(新高考)高考化学一轮复习课时练习第6章第2讲原电池化学电源(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习课时练习第6章第2讲原电池化学电源(含解析)，共33页。试卷主要包含了原电池的工作原理及应用，化学电源等内容，欢迎下载使用。

第2讲　原电池　化学电源
课 程 标 准
知 识 建 构
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．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。


　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)能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。
(2)电极，一般是活泼性不同的两电极。
(3)电解质溶液或熔融电解质。
(4)形成闭合回路。
3．工作原理(以铜锌原电池为例)
(1)两种装置

(2)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
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
(3)带电粒子移动方向及闭合回路的形成

(4)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。
③盐桥中离子移向与电解液中离子流向保持一致。
【特别提醒】
Ⅰ、Ⅱ两种装置的比较
装置Ⅰ中Zn与Cu2＋直接接触，会有部分Zn与Cu2＋直接反应，化学能转化为热能，造成能量损耗；装置Ⅱ中，Zn在负极区，Cu2＋在正极区，不存在Zn与Cu2＋的直接反应而造成能量损耗，电流稳定，且持续时间长。
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。
【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)放热的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是负极(　　)
(3)用Mg、Al分别作电极，用NaOH溶液作电解液构成的原电池，Mg为正极(　　)
(4)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(　　)
(5)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(　　)
(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(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
二、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－。
2．二次电池
(1)铅蓄电池
铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(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。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池
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
(2)甲烷燃料电池
①酸性介质(如H2SO4)
总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。
正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O。
②碱性介质(如KOH)
总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。
负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。
正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。
【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(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(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√

考点一　原电池的工作原理及应用
【典例1】 (2020·陕西榆林一模)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．b电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．溶液中OH－向电极b移动
C．NH3的还原产物为N2
D．电流方向：由a经外电路到b
答案　A
解析　由图中信息可知，a电极上NH3失去电子生成N2，为负极，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；b电极作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；N2为氧化产物；OH－由b极移向a极；电流由b经外电路到a。故选A。
【对点练1】 (原电池工作原理分析)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2H＋＋2e－===H2↑
答案　B
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，Cu－2e－===2Cu2＋，A错误，C错误；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错误。
【对点练2】 (带有盐桥的原电池分析)一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是(　　)

A．右池中的银电极作负极
B．正极反应为Ag－e－===Ag＋
C．总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓
D．盐桥中的NO向右池方向移动
答案　C
解析　若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：Ag－e－===Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl↓：Ag－e－＋Cl－===AgCl，即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag：Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl；综上所述，B项错误，C项正确。根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO向负极方向(即左池)移动，D项错误。
【对点练3】 (原电池原理的应用)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性顺序是(　　)
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。

判断原电池正、负极的5种方法

考点二　化学电源的分析与应用
【典例2】 (2021·1月福建新高考适应性考试，8)一种新型镁硫电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.使用碱性电解质水溶液
B.放电时，正极反应包括3Mg2＋＋MgS8 － 6e－===4MgS2
C.使用的隔膜是阳离子交换膜
D.充电时，电子从Mg电极流出
答案　C
解析　Mg为活泼金属，放电时被氧化，所以Mg电极为负极，聚合物电极为正极。碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2＋会生成Mg(OH)2沉淀，降低电池效率，A错误；放电时为原电池，正极发生得电子的还原反应，包括3Mg2＋＋MgS8 ＋6e－===4MgS2，B错误；据图可知Mg2＋要通过隔膜移向正极参与电极反应，所以使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；放电时Mg电极发生氧化反应，充电时Mg电极得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，D错误。

解答燃料电池题目的几个关键点
(1)注意介质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(或其他氧化剂)。
(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。
【对点练4】 (常见化学电源的分析)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为电池的负极，发生还原反应
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→i2S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。
【对点练5】 (燃料电池的分析)(2021·1月湖北学业水平选择考适应性测试，10)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如下图所示。

下列说法错误的是(　　)
A.加入HNO3降低了正极反应的活化能
B.电池工作时正极区溶液的pH降低
C.1 mol CH3CH2OH被完全氧化时有3 mol O2被还原
D.负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
答案　B
解析　A.加入硝酸，可使电池持续大电流放电，电子转移速率加快，是降低了正极反应的活化能，加快了反应速率，正确；B.正极发生的电极反应是2HNO3＋6e－＋6H＋===2NO＋4H2O，使c(H＋)减小，pH增大，错误；C.1 mol CH3CH2OH被氧化为CO2，失去12 mol e－，则会有3 mol O2被还原，正确；D.负极上发生的电极反应是CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，正确。
【对点练6】 (新型电池的分析)(2020·江西上饶市高三一模)二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．Pt1 电极附近发生的反应为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
B．该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极
C．Pt2电极附近发生的反应为O2＋4e－===2O2－
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
答案　C
解析　Pt1电极为负极，附近发生的反应为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故A正确；电子由负极Pt1流出经外电路流向正极Pt2，故B正确； Pt2电极为正极，附近发生的反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故C错误；根据得失电子守恒可知，SO2和O2按物质的量2∶1反应，则相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，故D正确。
1．(2020·课标全国Ⅰ，12)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－2e－＋4OH－===Zn(OH)
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)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－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－生成Zn(OH)，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A项正确；放电时，正极上CO2得电子生成HCOOH，CO2中C的化合价为＋4，HCOOH中C的化合价为＋2,1 mol CO2转化为1 mol HCOOH，转移2 mol电子，B项正确；充电时阴极上Zn(OH)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)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氢氧根离子浓度降低，D项错误。
2．(2019·浙江4月选考，12)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－＋H2O===2Ag＋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
答案　A
解析　铜锌原电池(电解质溶液为硫酸)中铜作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故铜电极附近H＋浓度降低，A项错误。
3．(2020·海南卷)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．电池可用于乙醛的制备
B．b电极为正极
C．电池工作时，a电极附近pH降低
D．a电极的反应式为O2＋4e－－4H＋===2H2O
答案　A
解析　该燃料电池中，乙烯发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知，负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气得电子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，a电极为正极，b电极为负极，故B不正确；C.电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，a电极附近pH升高，故C不正确；D.根据分析，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故D不正确。
4．(2020·天津学业水平等级考试，11)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Na＋[]2－Na＋
B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx
C．Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极
D．该电池是以Na­β­Al2O3为隔膜的二次电池
答案　C
解析　Na2S4中S中硫原子间以非极性键结合，每个硫原子最外层均达到8电子稳定结构，A项正确；放电时正极上S发生还原反应，正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na2Sx，B项正确；熔融钠为负极，熔融硫(含碳粉)为正极，C项错误；由图可知，D项正确。
5．(2020·江苏化学，20)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。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。

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如图所示的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__________________。
答案　①HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O　H2SO4
②2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O或2HCOO－＋O2===2HCO
解析　①负极发生氧化反应，碱性条件下，HCOO－(其中的碳元素为＋2价)被氧化生成HCO(其中的碳元素为＋4价)，则负极的电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H2O。正极反应中，Fe3＋被还原为Fe2＋，Fe2＋再被O2在酸性条件下氧化为Fe3＋，Fe3＋相当于催化剂，因为最终有K2SO4生成，O2氧化Fe2＋的过程中要消耗H＋，故需要补充的物质A为H2SO4。②结合上述分析可知，HCOOH与O2反应的离子方程式为2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCO＋2H2O或2HCOO－＋O2===2HCO。
6．(2020·课标全国Ⅰ，27)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：
(1) 电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
(2)
阳离子
u∞×108/
(m2·s－1·V－1)
阴离子
u∞×108/
(m2·s－1·V－1)
Li＋
4.07
HCO
4.61
Na＋
5.19
NO
7.40
Ca2＋
6.59
Cl－
7.91
K＋
7.62
SO
8.27
(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。
(4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为______________，铁电极的电极反应式为____________________________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于________、还原性小于________。
答案　(1)KCl　(2)石墨　(3)0.09 mol·L－1
(4)Fe3＋＋e－===Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋　Fe3＋　Fe
解析　(1)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SO===CaSO4↓，可排除HCO、Ca2＋，再根据FeSO4溶液显酸性，而NO在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中电解质较合适。(2)电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中。(3)由题意知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02 mol·L－1时，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 mol·L－1，故此时石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.09 mol·L－1。(4)石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋>Fe2＋，还原性：Fe>Fe2＋。

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．下列电池工作时，O2在正极放电的是(　　)




A.锌锰电池
B.氢氧燃料
电池
C.铅蓄电池
D.镍镉电池
答案　 B
2．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　)

A
B
C
D
电极材料
Cu、Zn
Cu、C
Fe、Zn
Cu、Ag
电解液
FeCl3
Fe(NO3)2
CuSO4
Fe2(SO4)3
答案　 D
解析　由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两条件的只有D项。
3．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，由锌的活泼性强于铜可知，铜为正极，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，阴离子不能通过交换膜，错误。
4．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．(2020·河南洛阳第一次联考)如图是一种新型锂电池装置，电池的充、放电反应为xLi＋LiV3O8Li1＋xV3O8。放电时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐熔化。下列说法正确的是(　　)

A．放电过程的能量转化只涉及化学能转化为电能
B．放电时，KClO3在正极发生还原反应
C．充电时，阳极反应为Li1＋xV3O8－xe－===xLi＋＋LiV3O8
D．放电时，转移x mol电子理论上Li－Si合金净减7 g
答案　C
解析　由已知反应可进行如下分析。Li－Si合金电极为负，放电时电极反应：xLi－xe－===xLi＋，充电时电极反应：xLi＋＋xe－===xLi；LiV3O8电极为正极，放电时电极反应：LiV3O8＋xLi＋＋xe－===Li1＋xV3O8，充电时电极反应：Li1＋xV3O8－xe－===xLi＋＋LiV3O8。放电过程中还涉及热能与化学能的转化，A项错误；放电时，Li＋在正极发生还原反应，B项错误；由图像分析知，C项正确；放电时，转移x mol电子理论上Li－Si合金净减7x g，D项错误。
6．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。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还原反应
B．乙烧杯中发生的电极反应为：2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋
C．外电路的电流方向是从b到a
D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯
答案　C
解析　A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应： Fe2＋－e－===Fe3＋ ；B项，乙烧杯的溶液中发生还原反应，应为Cr2O得到电子生成Cr3＋；C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流由b到a；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯。
7．(2020河北唐山市高三模拟)“打赢蓝天保卫战”，就意味着对污染防治提出更高要求。实验室中尝试对垃圾渗透液再利用，实现发电、环保二位一体，当该装置工作时，下列说法错误的是(　　)

A．该装置实现了将化学能转化为电能
B．盐桥中Cl－向A极移动
C．工作时，B极区溶液pH增大
D．电路中流过7.5 mol电子时，共产生44.8 L N2
答案　D
解析　氨气变为氮气，N元素化合价升高，发生氧化反应，因此A为负极，硝酸根变为氮气，N元素化合价降低，发生还原反应，因此B为正极。A.该装置是原电池，将化学能转化为电能，故A正确；B.盐桥中Cl－向负极即A极移动，故B正确；C.工作时，B极区发生2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－，因此溶液pH增大，故C正确；D.负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，正极反应为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－，电路中流过7.5 mol电子时，产生N2物质的量为2 mol，由于N2所处温度和压强未知，无法计算N2的体积，故D错误。
8．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。
9．(2020·安徽省江南十校4月综合素质测试)如图是我国学者研发的高效过氧化氢－尿素电池的原理装置：

装置工作时，下列说法错误的是(　　)
A．Ni－Co/Ni极上的电势比Pd/CFC极上的低
B．向正极迁移的主要是K＋，产物M为K2SO4
C．Pd/CFC极上发生反应：2H2O2－4e－===2H2O＋O2↑
D．负极反应为CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O
答案　C
解析　电子从低电势(负极)流向高电势(正极)，Ni－Co/Ni极是电池负极，电势较低，故A正确；该电池使用阳离子交换膜，只允许阳离子通过，原电池中，阳离子向正极迁移，则向正极迁移的主要是K＋，产生M为K2SO4，故B正确； Pd/CFC极上发生反应：2H＋＋H2O2＋2e－===2H2O，故C错误；Ni－Co/Ni极为负极，结合图示负极的物质转化关系可得，氮元素化合价由－3价变为0价，化合价升高，发生氧化反应，负极反应为：CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO＋N2↑＋6H2O，故D正确。
10．(2021·河南名校一模)以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示，电池放电时的反应原理为3CuxS＋2Al＋14AlCl===3xCu＋8Al2Cl＋3S2－。下列说法错误的是(　　)

A．充电时，Al2Cl被还原
B．放电时，K＋通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动
C．充电时，阳极区的电极反应式为xCu－2xe－＋S2－===CuxS
D．放电时，负极区的电极反应式为Al＋7AlCl－3e－===4Al2Cl
答案　C
解析　由电池放电时的反应原理可知，放电时Al为负极，Cu/CuxS为正极，结合题图对充、放电时发生的电极反应进行如下分析。放电时，负极(Al)：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，正极(Cu/CuxS)：CuxS＋2e－===xCu＋S2－；充电时，阴极(Al)：4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，阳极：(Cu/CuxS)：xCu－2e－＋S2－===CuxS。充电时，Al2Cl得电子转化成Al，被还原，A项正确；放电时，Al为负极，Cu/CuxS为正极，阳离子向正极移动，即K＋通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动，B项正确；充电时，阳极发生氧化反应：xCu－2e－＋S2－===CuxS，C项错误；放电时，负极Al失电子发生氧化反应：Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，D项正确。
11．由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X电极与Y电极初始质量相等。进行实验时，先闭合K2，断开K1，一段时间后，再断开K2，闭合K1，即可形成浓差电池，电流计指针偏转。下列不正确的是(　　)

A．若先闭合K1，断开K2，电流计指针也能偏转
B．充电时，当外电路通过0.1 mol电子时，两电极的质量差为21.6 g
C．放电时，右池中的NO通过离了交换膜移向左池
D．放电时，电极Y为电池的正极
答案　A
解析　A．若先闭合K1，断开K2，充电前，左右两池浓度相等，则两极不存在电势差，电流计指针不能偏转，故A错误；B.当外电路通过0.1 mol电子时，阳极有0.1 mol Ag被氧化，而阴极析出0.1 mol Ag，质量都为10.8 g，则两电极的质量差为21.6 g，故B正确；C.X为负极，Y为正极，阴离子向负极移动，则右池中的NO通过离子交换膜移向左池，故C正确；D.放电时，电极Y为电池的正极，故D正确。
12．(2020·安徽皖江名校联盟联考)如图是我国科学家研制的一种新型化学电池，成功实现了废气的处理和能源的利用(H2R和R都是有机物)。下列说法不正确的是(　　)

A．电池工作时，电子从电极b流出
B．负极区，发生反应2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
C．电池工作时，负极区要保持呈酸性
D．电路中每通过2 mol电子，理论上可处理标准状况下H2S 22.4 L
答案　A
解析　根据图示，a电极生成Fe3＋，Fe3＋和H2S反应生成S和Fe2＋，b电极O2和H2R反应生成H2O2和R，R在电极b处得到电子和H＋生成H2R，可知，电极a为负极，电极b为正极。电池工作时，电子从负极流出，即从电极a流出，A错误，符合题意；根据图示，负极区Fe3＋和H2S反应生成Fe2＋和S，离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，B正确；电池工作时，Fe3＋与H2S反应，存在Fe3＋的溶液为酸性，因此负极区需要保持酸性，防止Fe3＋水解而沉淀，C正确；每通过2 mol电子，能够生成2 mol Fe3＋，2 mol Fe3＋能够氧化1 mol H2S，在标准状况下H2S的体积为22.4 L，D正确。
二、非选择题(本题包括4小题)
13．某兴趣小组做如下探究实验：
(1)图Ⅰ为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为___________________________________________________________________。
反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过________mol电子。
(2)如图Ⅰ，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为_____________________________，
这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：____________________。

(3)如图Ⅱ，其他条件不变，将图Ⅰ中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则乙装置中石墨(1)为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜线相连的石墨(2)电极上发生反应的反应式为___________________________________________________________________。
答案　(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2
(2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性　NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
(3)阴　2Cl－－2e－===Cl2↑
解析　(1)工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铁电极质量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12 g时电路中转移电子为x mol，则有x mol××56 g·mol－1＋x mol××64 g·mol－1＝12 g，解得x＝0.2。
(2)NH4Cl溶液中NH发生水解反应：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液呈酸性，故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑。
(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe作负极，Cu作正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cl－在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。
14．(2021·江西南昌高三摸底)为验证反应Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋，利用如图电池装置进行实验。

(1)由Fe2(SO4)3固体配制500 mL 0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液，需要的仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶、________________(填写名称)；在烧杯中溶解固体时，先加入一定体积的________稀溶液，搅拌后再加入一定体积的水。
(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(3)根据(2)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_________________，
银电极的电极反应式为________________________。
因此，Fe3＋氧化性小于________。
(4)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为KNO3，反应一段时间后，可以观察到电流表指针反转，原因是________________。
答案　(1)药匙、托盘天平　硫酸　(2)银
(3)Fe2＋－e－===Fe3＋　Ag＋＋e－===Ag　Ag＋
(4)原电池反应使c(Fe3＋)增大，同时NO进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁离子，c(Fe3＋)又增大，致使平衡正向移动
解析　(1)由固体配制500 mL一定物质的量浓度的溶液，整个过程需要的仪器有托盘天平、药匙、胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶。Fe2(SO4)3为强酸弱碱盐，在溶解固体时，应在烧杯中先加入一定体积的稀硫酸，以防止Fe3＋水解。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极，则银电极为正极。由原电池的工作原理可知，阳离子向正极移动，即盐桥中的阳离子进入银电极溶液中。(3)石墨电极为负极，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋。银电极为正极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。电池的总反应为Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，由此可知Ag＋的氧化性大于Fe3＋。(4)随着原电池反应Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag的进行，溶液中c(Fe3＋)增大，当盐桥中电解质为KNO3时，NO进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁离子，c(Fe3＋)又增大，致使Fe3＋＋AgAg＋＋Fe2＋平衡正向移动，故一段时间后，可观察到电流表指针反转。
15．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：


①该电池放电时正极的电极反应式为_____________________；
若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论上消耗Zn________g(已知F＝96 500 C·mol－1)。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________移动(填“左”或“右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动(填“左”或“右”)。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有__________________________。
(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极反应式是_________________________，
A是________。

(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固熔体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为________________________________________________________________________。

答案　(1)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　0.2
②右　左
③使用时间长、工作电压稳定
(2)N2＋8H＋＋6e－===2NH　氯化铵
(3)从b到a　CO＋O2－－2e－===CO2
解析　(1)①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1×10×60÷96 500≈0.006 217 6(mol)。理论上消耗Zn的质量0.006 217 6 mol÷2×65 g·mol－1≈0.2 g(已知F＝96 500 C·mol－1)。
②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。
③由图2中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线可知，高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。
(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。
(3)工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2。
16．(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的电极反应式为
________________________________________________________________。
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电极反应式为_________________________________________________。
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电极的电极反应式为______________________________；
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是____________________________________________________________________。
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发生反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，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，原因是发生反应4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，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。
微专题22　常考常新的化学电源
一、新型燃料电池
燃料电池是利用燃料与氧气或空气或其他氧化剂进行反应，将化学能直接转化成电能的一类化学电源，基本工作原理与原电池相同：

解题的关键是正确分析书写电极反应式。书写方法与信息型氧化还原反应方程式的书写相似：

【典例1】 (2020·课标全国Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)－空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋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)＋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，正极发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，则电路中通过0.04 mol e－时，正极有0.01 mol O2参加反应，其在标准状况下的体积为0.224 L，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；电池的总反应方程式为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO，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、可充电电池
充电电池放电遵循原电池原理，充电时遵循电解原理，其工作原理特点如下：

可充电电池的题干条件如果已知总方程式，书写较难写的电极反应式时，可先写出较易的电极反应式，然后用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。
【典例2】 (双选)(2021·1月湖南普高校招生适应性考试，12)某单液电池如图所示，其反应原理为H2＋2AgCl(s) 2Ag(s)＋2HCl。下列说法错误的是(　　)

A.放电时，左边电极为负极
B.放电时，溶液中H＋向右边电极移动
C.充电时，右边电极上发生的电极反应式：Ag－e－===Ag＋
D.充电时，当左边电极生成1 mol H2时，电解质溶液减轻2 g
答案　CD
解析　由图示分析可知，放电时左边电极发生氧化反应，为电池的负极，故A正确；由A分析可知，放电时左边为电池的负极，右边为电池的正极，工作时阳离子向正极移动，即氢离子向右边电极移动，故B正确；充电时左边电极为阴极，发生还原反应，即2H＋＋2e－===H2↑；右边电极为阳极，发生氧化反应，即Ag－e－＋Cl－===AgCl，故C错误；由反应2HCl＋2Ag2AgCl＋H2↑可知，充电时，当左边电极生成1 mol H2时，电解质溶液中会减少2 mol HCl，则减少的质量为73 g，故D错误。

1．(2020·浙江嘉兴模拟)镁－次氯酸盐燃料电池具有比能量高、安全方便等优点，该电池主要工作原理如图所示，关于该电池的叙述不正确的是(　　)

A．铂合金为正极，附近溶液的碱性增强
B．电池工作时，OH－向镁合金电极移动
C．电池工作时，需要不断添加次氯酸盐以保证电解质的氧化能力
D．若电解质溶液为H2O2、硫酸和NaCl的混合液，则正极反应为H2O2＋2e－===2OH－
答案　D
解析　该电池工作时，Mg被氧化生成Mg(OH)2，则镁合金作负极，铂合金作正极，正极ClO－被还原为Cl－，正极反应式为ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，反应生成OH－使正极附近溶液的碱性增强，A项正确；电池工作时，阴离子向负极移动，B项正确；电池工作时，需要补充不断被消耗的ClO－，C项正确；电解质溶液为酸性时，电极反应式中不应出现OH－，D项错误。
2．(2020·福建南平市高三质检)如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该电池的工作温度可高达700～900 ℃，生成物均为无毒无害的物质。下列说法错误的是(　　)

A．电池总反应为：N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
B．电池内的O2－由电极乙移向电极甲
C．当甲电极上消耗1 mol N2H4时，乙电极理论上有22.4 L(标准状况下)O2参与反应
D．电池正极反应式为：O2＋4e－===2O2－
答案　A
解析　按照题意，生成物均为无毒无害的物质，因此N2H4和O2反应的产物为N2和H2O，总反应方程式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A错误，符合题意；通入燃料N2H4的一极为负极，O2－由电极乙向电极甲移动，B正确，不符合题意；总反应方程式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，每消耗1 mol N2H4，需要1 mol O2，在标准状况下的体积为22.4 L，C正确，不符合题意；根据题意，O2得到电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，D正确，不符合题意。
3．(2021·四川成都毕业班摸底)液体锌二次电池具有电压高、成本低、安全性强和可循环使用等特点。已知：
①Zn(OH)2＋2OH－===Zn(OH)；②KOH凝胶中允许离子存在、生成或迁移。下列说法错误的是(　　)

A.电池放电时，电子由电极B经导线流向电极A
B．电池放电时，电池总反应为MnO2＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH)＋2H2O
C．电池充电时，H＋向电极A移动
D．电池充电时，电极B的质量增大
答案　C
解析　原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由装置图可知电极A为正极，电极B为负极，对电池充、放电时的电极反应分析如下：放电时，正极(A极)：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，负极(B极)：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)；充电时，阳极(A极)：Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阴极(B极)：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－。电池放电时，电子由负极经导线流向正极，即放电时，电子由电极B经导线流向电极A，A项正确；放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，正极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，电池总反应为MnO2＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH)＋2H2O，B项正确；电池充电时为电解池、阳离子移向阴极，即H＋向电极B移动，C项错误；电池充电时，电极B为阴极，发生反应：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，电极B上有单质Zn生成，故质量增大，D项正确。
4．(2020·福建漳州市高三质检)某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图所示。电池总反应为：
MnO2＋Zn＋(1＋)H2O＋ZnSO4MnOOH＋ZnSO4[Zn(OH)2]3·xH2O

下列说法中，正确的是(　　)
A．充电时，Zn2＋移向Zn膜
B．充电时，含有MnO2膜的碳纳米管纤维一端连接有机高聚物电源负极
C．放电时，电子由锌膜表面经有机高聚物至MnO2膜表面
D．放电时，电池的负极反应为：MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
答案　A
解析　充电时，阳离子移向阴极，此时含有锌膜的碳纳米管纤维一端作为阴极，因此Zn2＋应移向Zn膜，选项A正确：充电时，MnOOH在MnO2膜表面失电子生成MnO2，因此含有MnO2膜的碳纳米管纤维一端作为阳极连接电源正极，选项B错误；电子从锌膜失去后通过外电路到MnO2膜表面，不会进入电解质溶液中，选项C错误；电池的负极反应是锌失去电子的反应，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，选项D错误。