原电池化学电源（讲）-2023年高考化学

专题十八原电池化学电源

【核心素养】

误标要求核心素养

1.理解原电池的构成、工作原理及应用能写出电极反应和总反应方程宏观辨识与微观探析

式。证据推理与模型认知

2,了解常见化学电源的种类及其工作原理。变化观念与平衡思想

3.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问科学精神与社会责任

题，如新型电池的开发等。

4,认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。

【思维导图】

【重难点深度剖析】

考点一：原电池的工作原理

一、原电池的工作原理

1.原电池的概念和反应本质

把化学能转化为电能的装置.，其反应本质是发生了氧化还原反应。

2.构成条件

①有两个活泼性不同的电极。

②将电极插入电解质溶液中并形成闭合回路。

③能自发进行的氧化还原反应。

注意：构成条件可概括为“两极一液一线一反应

3.工作原理

①以铜锌原电池为例构建原电池的认知模型

②图解原电池工作原理

电子电子

电流表+

I?金属铜

金属锌、(二5%琼脂

电极K/TTTIV*电极

盐桥

可正确云

--CuS()4-

电极名称负极正极

电极材料ZnCu

电极反应Zn-2e===Zn2+Cu2++2e~===Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由负极沿导线流向_正极一

电流方向由_正极一沿导线流向-负极

离子移向阴离子向一负极移动，阳离子向_正极移动；盐桥含饱和

（内电路）KC1溶液，K+移向_正极，Q一移向—负极

①连接内电路形成闭合回路。

盐桥的作用

②平衡电荷，使电池能持续提供电流。

二、原电池原理的四大应用

1.加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使化学反应速率加快。如在Zn与稀硫酸反应

时加入少量CuS04溶液构成原电池，化学反应速率加快。

2.比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

例如：有两种金属a、b,用导线连接后插入稀H2sO4中，观察到a溶解，b极上有气泡产生，

则金属a作负极，比金属b活泼。

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•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.设计制造化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

如根据反应2FeCl3+Cu====2FeCL+CuCL设计的原电池为

［思维建模］

根据电池反应设计原电池的模板

考点二：常见化学电源的工作原理

1.电池优劣的标准

一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)，二是电池储存

的时间长短。

2.一次电池——干电池

⑴碱性锌镒电池

碱性锌锦电池的负极是Zn,正极是MnCh,电解质是KOH,其电极反应如下：

负极：Zn-2e—+2OH-—Zn(OH)2；

正极：2MnO2+2e+2H2O=2MnOOH+2OH-；

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

⑵银锌电池

银锌电池的负极是Zn,正极是Ag?O.电解质是KOH.其电极反应如下：

负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；

正极：Ag?O+2e4-H2O=2Ag+2OH-；

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag«

3.二次电池——充电电池或蓄电池

⑴铅酸蓄电池

铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb,正极材料是PbO2V

成OHZ

③若己知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总

反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

［方法规律］

燃料电池的正极反应式书写

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是02,随着电解质溶液的不同，其

电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：

⑴酸性电解质溶液环境下电极反应式：Ch+4H++4-=2比0；

⑵碱性电解质溶液环境下电极反应式：Ch+2H2O+4e一=40犷；

2-

⑶固体电解质（高温下能传导。2一）环境下电极反应式：O2+4e-=2O；

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2co3）环境下电极反应式：O2+2CO2+4e=2COfo

考点三：新型化学电池

一、单液电池

单液电池是指含有单一目解质溶液的化学电源，其特征是通过单一电解质溶液的离子的

定向移动形成内部电流，其电极反应相对来说较为单一简单，运用基本原电池的工作原理即可

解决此类新型化学电源。

【典例分析】

A.负载通过0.04mol电子时，有0.224L（标准状况）02参与反应

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

C.电池总反应为4VB2+1IO2+20OH+6H2O=8B（OH）4+4VO「

D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极

【答案】B

【解析】

由题给信息知VB2电极上发生失电子的氧化反应，则VB2电极为负极，复合碳电极为正极，

正极的电极反应式为O2+4L+2H2O=4OH,则电路中通过0.04mol屋时，正极有0.01mol

O2参加反应，其在标准状况下的体积为（）.224L,A项正确；由正、负极的电极反应式可知,

该电池工作时，负极区溶液的pH降低，正极区溶液的pH升高，B项错误；该电池的总反应

方程式为4VB2+1102+200旷+6H2O=8B(OH)3+4VOr,C项正确；电流与电子的流动方

向相反，电流从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回到正极，D项正确。

二、双液电池

双液电池是指基于两种可解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池,其装置较

为复杂，反应相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液

发生的变化，综合解决此类难题。

【典例分析】

[典例2](2020•全国卷I)科学家近年发明了一种新型Zn-CCh水介质电池。电池示意图如下,

电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决

环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是()

A.放电时，负极反应为Zn—2c一+4OH-=Zn(OH)l

B.放电时，1molCCh转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充电时，电池总反应为2Zn(OH)1=2Zn+O2T+40K+2H2。

D.充电时，正极溶液中OFT浓度升高

【答案】D

【解析】

由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH一生成Zn(OH)M,负极反应为20一26一

4-4OH-=Zn(OH)r,A项正确；放电时，正极上CCh得电子生成HCOOH,CO2中C的化合

价为+4价，HCOOH中C的化合价为+2价，1molCO2转化为1molHCOOH,转移2mol电

子，B项正确；充电时，阴极上Zn(OH)厂参与反应得到锌，阳极上H2O参与反应得到氧气,

电池总反应为2Zn(OH)仁=2Zn+O2T+4OH-+2H20,C项正确；充电时，阳极上发生失电

子的氧化反应2H2O-4e-—ChT+4H+,OH一浓度降低，D项错误。

类型三间接电池

间接电池是以具有“电子传递”功能的物质为媒质，对反应基质进行氧化或还原，从而得到

目的产物。由于媒质可以在电化学装置中再生而循环使用，因而可以充分利用资源，实现原子

经济性，减少了副产物的产生。

媒质也称为“电对”或“介对？其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)

在电解溶液中进一步氧化（或还原）反应基质,最终生成目的产物。

其原理如下图所示：

［注意］分析电极时，要注意电极上的物质转化，明确化合价升降，确定两电极。

【典例分析】

［典例3］（2019,全国卷I）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV27MV

+在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是（）

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+

C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

【答案】B

【解析】

A对：该方法可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件。B错：该生物燃料电池中，

左端电极反应式为MV^-e==MV2+,则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，

发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+°C对：右端电极反应式为MV2++e1=MV+,是正极，

在正极区N2得到电子生成NH3,发生还原反应。D对：原电池中，内电路中H'通过交换膜由

负极区向正极区移动。

【链接四年高考】

1.（2022・河北）一种水性电解液A加。2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中,

Z/+以Z〃（OH）T存在）。电池放电时，下列叙述错误的是

MnO2电极离子选择隔膜Zn电极

/\

K2s溶液:KOH溶液

IIIHI

A.n区的/〈+通过隔膜向in区迁移

B.i区的通过隔膜向n区迁移

【答案】A

【解析】

A.根据分析，II区的K+只能向I区移动，A错误；

B.根据分析，I区的向II区移动，B正确；

故答案选A。

2.（2022.青海）Li-O?电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科

学家研究了一种光照充电Li4%电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（L）和空穴

+

（h+）,驱动阴极反应（Li++e-=Li）和阳极反应（Li2O2+2h=2£k+。2）对电池进行充电。下

列叙述错误的是（）

A.充电时，电池的总反应口。2=2口+。2

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时，从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时，正极发生反应5+2Li++2c-=Li2O2

【答案】C

【解析】

A.充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（5++6-=勿）和阳极反应

（〃2。2+2/=2以++°2）,总反应可用阴阳极反应式相加，方程式为：=2。2=2切+。2,故A

正确；

B.充电时，电子驱动阴极反应，空穴驱动阳极反应，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有

关，故B正确；

C.放电时，相当于原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极，正极为光催化电极，LI从负

极穿过离子交换膜向正极迁移，故c错误；

D.放电时总反应与充电时相反，方程式为2以+02=友2。2,正极反应为

02+2Li++2e~=Li>02，故D正确。

3.（2022・湖北）随着Li-C02电池的研究取得了新进展，某小组以该电池为电源电解处理含

Ba（OH）2废水和含Ni2+、C厂的酸性废水，并分别获得BaC12溶液和单质银。电解处理的工作

原理如图所示，下列说法正确的是（）

A.Li-CO2电池可使用水溶液做电解液

B.X与该电池的。•电极相连

C.若去掉离子膜M将两室合并，则X电极的反应不变

D.离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜

【答案】D

【解析】

A.L1能与水反应生成氢气，Li-CO2电池不能用水溶液做电解液，故A错误；

B.由图示装置，V电极上N自放电生成单质，为阴极反应，则X为阳极，应该与电池的正

极（°）相连，故B错误；

C.不去离子膜时时，X上的电极反应为4°”--4e-=2为°+°21,若去掉离子膜H将两室合

并，氯离子将在X极上放电，2Cl--2e-=Cl2]f故c错误；

D.离子膜A/为阳离子交换膜，允许领离子由。进入>离子膜N为阴离子交换膜，允许氯离

子由。进入b中，以便获得氯化钢溶液，故D正确。

A.充电时电极b是阴极

B.放电时NaCl溶液的pH减小

C.放电时NaCl溶液的浓度增大

D.每生成ImolC%，电极。质量理论上增加23g

【答案】C

【解析】

A.由充电时电极。的反应可知，充电时电极Q发生还原反应，所以电极。是阴极，则电极b是阳

极，故A错误；

综上所述，答案选C。

4.（2022.四川）一种水性电解液Z〃-力加。2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中，

2川2+以久】（。"）丁存在）。电池放电时，下列叙述错误的是（）

A.H区的/〈+通过隔膜向m区迁移

B.I区的S°f通过隔膜向II区迁移

【答案】A

【解析】

AK+从/〃区通过隔膜迁移到〃区，故A错误；

B.I区的50「通过隔膜向H区迁移，〃区中K2s04溶液的浓度增大，故B正确;

故选：Ao

5.（2021・重庆）电化学传感器是将环境中浓度转变为电0八,0」金属电极b

信号的装置，工作原理如图所示，其中vsz是固体电解质，当传J阖藁鼻_

感器在一定温度下工作时，在熔融Li2co3和VSZ之间的界面X会温

YSZ9♦导体）

生成固体加2。。下列说法错误的是（）mg、金属电极a

A.CO,迁移方向为界面XT电极。

B.电极〃上消耗的。2和电极。上产生的。。2的物质的量之比为1：1

D.电池总反应为Li2CO^LkO+C02]

【答案】B

【解析】

4碳酸根离子在负极⑼失电子，故C0『迁移方向为界面X-电极b,故A正确；

B.当电路中转移4mo/电子时，。极消耗Imo/氧气，b极生成2mo/二氧化碳，电极。上消耗的。2

和电极b上产生的。。2的物质的量之比为1：2,故B错误；

D.Q极生成氧离子，b极碳酸根离子放电，在熔融小2以%和YSZ之间的界面X会生成固体力2。,

故总反应为Li-iCO^LiiO+CO2T,故D正确；

故选：B。

6.（2021•河北）/〈-。2电池结构如图，。和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电

池，下列说法错误的是（）

有机电解质I有机电解质2

A.隔膜允许K+通过，不允许3通过

B.放电时，电流由。电极沿导线流向。电极；充电时，b电极为阳极

C.产生电量时，生成人'。2的质量与消耗3的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

【答案】D

【解析】

A.由图可知，b极生成人'。2,即。极上生成的，〈一通过隔膜移向b极，但。2氧化性强、K是活泼

金属，防止电池损坏则隔膜不允许5通过，故A正确；

B.原电池工作时，。电极为负极，b电极为正极，电流由正极b电极沿导线流向负极a电极；充

电时，原电池正负极分别与电源正负极相接，即〃电极为阴极，b电极为阳极，故B正确；

C.正极反应为K++O2+e=KO2,则生成KO2的质量与消耗5的质量比71：32«2.22：1,

即生成K02的质量与消耗3的质量比值约为2.22,故C正确；

故选：Do

7.（2021.福建）催化剂T工。P-MMII）的应用，使L"CO?电池的研究取得了新的进展。

1-CO2电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。下列说法错误的是（）

A.CO2电池可使用有机电解液

B.充电时，L厂由正极向负极迁移

D.*。0、和。都是正极反应的中间产物

【答案】D

【解析】

A.L?：是活泼金属，能与水反应，不能用水溶液作电解质，可使用有机电解液，故A正确；

B.充电时，阳离子向阴极移动，故充电时，£广由正极向负极迁移，故B正确；

D.由正极反应历程可知，。为最终产物，不是中间产物，故D错误；

故选：D。

8.（2021・辽宁）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物小3所。下列说法正确

的是（）

M极：液态Li/泡沫Ni

熔融LiCI和KCI

N极:液态Sb・Bi・Sn

A.放电时，M电极反应为M-2c-=N产

B.放电时，Li-由A/电极向N电极移动

C.充电时，A/电极的质量减小

D.充电时，N电极反应为以3&+3。=3以++比

【答案】B

【解析】

由图可知，放电时，A/极为负极，电极反应式为&-6-=以+,N极为正极，生成金属间化合

物"：出"电极反应式为3Li++3i+3e=勿3）,充电时，/I/电极为阴极，电极反应式为

£/+父=",N极为阳极,电极反应式为取比一加・=3"++所,据此作答。

A.放电时，M极为负极，电极反应式为"：-0-="+,故A错误;

B.放电时，阳离子向正极（N极）移动，故B正确;

C.充电时，A/电极为阴极，电极反应式为办++€-=比，质量增加，故C错误；

D.充电时，N极为阳极，电极反应式为氏-3e--3LV+8i,故D错误。

9.（2021•浙江）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极力为非晶硅薄膜，充电时

M+得电子成为小嵌入该薄膜材料中；电极月为L/C*%薄膜；集流体起导电作用。下列说法

不正确的是（）

A.充电时，集流体4与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过am”电子时，LiPON薄膜电解质损失°〃质Li+

【答案】B

【解析】

4电极4为非晶硅薄膜，充电时加+得电子成为。嵌入该薄膜材料中，电极4为阴极，集流

体4与外接电源的负极相连，故A正确；

故选：B。

10.（2021•全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合

成。图中的双极膜中间层中的死。解离为〃和（力广，并在直流电场作用下分别向两极迁

移。下列说法正确的是（）

电

源

OO

00石

IIIIHIIII

铅

HO-C-C-HoH-C-C-H墨

电

（乙醛酸）—

（乙二醛）电

极

oo极

IIIIoo

HO-C-C-OHIIII

HO-C-C-H

（乙二酸）（乙醛酸）

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBr溶淹

A.K3?,在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

oOoO

+

B,阳极上的反应式为：HO-C-C-OH+2H+2e-_HO-C-C-H+H2O

C.制得2〃血乙醛酸，理论上外电路中迁移了1m。/电子

D.双极膜中间层中的〃卜在外电场作用下向铅电极方向迁移

【答案】D

【解析】

乙二酸还原为乙薛酸，发牛还原反应，则左侧电极为阴极，而B厂氧化为3r2,发牛氧化反应，

右侧电极为阳极，生成的口「2再氧化乙二醛生成乙醛酸，电解池工作时阳离子向阴极移动，阴

离子向阳极移动，则双极膜的左侧膜为阳离子交换膜，右侧膜为阴离子交换膜，结合电子守恒

分析解答。

A.电解池工作时，右侧，厂氧化为台-2,生成的口「2再氧化乙二醛生成乙醛酸，所"2再还原为

。尸，说明KBr还起催化作用，故A错误；

B.右侧为阳极，发生氧化反应，电极反应为23尸-2c一=8/2,故B错误；

C.阳极区和阴极区均有乙醛酸生成，且177切乙二酸转化为1〃血乙醛酸、与Imo/乙二醛转化为

1m。/乙醛酸均较移2moi电了，根据电了守恒，则制得2md乙醛酸，理论上外电路中迁移了

2moi电子，故C错误;

D.双极膜的左侧为阳离子交换膜，中间层的〃卜在外电场作用下，向左侧即铅电极方向迁移,

故D正确；

故选：D。

（2021.湖南）锌/滨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

能电网的备用电源等。三单体串联锌/溟液流电池工作原理如图所示:

双极性碳和塑料电极」B口活性电极

11.下列说法错误的是（）

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中加3厂2的浓度不断减小

C.充电时，A/极的电极反应式为Z7,2++2e—

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

【答案】B

【解析】

分析可知，锌溪液流电池总反应为：Zn^Br.^ZnBr2y其中N为正极，发生还原反应，电极

反应式为8/2+20-=2&,-，4/为负极，发生氧化反应，电极反应式为Z2c-=Z/+。

A.依据分析可知，N为正极，故A正确；

B.放电时,溶液中有Zz?+和3L生成,通过循环回路,两侧Z〃,B『2的浓度都变大,故B错误；

C放电时，M为负极，充电时，M为阴极，发生还原反应，电极反应式为Z/++2d=Z〃，故

C正确；

D.隔膜主要作用是防止口「2通过，造成电池自放电，但可以允许Z/+和。尸通过，故D正确。

答案为8。

12.（2021•浙江）银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如图（L为小灯泡，K］、I。为开

关，。、，为直流电源的两极）。下列说法不正确的是（）

A.断开/6、合上K】，银镉旦池能量转化形式：化学能T电能

B.断开K】、合上/〈2,电极力为阴极，发生还原反应

C.电极月发生氧化反应过程中，溶液中K。，浓度不变

D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2OCa（OH）2+2Ni（OH）2

【答案】C

【解析】

A.新开合上Ki,为放电过程，银镉电池能量转化形式：化学能一电能，故A正确；

B.断开Ki、合上K2,为充电过程，电极4与直流电源的负极相连，电极工为阴极，发生还原

反应，故B正确；

D.根据分析，银镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2〃20^Xc/（OH）°+2M（OH）2，故

充电

D正确。

13.（2021.海南）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是（）

0

a电极交换膜人电极

A.电池可用于乙醛的制备

B.b电极为正极

C.电池工作时，。电极附近P"降低

D.〃电极的反应式为O2+4L-4H+=2%。

【答案】A

【解析】

该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生

还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极二乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子

移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析。

A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A正确；

B.根据分析，"电极为正极，b电极为负极，故B错误；

C.电池工作时，氢离子移向正极，。电极的反应式为。2+善一+4，+=2"2。，。电极附近P”升

高，故C错误；

D.根据分析，〃电极为正极，正极发生还原反应，〃电极的反应式为02+46一+4"+=2”2。，故

D错误；

故选：Ao

14.（2021•广东）将金属1/连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀＜：在如图所

示的情境中，下列有关说法正确的是（）

A.阴极的电极反应式为Fe-2e-=Ee2+

B.金属时的活动性比Fe的活动性弱

C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护

D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快

【答案】C

【解析】

A、阴极其实是原电池的正极，阴极发生还原反应，故A错误；

B、金属河的活泼性比Fe的活泼性强才能保护铁不被腐蚀，故B错误；

C、当钢铁设施做原电池的正极时被保护，将导线与金属力/相连，W做负极，电子沿着导线进

入钢铁设施表面，钢铁设施表面因积累大量电子而被保护，故C正确；

D、海水中有大量的电解质溶液，更容易腐蚀，故D错误。

15.（2020•河北）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水

获得电能，同时可实现海水淡化。现以NQC/溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处

理有机废水（以含一的溶液为例）。下列说法错误的是（）

生物膜有机模拟酸性

废水.海水水溶液

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移1〃血电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1

【答案】B

【解析】

B、原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即NQ*溶液中的Na+通过汩离子交换

膜移向。极、。「通过阴离子交换膜移向Q极，达到海水淡化目的，所以隔膜1为阴离子交换膜，

隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；

C、由于电子与Na+、。厂所带电荷数相等，所以电路中转移1〃血电子时，通过离子交换膜的

Na\。广物质的量均为Im%质量为1"血*58.5g/mo/=58.5%即模拟海水理论上除盐58.5g,

故C正确；

故选：B。

16.（202。天津）熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的格封

放电布林钠容器

储能电池。如图中的电池反应为2Na+/S三NaS（x=5-3,

充电2z

Na-"-AI?O'固体

难溶于熔融硫）。下列说法错误的是（）熠跑钠

格艇硫《含碳粉》

A.Na2s4的电子式为Nal:K:H:K:E:lNa

C.NQ和NQB分别为电池的负极和正极

D.该电池是以Na-0-ALQs为隔膜的二次电池

【答案】C

【解析】

A、No双的结构类似过氧化钠,Na2sl电子式为Na用的苏.Na,故A正确,

C、放电时，NQ做负极，负极反应式为2NQ-2e-=2N/，熔融硫作正极，正极反应式为

iS+2e=竽，故C错误;

D、为防止熔融的钠与熔融的硫接触，以即-8-42。3为隔膜，可以传递离子，构成闭合回

放电、

路，由提高提供信息，电池反应为2Ml+幡宣N/S,为可以充电的二次电池，故口正确；

故选：Co

17.（2020.新课标I）科学家近年发明了一种新型Z〃-CO2水介质电池。电池示意图如下，

电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体。。2被转化为储氢物质甲酸等，为解决

环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是（）

双极隔膜

R,放电时，lmolC02转化为HCOOH,转移的电子数为2"加

D.充电时，正极溶液中0〃-浓度升高

【答案】D

【解析】

B.放电时，。。2中碳的化合价为+4价，"C。。，中碳的亿合价+2,ImolCO?转化为HCOOH,

降低2价，转移的电子数为2moZ,故B正确；

故选：Do

18.（2020・新课标H）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。幻图是某电

致变色器件的示意图。当通电时，4/注入到无色卬。3薄膜中，生成4%匹。，，器件呈现蓝

色，对于该变化过程，下列叙述错误的是（）

A.阳为阳极B.血由银电极向变色层迁移

C.W元素的化合价升高D.总反应为：卬。3+£4/=丘卬03

【答案】C

【解析】

A.由图可知这是一个电解池，银做阳极，发生的电极反应旬-e-=4g+,故A正确;

B.当通电时，4。一注入到无色卬。3薄膜中生成4gJYO3,故B正确;

故选：Co

19.()

负载

------11------

电极复

TO

KOH溶液离子选择性膜

A.负载通过0.04mo/电子时，有°・224〃标准状况）5参与反应

B.正极区溶液的P”降低、负极区溶液的。"升高

D.电流由复合碳电极经负载、U场电极、K。，溶液回到复合碳电极

【答案】B

【解析】

D、原电池中电流由正极经过外电路向负极，则电流由复合碳电极经负载、电极、KOH

溶液回到复合碳电极，故D正确；

故选B。

20.（2019・港澳、华侨、台联考）NQ、3和熔融NaNO3制作燃

料电池，电池总反应为4NO2+OL2MQ5,其原理如图所示。下列

说法不正确的是（）

B.石墨II电极的电势高于石墨I电极的电势

C.该电池放电时，NO二从石墨I点击向石墨II电极迁移

D.放电过程中消耗的NO?和Q的体积比为4：1

【答案】B

【解析】

B.石墨n通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，则墨H电极的电势低于石墨1电极的电

势，故B错误；

C.石墨1为负极，原电池工作时，阴离子向负极移动，故c正确；

故选：B。

21.（2019・天津）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘滨液流电池，其工作原理示

意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是（）

1

3港

B.放电时，溶液中离子的数目增大

C.充电时，b电极每增重065%溶液中有0.02/〃”/被氧化

D.充电时，〃电极接外电源负极

【答案】D

【解析】

由电池装置图可知，。极厂生成厂，则发生还原反应，应为原电池的正极；b极Z〃失电子

生成Z/+,发生氧化反应，应为原电池的负极，充电时，〃为阳极，b为阴极。

B.放电时，正极"BL生成「、Br-f负极生成Z/+,则溶液中离子的数目增多，故B正确;

C.充电时，b电极生成Z〃，每增重0.65g,即生成O.OlmolZn,则转移0.02〃血电子，阳极发生

2r+Br--2e-=I2Br-f溶液中有0.02m"「被氧化,故C正确;

D.充电时，“电极厂、G厂生成A"广，发生氧化反应，。为阳极，连接电源的正极，故D错

误。

故选D。

22.(2019・新课标I)用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时八W2+/A/V+在

电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是()

A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应：%+2八"2+=2//++2MV+

C.正极区，固氮酶为催化剂，发生还原反应生成N“3

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

【答案】B

【解析】

A.利用生物燃料电池在室温下合成氨，既不需要高温加热，同时还能将化学能转化为电能，故

A正确；

B.原电池只有正、负极，不存在阴、阳极，其中负极区，氢气在氢化酶的作用下，发生氧化反

应，反应式为H2+2AW2+=2〃++2AW+,故B错误；

CM在正极区得电子发生还原反应，生成N外,故CE确；

D.燃料电池工作时，负极区生成的”+透过质子交换膜进入正极区，故D正确；

故选：B。

(2019・新课标III)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状

ZM3D-可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3。-Z〃-NiOOH二次电

■电、

池，结构如图所示。电池反应为Z71(S)+2M：OOH(S)+H2O(/)MZ〃O(S)+2M：(OHMS)。下列

说法错误的是()

A.二维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的Z")分散度高

D.放电过程中0〃通过隔膜从负极区移向正极区

【答窠】D

【解析】

A.表面积越大，反应物接触面积越大，则沉积的Z〃0越分散，所以沉积的Z/2分数度高，故

A正确：

D.放电时，负极上失电子，电子通过导线到达正极，溶液中0〃通过隔膜从正极区移向负极

区，故D错误；

故选：D。

（2019・浙江）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

23,下列说法不正确的是（）

A.甲：Z/+向。”电极方向移动，电极附近溶液中〃+浓度增加

C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄

D.T：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

【答案】A

【解析】

A甲为铜锌原电池，锌为负极，铜为正极，〃+在铜上得电子发生还原反应，所以电极附

近溶液中浓度减小，故A错误；

C.因为锌锦干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；

故选：Ao

A.电池工作过程中，K。，溶液浓度降低

B.电池工作过程中，电解液中0〃向负极迁移

C,负极发生反应Z〃+2O"--2e=Zn（°H）2

D.正极发生反应4例。+24++20-=川+“2。

【答案】BC

【解析】

B.电池工作过程中，电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以电解液中。〃一

向负极迁移，故B正确；

故选：BCO

【链接两年模拟】

1.（2022•天津模拟）根据如图回答，下列说法不正确的是（）

H2aHlL—InJk

--酸性电解质|J

含金属催化剂的多孔电极CuSCh溶液

A.燃料电池中正极反应为。2+4&+4H+=2%0

B.此装置用于电镀铜时，硫酸铜溶液的浓度不变

C.此装置用于铁表面镀铜时，a为铁

D.若用该装置进行粗铜的精炼，当有Imol水生成时，可得到64g精铜

【答案】C

【解析】

燃料电池中，通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极，则b是阴极、a是阳极，

+

A.燃料电池中，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应为。2+4e-+4H=2H2O,

故A正确；

B.比装置用于电镀铜时，阳极溶解的金属铜等于阴极析出的金属Cu,所以电解质溶液中铜离子

浓度不变，故B正确；

C.此装置用于铁表面镀铜时，铜作阳极，a为阳极，是铜，故C错误；

D.电解精炼铜时，粗铜作阳极、纯铜作阴极，所以a为粗铜，b为纯铜，当有lmol水生成时・，转

移电子2mol,则根据CM++2e~=Cu,可得到64g精铜，故D正确。

2.（2022•河北模拟）火星大气约95%是CO2，Li-COZ电池在未来的火星探测领域有着重要

的应用前景。科学家设计了一系列Ru/M-CPY@CNT（碳纳米管）杂化材料（M=Co、Zn、Ni、

Mn,CNTs碳纳米管是一种电导率高、比表面积大、通道和孔隙率丰富的导电基底）作为电极。

已知该电池放电时的反应为4Li+3CO2=2Li2cO3+C,下列说法错误的是（）

A.放电时，Li电极作电池负极，有电子经导线流出

B.充电时，每转移Imol电子，两电极的质量变化差值为7g

C.充电时，阳极的电极反应式为C-4e-+2Li2CO3=3CO2T+4Li+

D.杂化材料中CNTs增多了CO?的吸附位点，可使该电池表现出优异的电化学性能

【答案】B

【解析】

A.由以上分析可知，放电时，Li电极作电池负极，有电子经导线流出，A正确；

B.充电时，阳极C变成二氧化碳，阴极Li+变成Li,故每转移lmol电子，消耗0.25molC质量为3g,

生成ImolLi质量为7g,故两电极的质量变化差值为3g+7g=10g,B错误；

C.充电时，阳极上C失电子变成二氧化碳，故阳极的电极反应式为C-4e-+2Li2co3=3CO2T

+4Li+,C正确；

D.CNTs碳纳米管是一种电导率高、比表面积大、通道和孔隙率丰富的导电基底，增加二氧化碳

的吸收效率，故可使该电池表现出优异的电化学性能，D正确;

故选Bo

3.(2022•浙江模拟)高分子有机物聚毗咯(PPy)是一种性能优异的

光敏型半导体，其制成的纳米管在紫外光照射、美闭周期内会发生

正电荷分布密度的变化，在电解质溶液中产生离子电流，某科研组使用PPy构建了一种浓差电

池，用来提取天然水中的氢能，其构造如图所示。下列叙述正确的是

A.a为负极，b为正极

B.b极电极方程式为2H++2e-=H2t

C.纳米管道中的离子电流由PPy阳离子、H+、Na+、Cl一的定向移动形成

D.照射一段时间后关闭光源，纳米管道中仍能存在微弱电流

【答案】D

【解析】

由聚此咯（PPy）制成的纳米管在紫外光照射、关闭周期内发生的反应可知，光照时结

合H+生成，导致b极区c（H+）降低，促进了水的反应,

+

则b极为负极,a极为正极，负极反应为2H2。-4e-=02T+H,正极反应为2H++2e-=H2T,

原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。

A.由上述分析可知，a为正极，b为负极，故A错误；

R原电池「作时a为正极，h为负极，负极反应为2H2。-=。2T+H+,负极区反应为

C.天然水中含有多种阴阳离子，即天然水中的H+、OH-、Na+、C厂等及纳米管道中的PPy阳离

子共同发生定向移动形成了纳米管道中的离子电流，故C错误；

D.照射一段时间后关闭光源，发生暗反应:+H+,导致氢离子发生定向

移动，仍有微弱电流，故D正确;

故选：D。

4.（2022•天津河北区二模）下图是典型微生物燃料电池原理示意图。若用含硝酸盐废水替代

图中氧气，可达到废水处理的目的（已知：a室中微生物降解有机物产生L、CO2和H+）。关于

该电池，下列说法不氐砸的是（）

电阻

A.H+通过质子交换膜从a室进入b室

B.a室内发生氧化反应，电极为正极

+

C.b室内发生的电极反应为：02+4e-+4H=2H20

D.将硝酸盐转化为电时，电极反应为：2NO3+10e-+12H+=N2+6H2O

【答案】D

【解析】

A项，根据电子移动方向判断a室为负极室，b室为正极室，H+通过质子交换膜从a室进入b室，

正确；

B项，有机物在a室内失去电子，发生氧化反应，失去电子的电极为负极，错误；

C项，在b室内。2获得电子，发生还原反应，发生的电极反应为O2+4e-+4H+=2电0,正确

D项，将硝酸盐转化为电时，NO]中的N得电子变为电，正极的电极反应为2NO]+10e-+

+

12H=N2T+6H2O,正确。

5.（2022.上海实验学校4月模拟）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物L^Bi。

卜列说法正确的是（）

M极：液态Li/泡沫Ni

熔融Li。和KCI

N极：液态Sb-Ri-Sn

A.放电时，M电极反应为Ni-2e-=Ni2+

B.放电时，Li+由M电极向N电极移动

C.充电时，M电极的质量减小

D.充电时,N电极反应为I^Bi+3e-=3Li++Bi

【答案】B

【解析】

由图可知，放电时，M极为负极，电极反应式为Li-e-=Li+,N极为正极，生成金属间化合物

LisBi,电极反应式为3Li++Bi+3e-=Li3Bi,充电时，M电极为阴极，电极反应式为Li++e-=

Li,N极为阳极，电极反应式为Li3Bi-3e-=3Li++Bi,据此作答。

A.放电时，M极为负极，电极反应式为Li—e-=Li+,故A错误；

B.放电时，阳离子向正极（N极）移动，故B正确；

C.充电时，M电极为阴极，电极反应式为Li++e-=Li,质量增加，故C错误；

D.充电时，N极为阳极，电极反应式为Li3Bi-3e-=3Li++Bi,故D错误。

6.（2022.河北高考仿真模拟）科学家利用多晶铜高效催化电解co2制乙烯的原理如图所示。

己知：电解前后电解液浓度儿乎不变。下列说法错误的是（）

A.多晶铜电极连接电源的负极

B.通电过程中，溶液中HCOJ通过阴离子交换膜向左槽移动

C