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高考化学考点全复习——考点18《原电池化学电源》精选题（含解析）（全国通用）
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考点18 原电池 化学电源
化学电池是当今世界广泛用于供能的重要装置，属于考生应该掌握的知识。高考有关原电池的考查一直是常考常新，设题背景新、设问角度新、解答方式新。虽电池的种类多样，但主要考查原电池的基本工作原理，着重考查考生对原理的迁移应用能力。命题在选择题中，常以新型电池的形式对原电池的工作原理进行考查；在非选择题中，常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识，考查电极反应式的书写，以及利用电子守恒进行相关计算。
预测2023年高考仍然会以新型电池为切入点，考查原电池的工作原理及应用、电极反应式的书写及判断、溶液中离子的迁移及浓度变化、二次电池的充放电过程分析以及其他有关问题。备考时注重实物图分析、新型电池分析，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。
一、原电池的工作原理
二、化学电源
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、NH4NO3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。
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( )
(5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( )
(6)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( )
(7)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( )
(8)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( )
(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极( )
(10)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )
【典例】
例1 如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
【答案】C
【解析】该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。
例2 若将反应：Zn+H2SO4= ZnSO4+H2↑设计成原电池(如右图)，则下列说法不正确的是( )
A．该装置实现了化学能转化为电能 B．b 极表面发生了还原反应
C．c 溶液可以是ZnSO4 溶液 D．盐桥中的Cl-移向右边烧杯
【答案】D
【解析】A项，形成原电池，是化学能变成电能，正确，不选A；B项，根据电子移动方向确定，说明a为负极，b为正极，发生还原反应，正确，不选B；C项，锌做原电池的负极，所以c为硫酸锌，正确，不选C；D项，盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，错误，选D。
【对点提升】
对点1 如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
对点2 与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是( )
A．甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B．甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快
C．甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移
D．乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率
【巧学妙记】
1．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。
2．判断原电池正、负极的5种方法
化学电源
1．一次电池：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)负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。
(2)正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。
(2)二、二次电池：放电后能充电复原继续使用
2．铅蓄电池
(1)总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)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)。
(3)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)。
(4)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，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。
(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。
4．“高效、环境友好”的燃料电池
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
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最早使用的化学电池是锌锰电池( )
(2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应( )
(3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池( )
(4)干电池中碳棒为正极( )
(5)铅蓄电池是可充电电池( )
(6)铅蓄电池中的PbO2为负极( )
(7)太阳能电池不属于原电池( )
(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( )
(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( )
(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源( )
(11)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )
(12)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( )
(13)二次电池的充、放电为可逆反应( )
(14)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( )
(15)铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g( )
(16)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵( )
【典例】
例1 (2021•广东选择性考试)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A．负极上发生还原反应 B．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。A项，放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B项，放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；C项，放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D项，放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；故选B。
例2 (2022•全国乙卷)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Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)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Li2O2=2Li+O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+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O2+2Li++2e-=Li2O2
【答案】C
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)，则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极。A项，光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C项，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D项，放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；故选C。
【对点提升】
对点1 微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．电池正极的电极反应：O2+2H2O+4e−4OH−
B．电极M附近产生黄绿色气体
C．若消耗1 mol S2−，则电路中转移8 mol e−
D．将装置温度升高到60 ℃，一定能提高电池的工作效率
对点2 下图是通过 Li-CO2 电化学技术实现储能系统和 CO2 固定策略的示意团。储能系统使用的电池组成为钌电极/CO2 饱和 LiClO4-(CH3)2SO(二甲基亚砜)电解液/锂片，下列说法不正确的是( )
A．Li-CO2 电池电解液为非水溶液
B．CO2 的固定中，转秱 4mole－生成 1mol 气体
C．钌电极上的电极反应式为 2Li2CO3+C - 4e－＝4Li++3CO2↑
D．通过储能系统和 CO2 固定策略可将 CO2 转化为固体产物 C
【巧学妙记】
燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
(1)注意介质环境
(2)掌握书写程序
1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是( )
A． 电池充电
B．光合作用
C．手机电池工作
D．太阳能板充电
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Cu片流向Ag片
B．正极的电极反应式是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
3．肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O。下列说法错误的是( )
A．电极b发生还原反应 B．电流由电极a流出经用电器流入电极b
C．物质Y是NaOH溶液 D．电极a的电极反应式为N2H4 + 4OH－－4e－=N2↑ + 4H2O
4．一种生物电化学方法脱除水体中NH4+的原理如下图所示：
下列说法正确的是( )
A．装置工作时，化学能转变为电能
B．装置工作时，a极周围溶液pH降低
C．装置内工作温度越高。NH4+脱除率一定越大
D．电极b上发生的反应之一是：2NO3--2e-=N2↑+3O2↑
5．我国科学家利用光能处理含苯酚()废水，装置如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势高于b极电势
B．a极的电极反应式为+2e-+2H+=+H2O
C．H+由II区移向I区，II区溶液的pH增大
D．若有2mol电子通过导线，I区混合液体质量增大2g
6．一种锂电池的工作原理如下图所示，正极反应液可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2＋氧化，自身被还原为SO42-。下列关于该电池说法正确的是
A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时Li＋由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为Fe3＋＋e-=Fe2＋
D．氧化罐中反应的离子方程式为：2Fe2＋＋S2O82-=2Fe3＋＋2SO42-
7．熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-，下列有关说法中错误的是( )
A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率
B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代
C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触
D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO32--4e-=2CO2+2H2O
8．微生物燃料电池(MFC)以厌氧微生物催化氧化有机物(如葡萄糖)，同时处理含Cu2+废水，装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．M极为电池的负极
B．温度越高，电池工作效率越高
C．N极的电极反应为Cu2++2e-=Cu
D．电池工作时，废水中的阴离子总浓度降低
9．HCOOH燃料电池的装置如下图，两电极间用允许K+和H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是
A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极
B．负极的电极反应式为HCOO-+2OH-_2e-=HCO3-+H2O
C．理论上每消耗标准状况下22.4LO2，有2molK+通过半透膜
D．通入O2发生的反应为4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O
10．一种三室微生物燃料电池污水净化系统的原理如图所示，图中含酚废水中的有机物可用C6H5OH表示。下列说法不正确的是
A．左侧电极为负极，苯酚发生氧化反应
B．左侧离子交换膜为阴离子交换膜
C．右侧电极的电极反应式：2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O
D．左右两侧电极附近溶液的pH均升高
11．如图为一氧化氮气体传感器工作原理示意图。电流方向如图中所示。电极A、B外覆盖一层聚四氟乙烯纳米纤维膜，可以让气体透过下列相关叙述，正确的是( )
A．该传感器运用了原电池原理，正极反应为NO+2H2O-3e-= NO3-+4H+
B．当外电路中流过0.2mol电子时，电池正极消耗1.12L氧气
C．该传感器工作时，接触到的NO浓度增大，输出的电流强度也相应增大
D．为了使传感器连续工作，可以不断补充NaCl，增强导电性
12．科学家设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。该可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2=LiCoO2+nC。NA表示阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是
A．该电池用于电动汽车符合绿色化学观念
B．充电时，阳极反应为LiCoO2-xe-=Li(1-x)CoO2+xLi+，由B极移向A极
C．该电池用惰性电极电解某电解质溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，该溶液的浓度可能不变
D．若初始两电极质量相等，当转移4NA个电子时，两电极质量差为28g
13．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
①该电池的负极反应式是______________；
②在电池中，Na+不断移动到“水”电池的_______极(填“正”或“负”)；
③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是______________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如右图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式______________。
③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有___________NA个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_______________。
1．(2022·安徽省黄山市高三理科综合测试)我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，该电池由a和b两种离子交换膜隔成A、B、C三个区域，电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，装置如下图。已知放电时，B室中电解质浓度不断增大。下列说法不正确的是( )
A．PbO2电极电势比Zn电极电势高
B．a为阴离子交换膜
C．正极反应式为：PbO2 + 2e-+ 4H+ + SO42-= PbSO4 + 2H2O
D．电池工作时，每消耗6.5 g Zn，理论上A区域溶液质量减少1.3 g
2．(2022·辽宁省大连市高三双基测试)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．通入CO2的一极电极反应式为：2CO2+2e−=C2O42-
B．金属铝电极发生氧化反应
C．每得到1molAl2(C2O4)3，电路中转移3mol电子
D．以该装置为电源进行粗铜的电解精炼，金属铝质量减少27g时，理论上阴极质量增加96g
3．(2022·四川省泸县第二中学模拟预测)沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．碳棒b为该微生物电池的正极
B．碳棒a上有反应：FeSx-2xe-=Fe2++xS(x≥2)
C．电流方向：碳棒b→电阻→碳棒a→含水沉积物→碳棒b
D．氧气的含量、光照强度会影响电池的功率
4．(2022·广东省六校高三第六次联考)一种高达94.2%能效的可充电铝胺电池工作原理如图所示，用Ph表示苯基，三苯基胺(Ph3N)失去一个电子后形成的Ph3N∙+结构较为稳定。下列说法不正确的是( )
A．与锂电池比，铝电池比能量略低，但铝含量丰富价格低廉
B．放电时，负极的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-
C．充电时，AlCl4-向铝电极移动
D．理论上每生成1mol Ph3N，外电路通过1mol电子
5．(2022·山东省聊城市高三三模)科学家最近发明了一种Al－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x(阳离子交换膜)和y(阴离子交换膜)将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时，K+通过x膜移向M区
B．放电时，正极反应式为PbO2+2e-+4H+=Pb2++2H2O
C．与Zn－PbO2电池相比较，Al－PbO2电池的比能量更高
D．消耗1.8gAl时N区域电解质溶液减少19.2g
6．(2022·山东省德州市高三期末)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/ 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A电极连电源负极
B．放电时正极电极反应为：Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-
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：ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-
7．(2022·湖北省部分重点中学高三第二次联考)我国科研团队以聚氨酯为电解液(合成路线如图)实现了稳定高效且可逆循环的K-CO2电池。总反应为：4KSn+3CO22K2CO3+4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。下列说法错误的是( )
A．放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向羧基化碳纳米管
B．电池的正极反应式为4K++3CO2+4e-=2K2CO3+C
C．羧基化碳纳米管中引入的羧基可促进电子的转移
D．充电时，电路中通过1mol电子，多壁碳纳米管减重36g
8．(2022·广东省汕头市高三期末教学质量监测iPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。下图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许通过，电池反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2。下列有关说法正确的是。( )
A．LiPON薄膜在充放电过程中质量发生变化
B．导电介质C可为Li 2SO4溶液
C．放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2
D．充电时，当外电路通过0.2mol电子时，非晶硅薄膜上质量减少1.4g
9．(2022·山东省日照市高三校际联考三模)盐酸羟胺NH3OHCl是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质与NH4Cl类似。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积的变化，下列说法正确的是( )
A．电池工作时，含Fe的催化电极作负极
B．图2中，M为H+和e- ，N为NH3OH+
C．电池工作时，每消耗(标准状况)，左室溶液质量增加3.3g
D．电池工作一段时间后，正极区溶液的减小、负极区溶液的增大
10．(2022·湖北省新高考高三质量检测)中科院福建物构所YaobingWang团队首次构建了一种可逆水性Zn—CO2电池，实现了CO2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。下列说法中错误的是( )
A．放电时，负极电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-
B．CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极的
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2mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1mol
11．(2022·河北省石家庄市示范性高中高三调研考试)钾离子电池由于其低成本、电解液中快的离子传导性以及高的工作电压等优点；近年来引起了科研工作者极大的关注。吉林大学杨春成教授课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，下列有关说法中错误的是( )
A．放电时，在Al电极区发生的是氧化反应
B．该电池的溶剂不能为水溶液
C．放电时，电解质中的K+向Cu电极区移动
D．放电时，每转移1mole-，Cu电极区质量减少39g
12．(2022·广东省普通高中高三联合质量测评)钠离子电池是极具潜力的下一代电化学储能电池。我国科学家研究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，电池内部只允许Na+通过，电池反应为+ + ，(其中-R1代表没参与反应的-COONa，-R2代表没参与反应的-ONa)，下列有关说法不正确的是( )
A．钠离子电池相比于锂离子电池，具有原料储量丰富，价格低廉的优点
B．放电时，a极为负极，发生氧化反应
C．充电时，阴极发生反应为+2e-+2Na+=
D．充电时，当电路中转移0.3mol电子时，Q极质量减少6.9g
13．(2022·山东省济南市高三学情检测)酸性水系锌锰电池在放电时存在电极上MnO2的剥落，会造成电池效率“损失”。最新研究表明，向体系中加入少量KI固体后能使电池持续大电流放电，提高电池的工作效率，原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．加入KI降低了正极反应的活化能
B．I-与剥落的MnO2反应生成的 I3-能恢复“损失”的能量
C．放电时，正极区溶液的pH减小
D．放电时，消耗1 mol Zn时，正极区电解质溶液增重87 g
14．(2022·北京市西城区一模)氮掺杂的碳材料可以有效催化燃料电池中的还原反应，其催化机理如图。
途径一：A→B→C→F
途径二：A→B→C→D→E
下列说法不正确的是( )
A．途径一中存在极性共价键的断裂与形成
B．途径一的电极反应是O2+2H++2e- =H2O2
C．途径二，1mol O2得到4mol
D．氮掺杂的碳材料降低了反应的焓变
15．(2022·四川省成都市一模)如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是( )
A．光伏并网发电装置中b为正极
B．石墨1电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol电子
C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+16H+
D．处理60gFeS2，石墨2电极上消耗7.5molH+
16．(2022·安徽省新未来联盟高三模拟预测)我国科研人员以二硫化钼(MoS2)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，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-，并实现其定向通过)。下列说法正确的是( )
A．外电路中电子从MoS2电极流向Zn/ZnO电极
B．双极膜右侧为阴离子交换膜
C．当电路中转移0.2 mol电子时负极质量减小6.5 g
D．使用MoS2电极能加快合成氨的速率
17．(2022·河北省省级联测高三第八次考试)水系钠离子二次电池由于资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量氟化有机盐为电解液，水系钠离子电池放电时的工作原理示意图如图。已知初始时两极质量相等，下列说法错误的是( )
A．电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3
B．充电时，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+
C．充电时，电子由M极经导线流向N极；放电时，M极为负极
D．放电时，电路中通过0.005mol电子时，理论上两极质量差为0.23g
18．(2022·河北省沧州市高三二模)火星大气约95%是CO2，Li-CO2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1mol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 =3CO2↑+4Li+
D．杂化材料中CNTs增多了CO2的吸附位点，可使该电池表现出优异的电化学性能
19．(2022·湖北省黄冈中学三模)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，下列叙述正确的是( )
A．电池工作时，H+的迁移方向：左→右
B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C．“好氧阴极”存在反应：NH4+-6e-+ 8OH-=NO2-+ 6H2O
D．“厌氧阳极”区质量减少28.8g时，该电极输出电子2.4mol
1．【2022•全国甲卷】一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH) 42-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O
2．【2022•湖南选择性考试】海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
3．【2022•广东选择性考试】科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-= Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g
4．【2022·浙江省1月选考】pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
5．【2022•山东卷】设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-
D．若甲室Co2+减少，乙室Co2+增加，则此时已进行过溶液转移
6．【2021•全国甲卷】化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是( )
A．食品加工时不可添加任何防腐剂 B．掩埋废旧电池不会造成环境污染
C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体 D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
7．【2021•河北选择性考试】K—O2电池结构如图，a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( )
A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2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
8．【2021•湖南选择性考试】锌/溴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/溴液流电池工作原理如图所示：
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ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
9．【2021•浙江6月 选考】某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2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A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2
D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2
10．【2021•浙江1月 选考】镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是( )
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2
11．【2020•新课标Ⅰ卷】科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，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-2e-+4OH-=Zn(OH)42+
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)42+=2 Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
12．【2020•新课标Ⅱ卷】电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( )
A．Ag为阳极 B．Ag+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：WO3+xAg=AgxWO3
13．【2020•新课标Ⅲ卷】一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2+16OH-－11e－= VO43-+2B(OH)4-+ 4H2O，该电池工作时，下列说法错误的是( )
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
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+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-
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
14．【2020• 天津卷】熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx (x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是( )
A．Na2S4的电子式为
B．放电时正极反应为2Na++xS+2e-= Na2Sx
C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极
D．该电池是以Na —β—Al2O3为隔膜的二次电池
15．【2020• 山东卷】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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为 CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+
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1mol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
13．【2020• 江苏卷】(2) HCOOH燃料电池。研究 HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
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-2所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过 HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_______________。
17．【2019•新课标Ⅰ卷】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+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，氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+
C． 正极区，固氮酶催化剂，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
18．【2019•新课标Ⅲ卷】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Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是( )
A． 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B． 充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−=NiOOH(s)+H2O(l)
C． 放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−=ZnO(s)+H2O(l)
D． 放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
19．【2019• 天津卷】我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。分析错误的是( )
A． 放电时，a电极反应为I2Br－+2e－=2I－+Br－
B． 放电时，溶液中离子的数目增大
C． 充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D． 充电时，a电极接外电源负极
20．【2019•上海卷】关于下列装置(只是个示意图)，叙述错误的是 ( )
A．石墨电极反应：O2+4H++4e → 2H2O B．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀
C．加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀 D．加入HCl，石墨电极反应式：2H++2e → 2H2↑
21．【2019•浙江4月 选考】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
22．【2018•新课标Ⅱ卷】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
23．【2018•新课标Ⅲ卷】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是( )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1－x/2)O2
24．【2018•北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
25．【2018•天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
(3)O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：________。
电池的正极反应式：6O2+6e−=6O2− 6CO2+6O2−=3C2O42−
反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：________。
考点18 原电池 化学电源
化学电池是当今世界广泛用于供能的重要装置，属于考生应该掌握的知识。高考有关原电池的考查一直是常考常新，设题背景新、设问角度新、解答方式新。虽电池的种类多样，但主要考查原电池的基本工作原理，着重考查考生对原理的迁移应用能力。命题在选择题中，常以新型电池的形式对原电池的工作原理进行考查；在非选择题中，常结合元素化合物、物质的分离和提纯等知识，考查电极反应式的书写，以及利用电子守恒进行相关计算。
预测2023年高考仍然会以新型电池为切入点，考查原电池的工作原理及应用、电极反应式的书写及判断、溶液中离子的迁移及浓度变化、二次电池的充放电过程分析以及其他有关问题。备考时注重实物图分析、新型电池分析，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。
一、原电池的工作原理
二、化学电源
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、NH4NO3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。
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( )
(5)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( )
(6)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( )
(7)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( )
(8)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( )
(9)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极( )
(10)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )
【典例】
例1 如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
【答案】C
【解析】该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。
例2 若将反应：Zn+H2SO4= ZnSO4+H2↑设计成原电池(如右图)，则下列说法不正确的是( )
A．该装置实现了化学能转化为电能 B．b 极表面发生了还原反应
C．c 溶液可以是ZnSO4 溶液 D．盐桥中的Cl-移向右边烧杯
【答案】D
【解析】A项，形成原电池，是化学能变成电能，正确，不选A；B项，根据电子移动方向确定，说明a为负极，b为正极，发生还原反应，正确，不选B；C项，锌做原电池的负极，所以c为硫酸锌，正确，不选C；D项，盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，错误，选D。
【对点提升】
对点1 如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y
B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
对点2 与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是( )
A．甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B．甲中锌棒直接与稀H2SO4接触，故甲生成气泡的速率更快
C．甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移
D．乙中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率
【巧学妙记】
1．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。
2．判断原电池正、负极的5种方法
化学电源
1．一次电池：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)负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。
(2)正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－。
(2)二、二次电池：放电后能充电复原继续使用
2．铅蓄电池
(1)总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)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)。
(3)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)。
(4)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，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。
(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。
4．“高效、环境友好”的燃料电池
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
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最早使用的化学电池是锌锰电池( )
(2)在干电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应( )
(3)干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池( )
(4)干电池中碳棒为正极( )
(5)铅蓄电池是可充电电池( )
(6)铅蓄电池中的PbO2为负极( )
(7)太阳能电池不属于原电池( )
(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( )
(9)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( )
(10)燃料电池是一种高效、环保的新型化学电源( )
(11)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )
(12)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( )
(13)二次电池的充、放电为可逆反应( )
(14)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( )
(15)铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g( )
(16)镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵( )
【典例】
例1 (2021•广东选择性考试)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A．负极上发生还原反应 B．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO2=2Na2CO3+C。A项，放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B项，放电时正极为CO2得到电子生成C，故B正确；C项，放电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D项，放电时装置为原电池，能量转化关系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；故选B。
例2 (2022•全国乙卷)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Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)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Li2O2=2Li+O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+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O2+2Li++2e-=Li2O2
【答案】C
【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)，则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极。A项，光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C项，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D项，放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；故选C。
【对点提升】
对点1 微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．电池正极的电极反应：O2+2H2O+4e−4OH−
B．电极M附近产生黄绿色气体
C．若消耗1 mol S2−，则电路中转移8 mol e−
D．将装置温度升高到60 ℃，一定能提高电池的工作效率
对点2 下图是通过 Li-CO2 电化学技术实现储能系统和 CO2 固定策略的示意团。储能系统使用的电池组成为钌电极/CO2 饱和 LiClO4-(CH3)2SO(二甲基亚砜)电解液/锂片，下列说法不正确的是( )
A．Li-CO2 电池电解液为非水溶液
B．CO2 的固定中，转秱 4mole－生成 1mol 气体
C．钌电极上的电极反应式为 2Li2CO3+C - 4e－＝4Li++3CO2↑
D．通过储能系统和 CO2 固定策略可将 CO2 转化为固体产物 C
【巧学妙记】
燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
(1)注意介质环境
(2)掌握书写程序
1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是( )
A． 电池充电
B．光合作用
C．手机电池工作
D．太阳能板充电
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Cu片流向Ag片
B．正极的电极反应式是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
3．肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O。下列说法错误的是( )
A．电极b发生还原反应 B．电流由电极a流出经用电器流入电极b
C．物质Y是NaOH溶液 D．电极a的电极反应式为N2H4 + 4OH－－4e－=N2↑ + 4H2O
4．一种生物电化学方法脱除水体中NH4+的原理如下图所示：
下列说法正确的是( )
A．装置工作时，化学能转变为电能
B．装置工作时，a极周围溶液pH降低
C．装置内工作温度越高。NH4+脱除率一定越大
D．电极b上发生的反应之一是：2NO3--2e-=N2↑+3O2↑
5．我国科学家利用光能处理含苯酚()废水，装置如图所示。下列说法错误的是
A．a极电势高于b极电势
B．a极的电极反应式为+2e-+2H+=+H2O
C．H+由II区移向I区，II区溶液的pH增大
D．若有2mol电子通过导线，I区混合液体质量增大2g
6．一种锂电池的工作原理如下图所示，正极反应液可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2＋氧化，自身被还原为SO42-。下列关于该电池说法正确的是
A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时Li＋由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为Fe3＋＋e-=Fe2＋
D．氧化罐中反应的离子方程式为：2Fe2＋＋S2O82-=2Fe3＋＋2SO42-
7．熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是由多孔陶瓷NiO阴极、多孔陶瓷电解质(熔融碱金属碳酸盐)隔膜、多孔金属Ni阳极、金属极板构成的燃料电池。工作时，该电池的阴极(正极)反应为O2+2CO2+4e-=2CO32-，下列有关说法中错误的是( )
A．该电池较高的工作温度加快了阴、阳极的反应速率
B．该类电池的H2不能用CO、CH4等替代
C．该电池工作时，要避免H2、O2的接触
D．放电时，阳极(负极)反应式为2H2+2CO32--4e-=2CO2+2H2O
8．微生物燃料电池(MFC)以厌氧微生物催化氧化有机物(如葡萄糖)，同时处理含Cu2+废水，装置如图所示，下列说法错误的是( )
A．M极为电池的负极
B．温度越高，电池工作效率越高
C．N极的电极反应为Cu2++2e-=Cu
D．电池工作时，废水中的阴离子总浓度降低
9．HCOOH燃料电池的装置如下图，两电极间用允许K+和H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是
A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极
B．负极的电极反应式为HCOO-+2OH-_2e-=HCO3-+H2O
C．理论上每消耗标准状况下22.4LO2，有2molK+通过半透膜
D．通入O2发生的反应为4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O
10．一种三室微生物燃料电池污水净化系统的原理如图所示，图中含酚废水中的有机物可用C6H5OH表示。下列说法不正确的是
A．左侧电极为负极，苯酚发生氧化反应
B．左侧离子交换膜为阴离子交换膜
C．右侧电极的电极反应式：2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O
D．左右两侧电极附近溶液的pH均升高
11．如图为一氧化氮气体传感器工作原理示意图。电流方向如图中所示。电极A、B外覆盖一层聚四氟乙烯纳米纤维膜，可以让气体透过下列相关叙述，正确的是( )
A．该传感器运用了原电池原理，正极反应为NO+2H2O-3e-= NO3-+4H+
B．当外电路中流过0.2mol电子时，电池正极消耗1.12L氧气
C．该传感器工作时，接触到的NO浓度增大，输出的电流强度也相应增大
D．为了使传感器连续工作，可以不断补充NaCl，增强导电性
12．科学家设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。该可充电电池的放电反应为LixCn+Li(1-x)CoO2=LiCoO2+nC。NA表示阿伏伽德罗常数的值。下列说法错误的是
A．该电池用于电动汽车符合绿色化学观念
B．充电时，阳极反应为LiCoO2-xe-=Li(1-x)CoO2+xLi+，由B极移向A极
C．该电池用惰性电极电解某电解质溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，该溶液的浓度可能不变
D．若初始两电极质量相等，当转移4NA个电子时，两电极质量差为28g
13．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、电脑、照相机等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：
(1)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，在海水中电池反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl
①该电池的负极反应式是______________；
②在电池中，Na+不断移动到“水”电池的_______极(填“正”或“负”)；
③外电路每通过4mol电子时，生成Na2Mn5O10的物质的量是______________。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如右图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式______________。
③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有___________NA个电子转移。
(3)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_______________。
1．(2022·安徽省黄山市高三理科综合测试)我国科学家最近发明了一种Zn—PbO2电池，该电池由a和b两种离子交换膜隔成A、B、C三个区域，电解质分别为KOH、K2SO4和H2SO4，装置如下图。已知放电时，B室中电解质浓度不断增大。下列说法不正确的是( )
A．PbO2电极电势比Zn电极电势高
B．a为阴离子交换膜
C．正极反应式为：PbO2 + 2e-+ 4H+ + SO42-= PbSO4 + 2H2O
D．电池工作时，每消耗6.5 g Zn，理论上A区域溶液质量减少1.3 g
2．(2022·辽宁省大连市高三双基测试)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是( )
A．通入CO2的一极电极反应式为：2CO2+2e−=C2O42-
B．金属铝电极发生氧化反应
C．每得到1molAl2(C2O4)3，电路中转移3mol电子
D．以该装置为电源进行粗铜的电解精炼，金属铝质量减少27g时，理论上阴极质量增加96g
3．(2022·四川省泸县第二中学模拟预测)沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．碳棒b为该微生物电池的正极
B．碳棒a上有反应：FeSx-2xe-=Fe2++xS(x≥2)
C．电流方向：碳棒b→电阻→碳棒a→含水沉积物→碳棒b
D．氧气的含量、光照强度会影响电池的功率
4．(2022·广东省六校高三第六次联考)一种高达94.2%能效的可充电铝胺电池工作原理如图所示，用Ph表示苯基，三苯基胺(Ph3N)失去一个电子后形成的Ph3N∙+结构较为稳定。下列说法不正确的是( )
A．与锂电池比，铝电池比能量略低，但铝含量丰富价格低廉
B．放电时，负极的电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-
C．充电时，AlCl4-向铝电极移动
D．理论上每生成1mol Ph3N，外电路通过1mol电子
5．(2022·山东省聊城市高三三模)科学家最近发明了一种Al－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4、KOH，通过x(阳离子交换膜)和y(阴离子交换膜)将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时，K+通过x膜移向M区
B．放电时，正极反应式为PbO2+2e-+4H+=Pb2++2H2O
C．与Zn－PbO2电池相比较，Al－PbO2电池的比能量更高
D．消耗1.8gAl时N区域电解质溶液减少19.2g
6．(2022·山东省德州市高三期末)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/ 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A电极连电源负极
B．放电时正极电极反应为：Fe(CN)63-+e-= Fe(CN)64-
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：ZnBr42-+2e-= Zn+4Br-
7．(2022·湖北省部分重点中学高三第二次联考)我国科研团队以聚氨酯为电解液(合成路线如图)实现了稳定高效且可逆循环的K-CO2电池。总反应为：4KSn+3CO22K2CO3+4Sn，其中生成的K2CO3附着在正极上。下列说法错误的是( )
A．放电时，内电路中电流由KSn合金经酯基电解质流向羧基化碳纳米管
B．电池的正极反应式为4K++3CO2+4e-=2K2CO3+C
C．羧基化碳纳米管中引入的羧基可促进电子的转移
D．充电时，电路中通过1mol电子，多壁碳纳米管减重36g
8．(2022·广东省汕头市高三期末教学质量监测iPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。下图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许通过，电池反应为LixSi+Li1-xCoO2Si+LiCoO2。下列有关说法正确的是。( )
A．LiPON薄膜在充放电过程中质量发生变化
B．导电介质C可为Li 2SO4溶液
C．放电时b极为正极，发生反应：Li1-xCoO2+xLi++xe-═LiCoO2
D．充电时，当外电路通过0.2mol电子时，非晶硅薄膜上质量减少1.4g
9．(2022·山东省日照市高三校际联考三模)盐酸羟胺NH3OHCl是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质与NH4Cl类似。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积的变化，下列说法正确的是( )
A．电池工作时，含Fe的催化电极作负极
B．图2中，M为H+和e- ，N为NH3OH+
C．电池工作时，每消耗(标准状况)，左室溶液质量增加3.3g
D．电池工作一段时间后，正极区溶液的减小、负极区溶液的增大
10．(2022·湖北省新高考高三质量检测)中科院福建物构所YaobingWang团队首次构建了一种可逆水性Zn—CO2电池，实现了CO2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。下列说法中错误的是( )
A．放电时，负极电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)42-
B．CO2转化为HCOOH过程中，Zn电极的电势低于多孔Pd电极的
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2mol电子时，双极膜中离解水的物质的量为1mol
11．(2022·河北省石家庄市示范性高中高三调研考试)钾离子电池由于其低成本、电解液中快的离子传导性以及高的工作电压等优点；近年来引起了科研工作者极大的关注。吉林大学杨春成教授课题组基于钾离子电池特性，设计并合成了一种VN-NPs/N-CNFs复合材料，并将其应用于钾离子电池的电极，放电时该电极反应为VN+3K++3e-→V+K3N，下列有关说法中错误的是( )
A．放电时，在Al电极区发生的是氧化反应
B．该电池的溶剂不能为水溶液
C．放电时，电解质中的K+向Cu电极区移动
D．放电时，每转移1mole-，Cu电极区质量减少39g
12．(2022·广东省普通高中高三联合质量测评)钠离子电池是极具潜力的下一代电化学储能电池。我国科学家研究出一种钠离子可充电电池的工作示意图如下，电池内部只允许Na+通过，电池反应为+ + ，(其中-R1代表没参与反应的-COONa，-R2代表没参与反应的-ONa)，下列有关说法不正确的是( )
A．钠离子电池相比于锂离子电池，具有原料储量丰富，价格低廉的优点
B．放电时，a极为负极，发生氧化反应
C．充电时，阴极发生反应为+2e-+2Na+=
D．充电时，当电路中转移0.3mol电子时，Q极质量减少6.9g
13．(2022·山东省济南市高三学情检测)酸性水系锌锰电池在放电时存在电极上MnO2的剥落，会造成电池效率“损失”。最新研究表明，向体系中加入少量KI固体后能使电池持续大电流放电，提高电池的工作效率，原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．加入KI降低了正极反应的活化能
B．I-与剥落的MnO2反应生成的 I3-能恢复“损失”的能量
C．放电时，正极区溶液的pH减小
D．放电时，消耗1 mol Zn时，正极区电解质溶液增重87 g
14．(2022·北京市西城区一模)氮掺杂的碳材料可以有效催化燃料电池中的还原反应，其催化机理如图。
途径一：A→B→C→F
途径二：A→B→C→D→E
下列说法不正确的是( )
A．途径一中存在极性共价键的断裂与形成
B．途径一的电极反应是O2+2H++2e- =H2O2
C．途径二，1mol O2得到4mol
D．氮掺杂的碳材料降低了反应的焓变
15．(2022·四川省成都市一模)如图，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述中错误的是( )
A．光伏并网发电装置中b为正极
B．石墨1电极上消耗1molMn2+，甲、乙中各转移0.5mol电子
C．脱硫反应原理为：15Mn3++FeS2+8H2O=15Mn2++Fe3++2SO42-+16H+
D．处理60gFeS2，石墨2电极上消耗7.5molH+
16．(2022·安徽省新未来联盟高三模拟预测)我国科研人员以二硫化钼(MoS2)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，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-，并实现其定向通过)。下列说法正确的是( )
A．外电路中电子从MoS2电极流向Zn/ZnO电极
B．双极膜右侧为阴离子交换膜
C．当电路中转移0.2 mol电子时负极质量减小6.5 g
D．使用MoS2电极能加快合成氨的速率
17．(2022·河北省省级联测高三第八次考试)水系钠离子二次电池由于资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量氟化有机盐为电解液，水系钠离子电池放电时的工作原理示意图如图。已知初始时两极质量相等，下列说法错误的是( )
A．电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3
B．充电时，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+
C．充电时，电子由M极经导线流向N极；放电时，M极为负极
D．放电时，电路中通过0.005mol电子时，理论上两极质量差为0.23g
18．(2022·河北省沧州市高三二模)火星大气约95%是CO2，Li-CO2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1mol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 =3CO2↑+4Li+
D．杂化材料中CNTs增多了CO2的吸附位点，可使该电池表现出优异的电化学性能
19．(2022·湖北省黄冈中学三模)一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮，下列叙述正确的是( )
A．电池工作时，H+的迁移方向：左→右
B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C．“好氧阴极”存在反应：NH4+-6e-+ 8OH-=NO2-+ 6H2O
D．“厌氧阳极”区质量减少28.8g时，该电极输出电子2.4mol
1．【2022•全国甲卷】一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH) 42-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O
2．【2022•湖南选择性考试】海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
3．【2022•广东选择性考试】科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：NaTi2(PO4)3+2Na++2e-= Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g
4．【2022·浙江省1月选考】pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
5．【2022•山东卷】设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-
D．若甲室Co2+减少，乙室Co2+增加，则此时已进行过溶液转移
6．【2021•全国甲卷】化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是( )
A．食品加工时不可添加任何防腐剂 B．掩埋废旧电池不会造成环境污染
C．天然气不完全燃烧会产生有毒气体 D．使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
7．【2021•河北选择性考试】K—O2电池结构如图，a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( )
A．隔膜允许K+通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2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
8．【2021•湖南选择性考试】锌/溴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/溴液流电池工作原理如图所示：
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ZnBr2的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
9．【2021•浙江6月 选考】某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2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A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1- xCoO2+ xLi+xe-= LiCoO2
D．电池总反应可表示为Li xSi+Li1- xCoO2Si+LiCoO2
10．【2021•浙江1月 选考】镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是( )
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCa(OH)2+2Ni(OH)2
11．【2020•新课标Ⅰ卷】科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，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-2e-+4OH-=Zn(OH)42+
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)42+=2 Zn+O2↑+4OH-+2H2O
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
12．【2020•新课标Ⅱ卷】电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+注入到无色WO3薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( )
A．Ag为阳极 B．Ag+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：WO3+xAg=AgxWO3
13．【2020•新课标Ⅲ卷】一种高性能的碱性硼化钒(VB2)—空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2+16OH-－11e－= VO43-+2B(OH)4-+ 4H2O，该电池工作时，下列说法错误的是( )
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
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+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4-+4VO43-
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
14．【2020• 天津卷】熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx (x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是( )
A．Na2S4的电子式为
B．放电时正极反应为2Na++xS+2e-= Na2Sx
C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极
D．该电池是以Na —β—Al2O3为隔膜的二次电池
15．【2020• 山东卷】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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为 CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+
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1mol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
13．【2020• 江苏卷】(2) HCOOH燃料电池。研究 HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
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-2所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过 HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_______________。
17．【2019•新课标Ⅰ卷】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+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，氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+=2H++2MV+
C． 正极区，固氮酶催化剂，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
18．【2019•新课标Ⅲ卷】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Zn(3D−Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是( )
A． 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B． 充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−=NiOOH(s)+H2O(l)
C． 放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−=ZnO(s)+H2O(l)
D． 放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
19．【2019• 天津卷】我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。分析错误的是( )
A． 放电时，a电极反应为I2Br－+2e－=2I－+Br－
B． 放电时，溶液中离子的数目增大
C． 充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D． 充电时，a电极接外电源负极
20．【2019•上海卷】关于下列装置(只是个示意图)，叙述错误的是 ( )
A．石墨电极反应：O2+4H++4e → 2H2O B．鼓入少量空气，会加快Fe的腐蚀
C．加入少量NaCl，会加快Fe的腐蚀 D．加入HCl，石墨电极反应式：2H++2e → 2H2↑
21．【2019•浙江4月 选考】化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
下列说法不正确的是( )
A．甲：Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
22．【2018•新课标Ⅱ卷】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是( )
A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
23．【2018•新课标Ⅲ卷】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是( )
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1－x/2)O2
24．【2018•北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( )
A．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼
25．【2018•天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
(3)O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：________。
电池的正极反应式：6O2+6e−=6O2− 6CO2+6O2−=3C2O42−
反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：________。
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