为N2和H2O,

总反应方程式为N2H4+O2=N2+2H9,A错误，符合题意；B项，在原电池中，阴离子向负极移动，N2H4

中N的化合价从-1升高到0,失去电子，因此通过N2H4的一极为负极，则02-由电极乙向电极甲移动，B

正确，不符合题意；C项，总反应方程式为N2H4+Ch=N2+2H2O,每消耗ImolN2H4,就需要消耗ImolCh,

在标准状况下的体积为22.4L,C正确，不符合题意；D项，根据题目，02得到电子生成02,电极方程式

为O2+4e-=2C)2-,D正确,不符合题意;故选A。

11.新华网报道，我国固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。科学家利用该科技实现了H2s废气

资源回收能量，并H2s得到单质硫的原理如图所示。下列说法正确的是()

A.电极a为电池正极

B.电路中每流过4moi电子，正极消耗ImolOz

+

C.电极b上的电极反应：O2+4e+4H=2H2O

D.电极a上的电极反应：2H2S+2O2-—2e-=S2+2H2O

【答案】B

【解析】A项，电极a是化合价升高，发生氧化反应，为电池负极，故A错误；B项，电路中每流过

4moi电子，正极消耗ImolCh,故B正确；C项，电极b上的电极反应：Oj+4e=2O2,故C错误；D项，

电极a上的电极反应：2H2S+2O?-4e=S2+2H2O,故D错误。故选B。

12.月井(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：N2H4+C)2=N2+2H2O。下列说法错

误的是()

「的屯器

气体X

NJL+NaOH溶液T物质Y

阳离子交换膜

A.电极b发生还原反应B.电流由电极a流出经用电器流入电极b

C.物质Y是NaOH溶液D.电极a的电极反应式为N2H4+4OH「-4e=N?T+4H2O

【答案】B

【解析】该燃料电池中，通入燃料脱的电极为负极、通入氧气的电极为正极，电解质溶液呈碱性，则

负极反应式为N2H4+4OH、4e=N2f+4H20,正极反应式为02+2比0+4・40日。A项，该燃料电池中通入氧

气的电极b为正极，正极上得电子，发生还原反应，故A正确；B项，a为负极、b为正极，电流从正极b

经用电器流入负极a,故B错误；C项，b电极上生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入右侧，所

以Y为NaOH溶液，故C正确；D项，a电极上肿失电子，发生氧化反应，电极反应式为

N2H4+4OH-4e-N2T+4H2O,故D正确；故选B。

13.中科院科学家们研究开发了一种柔性手机电池，示意图如图所示[其中多硫化锂(Li2S。中x=2、4、6、

8]o下列说法错误的是()

Li/碳纳米层

A.碳纳米层具有导电性，可用作电极材料

B.放电时,Li+移向Li2sx膜

C.电池工作时，正极可能发生反应:2Li2s6+2Li++2e=3Li2s4

D.电池充电时间越长,电池中Li2s2的量越多

【答案】D

【解析】A项，作为超级电容器电极材料，碳纳米层具有导电性高和循环稳定性好的特点，故A正确；

B项，放电时，阳离子向正极移动，Li2sx为柔性手机电池的正极，则Li+移向Li2sx膜，故B正确；C项，

电池工作时，Li2sx做正极，Li2sx得电子发生还原反应,x值会减小，正极反应式可能为2Li2s6+2Li++2e=3Li2s4,

故C正确；D项，电池充电时，Li2sx做阳极，Li2sx失电子发生氧化反应，x值会增大，则Li2s2的量减小，

故D错误；故选D。

14.金属(M)—空气电池具有原料易得，能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源，

该类电池放电的总反应方程式为：2M+。2+2H20=2M(OH)2。

负载

电解质

(已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能)下列说法正确的是()

A.电解质中的阴离子向多孔电极移动

B.比较Mg、Al、Zn三种金属一空气电池，Mg—空气电池的理论比能量最高

C.空气电池放电过程的负极反应式2M—4b+40H=2M(OH)2

D.当外电路中转移4moi电子时，多孔电极需要通入空气22.4L(标准状况)

【答案】C

【解析】A项，原电池中阴离子应该向负极移动，金属M为负极，所以电解质中的阴离子向金属M方

向移动，故A错误；B项，电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单

位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子

物质的量分别为一x2mol=—mok二-x3mol=Lnol、—x2mol=------mol,所以Al-空气电池的理论

24122796532.5

比能量最高，故B错误；C项，负极M失电子和0H-反应生成M(OH)2,则正极反应式为2M—4-+40H

=2M(OH”，故C正确；D项，由正极电极反应式O2+2H2O+4e-=4OH-有02〜40H-〜4e1当外电路中

转移4moi电子时，消耗氧气Imol,即22.4L(标准状况下)，但空气中氧气只占体积分数21%,所以空气不

止22.4L,故D错误；故选C。

15.铝是地壳中含量最多的金属元素，它性能稳定，供应充足，铝一空气电池具有能量密度高、工作

原理简单、成本低、无污染等优点。铝一空气电池工作原理示意图如图：

电子

.r

no

tt

tHt

U

U

J

n

r

m

下列说法错误的是

A.若是碱性电解质溶液中，则电池反应的离子方程式为：4A1+3O2+6H2O+4OH=4A1(OH)4-

B.若是中性电解质溶液中，则电池反应的方程式为：4AI+3O2+6H2O=4A1(OH)3

C.如果铝电极纯度不高，在碱性电解质溶液中会产生氢气

D.若用该电池电解氯化钠溶液(石墨作电极)，当负极减少5.4g时，阳极产生6.72L气体

【答案】D

【解析】A项，若是碱性电解质，铝失去电子后与碱液中的OH-反应，生成A1(OH)4,反应方程式为

4AI+3O2+6H2O+4OH=4A1(OH)4-,故A正确；B项，若是中性电解质，铝发生吸氧腐蚀失去电子，生成

A1(OH)3,反应方程式为4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3,故B正确；C项，在碱液电解质溶液中，因铝纯度不高

会形成原电池，发生析氢腐蚀，正极反应式为2Hq+2e-=H2T+2OH-,故C正确；D项，若用该电池电解氯

化钠溶液(石墨作电极)，当负极减少5.4g时，转移0.6mol电子，但由于没说标况，所以阳极产生的气体体

积不可知，故D错误。

16.人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇

宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造

成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：

(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海

水中电池反应可表示为：5Mn02+2Ag+2NaCl-Na2Mn5Oio+2AgCl

①该电池的负极反应式是；

②在电池中，Na+不断移动到“水”电池的极(填“正”或"负”)；

③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5Oio的物质的量是。

(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH30H是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料

电池的工作原理如右图所示。

①该电池工作时，b口通入的物质为。

②该电池负极的电极反应式。

③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO?时，有NA个电子转移。

(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为K0H溶液，电池放电时

正极的Ag2Ch转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：。

【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根据电池总反应：5MnCh+2Ag+2NaCl=Na2Mn50io+2AgCI,可判断出Ag应为原电池的

负极，负极发生反应的电极方程式为：Ag+Cr-e=AgCL②在原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移

动，所以钠离子向正极移动。③根据方程式中5MnCh生成INazMnsOio,化合价共降低了2价，所以每生成

ImolNazMnsOio转移2moi电子，则外电路每通过4moi电子时，生成NazM叫Oio的物质的量是2m(2)©

据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。②正极上氧气得电子和

+

氢离子反应生成水，电极反应式为：3O2+12H