原电池新型化学电源-2024年高考化学复习

备战2024年高考化学【一轮•夯基提能】复习精讲精练

第31讲原电池、新型化学电源

曜本讲复习目标

1.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

3.会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学甩源的电极反应式。

隰夯基•知识精讲

一.原电池原理

1.原电池的概念

把化学能转化为电能的装置.，其本质是发生了氧化还原反应。

2.原电池的构成条件

(1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨，燃料电池的两个电极可以相同)。

(2)将电极插入电解质溶液或熔融电解质或离子导体中。

(3)两电极间构成闭合I川路(两电极接触或用导线连接)，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接

或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。

(4)能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

3.原电池的工作原理

如图是Cu-Zn原电池装置：

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电池总反应式Zn+Cu2*==Zn21+Cu

电极反应Zn_2e=Zn2+Cu2++2e==Cu

电极质量变化减小增大

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

①电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移

离子移动方向

②盐桥含饱和KC1溶液，K+移向正极，C「移向负极

(1)盐桥中装有饱和的KCKKNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。

(2)盐桥的作用：

盐桥的组成和作

①连接内电路，形成闭合回路；

用

②平衡电荷，使原电池不断产生电流；

③可以提高能量转化效率。

I中还原剂Zn与氧化剂C/一直接接触，既有化学能转化为电能，又有化

两类装置的不同学能转化为热能，造成能量损耗：

点II中还原剂Zn与氧化剂Ci?.不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免

了能量损耗，故电流稳定，持续时间长，电流效率高。

4.原电池正、负极的判断方法

【注意】

①活泼性强的金属不•定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，AI作负极,

Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式一活

泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。

②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离了不能通过盐桥和导线(即电了不下水，离子不I：岸)。

③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。

5.原电池原理的应用

(1)设计制作化学电源

例：①根据Cu+2Ag，=Cu2+4-2Ag设计电池：

0

■三?

三

-一1

隹

1-3-;-

-:-<

--_

二

一

AgN(h溶液CuSO«溶液

②根据反应2FeCL+Cu=2FeC12+CuC12设计原电池:

①不含盐桥②含盐桥

Cu.,c

三三li・二二

1溶

Fe(液

负极：Cu—2c-^=Cu2

正极：2Fe3++2e-=2Fe2+

(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

CuS5溶液构成原电池，反应速率增大。

(3)比较金属的活动性强弱

原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。

(4)用于金属的防护

使需要保护的金属制品作原旦池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可

用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

【例题1】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下:

b[®~\a

实验装置

CuSO1溶液

【例题4】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()

A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B.②中Mg作负极，电极反应式为Mg—2e，20H一===Mg(OHbl

C.③中Cu作负极，电极反应式为Cu-2e-=0)2+

D.④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e==H2T

【答案】C

【解析】

②中Mg不与NaOH溶液反应，而A1能和NaOH溶液反应失去电子，故A1是负极；③中Fe在浓硝酸中钝

化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,Cu—2e-=2Cu2+,A错误,C正确：②中电池总反应为2Al+2NaOH

4-2H2O=2NaAlO2+3H2f,负极反应式为2A1+8OFT—6。=2A10£+4H2O,二者相减得到正极反应式为

6H：O+6e-=6OH"+3H21>B错误；④中Cu是正极，电极反应式为O2+2H2O+4-=4OH一，D错误。

【例题5】利用电化学原理既能合成有机物，又能输出电能。如图所示装置可合成苯胺，反应进行一段时间，

负极质量减轻7.8g,D出口溶液增重0.19g。

(1)电流的方向为(填“A-B”或“B-A”)o

(2)生成目标产物的电极反应式为。

(3)电流效率〃=%o(产生成零'蓝霁黑产数xlOO%,计算结果保留小数点后1位)

_

【解析】

⑴由图可知，Zn为活泼电极，作原电池的负极，多孔惰性电极为正极，电流由正极流向负极，即A-B。

6N()2在-3NH,™-„

NONH

A2A2

应式为\^+6H+6c=\^+2H2Oo

(3)由负极质量减轻7.8g,结合负极反应：Zn—2e=Zn2,知能移电子总数为一，一鼻-俨2=0.24moL由

03g・moi

正极电极反应知，正极溶液最终增加的质量等于生成苯胺消耗的H+的质量，即生成苯胺消耗0.19gH+,则

生成苯胺消耗的电子数为7堡笔=0.19mol,则电流效率为然x]()0%M9.2%。

1gniolU.24

二.常见的化学电源

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

只能使用一次，放电后不能再充电生原继续使用。

(1)碱性锌镒电池

+

锌粉和KKH

的混合物

-Mn()2

-金属外壳

图1

碱性锌镒电池的负极是Zn,正极是MnOz，电解质是KOH,其电极反应如下:

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2o

-

负极：Zn-2e+2OH-=ZE(OH)2；

正极：2MnCh+2e-+2H2O=2MnO(OH)+2OH-；

⑵银锌电池

浸有KOH溶液

的隔板

图2

银锌电池的负极是Zn,正极是AgzO，电解质是KOH,其电极反应如下：

总反应：Zn+Ag2O+H2O^Zn(OH)24-2Ago

负极：Zn-2e+2OH=Zfi(OH)2;

正极：AgoO+2e+H2O=2Ag+2OH；

3.二次电池——充电电池或蓄电池

放电后可以再充电而反复使用的电池，乂称为可充电电池或蓄电池。

(1)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PbO2，电解质溶液为稀H£Ch。

放甩

铅酸蓄电池总反应：Pb+Pb02+2H2SO4-电2PbSO442H2Oo

①放电时的反应

-

负极反应：Pb+SOr-2e=PbSO4；

+-

正极反应：PbO2+4H+SOr+2c=PbSO4+2H2Oo

②充电时的反应

-

阴极反应：PbSO4+2e=Pb+SOr；

-+

阳极反应：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H+SOFo

(2)锂离子电池

一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(Li,。)，正极材料为LiCoOM钻酸锂)，电解质溶液为LiPF“六

放甩

氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其总反应为Li、G+Li-CoO2康LiCoO2+Cv,其放电时电极反应式为

负极：Li.tCy—xe-=xLi'+Cy；

正极：Lii-rCoCh+xLi++xe=LiCoC)2。

错提醒】分析可充电电池问题，三汪意行

(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

(2)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。

(3)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电

时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。故二次电池充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，

可充电电池的负极连接外接电源的负极。简单记为“正接正、负接负，

(4)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。

①首先应分清电池是放电还是充电。

②再判断出正、负极或阴、阳极。

放电：阳离子一正极，阴离子一负极；

充电：阳离子一阴极，阴离子一阳极；

总之：阳离子一发生还原反应的电极；阴离子一发生氧化反应的电极。

(5)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。

4.燃料电池

①特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，电能转化率超过8()%。燃料电池的电极本

身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由处部供给。通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。

②燃料电池常用的燃料:用、CO、水煤气(CO和Hz)、烧(如CHj、C2H6)、醇(如CH3OH)、席(N2H，、

酸类(如CH30cH3)、氨(NH3)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。

③燃料电池常用的电解质：

a.酸性电解质溶液，如H2sOJ溶液，-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+,生成H2O;

b.碱性电解质溶液，如NaOH溶液，-在水溶液中不存在，在碱性环境结合HzO,生成OK；

c.中性电解质溶液，如NaCI溶液，0?在水溶液中小存在，在中性环境结合HzO,生成OFT；

d.熔融氧化物：存在。2-。

e.熔融碳酸盐，如K2cCh等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。

（1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其中电解质溶液可以是酸性的、中性的，也可以是碱性的。

种类酸性碱性中性

--2H-4e-=4H+

负极反应式2H2-4e=4H*2H2+4OH--4e=4H2O2

t--

正极反应式O2+4e+4H=2H2OO2+2H2O+4e=4OHO2+2H2O+4e=40H

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

（2）燃料电池电极反应式书写的常用方法

第一步：写出电池总反应式。

燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲

烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应如下：

CH4+2O2=CO2+2H2O①

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O②

①+②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4+202+2NaOH=Na2CO3+3H2O,其离子充程式为CH4

+202+2OH==COr+3H2OO

第二步：写出电池的正极反应式。

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是02,因电解质溶液不同，故其电极反应

也会有所不同：

燃料电池电解质正极反应式

+

酸性电解质O24-4H+4C-=2H2O

-

碱性电解质O24-2H2O4-4e"=4OH

固体电解质（高温下能传导一）O?+4e=2O2

熔融碳酸盐（如熔融K2co3）Ch+2CCh+4e==2c0旷

第三步：电池的总反应式一电池的正极反应式=电池的负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要

约去正极的反应物02。

（3）举例：以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。

①酸性溶液（或含质子交换膜）

正极：,

,负极：o

②碱性溶液

正极：,

［负极：O

③固体氧化物（其中-可以在固体介质中自由移动）

正极：，

,负极：O

④熔融碳酸盐（CCT）

正极通入CC）2：，

［负极：O

【答案】

+

©|o2+6广+6H=3H2OCH3OH-6e+H2O=CO2+6H-

-

@|o2+6e~+3H2O=6OH-CH30H—6c_+8OH=COf+6H2O

2-2

（3^O2+6e-=3OCH3OH-6e-+3O-=CO2+2H2O

@^>2+6e-+3CO2=3COfCH3OH-6e+3COf=4CO2+2H2O

【例题1］乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200°C左右时供电，电池总反应式为C2H5OH+

3O;=2CO2+3H2O,电池示意图如图所示，下列说法中正确的是（）

A.电池工作时，质子向电池的负极迁移

B,电池工作时，电流由b极沿导线流向a极

C.a极上发生的电极反应是C2HQH+3H2O+l2e-=2CO2f+12H；

D.b极上发生的电极反应是2H2O+O2+4e-=4OFT

【答案】B

【解析】

通人乙醇的•极（a极）为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极（b极）为正极，发生还原反应。电池工作时，

阳离子（质子）向电池的正极迁移，A项不止确；电流方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，B

项正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，C项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应

式中不能出现OH，D项不正确。

【例题2】银镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法错误的是

（）

A.放电时b极为正极

B.放电时a极的反应为Cd+2e-+20H=Cd（OH）2

C.充电时电流的方向：外电源正极一＞b极一电解质溶液-a极

D.用该电池提供的电能电解饱用食盐水，电路中通过0.2mole，阴极生成0.2g出

【答案】B

【解析】

根据图中电子流向可知，放电时a极为负极，b极为正极，故A正确：负极失电子，故B错误；用该电池

提供的电能电解饱和食盐水，阴极反应式为2H2O+2e=H2T-I-2OH,电路中通过0.2mole,则阴极生

成氢气的物质的量为0.1mol,质量为0.2g,故D正确。

【例题3】一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，工作原理如图所示。在700〜900℃

时，一可在该固体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染（设NA为阿伏加德罗常数的

值）。下列说法正确的是（）

负载

固体氧化

物电解质

A.若A为氢气，则正极反应式为H2-2b+CP=%0

B.若B为氧气，则该电极反应式为02+4。+2H2O=4OH

C.若A为甲烷，则消耗32g甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NA

D.若A为朋(N2H4),B为氧气，则电池总反应为N2H4+3O2=2NO2+2H2O

【答案】C

【例题4】书写不同环境下甲烷燃料电池的电极反应式。

⑴酸性条件

正极反应式：；

负极反应式：o

(2)减性条件

正极反应式：；

负极反应式：。

⑶固体电解质(高温下能传导。2一)

正极反应式：：

负极反应式：o

(4)熔融碳酸盐(如熔融K2c03)环境下

正极反应式：：

负极反应式：。

【答案】

⑴202+8H'+8e"=4H2O

-+

CH4-8e+2H20=82+8H

⑵2O2+4H2O+8e-=8OH-

-

CH4+IOOH--8e=C0f+7H2O

-

(3)2O2+8e=4O^

2--

CH4+4O-8C=CO2+2H2O

(4)202+4CO2+8e=4CO?'

CH4+4c0歹一8e-=5CO2+2H2O

【例题5】

(1)我国科学家研究Li-CCh电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：

①Li-CCh电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CCh在_______(填“正”或"负”)极发生电化学

反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且C02电还原后与锂离子结合形成碳

酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤III的离子方程式。

I.282+2。=C2OZ

H.C2Or=CO2+COF

IIL。

IV.COr+2Li4=Li2COs

②研究表明，在电解质水溶液中，C02气体可被电化学还原。

C02在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3cH2cH20H)的电极反应方程式为。

(2)12020•江苏高考节选)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K\

H+通过的半透膜隔开。

半透膜

①电池负极电极反应式为;放电过程中需补

充的物质A为(填化学式)。

②图中所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化

为也能，其反应的离子方程式为。

【答案】

⑴①正2c03'+CO2=2COf+C

②12cCh+18e-+4H2O=CH3cH2cH20H+9coM

-

(2)①HCOCT+20H-2e-=HC0f+H20H2SO4

-

©2HC00H+2OH+O2=2HCO^+2H2O

【解析】

⑴①由题意知，Li-CCh电池的总反应式为4Li+3CCh=2Li2c03+C,CO2发生得电子的还原

反应，则CO2作为电池的正极；COz电还原后与Li，结合成Li2co3,按4个步骤进行，由步骤

II可知生成了COr,而步骤IV需要COM参加反应，所以步骤HI的离子方程式为2co歹+

CQ2=2COr+Co

三.新型化学电源

解答新型化学电源问题:

(I)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。

(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。

(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。

(4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。

1.锂电池与锂离子电池

(1)锂电池

锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被

氧化为Lil负极反应均为Li—0==LJ,负极生成的Li'经过电解质定向移动到正极。

(2)锂离子二次电池

①锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌“反应原理，替代了传统的“氧化一还原”原理：在两极形成的电压

降的驱动下，Li卡可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌工

-

②锂离子电池充电时阴极反应式一般为Cb+xLi'+xe=LiAC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的

逆过程：LiCj—xe—=C6+xL「。

③锂离子电池的正极材料一般为含Li'的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFcPCh、LiCoO2.

LiMmO4等。

2.微生物燃料电池

微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本T作原理是在

负极至厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并秤放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生

物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极,

氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。

3.物质循环转化型电池

根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电

池的正、负极，是分析该电池的关键。

4.浓差电池

(1)在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜

①常见的离子交换膜

阳离子交换膜只允许阳离子(包括H')通过

阴离子交换膜只允许阴离子通过

质子交换膜只允许H+通过

②离子交换膜的作用

a.能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。

b.能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

③离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。

（2）“浓差电池”的分析方法

浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓

度''移向"低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。

A.电池工作过程中a极区附近溶液的pH增大

C.电池工作过程中，电子由a极流向b极

【答案】A

【详解】

A.电池工作过程中a极区生成氢离子，溶液的pH减小，故A错误：

B.b极发生还原反应，电极式正随，故B正确；

C.电池工作过程中，电子由负极流向正极，由a极流向b极，故C正确:

故选Ao

【例题2】锂液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂

[Li6,（2-8）]分别作两个电极的反应物，固体AI2O3陶瓷（可传导Li+）为电解质，其反应原理如图所示。下

列说法错误的是()

A.该电池比钠液态多硫电池的比能量高

B.放电时，内电路中Li*的移动方向为从电极a到电极b

C.AI2O3的作用是导电、隔离电极反应物

D.充电时，外电路中通过0.2mol电子，阳极区单质硫的质量增加3.2g

【答案】D

【解析】

由图分析知电极a为负极，电极b为正极，放电时，内电路中从电极a移向电极b,B正确：AI2O3为固

体电解质，能导电，同时将两极反应物隔开，C正确：当外电路中通过0.2mole一时，阳极区生成Sixmol

硫，故阳极区生成硫的质晟为3.2xg,D错误。

【例题3】液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中

性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是()

A.充电时电极A连电源负极

B.放电时正极电极反应为Fe(CN)r+e-=Fe(CN)6-

C.放电时负极区离子浓度增大，正极区离子浓度减小

D.充电时阴极电极反应：ZnBn+2e=Zn+4Br-

【答案】C

【解析】

由图可知，放电时，电极A为负极，电极反应式为Zn+4Br--2e-==ZnBrT，放电时负极区离子浓度减小,

C错误；电极B为正极，电极反应式为Fe(CN)『+e-=Fe(CN)〃，故B正确；充电时，电极A连电源负

极，作电解池的阴极，电极反应式为ZnB1r+2L=Zn+4Br，故A、D正确。

【例题4】利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池工作原理如图所

示，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后

可利用废热进行充电再生。下列说法不正确的是()

2+

已知：CU+4NH?CU(NH3)5~O

-t

A.放电时，左侧电极发生氧化反应：Cu4-4NH3-2e=Cu(NH3)i

B.放电时，电池的总反应为CU2++4NH3=CU(NH3)»A/7>0

C.放电时，NO］经离子交换膜由右侧向左侧迁移

D.上述原电池的形成说明相同条件下，Cu(NH3)»的氧化性比C/+的弱

【答案】B

【解析】

-

通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，则左侧电极作负极，电极反应为Cu+4NH3-2e=Cu(NH3)

r：右侧电极质量增加，则右侧电极作正极，电极反应为C/++

2e=Cu,则放电时电池的总反应为CU2++4NH3==CU(NH3)-,结合题给信息可知，AH<0,A项正确、

B项错误；A为阴离子交换膜，贝］放电时，NO：经离子交换膜由右侧向左侧迁移，C项正确；负极反应中，

Cu作还原剂，失电子生成氧化产物Cu(NH3)f,正极反应中

C产作氧化剂，相同条件下，氧亿剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则氧化性：Cu2+>

Cu(NH3)f,D项正确。

【例题5］中科院福建物构所首次构建了一种可逆水性ZnCO2电池，实现了CO?和HCOOH之间的高效可

逆转换，其反应原理如图所示：

已知双极膜可将水解离为H+和OH,并实现其定向通过。下列说法错误的是()

A.放电时，负极电极反应式为Zn+4OH「-2e=Zn(OII)4

B.CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极

C.充电过程中，甲酸在多孔Pd电极表面转化为CO2

D.当外电路通过2moi电子时，双极膜中离解水的物质的最为1mol

【答案】D

【解析】

据图可知，Zn发生失去电子的反应，电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(0H)r,A正确；多孔Pd电极为

正极，负极电势较低，B正确；充电过程中，HCOOH转化为CO2,C正确；根据溶液呈电中性可知，外电

路通过2moi电子时，双极膜中离解水的物质的量为2mol,D错误。

隰提能•课后精练

1.（2023•全国•高三专题练习）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下:

r@-i.

annd

实验装置

CuSO,溶液稀硫酸稀硫酸

装置一装置二装置三装置四

部分实验a极质量减小，b极质量b极有气体产生，c极无d极溶解，c极有气体电流从a极流向d

现象增大变化产生极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是

A.a>b>c>dB.b>c>d>aC.d>a>b>cD.a>b>d>c

【答案】C

【详解】

装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a>

b；

装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b>c；

装置三：形成原电池，d极溶解.，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序

d>c；

装置四：形成原电池，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d>a；

所以这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c；

故选：Co

2.（2023・全国•高三专题练习）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图。下列有关该电池的说法正确的

是

A.反应CH4+H2O3H2+CO,每消耗1molCH』转移8moi电子

B.电极A上山参与的电极反应为H2+2OH-2e=2H2O

C.电池工作时，CO；向电极B移动

D.电极B上发生的电极反应为O2+2CO2+4e=2CO；

【答案】D

【详解】

电极A上燃料参与反应失去电子做负极，电极B氧气得电子做正极，外电路自由电子形成电流，方向为从

B到A,内部阴阳离子形成电流，方向从A到B,依此解题。

A.CH,中C元素的化合价为4价，CO中C元素的化合价为+2价，每个碳原子转移6个电子，因此每消

耗1molCFU转移6moi电子,A错误;

故选D。

3.(2023•辽宁丹东•统考二模)锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点

技术之一。某碱性锌铁液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是

A.电子流动方向：Zn电极-导线-惰性电极

B.放电时左池中溶液pH逐渐减小

【答案】C

【详解】

由图可知，Zn失去电子生成Zn(0H);，则Zn极为负极，电极方程式为：Zn+4OH-2e=Zn(OH)；-,惰性

电极为止极，Fe(CN)：■得到电子生成Fe(CN)：,电极方程式为：Fe(CN)t+e=Fe(CN)：-,以此解答。

A.由分析可知，Zn极为负极，情性电极为正极，原电池中电子流动方向：Zn电极一导线―惰性电极，故

A正确；

B.由分析可知，左池为正极区，电极方程式为：Fe(CN)t+e=Fe(CN)：-,则左侧池中OH通过PBI膜进入

右侧池，左侧池中OH浓度降低，酸性增强，pH逐渐减小，故B正确：

故选C。

4.(2023・广东深圳•统考二模)直接NaBHjH?。?燃料电池具有比能量高等优点，该电池正、负极区域电解

质溶液分别为H2so4溶液、NaOH溶液，并采用阳离子交换膜，放电时

C.Na，由负极移向正极

【答案】C

【详解】

+

B.由分析可知，电极反应式为：H2O2+2H+2e=2H2O,B错误;

C.原电池内部电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，即Na+由负极移向正极，C正确：

故答案为：C。

5.（2023・全国•高三专题练习）下列有关电化学知识的描述正确的是

A.锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，电解质溶液的pH保持不变

D.燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的化

学电源

【答案】B

【详解】

A.锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，田在正极上放电生成Hz,电解质溶液的pH增大，A错

误；

D.燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化电能的化学电源，D错误；

故选B。

卜.列说法正确的是

A.放电时，电极M为正极，发生还原反应

B.放电时，阳极的电极反应为：LixC6e=Li+6C

D.充电时，Li+向电极N移动

【答案】C

【详解】

A.放电时，电极M上发生的电极反应为Li、C6xe=xLi++6C,为原电池的负极，发生氧化反应，选项A错

误；

D.充电时，Li+向电解池的阴极，即原电池的负极电极M移动，选项D错误；

答案选C。

【答案】A

【解析】略

8.（2023・辽宁・模拟预测）实验是学习化学的基础。下列有关化学实验的叙述正确的是

A.用图1装置比较Cu和Fe的活泼性强弱

B.用图2装置制取乙酸乙酯

C.用图3装置制取并收集干燥的氨气

D.缩小图4中容器体积，H2（g）+L（g）=±2HI（g）平衡逆向移动，气体颜色加深

【答案】A

【详解】

A.图1装置为原电池，根据电流表可判断形成的原电池的正负极，Fe为负极，Cu为正极，可说明Fe比

Cu活泼，A项正确；

故选Ao

A.M极为负极，发生氧化反应

C.甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小

【答案】C

【详解】

A.从电子流向分析，M为电子流出的一极，为原电池的负极，发生氧化反应，A正确;

故选C。

10.（2023・全国•高三专题练习）某同学根据化学反应Fc+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CuCb溶液CuCb溶液FeSCU溶液FeSCh溶液

A.AB.BC.CD.D

【答案】A

【详解】

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

C产的溶液。

A.由分析可知Fe为负极，碳棒为正极，CiB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CiP+的溶液，D错误；

故选Au

11.(2023•江西南昌・统考二模)沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，

同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A.外电路的电流方向是从b到a

B.碳棒a附近酸性增强

D.升高温度可提高电池的能量转化效率

【答案】C

【详解】

根据光合菌产生的02得电子结合H+得到H2O,碳棒a为正极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S,S在

硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根。

A.根据分析可知b极为负极，a极为正极，正极的电势高于负极，外电路的电流方向是从a到b,选项A

错误;

B.a为正极，光合菌产生的02得电子结合H+得到H2。，电极反应为O2+4e+4H+=2比0,酸性减弱，选项B

错误；

D.升高温度可能引起光合菌、硫氧菌失去生理活性，降低电池的能量转化效率，选项D错误；

答案选C。

12.（2023•浙江•高三统考专题练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的

是

A.图甲：锂电池放电时，电解质溶液中Li+向锂电极迁移

B.图乙：锌筒作正极

C.图丙：铅蓄电池放电时电子流入铅所在电极

D.图丁：该电池工作时，标况下每消耗22.4LO2转移4moi电子

【答案】D

【详解】

A.图甲中，锂电池放电时，锂电极为负极，电解质溶液中向正极迁移，所以应该向多孔碳电极移动，

A错误；

B.原电池中，较活泼的金属为负极，所以在锌铺干电池中，锌筒为负极，B错误；

C.电池放电时，电子从负极流出，经导线流向正极，在铅蓄电池中，铅电极为负极，是电子流出的一级,

C错误；

故选D。

13.（2023春・全国•高三专题练习）微生物脱盐电池既可以处理废水中和钱盐，同时又能实现每水的淡化,

原理如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。下列说法正确的

是

A.电极a为正极，该电极上发生还原反应

B.X离子交换膜为阳离子交换膜，Y离子交换膜为阴离子交换膜

C.电极b上，每生成标况下2.24LN2,电路中转移0.6mol电子

D.电池工作一段时间后，电极a和电极b产生的气体的物质的量之比为1：2

【答案】C

【详解】

A.该原电池工作时，电极a为负极，该电极上发生氧化反应，故A错误；

B.由上述分析可知，X离子交换膜为阴离子交换膜，Y离子交换膜为阳离子交换膜，故B错误；

故选：Co

14.（2023秋・福建三明•高三统考期末）一种新型短路膜电化学电池消除CO：装置如图所示。下列说法错误

的是

A.短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子

D.该装置可用于空气中CO2的捕获，缓解温室效应

【答案】C

【详解】

由图可知，正极氧气发生还原反应结合二氧化碳生成碳酸根离子，负极氢气发生氧化反应后与碳酸氢根离

子反应生成二氧化碳；

A.根据图示可知，短路膜内既有碳酸氢根离子，也有电子，故A正确；

B.正极氧气发生还原反应结合二氧化碳生成碳酸根离子，氧元素0价降为2价，则Imol氧气反应需转移

4mol电子，故B正确：

D.根据装置图可知，吸收含二氧化碳的空气，释放不含二氧化碳的空气，故D正确；

答案选C。

15.（2023秋・全国•高三专题练习）应用电化学方法，对水体消毒并去除余氯，装置如卜.图所示。下列说法

正确的是

电源