原电池 -新高二化学暑假自学课（人教版）

第11讲原电池

Lw-卑工三因］

、一.・

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1.宏观辨识与微观探析：以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作

原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。

2.变化观念与平衡思想：进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带

有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。

3.证据推理与模型认知：通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模

型，提高对原电池本质的认识。

4.科学态度与社会责任：增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积

极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。

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一、原电池的工作原理

1.概念和反应本质

原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。

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.铜锌原电池工作原理

①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zd+进入溶液，电子从负极经导线流入正极。

②离子移动方向：阴离子向负极移动（如SOI）,阳离子向正极移动（如Zn?+和H+,溶液中H

+在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出）。

③两极电极反应式

负极（锌极）：Zn—2e-^Zn?+（氧化反应）。

正极（铜极）：2H++2e「一丛（还原反应）。

总反应：Zn+2H+^=Zn2++H2T□

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：一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。

如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSCU溶液构成原电池，反应速率增大。

(3)用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的

输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

(4)设计制作化学电源

①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。

②选择电极材料：将还原剂(一般为比较活泼的金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非

金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极一石墨棒、

钳片作负极。

③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物

质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行(中间

连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。

④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解

质溶液等。

5.一般电极反应式的书写方法

(1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。

(2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。

(3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。

二、原电池的应用

1.加快氧化还原反应的速率

构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2s。4反应时加入少量

CuSC>4溶液，CuS04与锌发生置换反应生成Cu,从而形成Cu—Zn微小原电池，加快产生

比的速率。

2.比较金属活动性强弱

例如，有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产

生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>bo

3.设计原电池

理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。

(1)电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行,

则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。

(2)电池的电极材料必须能导电。

①活动性不同的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极。

②金属和非金属。如锌作负极，石墨棒作正极。

③金属和化合物。如铅蓄电池，铅块作负极，PbO2作正极。

④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。

三、化学电源一次电池

1.化学电源

(1)化学电源的分类

原电池是化学电源的雏形，常分为如下三类：

①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电。

②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。

③燃料电池：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。

⑵判断电池优劣的主要标准

①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W・h)-kg-1或(W-h)LL

②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W-kg-i或

③电池可储存时间的长短。

(3)化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造

成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。

(4)化学电源的发展方向

小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如银氢电池、锂离子

电池等。

2.一次电池：

(1)锌铳干电池

普通锌锦干电池碱性锌锦干电池

2

F—石墨棒1锌粉和KOH

■的混合物

示意图■-4—二氧化镒、

1H-MnO

炭黑、氯化2

镂、氯化锌湖夕跳

锌筒

负极：锌负极反应物：锌粉

构造正极：石墨棒正极反应物：二氧化锌

电解质溶液：氯化钱和氯化锌电解质溶液：氢氧化钾

负极：Zn—2e-+2NH4^=Zn(NH3)?++2H+负极：Zn+2OH——21

工作

+

正极：2MnO2+2H+2e-=2MnO(OH)=Zn(OH)2

原理

正极：2MnO2+2H2O+2e-

总反应：Zn+2NH4cl+2MnO2=Zn(NH3)2C12

+2MnO(OH)=2MnO(OH)+2OH"

总反应：Zn+2MnO2+

2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

(2)银锌电池——一次电池

浸有KOH(aq)的隔板金属外壳

礼锌负极‘4

Ag2(3正极

-

负极反应：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2；

正极反应：Ag?O+H2O+2e-^=2Ag+2OH-；

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag„

(3)锂电池---一次电池

Li-SOCL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一

S0C12O电池的总反应可表示为8Li+3SOC12===6LiCl+Li2SO3+2S=

①负极材料为锂，电极反应为8Li—81===8Li+。

②正极的电极反应为3soeb+81===2S+SOF+6C「。

四、二次电池

1.铅蓄电池

铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：

放电，

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

⑴负极是Pb,正极是PbCh,电解质溶液是H2sO4溶液。

⑵放电反应原理

①负极反应式是Pb+SO?--2e~=PbSC)4;

+

②正极反应式是PbO2+4H+SOF+2e-=PbSO4+2H2O；

③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2s。4溶液的浓度减小。

(3)充电反应原理

-

①阴极(还原反应)反应式是PbSO4+2e=Pb+SOF;

-+

②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H+SOF；

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极,

正极接正极”。

2.锂离子电池

含LiPFe的碳酸酯溶液(无水)

电极电极反应

+

负极嵌锂石墨(LhCy)：LixCy—xe~=^cLi+Cy

-

正极钻酸锂(LiCoCh)：LiiCoCh+xLi++xe=LiCoO2

放电.

总反应

LixCy+LiiCoCh'充电LiCoCh+C，

反应过程：放电时，Li+从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钻酸锂晶体中，充电时，Li+从钻酸锂

晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正

极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。

【方法技巧】化学电源电极反应式的书写

(1)由装置图或电池总反应式确定电池的正极、负极及各极反应物。

(2)电解质溶液中的其他离子的影响，若阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入

负极反应式。

(3)原电池的正极材料多数只起导电作用，而化学电源的正极材料大多数参与电极反应。

五、燃料电池

1.燃料电池

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包

含活性物质，只是一个催化转化元件。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，

在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出，于是电池就连续不断地提供电能。

2.氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池

(1)基本构造

(2)工作原理

酸性电解质(H2so4)碱性电解质(KOH)

+

负极反应2H2-4e-=4H2H2—4e+40H=4H2。

+

正极反应0?+4e+4H^=2H2O02+4e-+2H2O=4OH-

总反应2H2+O2=2H2O

3.能量转换

所有的燃烧均为放热反应，若能量以电的形式向外释放，则形成燃料电池，所以燃料电池的

总方程式类似燃烧的总方程式，只不过条件不同而已。

理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成燃料电池，所以燃料电池的燃料除氢气外，还有垃、

月井、甲醇、氨、煤气等气体或液体，且能量转化率超过80%,由燃料电池组合成的发电站

被誉为“绿色发电站”。

4.燃料电池电极的书写方法

电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为02或空气。

据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应。

特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。

【方法技巧】燃料电池电极反应式书写的注意事项

（D燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液

是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。

⑵燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即。2十4/一2。2-，产生的。2-

存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。

⑶书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出

现H+；酸性溶液电极反应式不能出现0H,

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考点一原电池的构成及工作原理

例1.铜锌原电池装置如图所示，下列分析不正确的是

盐桥（含饱和KC1琼脂）

A.使用盐桥可以清楚地揭示出电池中的化学反应

B.原电池工作时，Cu电极流出电子，发生氧化反应

C.原电池工作时，总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu

D.原电池工作一段时间，右侧容器中的溶液增重

【答案】B

【分析】该原电池中锌为负极，铜为正极。

【解析】A.使用盐桥能使电池的正负极的反应分开，清楚电池中的化学反应，A正确；原

电池工作时，铜电极为正极，发生还原反应，B错误；锌为负极，铜为正极，总反应为锌和

硫酸铜反应生成硫酸锌和铜，反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu,C正确；右侧溶液中铜离子得到

电子生成铜，每转移2moi电子，有Imol铜析出，减少64克，有盐桥中的2moi钾离子进

入溶液中，溶液质量增加78克，故溶液的质量增加78-64=14克，D正确；故选B。

考点二原电池工作原理的应用

例2.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示。下列

说法正确的是

CuSC>4溶液Y

A.X电极上发生的电极反应为：Cu-2e「=Cu2+

B.电极X的材料是Cu,电解质溶液Y是CuSCU溶液

C.银电极为电池的负极，被氧化

D.盐桥中K+移向CuSCU溶液

【答案】A

【分析】依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s),铜失电子生成铜离子作

负极，银离子在正极得电子生成银单质，原电池中电子由负极流出经导线流向正极，电解质

溶液中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，有盐桥的装置中盐桥中阳离子向正极移动,

阴离子向负极移动，据此解答。

【解析】X电极为Cu,作负极失电子生成铜离子，电极反应为：Cu-2e-=Cu”,A正确;

结合原理及装置可知电极X应为Cu,作负极，Ag作正极，正极的电解质溶液应为硝酸银,

B错误；银电极作为正极，溶液中的银离子在正极得到电子转变成Ag,被还原，C错误；

盐桥中阳离子向正极移动即向电解质溶液Y移动，D错误；故选A。

考点三一次电池

例3.常见锌铺干电池的构造如下图所示，下列说法不正确的是

A.该电池属于一次电池

B.电池工作时，电能转化为化学能

C.电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒

D.电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为Zn-2e-+2NH3=Zn(NH3)；+

【答案】B

【分析】由图可知，锌铺干电池为不能充电的一次电池，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒

为正极。

【解析】锌锦干电池不能充电，属于一次电池，故A正确；锌铳干电池工作时，化学能转

化为电能，故B错误；由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极，电子由锌

筒流出经过外电路流向石墨棒，故C正确；由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，锌失

去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn-2e-+2NH3=Zn(NH3)；,故D正确；故

选B。

考点四二次电池

例4.下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是

____H2sO,溶液

PbO,(正极)

Pb(负极)人

A.放电时，铅被还原

B.放电时，电解质溶液pH增大

C.充电时，原PbC>2极接电源的负极即可复原

D.放电时总反应：2PbSO4+H20=PbO2+Pb+2H2SO4

【答案】B

【解析】放电时，铅作负极，化合价升高，失去电子，被氧化，故A错误；放电时，铅、

二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液pH增大，故B正确;

放电时，PbC)2极为正极，则充电时，原PbOz极接电源的正极即可复原，故C错误;

2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4是充电时总反应，放电时总反应为

PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,故D错误。综上所述，答案为B。

考点五燃料电池

例5.一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列说法正确的是

CO+H2

催

化

重

整

~ltr

A.电子从电极A经熔融碳酸盐转移到电极B

B.熔融碳酸盐中C0：向电极B移动

C.CH4在电极A放电生成C02

D.反应过程熔融盐中CO：的物质的量不变

【答案】D

【分析】由图可知，CO、H2在A电极失电子生成CO2、H20,电极A是负极，电极B是正

极。

【解析】A.电极A是负极，电极B是正极，电子不能经过内电路，故A错误；

B.A是负极、B是正极，熔融碳酸盐中CO）向电极A移动，故B错误；

C.CO、H2在电极A放电生成CO2、H20,故C错误；

D.电池总反应为©0+应+。2=©。2+凡0,反应过程熔融盐中CO：的物质的量不变，故D

正确；故选D。

考点六新型电池

例6.铝空气电池因成本低廉、安全性高，有广阔的开发应用前景。一种铝空气电池放电过

程示意如图，下列说法正确的是

A.b极为负极，放电时发生氧化反应

B.电路中每转移4moi电子，消耗22.4L氧气

C.放电时OH-往b极迁移

D.该电池负极电极反应为：Al+4OH-3e=AlO+2H2O

【答案】D

【分析】由题干图示信息可知，该铝-空气电池工作时，A1发生失电子的氧化反应生成

NaAlCh，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应为4OH-+AL3e=AIO2+2H2O,正极反

应为O2+H2O+4e=4OH,放电时阴离子移向负极，阳离子移向正极，据此分析解题。

【解析】A.由分析可知，b极为正极，放电时发生还原反应，A错误；

B.由分析可知，电路中每转移4moi电子，消耗Imol氧气，由于不一定是标准状况下，无

法计算所需氧气的体积，B错误；

C.由分析可知，放电时阴离子移向负极，即OH-往负极a极迁移，C错误；

D.由分析可知，该电池负极电极反应为：Al+40H-3e=A102+2H2O,D正确；

故答案为：D。

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1.以下装置工作时，可实现化学能转变为电能的是

ABCD

太阳能电池风力发电氢氧燃料电池电动汽车充电

【答案】C

【解析】A.太阳能电池是光能转化为电能，故A不符合题意；

B.风力发电是把风能转化为电能，故B不符合题意；

C.氢氧燃料电池是把化学能转化为电能，故C符合题意；

D.电动汽车充电是将电能转化为化学能，故D不符合题意；

故答案为C。

2.下图是以Cu和Zn为电极的两种原电池，设义为阿伏加德罗常数的值，下列相关叙述

错误的是

r~~0;

II

Zn11CuZnX.盐桥.7,Cu

y<­L-IT<t--p

7B—十二一3—二『---,

C11SO4溶液ZnSC)4溶液CuSC>4溶液

(a)(b)

A.(a)和(b)相比，(a)的能量利用率更高，电流更稳定

B.(a)和(b)均为Zn作负极，Cu作正极

C.(a)中Cu?+移向Cu电极，S。；-移向Zn电极

D.(b)中Zn片质量减少6.5g时，理论上电路中转移0.2NA个电子

【答案】A

【解析】A.(b)为双液原电池，避免了Zn与C11SO4溶液接触，(a)为单液原电池，负极Zn

与CUSO4溶液接触，部分Cuz+会直接与Zn在负极反应，进而形成微小的原电池，能量利用

率低且电流不稳定，选项A错误；

B.活泼金属作负极，所以两原电池都是Zn作负极，Cu作正极，选项B正确；

C.阳离子移向正极，阴离子移向负极，选项C正确；

D.(b)中Zn片质量减少6.5g时，理论上电路中转移0.2mol电子，数目为0.2义，选项D

正确；答案选A。

3.某同学根据化学反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu,并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原

电池组成的说法正确的是

选项ABCD

正极石墨棒石墨棒铁棒铜棒

负极铁棒铜棒铜棒铁棒

电解质溶液CuCL溶液CuCL溶液FeSCM溶液FeSCU溶液

【答案】A

【分析】根据反应Fe+Cu2』Fe2++Cu,可知该原电池中Fe为负极，正极选用比铁不活泼的

金属或碳棒，电解液为含CM+的溶液。

【解析】A.由分析可知Fe为负极，碳棒为正极，CM+的溶液为电解液，A正确；

B.Fe为负极，不能为铜棒，B错误；

C.铁和铜作原电池电极，铁更活泼应为负极，C错误；

D.由分析可知电解液为含Cu2+的溶液，D错误；

故选Ao

4.某铜锌原电池的结构如图所示，下列说法正确的是

电流表

Z11SO4溶液CuSC)4溶液

A.Cu电极为该原电池的负极

B.Zn电极发生还原反应

C.若盐桥中电解质为KC1,则电池工作时K+移向CuSC)4溶液

D.Zn电极上的电极反应式为Zn2++2e-=Zn

【答案】C

【分析】铜锌原电池的结构如图所示，锌的活泼性比铜强，则锌为负极，铜为正极。

【解析】A.根据前面分析Cu电极为该原电池的正极，故A错误；

B.Zn电极为负极，发生氧化反应，故B错误；

C.若盐桥中电解质为KC1,则电池工作时K+移向正极即CuSC)4溶液，故C正确；

D.Zn电极是负极，锌失去电子，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,故D错误。

综上所述，答案为C。

5.碱性锌镒电池总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法正确的是

A.该电池为二次电池

B.Zn为正极，MnC>2为负极

C.工作时电子由Mn02经外电路流向Zn

D.负极电极反应Zn+20H-—2e-=Zn(OH)2

【答案】D

【解析】A.该电池为一次电池，故A错误；

B.根据碱性锌锦电池总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2,锌化合价升高，失去

电子，因此Zn为负极，MnCh在正极发生反应，故B错误；

C.工作时电子由负极亿n)经外电路流向正极(MnCh),故C错误；

D.根据总反应方程式得到负极电极反应Zn+20H--2e-=Zn(OH)2,故D正确。

综上所述，答案为D。

6.银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,其工作

示意图如图。下列说法正确的是

KOH溶液

A.Zn电极是正极

B.Ag2O电极上发生氧化反应

C.Zn电极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

D.放电一段时间后，溶液的pH变小

【答案】C

【分析】从电池总反应来看，Zn由0价升高到+2价，Ag2O中的Ag由+1价降为。价，所

以Zn电极为负极，Ag2O电极为正极。

【解析】A.Zn电极失电子，作负极，A错误；

B.AgzO电极得电子，发生还原反应，B错误；

C.Zn电极失电子，生成Zn2+,然后再与电解质溶液中的OH-发生反应，电极反应式：

Zn-2e+2OH-=Zn(OH)2,C正确；

D.放电前后虽然没有消耗电解质，但消耗了水，从而使电解质溶液的浓度增大，pH增大,

D错误；故选C。

7.仅用提供的下列各组物质能组成原电池的

选项ABcD

电极材料Al、AgC、CCu、CuCu、Fe

电解质溶液稀H2sO4稀H2sO4稀HNO3酒精

【答案】A

【解析】A.铝为电池的负极，失电子产生硫酸铝、银为正极，能形成原电池，选项A符合

题意；

B.两个C电极均不与稀H2sO4发生氧化还原反应，不能形成原电池，选项B不符合题意；

C.两个Cu电极均会与稀HNO3发生氧化还原反应，电子不发生定向移动，不能形成原电

池，选项C不符合题意；

D.酒精不是电解质，不能形成原电池，选项D不符合题意；

答案选A。

8.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。

下列有关微生物电池的说法错误的是

B.微生物参与的反应中无电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

D.电池总反应为C6H12Og+6O2=6CO2+6H2O

【答案】B

+

【分析】该装置中，微生物为负极，发生反应：C6H12O6-24e+6H2O=6CO2+24H,0?为正

+

极，反应为：O2+4e+4H=2H2O„

+

【解析】A.。2为正极，反应为：O2+4e+4H=2H2O,A正确；

B.微生物为负极，反应过程中失去电子，发生氧化反应，B错误；

C.在原电池中，阳离子向正极移动，所以质子（H+）通过交换膜从负极区移向正极区，C

正确；

+

D.负极反应：C6H12O6-24e+6H2O=6CO2+24H,正极反应：Oz+de—4H+=2凡0,总反应

为：©6乩206+6。2=6<302+6凡0,n正确；故选B。

9.氢是燃料电池的理想燃料。氢燃料电池的使用推动了氢气制取、储存和利用技术的不断

创新。氨在燃料电池中与02反应生成N2和H2。，氨易于储存，且泄漏时易被察觉，也是燃

料电池的理想燃料。一种氢氧燃料电池的反应装置如图所示。下列说法正确的是

B.电子经导线由电极b流入电极a

C.该电池的总反应为2H2+02=2H2O

D.该装置可将电能转化为化学能

【答案】C

【解析】A.氢氧燃料电池中，H2在负极a上被氧化，02在正极b上被还原，A错误;

B.原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即由a通过负载流向b,B错误；

C.该电池总反应是2H2+02=2抵0,C正确；

D.该装置为原电池，该装置可将化学能转化为电能，D错误；

故选C。

10.用如图装置进行实验，产生电流。下列说法不正确的是

B.工作一段时间后，a极附近溶液pH减小

C.K+从a极经阳离子交换膜移动到b极

D.该装置的总反应为：H2+C12+2OH-=2C1-+2H2O

【答案】A

【分析】从图中可以看出，a电极，山失电子产物与电解质反应生成H2O,b电极，CL得

电子生成C1-,则a电极为负极，b电极为正极。反应过程中，K+透过阳离子交换膜，从左

侧溶液中向右侧溶液中迁移。

【解析】A.由分析可知，b为电池的正极，A不正确；

B.工作一段时间后，a极发生反应H2-2e-+2OH=2H2。，c(OH)减小，溶液pH减小，B正

确；

C.由分析可知，K+透过阳离子交换膜，从左侧溶液中向右侧溶液中迁移，即K+从a极经阳

离子交换膜移动到b极，C正确；

D.该装置的负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O,正极反应为CL+2e-=2Cl-,总反应为：

H2+C12+2OH-=2C1-+2H2O,D正确；

故选Ao

-------------------------

阳为相册!

*7»-------------------，

11.我国科研人员以二硫化铝(M0S2)作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电

池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如下图所示(双极膜可将水解离成H+和

0H-,并实现其定向通过）。下列说法正确的是

NO

衣・・

A.使用MOS2电极能加快合成氨的速率

B.外电路中电子从MOS2电极流向Zn/ZnO电极

C.双极膜左侧为阳离子交换膜

D.当电路中转移0.2mol电子时负极质量减小6.5g

【答案】A

【分析】由图可知，一氧化氮在电极做催化剂的作用和酸性条件下，在MoSz电极得到电子

发生还原反应生成氨气和水，则M0S2为原电池的正极，电极反应式为

+

NO+5e-+5H=NH3+H2O,Zn/ZnO电极为负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢

氧化锌，电极反应式为Zn+2OH；2e-=ZnO+H2O。

【解析】A.M0S2是电极反应的催化剂，催化剂能降低反应的活化能，加快合成氨的速率,

故A正确；

B.电子流向：负极一负载一•正极，Zn/ZnO电极为负极，M0S2电极为正极，外电路中电子

从Zn/ZnO电极流向MOS2电极，故B错误；

C.Zn/ZnO电极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2。，OH移向Zn/ZnO电极，双

极膜左侧为阴离子交换膜，故C错误；

D.负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2。，负极由Zn-ZnO,质量增加为O元素质量，

转移0.2mol电子时，负极上增加O.lmol氧原子，负极质量增加量为0.1molxl6g/mol=l.6g,

故D错误；

答案选A。

12.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl『2AgCl。下列说法不正确的是

明离子交换膜

（只允许阴离子通过）

AgC15g~*

kPt

ImoM?盐酸

A.充分放电后左侧溶液中的盐酸浓度基本不变

B.正极反应为C12+2eT2Ag+=2AgCl

C.放电时，交换膜右侧溶液不会有大量白色沉淀生成

D.当电路中转移0.01mot时，经过交换膜的离子是O.Olmol

【答案】B

【分析】根据电池总反应为2Ag+C12=2AgCl可知，Ag失电子作负极失电子，氯气在正极上

得电子生成氯离子，以此解答。

【解析】A.电池总反应为2Ag+CU=2AgCl可知，放电后左侧溶液中的氯离子由右侧通过阴

离子交换膜补充，所以左侧溶液中的盐酸浓度基本不变，故A正确；

B.正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：Cl2+2e=Cl2T,故B错误；

C.放电时，交换膜左侧银为负极失电子形成银离子与溶液中的氯离子结合成AgCl沉淀，

所以左侧溶液中有大量白色沉淀氯化银生成，故C正确；

D.放电时，当电路中转移0.01mo©时，交换膜右则会有O.Olmol氯离子通过阴离子交换膜

向负极移动，故D正确；故选B。

13.微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示,

质子交换膜只允许质子和水通过。下列有关微生物电池的说法不正确的是

—----@—1

微生物：lo2

I

•••I

CHO+HO;

61I262

厌氧反应；有氧反应

--------X--------

质子交换膜

A.微生物促进了反应中电子的转移

B.正极反应中有CO2生成

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区

D.正极的电极反应式为5+4片+4H+=2凡0

【答案】B

【分析】由装置构造可知，C6Hl在微生物作用下转化为CO2,该侧电极为负极，右侧电

极为正极，氧气在正极得电子生成水，电解质溶液中氢离子通过质子交换膜由负极区进入正

极区据此分析解答。

【解析】A.微生物促进了c6Hl转化为CC)2,该过程中存在电子转移，故A正确;

+

B.正极反应为：O2+4e-+4H=2H2O,没有CO?生成，故B错误;

C.由以上分析可知质子通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；

+

D.由以上分析可知正极反应为：O2+4e-+4H=2H2O,故D正确；

故选：Bo

14.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2电池，电解质为K2sO,、H2sO4和KOH,通过a

和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图

如下。下列说法不正确的是

A.a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜

B.电子由Zn电极经过外电路流向PbO2电极

C.放电时，Zn电极反应为Zn-2e-+4O^^=Zn(OH)：

D.消耗6.5gZn的同时，PbO?电极理论上应增重3.2g

【答案】D

【分析】该电池为Zn-PbO2电池，从图中可知，Zn发生氧化反应转化为Zn(OH)：,故锌极为

负极、PbO2极为正极，则M区为KOH,R区为K2s。4,N区为H2so4；放电时正极反应为

+

PbO2+2e-+4H+SO^-=PbSO4+2H2O,负极反应为Zn-2e-+40川=Zn(0H)；为了溶液维持

电中性，M区钾离子进入R、N区硫酸根离子进入R,故a为阳离子交换膜、b为阴离子交

换膜；

【解析】A.由分析可知，a为阳离子交换膜、b为阴离子交换膜，A项正确；

B.电子由负极经外电路流向正极，故电子由Zn电极经过外电路流向PbC>2电极，B项正确；

C.根据分析，放电过程中Zn电极反应为：Zn-2e+4OH-=Zn(OH)t,C项正确；

D.消耗6.5gZn,电子转移0.2moL根据电子守恒可知，PbO?电极反应为

+

PbO2+2e+4H+SO^=PbSO4+2H2O,理论上应增重

0.1mol><303g/mol-0.1molx239g/mol=6.4g,D项错误；故选D。

15.Cu-Zn(假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是

(不考虑水解反应)

A.M为Zn电极，发生还原反应，失去电子

B.电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变

C.电池工作一段时间后，M和N两电极质量仍相同

D.每转移0.2mol电子，同时生成2.24LC12

【答案】B

【分析】由题干图示中电子转移的方向可知，M即为负极，失去电子，发生氧化反应，故

M为Zn,电极反应为：Zn-2e-=Zn2+,N为Cu,电极反应为：Cu2++2e-=Cu,据此分析解题。

【解析】A.由分析可知，M为Zn电极，发生氧化反应，失去电子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+,

A错误；

B.由分析可知，电池工作一段时间后，溶液溶质由CuCL转化为ZnCb，若不考虑水解反

应，溶液的pH保持不变，B正确；

C.由分析可知，M为Zn,电极反应为：Zn-2e-=Zn2+,N为Cu,电极反应为：Cu2++2e-=Cu,

电池工作一段时间后，M电极质量减少，N电极质量增大，故两电极质量不相同M<N,C

错误；

D.由分析可知，该电极反应中不生成CL,D错误；故答案为B。

16.高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确

B.电池工作时，电流方向为：MfAfNfM

C.N极的电极反应式为FeO；+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OIT

D.电池工作一段时间后，正极区中H+的浓度增大

【答案】C

【解析】A.M极为负极，N极为正极，故A错误；

B.原电池中，电流方向由正极经过外电路流向负极，再经过电解质溶液中的离子流向正极,

电流方向为：NfAfMfN,故B错误；

C.N极为正极，电极反应式为FeOj+3e「+4H2O=Fe(OH)3+5OH「，故C正确；

D.正极生成氢氧根离子，正极区中H+的浓度减小，故D错误；

故答案选C。

17.甲烷是重要的能源物质，下列关于甲烷的叙述不正确的是

己知：CH4(g)+2O2(g)=C02(g)+2H2O(1)AH=-890.3kJmol-'

A.甲烷的燃烧热是890.3kJ•molt

B.上述反应每消耗1molCH4转移8moi

C.甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极上发生还原反应

D.ImolCH4完全燃烧生成H2(D(g)时，放出的热量少于890.3kJ

【答案】C

【解析】A.燃烧热是lOlkPa时，Imol纯物质完全燃烧生成指定产物时的反应热，常见元

素的指定产物：CrCO2(g)、H-H2O(1),则甲烷的燃烧热是890.3kJ•mol—A正确；

B.上述反应中，碳元素从一4升高到+4,升高了8价，则每消耗ImolCH,转移8moie「,

B正确；

C.甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极上甲烷失去电子转变为二氧化碳或碳酸根离子等，碳

元素从-4升高到+4,发生了氧化反应，C不正确；

D.水蒸气能量比等量的液态水高，则ImolCH’完全燃烧生成HzO(g)时，放出的热量比

ImolCH,完全燃烧生成H?。。)时，即少于890.3kJ,D正确；

答案选C。

18.已知熔融碳酸盐燃料电池的工作原理示意图如下，下列说法中正确的是

电极A电极B

用电器

催2

3

化co

+

重K

整Na+

tF

CO2>H2O

A.放电时，正极的电极反应为。2+4片+2co,=2C0：

B.放电时，负极的电极反应为H2+CO-4e-+2CO；-=H2O+3CC>2

C.放电时，K+移向负极

D.充电时，A电极与外接电源的正极相连

【答案】A

【分析】由图可知，甲烷和水催化重整得到一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为

CH4+H’O催化剂3H,+CO,放电时，电极A为负极，碳酸根离子作用下一氧化碳和氢气做

负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极B为正极，二氧化碳作用下氧气在正

极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子；充电时，A电极与外接电源的负极相连，充电时,

B电极与外接电源的正极相连。

【解析】A.由分析可知，放电时，电极B为正极，二氧化碳作用下氧气在正极得到电子发

生还原反应生成碳酸根离子，电极反应式为02+41+2co2=2COj,故A正确；

B.由分析可知，放电时，电极A为负极，碳酸根离子作用下一氧化碳和氢气做负极失去电

子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为3凡+C0-8e-+4CO；-=3H2O+5CO2,

故B错误；

C.放电时，阳离子钾离子移向正极，故c错误；

D.由分析可知，充电时，A电极与外接电源的负极相连，故D错误；

故选Ao

19.钠离子电池被认为是极具潜力的下一代电化学储能技术，与锂离子电池有类似的工作原

理，其工作原理示意如图，放电时电池总反应为NazTMOz+NaxCnC+NaTMOz，TM代表

过渡金属，下列说法不正确的是

畲纳过渡金M利便破

化拗、丁丁卜但

A.放电时，含硬碳的铜箔或铝箔一极为负极

B.充电时，阴极发生的反应为C+xNa++xe=Na、C

C.放电时，若电路中转移1mol电子，则有1molNa*生成

D.与钠资源相比，锂储量更丰富且分布广泛

【答案】D

【分析】由图可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，NaxC在负极失去电子

发生氧化反应生成碳和钠离子，含钠过渡金属氧化物的铝箔为正极，Nai一xTM02在正极得到

电子发生还原反应生成NaTMCh;充电时，与直流电源负极相连的含硬碳的铜箔或铝箔为阴

极，含钠过渡金属氧化物的铝箔为阳极。

【解析】A.由分析可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，故A正确；

B.由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的含硬碳的铜箔或铝箔为阴极，碳作用下钠

离子在阴极得到电子发生还原反应生成NaxC,电极反应式为C+xNa++xe-=Na、C,故B正

确；

C.由分析可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，NaxC在负极失去电子发

生氧化反应生成碳和钠离子，电极反应式为Na、C-xe-=C+xNa*,则电路中转移1mol电子,

负极有Imol钠离子生成，故C正确；

D.与锂资源相比，地球上钠资源的储量更丰富且分布广泛，故D错误；

故选D。

20.我国科学家成功研制出CO?/Mg二次电池，在潮湿条件下的放电反应：

3CO2+2Mg+2H2O=2MgCO3.H2O+C,模拟装置如图所示（已知放电时，Mg?+由负极向

正极迁移）。下列说法正确的是

A.放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极

2+

B.放电时，正极的电极反应式为：3CO2+2Mg+2H2O+4e=2MgCO3-H2O+C

C.充电时，Mg电极接外电源的正极

D.充电时，每生成6.72LCO?转移的电子的物质的量为0.2mol

【答案】B

【分析】放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接外加电源