高考化学一轮复习：原电池 （练）解析版

第16讲原电池

【练基础】

i.某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是（）

（盐桥中装有含琼脂的KC1饱和溶液）

A.电池工作时，盐桥中的C「向负极移动

B.负极反应式：2H++2屋=H2T

C.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D.Fe作正极，发生氧化反应

【答案】A

【解析】根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路

和平衡两烧杯中的电荷，所以C「向负极移动，故A正确；铁作负极，负极反应式为Fe—21^=Fe?+,正

极反应式为2H++21=也3故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H+,c（H+）减小，pH增大,

故C错误；电池总反应式为Fe+2H+=Fe2++H2f,铁作负极，发生氧化反应，故D错误。

2.某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是（）

A.若X为Fe,Y为Cu,则铁为正极

B.若X为Fe,Y为Cu,则电子由铜片流向铁片

C.若X为Fe,Y为C,则碳棒上有红色固体析出

D.若X为Cu,Y为Zn,则锌片发生还原反应

【答案】C

【解析】Fe比Cu活泼，Fe做负极，电子从Fe流向Cu,故A、B错误；若X为Fe,Y为C,电解质

为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu,故C正确；Zn比Cu活泼，Zn做负极，发生氧化反应，故D错误。

3.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述中正确的

是()

B.电池工作一段时间后，甲池中的c(S07)减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

【答案】C

【解析】活泼金属锌作负极，铜作正极，铜电极上发生还原反应，故A错误；电池工作一段时间后，

甲池中的c(SO:)不变，故B错误；铜电极上发生电极反应：Cu2++2e-=Cu,同时Z/+通过阳离子交换

膜从甲池移向乙池，由电荷守恒可知，乙池中每析出1molCu,则有1molZi?+从甲池移向乙池，因为

M(Zn)>M(Cu),所以乙池溶液的总质量增加，故C正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，阴离

子不能通过阳离子交换膜，故D错误。

4.根据下图判断，下列说法正确的是()

A.装置I和装置II中负极反应均是Fe-2e^=Fe2+

B.装置I和装置II中正极反应均是O2+2H2O+4。=4OIT

C.装置I和装置II中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动

D.放电过程中，装置I左侧烧杯和装置n右侧烧杯中溶液的pH均增大

【答案】D

【解析】装置I中的负极为Zn,A项错误；装置II中的正极反应为2H++2屋=丛3B项错误；阳离

子向正极移动，装置I中阳离子向左侧烧杯移动，C项错误。

5.将一张滤纸剪成四等份，用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置，在

四张滤纸上滴加稀硫酸直至全部润湿。下列叙述中正确的是（）

A.锌片上有气泡，铜片溶解

B.Zn片发生还原反应

C.电子都是从铜片经外电路流向锌片

D.该装置至少有两种形式的能量转换

【答案】D

【解析】锌、铜、稀硫酸构成原电池，锌为负极，铜为正极，正极上发生还原反应生成氢气，故A错

误；锌为负极，发生氧化反应，故B错误；电子从锌极经外电路流向铜极，故C错误；该装置存在电能与

化学能、电能与光能的转化，故D正确。

3+

6.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O?>Fe,设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐

桥中装有琼脂与饱和K2s04溶液。下列叙述中正确的是（）

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

3++

B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr+7H2O-6e-=Cr2Or+14H

C.外电路的电流方向为从b到a

D.电池工作时，盐桥中的SOT移向乙烧杯

【答案】C

【解析】A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2+—e「==Fe3+,为氧化反应，错误；B项，乙烧杯中CnCT

发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流方向为从b到a,正确；D

项，SO/向负极移动，即移向甲烧杯，错误。

3+

7.某学习小组的同学查阅相关资料得到氧化性：Cr2Of>Fe,设计了如图所示的盐桥原电池。盐桥

中装有含琼脂的饱和K2s04溶液。下列叙述中正确的是（）

A.甲烧杯的溶液中发生还原反应

B.外电路的电流方向是从b极到a极

C.电池工作时，盐桥中的SO;移向乙烧杯

D.乙烧杯中的电极反应式为2。3++71120—61=Cr2。7+14H+

【答案】B

3+

【解析】由于氧化性：Cr20f>Fe,即CDO］可以将Fe?+氧化为Fe?+,故在原电池中，Fe?+失电子

被氧化，则a极为负极；Cr20f得电子被还原，则b极为正极。Fe2+失电子被氧化，即甲烧杯的溶液中发

生氧化反应，A错误；外电路中电流由正极流向负极，即由b极流向a极，B正确；原电池中，阴离子移向

负极，则SOr移向甲烧杯，C错误；乙烧杯中CnOT得电子被还原，则电极反应式为CrzO7+6e-+14H

+3+

=2Cr+7H2O,D错误。

8.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正

确的是（）

A.a极为负极，电子由a极经外电路流向b极

+

B.a极的电极反应式：H2-2e-=2H

C.电池工作一段时间后，装置中C（H2SO4）增大

D.若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，。2的用量增多

【答案】C

【解析】a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极；以稀H2s04为电解质

溶液时，负极的H2被氧化为H+；电池总反应为2H2+。2=2氏0,电池工作一段时间后，装置中c（H2so4）

减小；根据电池总反应2H2+O2=2H2。，CH4+2O2=CC）2+2H2O可知，等物质的量的CPU比H?消耗。2

多。

-

9.一种新型的电池，总反应式为3Zn+2FeO7+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH,其工作原理

如图所示。下列说法不正确的是()

Zn电眶一©""^f墨电极

?-???????；谷匚碱性K2FeO4

溶液

q-----二二二----7

A.Zn极是负极，发生氧化反应

B.随着反应的进行，溶液的pH增大

C.电子由Zn极流出到石墨电极，再经过溶液回到Zn极，形成回路

--

D.石墨电极上发生的反应为FeO1+3e+4H2O=Fe(OH)3；+5OH

【答案】C

【解析】根据电池总反应式，结合原电池的工作原理可知，锌作负极，发生氧化反应，A正确；根据

电池总反应式可知，反应生成01T、消耗H2O,溶液的pH增大，B正确；根据原电池的工作原理，电子从

Zn电极流出，经外电路流向石墨，电子不能通过电解质溶液，C错误；负极的电极反应式为Zn+2OJT—

--

2e-=Zn(OH)2,正极的电极反应式为FeO7+4H2O+3e=Fe(OH)3i+5OH,D正确。

10.可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，其电池反应为Mg+2MnF3=2MnF2

+MgF2。下列有关说法不正确的是()

A,镁为负极材料

B.正极的电极反应式为MnFs+e—^=MnF2+F-

C.电子从镁极流出，经电解质流向正极

D.每生成1molM11F2时转移1mol电子

【答案】C

【解析】由电池反应可知，镁失去电子，发生氧化反应，为负极，A项正确；电池反应中，三氟化铳

发生还原反应，为正极，B项正确；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C项不正确；锦元素由+3

价降至+2价，每生成1molMnF2转移1mol电子，D项正确。

【练提升】

1.某原电池以银、箱为电极，用含Ag+的固体作电解质，Ag+可在固体电解质中自由移动。电池总反

应式为2Ag+C12=2AgCh利用该电池可以测定空气中CI2的含量。下列说法中错误的是()

A.空气中c(Cb)越大，消耗Ag的速率越快

B.粕极的电极反应式为C12+2e-+2Ag+=2AgCl

C.电池工作时电解质中Ag+总数保持不变

D.电子移动方向：银—固体电解质一伯

【答案】D

【解析】c（Cb）越大，反应速率越快，则消耗银的速率也越快，A正确；银比柏活泼，柏作正极，Cl2

在箱上得到电子发生还原反应生成C厂,再与电解质中的Ag+结合，电极反应式为Ch+2e-+2Ag+==2AgCl,

B正确；根据电池总反应式可知，电解质中Ag+总数保持不变，C正确；原电池中，电子从负极经过外电路

的导线流向正极，电子不能通过电解质，故电子移动方向应是银一外电路导线一柏，D错误。

2.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2co3、K2cO3为电解质，以CH4为燃料时，该电池工作原理如图所示，

下列说法正确的是（）

Li*

K'

co,coiL,

H,。*"H

A.a为空气，b为叫

B.CO歹向正极移动

C.此电池在常温时也能工作

D.正极电极反应式为2co2+02+41-2C0歹

【答案】D

【解析】燃料电池中通入燃料的一极是负极，通入氧化剂的一极是正极，根据电子流向可知，左边电

极是负极、右边电极是正极，所以a为CH4,b为空气，故A错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，则

CO歹向负极移动，故B错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，故C错误；正极上Ch得到电子和C02

反应生成CO歹，电极反应式为02+282+45=28歹，故D正确。

3.最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和C02,同时产生电能，

其原理示意如图。下列有关该电池的说法中正确的是（）

co2_r

HQ"

微生物--

,质子交换膜氧化银

A.氧化银电极上的反应为Ag2O+2e-^=2Ag+O2-

+

B.石墨电极上的反应为C6HI2O6+6H2O+24e-=6CO2T+24H

C.每转移4moi电子，氧化银电极产生22.4LCC>2气体（标准状况）

D.每30gC6Hl2。6参与反应，有4moiH+经质子交换膜进入正极区

【答案】D

【解析】C6Hl2。6在微生物作用下转化为CO2和H2O,C6Hl2。6被氧化，即石墨电极为负极，氧化银电

极为正极，Ag2O发生得电子的还原反应，电极反应式为Ag2O+2H++2e-==2Ag+H2O,故A错误；石墨

+

电极为负极，C6Hl2。6在负极发生失电子的氧化反应：C6Hi2O6+6H2O-24e=6CO2t+24H,故B错误；

根据负极的电极反应式可知,每转移4mol电子,石墨电极产生22.4LCC）2（标准状况）,故C错误;30gC6Hl2。6

的物质的量为1802舄口mol,根据B项负极的电极反应式可知，每30gC6Hl2。6参与反应，有4mol

H+经质子交换膜进入正极区，故D正确。

+2+3+4

4.三元电池成为我国电动汽车的新能源，其正极材料可表示为LiNixCoyMn’Ch，且无+y+z=l。充电

时电池总反应为LiNiACovMn2O2+6C（5B）=Lii-flNiACovMn2O2+LiaC6,其电池工作原理如图所示，两极之

间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是（）

8

A.允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜

B.充电时，A为阴极，发生氧化反应

C.放电时，B为负极，发生氧化反应

D.放电时，正极反应式为Li—aNixCovMnQ2+aLi++ae—^=LiNixCoyMnQ2

【答案】AD

【解析】根据充电时电池总反应可知，放电时负极反应式为Li°C6—：^=6C（石墨）+aLi+,正极反应

式为Lii"NixCoyMnq2+aLi++ae-=LiNixCovMnQ2，将放电时负极、正极反应式左右颠倒，即分别得到

充电时阴极、阳极反应式，D项正确；放电时，A是负极、B是正极，Li卡向正极移动，则X是Li+,允许

阳离子通过的隔膜为阳离子交换膜，A项正确，C项错误；充电时，A是阴极，发生还原反应，B项错误。

5.新型NaBR/IhCh燃料电池（DBFC）的结构如图，该电池总反应方程式为NaBH4+4H2O2=NaBO2

+6H2OO下列有关说法中正确的是（）

BH+OH

二4

BOi

Na+选择透过膜

A.电池正极区的电极反应为BH；+8OJT—8e-=BO]+6H2O

B.电极B为负极，纳米MnCh层的作用是提高原电池的工作效率

C.放电过程中，Na+从正极区向负极区迁移

D.在电池反应中，每消耗IL6moi.L-iHzCh溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA

【答案】D

【解析】根据图示知，B电极上H2O2得电子生成OJT,所以B电极是正极，发生的电极反应为H2O2

+2e-=2OH-,故A、B错误；根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的原则，放电时，阳离子向负

电荷较多的正极移动，阴离子向正电荷较多的负极移动，所以Na卡从负极区向正极区迁移，故C错误；在

-

电池反应中，每消耗1L6moi17H2O2溶液，消耗H2O2的物质的量为6mol,根据H2O2+2e=2OH-^,

理论上流过电路中的电子数为6HIO1X2XNAmorI=12NA,故D正确。

6.自然界中金属硫化物之间存在原电池反应。如图所示装置中电极I为方铅矿(PbS),电极H为含有方

铅矿的硫铁矿，当有电解质溶液按如图所示方向流经该装置时，电流表指针偏转。若电极II质量不断减少，

a处溶液中加入KSCN溶液未出现红色，加入CuSCU溶液未出现黑色沉淀。下列有关说法中正确的是()

/卜======：』

流量计

A.工业上利用该原理富集铁

B.电极n作正极

C.溶液流经该装置后pH增大

D.该装置负极的电极反应式为FeS2—15e-+8H2O=Fe3++2SC>7+16H+

【答案】A

【解析】电极II质量不断减少，说明电极II为负极，a处溶液中加入KSCN溶液未出现红色，说明溶液

中不存在Fe3+,加入CUSO4溶液未出现黑色沉淀，说明溶液中不存在S2,则在该原电池中硫铁矿溶解生

成Fe2+和S01。根据上述分析，通过该装置，硫铁矿溶解生成Fe2+,可以富集铁，故A正确；根据上述

分析，电极II作负极，故B错误；该装置负极的电极反应式为FeS2—14屋+8H2O=Fe2++2SO:+16H+,

反应生成H+,则溶液流经该装置后pH减小，故C、D错误。

7.应用电化学原理，回答下列问题。

锌铜原电池装置氢氧燃料电池工作原理

乙

甘H2sO4(aq)

PbC)2(正极)

Pb(负极)

铅蓄电池的构造

丙

(1)上述三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是

(2)甲中电流计指针偏移时，盐桥(装有含琼脂的KC1饱和溶液)中离子移动的方向是

(3)乙中正极反应式为；若将H2换成CH4,则负极反应式为

(4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池极相连接。

(5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图装置并加入药品(盐桥中的物

质不参与反应)，进行实验：

i.K闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。

ii.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电流表指针的变化依次为偏移减小一回到零点一

逆向偏移。

①实验i中银作极。

②综合实验i、ii的现象，得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是。

【解析】(1)负极反应物中有元素化合价升高，发生氧化反应，相应物质本身具有还原性，即负极反应

物化学性质上的共同特点是易失电子被氧化，具有还原性。(2)原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极

移动，则盐桥中的钾离子会移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液。(3)乙中装置为碱性氢氧燃料电池，

正极上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为02+4/+2H2O=4OH-；若将H2换成

CH4,则负极反应式为CHL8e-+10OH--CO,+7压0。(4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，

要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，所以应作电解池的阴极，则与电源的负极相连。(5)①亚

铁离子失电子发生氧化反应，所以石墨电极作负极，银作正极；②综合实验i、ii的现象，可知Ag+和Fe2

+的反应可逆，故得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式：Fe2++Ag+=Fe3++Ag。

【答案】(1)易失电子被氧化，具有还原性

(2)钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液

(3)02+4屋+2H2O=4OH

CH4-8e+1OOH=C0f+7H2O

⑷负(5)①正②Fe?++Ag+k-Fe3++Ag

8.某兴趣小组做如下探究实验：

＞石墨Fe7

，盐叫

NaCl-8:-:-:::(U1CLINaClCuCL

缪-溶液

溶液第会用溶液溶液

甲乙甲乙

n

(1)图I为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为。反应前，两电极

质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g,则导线中通过mol电子。

(2)如图I,其他条件不变，若将CuCb溶液换为NH4cl溶液，石墨电极的反应式为

这是由于NH4C1溶液显_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因:

(3)如图H,其他条件不变，将图I中的盐桥换成铜丝与石墨(2)相连成n形，则乙装置中石墨(1)为

(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜丝相连的石墨(2)电极上的电极反应式为

(4)将图H乙装置中的CuCb溶液改为400mLeuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28g,则此

时溶液的pH为(不考虑反应中溶液体积的变化)。

【解析】(l)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2+,石墨是惰性电极，溶液中Ci?+在石墨电极得电子

被还原生成Cu,故该原电池反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu。工作过程中，Fe做负极，电极反应式为Fe—2e

--Fe2+,铁电极质量减少；石墨做正极，电极反应式为Cu2++2e-==Cu,石墨电极质量增加；设两电极

质量相差12g时电路中转移电子为xmol,则有xmolx；x56g・mo「+xmolxTx64g-mol-1=12g,解得x=

+

0.2。(2)NH4cl溶液中NHl发生水解反应：NH^+H2ONH3H2O+H,使溶液呈酸性，故石墨电极(即正

极)上发生的反应为2H++2鼠=氏7。(3)其他条件不变，若将盐桥换成铜丝与(2)石墨相连成n形，则甲装

置为原电池，Fe做负极，Cu做正极；乙装置为电解池，则石墨⑴为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cf■在阳

极放电生成Cl2,电极反应式为2C1一2e-=CLT。(4)若将乙装置中的CuCL溶液改为400mLeuSC>4溶液，

电解CuSC)4溶液的总反应方程式为2CuSC)4+2H2O=^2H2so4+2C11+O2T，当电极质量增重1.28g(即析

出0.02molCu)时，生成0。2molH2SO4,则。(由)=也需产=0.1moLL、，pH=-lg0.1=1,故此时溶

液的pH为1。

【答案】(l)Fe+Cu2+=Fe2++Cu0.2

+

(2)2H++2。=H2f酸性NHt+H2ONH3H2O+H

(3)阴2c广一2e-=CLT(4)1

9.某兴趣小组做如下探究实验:

Fe丑生命旗墨⑴

W上石墨

NaCl'CuCl.CuCl

上溶液NaCl卜溶液2

溶液干溶液

甲乙甲乙

In

(1)图I为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为

反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g,则导线中通过mol电子。

(2)如图I,其他条件不变，若将CuCb溶液换为NH4cl溶液，石墨电极的反应式为

这是由于NH4C1溶液显_______(填“酸性”“碱性”或“中性)用离子方程式表示溶液显此性的原因:

(3)如图H,其他条件不变，将图I中的盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨(1)为

(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜丝相连的石墨(2)电极上的电极反应式为

⑷将图H乙装置中的CuCb溶液改为400mLeuSO4溶液，一段时间后，若电极质量增重1.28g,则此

时溶液的pH为(不考虑反应中溶液体积的变化)。

【解析】(l)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2+,石墨是惰性电极，溶液中的C/+在石墨电极得电

子被还原生成Cu,故该原电池反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu。工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe

—2e-=Fe2+,铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu,石墨电极质量增加；设两

电极质量相差12g时电路中转移电子为尤mol,贝!|有xmolx^x56g-mol-molxgx64g-mo「i=12g,解

+

得x=0.2。(2)NH4cl溶液中NH