2020版化学新增分大一轮苏教（江苏）讲义：专题6　化学反应与能量变化第18讲

第18讲　原电池　化学电源
考纲要求　1.理解原电池的工作原理，能写出简单电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。3.了解研制新型化学电源的重要性。
考点一　原电池的工作原理及应用

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KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极

(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3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。

(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)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(×)
(5)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(×)
(6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√)

1.在如图所示的4个装置中，不能形成原电池的是_____(填序号)，并指出原因_______。

答案　①④　①中酒精是非电解质；④中未形成闭合回路。
2.设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：_____________________________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极：__________________________________________________________________。
②正极：__________________________________________________________________。
(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥
②含盐桥



答案　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)①Cu－2e－===Cu2＋
②2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(3)
①不含盐桥
②含盐桥




题组一　原电池的工作原理
1.课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是(　　)

A.原电池是将化学能转化成电能的装置
B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成
C.图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流
D.图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片
答案　D
解析　D项，a极为负极，电子由负极(锌片)流出。
2.(2015·天津理综，4)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，下列有关叙述正确的是(　　)

A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO)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　A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。
3.(2018·盐城调研)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作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C.③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D.④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案　BD
解析　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al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，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D正确。

原电池的工作原理简图

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。


题组二　原电池原理的应用
4.(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　)


答案　D
解析　a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。
5.(比较金属活动性)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：
实验装置




部分实验现象
a极质量减少；b极质量增加
b极有气体产生；c极无变化
d极溶解；c极有气体产生
电流从a极流向d极

由此可判断这四种金属的活动顺序是(　　)
A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞a
C.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
答案　C
解析　把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。
6.(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(　　)
A.与石墨棒相连 B.与铜板相连
C.埋在潮湿、疏松的土壤中 D.与锌板相连
答案　D
解析　A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子作负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。
题组三　聚焦“盐桥”原电池
7.根据下图，下列判断中正确的是(　　)

A.烧杯a中的溶液pH升高
B.烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D.烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
答案　AB
解析　由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。
8.控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
答案　D
解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。
9.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。

请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________(填化学式)。
(2)银电极为电池的________极，其电极反应为________________________________。
(3)盐桥中的NO移向________溶液。
答案　(1)Cu　AgNO3　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　(3)Cu(NO3)2
考点二　常见化学电源及工作原理

一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用
1.碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

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：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2.纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

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＋2OH－。
3.锂电池
Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)负极材料为________，电极反应为_________________________________________。
(2)正极的电极反应为_______________________________________________________。
答案　(1)锂　8Li－8e－===8Li＋
(2)3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－
二、二次电池：放电后能充电复原继续使用
1.铅蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)放电时——原电池
负极反应：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充电时——电解池
阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)；
阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)。
2.图解二次电池的充放电

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，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(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。
三、“高效、环境友好”的燃料电池
1.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－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
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.解答燃料电池题目的思维模型

3.解答燃料电池题目的几个关键点
(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。

(1)太阳能电池不属于原电池(√)
(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池(×)
(3)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(√)
(4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长(×)
(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能(×)
(6)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(×)
(7)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增重4.8 g(√)

题组一　根据图示理解化学电源
1.普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn＋2NH＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是(　　)

A.当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
B.电池负极反应式为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
C.原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极
D.外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25 g
答案　CD
解析　普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，B项错误；由负极的电极反应式可知，每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 g·mol－1 ×＝3.25 g，D项正确。
2.Li－FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是(　　)

A.Li为电池的正极
B.电池工作时，Li＋向负极移动
C.正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D.将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
答案　C
解析　A项，由→发生氧化反应，可知Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子(Li＋)移向正极；D项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。
3.下图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320 ℃左右，电池的反应式为2Na＋xS===Na2Sx，正极的电极反应式为______________________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是________________________________________。

答案　xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx)　导电和隔离钠与硫
题组二　可充电电池
4.(二次电池的理解与应用)镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是(　　)
A.充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
答案　A
解析　放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时OH－向负极移动，D项错误。
5.(2016·四川理综，5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)
A.放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移
B.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6
C.充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g
D.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋
答案　C
解析　放电时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1 mol e－时，石墨C6电极将增重7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。
6.一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是(　　)

A.放电时，Mg(液)层的质量减小
B.放电时正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg
C.该电池充电时，Mg－Sb(液)层发生还原反应
D.该电池充电时，Cl－向中层和下层分界面处移动
答案　C
解析　A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子得到Mg，则放电时正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。
题组三　燃料电池
7.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。下列说法正确的是(　　)

A.a为CH4，b为CO2
B.CO向正极移动
C.此电池在常温下也能工作
D.正极的电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO
答案　D
解析　电极反应式如下：
负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O
正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO
根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。
8.(2018·苏州联考)科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是(　　)

A.电极a为电池的负极
B.电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C.电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2S
D.每17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区
答案　C
解析　根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2S＋O2===S2＋2H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1 mol H＋经质子膜进入正极区，故D正确。
9.锌—空气燃料电池可作电动车的动力电源，电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋2H2O＋4OH－===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，电解质溶液中K＋移向正极
B.放电时，电解质溶液的pH不变
C.充电时，阴极的反应为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－
D.充电时，当有4.48 L氧气(标准状况下)释放出来时，则析出固体Zn为13 g
答案　AC
解析　放电时，为原电池，溶液中阳离子向正极移动，即K＋向正极移动，故A正确；放电时，消耗氢氧根离子，碱性减弱，pH减小，故B错误；充电时，阴极上发生得电子的还原反应，则阴极反应为Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，故C正确；产生1 mol氧气，转移电子为4 mol，充电时，当有4.48 L氧气(标准状况下)释放出来时，转移电子的物质的量为×4＝0.8 mol，根据Zn～2e－，则析出固体Zn：×65 g·mol－1＝26 g，故D错误。

1.(2015·江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)

A.反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B.电极A上H2参与的电极反应为：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
解析　A项，H4→O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；B项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，正确。
2.(2013·江苏，9)Mg—H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)

A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl－向正极移动
答案　C
解析　Mg—H2O2电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－(由于电解质为弱碱性溶液，则生成OH－)，A、B项错误，C项正确；由于负极阳离子(Mg2＋)增多，则Cl－向负极移动平衡电荷，D项错误。
3.(2013·江苏，1)燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是(　　)
A.甲醇 B.天然气　C.液化石油气 D.氢气
答案　D
解析　甲醇、天然气(CH4)、液化石油气(气态烃)燃烧均生成CO2和H2O，CO2会造成温室效应，氢气燃烧只生成H2O，因此最环保的是氢气，D项正确。
4.[2012·江苏，20(3)]铝电池性能优越，Al—AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为__________________________________________________。

答案　2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O
解析　由铝电池原理图可知，Al作负极，AgO/Ag作正极，电池反应式为2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O。

A组
一、不定项选择题
1.在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是(　　)

A.该电池是一次电池
B.该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极
C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是Hg
D.该电池工作时，外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少3.25 g
答案　D
解析　电池工作时，锌失去电子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上应减少6.5 g，所以D项错误。
2.(2019·常州一中高三考试)下列有关电化学的说法正确的是(　　)
A.铜的金属活泼性比铁弱，可在海轮外壳上镶入若干铜块以减缓铁腐蚀
B.原电池中，一定由活泼性强的金属作负极，发生氧化反应
C.原电池放电时的负极和电解池充电时的阴极均发生氧化反应
D.可充电电池充电时，负极与电源负极相连，正极与电源正极相连
答案　D
解析　A项，作原电池负极的金属加速被腐蚀，作原电池正极的金属被保护，铁、铜和海水构成的原电池中，铁易失电子作负极，所以加速被腐蚀，错误；B项，原电池中，一般由活泼性强的金属作负极，发生氧化反应，但铝|氢氧化钠|镁原电池，则是由不活泼的铝为负极，错误；C项，原电池放电时的负极和充电时的阳极均发生失电子的氧化反应，错误。
3.(2019·溧水高级中学高三学情调研)锌—空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是(　　)

A.氧气在石墨电极上发生氧化反应
B.该电池的负极反应为Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋
C.该电池放电时OH－向石墨电极移动
D.该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连
答案　D
解析　A项，氧气得电子发生还原反应，错误；B项，锌作负极，碱性条件下，负极上电极反应式为：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，错误；C项，原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH－向Zn极移动，错误；D项，充电时，电源的负极与外接电源的负极相连，即该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连，正确。
4.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)

A.甲烧杯的溶液中发生氧化反应
B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋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SO移向乙烧杯
答案　AC
解析　A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，正确；B项，乙烧杯中发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流由b→a，正确；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯，错误。
5.(2018·锦州一模)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是(　　)

A.电池工作时，正极附近的pH降低
B.当消耗1 mol O2时，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移
C.负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O
D.若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作
答案　C
解析　电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1 mol O2时，电路中转移4 mol电子，生成4 mol OH－，为保持溶液呈电中性，应有4 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，正极产生的OH－直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D错误。
6.(2019·济南质检)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，O2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H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多。
7.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.镁为正极材料
B.正极的电极反应式为MnF3＋e－===MnF2＋F－
C.电子从镁极流出，经电解质流向正极
D.每生成1 mol MnF2时转移1 mol电子
答案　AC
解析　由电池反应知，镁作还原剂，发生氧化反应，镁极为负极，A项符合题意；电池反应中，三氟化锰发生还原反应，B项不符合题意；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C项符合题意；锰元素由＋3价降至＋2价，D项不符合题意。

二、非选择题
8.(1)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：

①外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。
②电池的正极反应式为_____________________________________________________。
(2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：

①该电池中外电路电子的流动方向为___________(填“从A到B”或“从B到A”)。
②工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将________(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计)。
③A电极附近甲醇发生的电极反应为_________________________________________。
答案　(1)①b　a　②MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
(2)①从A到B　②不变　③CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑
解析　(1)①结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。②根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
(2)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：CH3OH＋H2O－6e－===6H＋＋CO2↑。




B组
一、不定项选择题
1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是(　　)
A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C.氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原
D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
答案　C
解析　A项，在锌锰干电池中，正极是碳棒，该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不会减少，错误；B项，氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能转化为电能的装置，不能将热能直接转变为电能，错误；C项，氢氧燃料电池中，燃料作负极，发生失电子的氧化反应，氧气在正极被还原，正确；D项，太阳能电池的主要材料是半导体单质硅，不是二氧化硅，错误。
2.有关如图所示原电池的叙述不正确的是(　　)

A.电子沿导线由Ag片流向Cu片
B.正极的电极反应是：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　AD
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错误；正极是Ag＋发生还原反应，得到电子生成Ag，B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AgNO3溶液，D错误。
3.(2019·青岛调研)《科学美国人》评出的2016年十大创新技术之一是碳呼吸电池，电池原理如图所示，则下列有关说法正确的是(　　)

A.该装置将电能转变为化学能
B.正极的电极反应为C2O－2e－===2CO2
C.每生成1 mol Al2(C2O4)3，有6 mol电子流过负载
D.随着反应进行，草酸盐浓度不断变小
答案　C
解析　A项，该装置属于燃料电池，将化学能转化为电能，错误；B项，原电池正极上发生得电子的还原反应，结合电池原理图可得正极反应式为：2CO2＋2e－===C2O，错误；C项，每生成1 mol Al2(C2O4)3，负极有2 mol Al失去电子，共失去6 mol电子，所以有6 mol电子流过负载，正确；D项，根据正负极反应情况可得电池总反应为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，所以反应过程中不消耗草酸盐，错误。
4.某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是(　　)

A.充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能
B.放电时，a极为负极
C.充电时，阳极的电极反应式为I－2e－===3I－
D.M可以使用阳离子交换膜
答案　BD
解析　充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能贮存起来，A错误；放电时，a极为负极，Na2S失电子氧化为Na2S4，B正确；充电时，阳极失电子被氧化，阳极的电极反应式为3I－－2e－===I，C错误；M是阳离子交换膜，D正确。
5.(2018·盐城市高三第三次模拟)一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如下图所示的转化。

下列说法正确的是(　　)
A.贮能时，电能转变为化学能和光能
B.贮能和放电时，电子在导线中流向相同
C.贮能时，氢离子由a极区迁移至b极区
D.放电时，b极发生：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
答案　D
解析　光照时贮能VO2＋失电子转化为VO，b极为阳极，a极为阴极，放电时b极为正极，a极为负极。A项，贮能时，光能转变为化学能，错误；B项，贮能时电子由b极流出，放电时电子由a极流出，在导线中流向不相同，错误；C项，贮能时，氢离子由阳极b极区迁移至阴极a极区，错误；D项，放电时，b极为正极，发生电极反应：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，正确。
6.一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为：Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCl4Al2Cl＋3Cn(Cn表示石墨)。

下列说法中正确的是(　　)
A.放电时负极反应为2Al－6e－＋7Cl－===Al2Cl
B.放电时AlCl移向正极
C.充电时阳极反应为AlCl－e－＋Cn===Cn(AlCl4)
D.电路中每转移3 mol电子，最多有1 mol Cn(AlCl4)被还原
答案　C
解析　熔融盐中Cl－是以AlCl形式存在，放电时负极反应式为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，A项错误；放电时，AlCl向负极移动，B项错误；充电时石墨电极与电源的正极相连，石墨电极为阳极发生氧化反应生成Cn(AlCl4)：AlCl＋Cn－e－===Cn(AlCl4)，C项正确；放电时，石墨电极为正极，发生反应Cn(AlCl4)＋e－===AlCl＋Cn，则电路中通过3 mol电子，最多有3 mol Cn(AlCl4)被还原，D项错误。
7.(2018·盐城市阜宁中学高三月考)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的原理及电池中发生的主要反应如下图所示，下列说法不正确的是(　　)

A.X极为电池的负极
B.电池工作时，光能转变为电能
C.电池工作时，Y极上发生还原反应
D.电池的电解质溶液中I－和I的浓度不断减少
答案　D
解析　A项，由图中电子的移动方向可知，电极X为原电池的负极，正确；B项，电池工作时，光能转变为电能，正确；C项，电池工作时，Y电极为原电池的正极，发生还原反应，正确；D项，由电池中发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I－，后又被氧化为I，I和I－相互转化，反应的实质是光敏有机物在激发态与基态的相互转化，所有化学物质都没有被损耗，错误。
二、非选择题
8.(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：

①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是________________________________。
②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是__________。
(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。
②负极反应式为____________________________________________________________。
③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________g Pb。
(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。

①a电极的电极反应式是_____________________________________________________；
②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因：________________。
答案　(1)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋　②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子
(2)①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7
(3)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O　②发生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH
解析　(1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。
(2)③根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。
(3)①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生4NH3＋3O2===N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。