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高考热考法10　原电池　新型化学电源
1.(2025·黑吉辽蒙卷)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图,放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重。关于图中装置所示电池,下列说法错误的是(　　)
A.放电时Na+向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应:Cu2O+2H2O+Cl--2e-===Cu2(OH)3Cl+H+
D.若以Ag/AgCl电极代替a极,电池将失去储氯能力
2.(2025·安徽卷)研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是(　　)
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li===2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子,c(H+)降低1 mol·L-1
3.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol 电子,对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　)
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS-2e-===S+Mn2+
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
4.(2025·江苏卷)以稀硫酸为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为2H2O2H2↑+O2↑。下列说法正确的是(　　)
A.电极a上发生氧化反应生成O2
B.H+通过质子交换膜从右室移向左室
C.光解前后,H2SO4溶液的pH不变
D.外电路每通过0.01 mol电子,电极b上产生0.01 mol H2
5.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如图),以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上),在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是(　　)
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中,电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑
D.理论上,每通过2 mol电子,可产生1 mol H2
6.(2024·湖南卷)近年来,我国新能源产业得到了蓬勃发展,下列说法错误的是(　　)
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌,充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
一、构建原电池模型,分析原电池工作原理
构建如图Zn—Cu—H2SO4原电池模型,通过类比模型,结合氧化还原反应知识(如:化合价的变化、得失电子情况等),能迅速判断原电池的正、负极,弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况,准确书写电极反应式和电池总反应式,掌握原电池的工作原理。
二、新型化学电源
1.一次电池
(1)含义。
放电后不可再充电的电池。
(2)常见电池。
①碱性锌锰电池。
负极:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
正极:2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-;
总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。
②锌银电池。
负极:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
正极:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-;
总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。
2.二次电池
(1)含义。
二次电池又称可充电电池或蓄电池,是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
(2)铅酸蓄电池。
总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
放电时的反应。
负极: Pb+S-2e-===PbSO4;
正极: PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O。
充电时的反应。
阴极:PbSO4+2e-===Pb+S;
阳极:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S。
3.燃料电池
(1)含义。
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,常见的燃料除H2外,还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示,燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
(2)实例。
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:O2+6e-+6H+===3H2O;
负极: CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。
②碱性溶液
正极:O2+6e-+3H2O===6OH-;
负极: CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O。
③固体氧化物(其中可以在固体介质中自由移动)
正极:O2+6e-===3O2-;
负极: CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。
④熔融碳酸盐(C)
正极: O2+6e-+3CO2===3C;
负极: CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O。
高考热考法10
1.D　解析　由题图可知,a极铜元素化合价升高失电子,故a极为负极,b极为正极,据此作答。原电池中,阳离子移向正极,即放电时,Na+向b极迁移,A项正确;由两个电极的物质转化可知,a极消耗电解质溶液中的Cl-,b极消耗电解质溶液中的Na+,故电池工作时,NaCl浓度逐渐减小,则该电池可用于海水脱盐,B项正确;结合a极的物质转化及得失电子守恒、原子守恒,可知a极的电极反应式为Cu2O-2e-+Cl-+2H2O===Cu2(OH)3Cl+H+,C项正确;将b极换成Ag/AgCl电极,b极仍增重,说明b极上Ag→AgCl,Ag由0价升高为+1价,发生氧化反应,此时b极为原电池负极,则相比于Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极,Ag/AgCl电极的电极电势更低,结合原装置中Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极作负极可知,电极电势:Ag/AgCl2.C　解析　金属锂易失去电子,则放电时,惰性电极为负极,气体扩散电极为正极,电池在使用前需先充电,目的是将LiH2PO4解离为Li+和H2P,充电时,惰性电极为阴极,电极的反应为Li++e-===Li,阳极为气体扩散电极,电极反应:H2-2e-+2H2P===2H3PO4,放电时,惰性电极为负极,电极反应为Li-e-===Li+,气体扩散电极为正极,电极反应为2H3PO4+2e-===2H2P+H2↑,据此解答。由放电时正极发生的反应知,每2 mol(14 g)Li+进入电解质溶液,有1 mol(2 g)H2扩散到储氢容器,故电解质溶液质量增加,A项错误;由正、负极发生的反应知,放电时电池总反应为2Li+2H3PO4===H2↑+2LiH2PO4,B项错误;电解池中阳离子移向阴极,故充电时Li+移向惰性电极,C项正确;电解质溶液体积未知,且H3PO4是弱酸,故c(H+)不能判断,D项错误。
3.B　解析　根据题给已知信息可知,放电时,电极Ⅱ上MnO2减少,说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2+进入溶液中,故电极Ⅱ作正极,电极反应式为MnO2+2e-+2H2O===Mn2++4OH-,放电时电极Ⅰ为负极,电极反应式为MnS-2e-===S+Mn2+。结合上述分析可知,充电时电极Ⅱ为阳极,A项正确;结合放电时电极Ⅱ上的反应可知,Ⅱ极室溶液中c(OH-)增大,溶液pH升高,B项错误;结合上述分析可知,C项正确;充电时,电极Ⅰ上发生的电极反应式为S+Mn2++2e-===MnS,16 g S的物质的量为0.5 mol,完全反应可转移1 mol电子,结合题干信息可知,16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h,D项正确。
4.A　解析　由题图可知,该原电池中电子由电极a向电极b移动,故电极a失电子作负极,电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑;电极b得电子作正极,电极反应式为4H++4e-===2H2↑;H+由负极向正极移动。由上述分析可知,电极a上发生氧化反应生成O2,A项正确;H+由负极向正极移动,即通过质子交换膜由左室向右室移动,B项错误;由总反应可知,光解时消耗水,电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大,故溶液pH减小,C项错误;由正极反应式可知,电路中每通过0.01 mol e-,电极b上产生0.005 mol H2,D项错误。
5.D　解析　由题图可知,电极1上发生转化Mg→Mg(OH)2,则电极1为原电池的负极,电极2为原电池的正极,电极3与原电池正极相连,为电解池阳极,同理电极4为电解池阴极,结合题目信息海水pH=8.2可得各电极的电极反应式,电极1:Mg+2OH--2e-===Mg(OH)2;电极2:2H2O+2e-===H2↑+2OH-;电极3:4OH--4e-===O2↑+2H2O;电极4:2H2O+2e-===H2↑+2OH-。将催化剂生长在泡沫镍电极上,可增大催化剂与反应物的接触面积,提高催化效率,A项正确;由上述分析可知,电极1为原电池负极,故外电路中电子从电极1流向电极4,B项正确;由电池分析可知,C项正确;由得失电子守恒可知,理论上,电路中每通过2 mol电子,电极2和电极4均产生1 mol H2,共产生2 mol H2,D项错误。
6.D　解析　理想的新能源应具有可再生、无污染等特点,A项正确;氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能,对氢气与氧气反应的能量进行利用,减小了直接燃烧的热量散失,产物无污染,故具有能量转化率高、清洁等优点,B项正确;脱嵌是锂从电极材料中出来的过程,放电时,负极材料产生锂离子,则锂离子在负极脱嵌,充电时,锂离子在阳极脱嵌,C项正确;太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,D项错误。(共24张PPT)
专题四　电化学
高考热考法10
原电池　新型化学电源
1.(2025·黑吉辽蒙卷)一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是(　　)
真题试练——品考向
A.放电时Na+向b极迁移
B.该电池可用于海水脱盐
C.a极反应：Cu2O+2H2O+Cl--2e-===Cu2(OH)3Cl+H+
D.若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
由题图可知，a极铜元素化合价升高失电子，故a极为负极，b极为正极，据此作答。原电池中，阳离子移向正极，即放电时，Na+向b极迁移，A项正确；由两个电极的物质转化可知，a极消耗电解质溶液中的Cl-，b极消耗电解质溶液中的Na+，故电池工作时，NaCl浓度逐渐减小，则该电池可用于海水脱盐，B项正确；结合a极的物质转化及得失电子守恒、原子守恒，可知a极的电极反应式为Cu2O-2e-+Cl-+2H2O===Cu2(OH)3Cl+H+，C项正确；将b极换成
解析
Ag/AgCl电极，b极仍增重，说明b极上Ag→AgCl，Ag由0价升高为+1价，发生氧化反应，此时b极为原电池负极，则相比于Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极，Ag/AgCl电极的电极电势更低，结合原装置中Cu2O/Cu2(OH)3Cl电极作负极可知，电极电势：Ag/AgCl<
Cu2O/Cu2(OH)3Cl解析
2.(2025·安徽卷)研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时电解质溶液质量减小
B.放电时电池总反应为H2+2Li===2LiH
C.充电时Li+移向惰性电极
D.充电时每转移1 mol电子，c(H+)降低1 mol·L-1
金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将LiH2PO4解离为Li+和H2P，充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为Li++e-===Li，阳极为气体扩散电极，电极反应：H2-2e-+2H2P===2H3PO4，放电时，惰性电极为负极，电极反应为Li-e-===Li+，气体扩散电极为正极，电极反应为2H3PO4+2e-===2H2P+H2↑，据此解答。由放电时正极发生的反应知，每2 mol(14 g)Li+进入电解质溶液，有
解析
1 mol(2 g)H2扩散到储氢容器，故电解质溶液质量增加，A项错 误；由正、负极发生的反应知，放电时电池总反应为2Li+2H3PO4
===H2↑+2LiH2PO4，B项错误；电解池中阳离子移向阴极，故充电时Li+移向惰性电极，C项正确；电解质溶液体积未知，且H3PO4是弱酸，故c(H+)不能判断，D项错误。
解析
3.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol 电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　)
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS-2e-===
S+Mn2+
D.充电时16 g S能提供的理论容量
为26.8 A·h
根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2+进入溶液中，故电极Ⅱ作正极，电极反应式为MnO2+2e-+2H2O===Mn2++4OH-，放电时电极Ⅰ为负极，电极反应式为MnS-2e-===S+Mn2+。结合上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A项正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应可知，Ⅱ极室溶液中c(OH-)增大，溶液pH升高，B项错误；结合上述分析可知，C项正确；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应式为S+Mn2++2e-===MnS，16 g S的物质的量为0.5 mol，完全反应可转移1 mol电子，结合题干信息可知，16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D项正确。
解析
由题图可知，该原电池中电子由电极a向电极b移动，故电极a失电子作负极，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑；电极b得电子作正极，电极反应式为4H++4e-===2H2↑；H+由负极向正极移动。由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成O2，A项正确；H+由负极向正极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B项错 误；由总反应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH减小，C项错误；由正极反应式可知，电路中每通过0.01 mol e-，电极b上产生0.005 mol H2，D项错误。
解析
5.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如图)，以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是(　　)
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中，电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑
D.理论上，每通过2 mol电子，可产生 1 mol H2
由题图可知，电极1上发生转化Mg→Mg(OH)2，则电极1为原电池的负极，电极2为原电池的正极，电极3与原电池正极相连，为电解池阳极，同理电极4为电解池阴极，结合题目信息海水pH=8.2可得各电极的电极反应式，电极1：Mg+2OH--2e-===Mg(OH)2；电极2：2H2O+2e-===H2↑+2OH-；电极3：4OH--4e-===O2↑+2H2O；电极4：2H2O+2e-===H2↑+2OH-。将催化剂生长在泡沫镍电极上，可增大催化剂与反应物的接触面积，提高催化效率，A项正确；
解析
由上述分析可知，电极1为原电池负极，故外电路中电子从电极1流向电极4，B项正确；由电池分析可知，C项正确；由得失电子守恒可知，理论上，电路中每通过2 mol电子，电极2和电极4均产生1 mol H2，共产生2 mol H2，D项错误。
解析
6.(2024·湖南卷)近年来，我国新能源产业得到了蓬勃发展，下列说法错误的是(　　)
A.理想的新能源应具有资源丰富、可再生、对环境无污染等特点
B.氢氧燃料电池具有能量转化率高、清洁等优点
C.锂离子电池放电时锂离子从负极脱嵌，充电时锂离子从正极脱嵌
D.太阳能电池是一种将化学能转化为电能的装置
理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，A项正确；氢氧燃料电池利用原电池将化学能转化为电能，对氢气与氧气反应的能量进行利用，减小了直接燃烧的热量散失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B项正确；脱嵌是锂从电极材料中出来的过程，放电时，负极材料产生锂离子，则锂离子在负极脱嵌，充电时，锂离子在阳极脱嵌，C项正确；太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D项错误。
解析
一、构建原电池模型，分析原电池工作原理
核心整合——抓关键
构建如图Zn—Cu—H2SO4原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。
二、新型化学电源
1.一次电池
(1)含义。
放电后不可再充电的电池。
(2)常见电池。
①碱性锌锰电池。
负极：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2；
正极：2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-；
总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。
②锌银电池。
负极：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2；
正极：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-；
总反应：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。
2.二次电池
(1)含义。
二次电池又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。
(2)铅酸蓄电池。
总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。
放电时的反应。
负极： Pb+S-2e-===PbSO4；
正极： PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O。
充电时的反应。
阴极：PbSO4+2e-===Pb+S；
阳极：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S。
3.燃料电池
(1)含义。
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
(2)实例。
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：O2+6e-+6H+===3H2O；
负极： CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。
②碱性溶液
正极：O2+6e-+3H2O===6OH-；
负极： CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O。
③固体氧化物(其中可以在固体介质中自由移动)
正极：O2+6e-===3O2-；
负极： CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。
④熔融碳酸盐(C)
正极： O2+6e-+3CO2===3C；
负极： CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O。微练10　原电池　新型化学电源
选择题:每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·广东模拟)我国科学家研发了一种新型玻璃相硫化物固体电解质材料,并采用该材料研制出具有优异快充性能和超长循环寿命的全固态锂硫电池,该电池两极的材料分别为锂单质和硫单质。放电时,下列说法不正确的是(　　)
A.锂作电池负极
B.正极发生还原反应
C.电子由锂电极经外电路流向硫电极
D.电解质中阳离子向负极移动
2.(2025·江西模拟)新型水泥基电池具有成本低、环境友好和可充电性等优点,在绿色储能领域具有巨大的应用潜力。已知水泥基材料的孔结构充满了毛细孔水和游离水组成的孔溶液,孔溶液内的离子通过孔隙通道传输。该电池放电时原理如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.水泥基中孔溶液呈强酸性
B.放电时,电极B发生氧化反应
C.隔膜应为阳离子交换膜
D.充电时,阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O
3.(2025·珠海模拟)我国科研人员制备了一种镁海水溶解氧电池,以镁合金为负极,碳纤维刷电极为正极,海水为电解液。适合用于海洋灯塔供电和钢制灯塔防腐蚀等。下列说法不正确的是(　　)
A.镁电极Mg化合价升高发生氧化反应
B.电池工作时,海水中的Na+向正极移动
C.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
D.若用牺牲阳极法进行灯塔防腐蚀,灯塔应作为负极
4.(2025·重庆模拟)纤维电池是可以为可穿戴设备提供电能的便携二次电池。一种纤维钠离子电池放电的总反应为Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3===Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3,其结构简图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.放电时N极为负极
B.放电时正极的电极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+===Na1+xTi2(PO4)3
C.充电时,若转移x mol e-,M极电极将增重23 g
D.充电时Na+从M极迁移到N极
5.(2025·曲靖模拟)固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。一种固态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。下列说法正确的是(　　)
A.充电时,集流体A与外接电源的正极相连
B.放电时,外电路通过2 mol电子时,LiPON薄膜电解质损失2 mol Li+
C.放电时,电极B的电极反应为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
D.电池总反应可表示为LiCoO2+SiLi1-xCoO2+LixSi
6.(2025·深圳模拟)将金矿石(含FeS和Au等)浸泡于NaCN溶液中,并通入空气,利用原电池工作原理(如图),可实现金矿石中Au的浸取。下列说法正确的是(　　)
A.Au作原电池正极
B.电子由FeS流向Au
C.FeS表面发生的电极反应:O2+4e-+4H+===2H2O
D.Au的溶解速率与溶液中O2的浓度有关
7.(2025·清远模拟)嵌有铜锌的活性炭,可以将酸性废水中的亚硝酸盐转化为无污染的N2,工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Zn作原电池的正极
B.Cu周围的pH升高
C.Zn表面发生的电极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
D.每生成22.4 L N2,转移6 mol电子
8.中国科学院研究所发布的新型固态锂硫正极材料(2Li2S·CuI),能量密度较高且成本较低。由这种材料制成的锂离子电池如图所示,反应的化学方程式为3Li+S+CuS+LiI2Li2S·CuI。下列说法错误的是(　　)
A.放电时,a极电势高于b极
B.放电时,b极上的电极反应式:3Li++S+CuS+LiI+3e-===2Li2S·CuI
C.充电时,每转移1 mol电子,a极增重7 g
D.电解质溶液不能采用水溶液
9.(2025·深圳模拟)我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的Zn-NH3电池,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.放电时,负极反应为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-
B.充电时,阴极室电解质溶液pH增大
C.复合石墨电极表面,放电时析出H2,充电时析出N2
D.充电时,每生成3 mol Zn,阳极室溶液质量减少28 g
10.某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,电子由电极b经外电路流向电极a
B.电极a的电极反应式为CH2CH2-2e-+H2O===CH3CHO+2H+
C.当有0.2 mol H+通过质子交换膜时,电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12 L
D.验证生成CH3CHO的操作:取反应后的左室溶液,加入新制Cu(OH)2,加热,观察现象
微练10　原电池　新型化学电源
1.D　解析　锂活泼作电池负极,A项正确;正极得电子,发生还原反应,B项正确;电子由负极(锂电极)经导线流向正极(硫电极),C项正确;电解质中阳离子由负极向正极移动,D项错误。
2.D　解析　放电时,A电极铁失电子生成四氧化三铁,A是负极,负极反应式为3Fe-8e-+8OH-===Fe3O4+4H2O;B电极NiOOH得电子生成Ni(OH)2,电极反应式为NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-,B是正极。Fe、Fe3O4、NiOOH、Ni(OH)2均能与酸反应,水泥基中孔溶液不能呈强酸性,A项错误;放电时,电极B镍元素化合价降低,发生还原反应,B项错误;根据电极反应式,负极消耗氢氧根离子、正极生成氢氧根离子,隔膜应为阴离子交换膜,C项错误;放电时,正极反应式为NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-,充电时,阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O,D项正确。
3.D　解析　镁合金为负极,发生氧化反应,Mg元素化合价升高,A项正确;原电池中,阳离子向着正极移动,即海水中的Na+向正极移动,B项正确;碳纤维刷电极为正极,氧气发生还原反应,电极反应式:O2+4e-+2H2O===4OH-,C项正确;牺牲阳极法进行灯塔防腐蚀,灯塔应作为正极,D项错误。
4.B　解析　电池放电的总反应为Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3===Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3,Mn元素化合价升高,发生氧化反应,M极为负极,N极为正极,A项错误;放电时,正极的电极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+===Na1+xTi2(PO4)3,B项正确;充电时,M极电极电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-===Na0.44MnO2,若转移x mol e-,M极电极将增重23x g,C项错误;充电时,阳离子向阴极移动,所以Na+从N极迁移到M极,D项错误。
5.C　解析　由题给信息可知,充电时锂离子得电子成为锂嵌入电极A中,则电极A是电解池阴极,电极B为阳极;所以放电时,电极A是原电池的负极,LixSi在负极脱嵌锂离子得到锂离子和硅,电极B为正极,锂离子作用下Li1-xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2,电池总反应可表示为Li1-xCoO2+LixSiLiCoO2+Si。由分析可知,充电时,电极A是电解池阴极,所以充电时集流体A与外接电源的负极相连,A项错误;放电时,外电路通过2 mol电子时,内电路中有2 mol锂离子通过LiPON薄膜,电解质从负极迁移到正极,但是LiPON薄膜电解质没有损失锂离子,B项错误;由分析可知,电极B为正极,锂离子作用下Li1-xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2,电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2,C项正确;由分析可知,电池总反应可表示为Li1-xCoO2+LixSiLiCoO2+Si,D项错误。
6.D　解析　由图示可知Au失电子转化为[Au(CN)2]-,Au作负极,则FeS作正极,据此分析解答。由以上分析可知Au作原电池负极,A项错误;原电池中电子由负极流向正极,则由Au流向FeS,B项错误;NaCN溶液呈碱性,则正极电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-,C项错误;溶液中O2的浓度越大,得电子的速率越快,从而可以加速Au失电子速率,即加速Au的溶解速率,D项正确。
7.B　解析　从题图中可知,N在Cu表面得电子转化为N2,则Cu为正极,因此Zn为负极,A项错误;Cu作正极,对应的电极反应式为8H++2N+6e-===N2↑+4H2O,反应消耗H+,因此pH会升高,B项正确;酸性环境下,Zn表面发生的电极反应式中不应有OH-,C项错误;没有说明是否为标准状况,因此无法用22.4 L进行计算,D项错误。
8.A　解析　a极是活泼金属Li,作原电池的负极,b为正极,放电时a极发生Li-e-===Li+,正极发生3Li++S+CuS+LiI+3e-===2Li2S·CuI;放电时a极是活泼金属Li,作原电池的负极,b为正极,电极电势负极低于正极,A项错误;由分析可知,放电时,b极(正极)上的电极反应式3Li++S+CuS+LiI+3e-===2Li2S·CuI,B项正确;充电时,a极发生Li++e-===Li,每转移1 mol电子,a极增重1 mol Li,质量为7 g,C项正确;该电池使用活泼金属Li作原电池的负极,Li与水会反应,D项正确。
9.D　解析　根据图示可知,放电时是原电池,放电时,负极为锌,锌在负极失去电子生成锌离子与氢氧根离子结合生成[Zn(OH)4]2-,负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-,复合石墨是正极,发生还原反应,电极反应为4H2O+2e-===H2↑+2OH-,充电时,复合石墨是阳极,电极反应为2NH3·H2O-6e-+6OH-===N2↑+8H2O,Zn是阴极,电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-,据此分析解题。由分析可知,放电时,负极反应为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-,A项正确;充电时,阴极的反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-,当转移2 mol电子时,生成4 mol OH-,有2 mol OH-透过阴离子交换膜移向右侧,故阴极室电解质溶液pH增大,B项正确;由分析的电极反应可知,复合石墨电极表面,放电时析出H2,充电时析出N2,C项正确;充电时,每生成3 mol Zn,转移6 mol电子,阳极生成1 mol氮气,同时会有6 mol OH-透过阴离子交换膜移向阳极室,故阳极室质量增加6 mol×17 g/mol-28 g=74 g,D项错误。
10.B　解析　由题图可知,氧气得到电子发生还原反应:O2+4e-+4H+===2H2O,则b为正极,乙烯失去电子发生氧化反应:CH2CH2-2e-+H2O===CH3CHO+2H+,a为负极;放电时,电子由负极a经过外电路流向正极b,A项错误;a为负极,乙烯失去电子发生氧化反应:CH2===CH2-2e-+H2O===CH3CHO+2H+,B项正确;没有说明标准状况,不确定消耗氧气的体积,C项错误;乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应,故应该取反应后的左室溶液,加入过量氢氧化钠调节溶液为碱性,然后再加入新制Cu(OH)2,加热,观察现象,D项错误。(共27张PPT)
微练10　原电池　新型化学电源
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选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2025·广东模拟)我国科学家研发了一种新型玻璃相硫化物固体电解质材料，并采用该材料研制出具有优异快充性能和超长循环寿命的全固态锂硫电池，该电池两极的材料分别为锂单质和硫单质。放电时，下列说法不正确的是(　　)
A.锂作电池负极
B.正极发生还原反应
C.电子由锂电极经外电路流向硫电极
D.电解质中阳离子向负极移动
锂活泼作电池负极，A项正确；正极得电子，发生还原反应，B项正确；电子由负极(锂电极)经导线流向正极(硫电极)，C项正确；电解质中阳离子由负极向正极移动，D项错误。
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2.(2025·江西模拟)新型水泥基电池具有成本低、环境友好和可充电性等优点，在绿色储能领域具有巨大的应用潜力。已知水泥基材料的孔结构充满了毛细孔水和游离水组成的孔溶液，孔溶液内的离子通过孔隙通道传输。该电池放电时原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
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A.水泥基中孔溶液呈强酸性
B.放电时，电极B发生氧化反应
C.隔膜应为阳离子交换膜
D.充电时，阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O
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放电时，A电极铁失电子生成四氧化三铁，A是负极，负极反应式为3Fe-8e-+8OH-===Fe3O4+4H2O；B电极NiOOH得电子生成Ni(OH)2，
解析
电极反应式为NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-，B是正极。Fe、Fe3O4、NiOOH、Ni(OH)2均能与酸反应，水泥基中孔溶液不能呈强酸性，A项错误；放电时，电极B镍元素化合价降低，发生还原反应，B项错误；根据电极反应式，负极消耗氢氧根离子、正极生成氢氧根离子，隔膜应为阴离子交换膜，C项错误；放电时，正极反应式为NiOOH+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-，充电时，阳极的电极反应式为Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O，D项正确。
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3.(2025·珠海模拟)我国科研人员制备了一种镁海水溶解氧电池，以镁合金为负极，碳纤维刷电极为正极，海水为电解液。适合用于海洋灯塔供电和钢制灯塔防腐蚀等。下列说法不正确的是(　　)
A.镁电极Mg化合价升高发生氧化反应
B.电池工作时，海水中的Na+向正极移动
C.正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
D.若用牺牲阳极法进行灯塔防腐蚀，灯塔应作为负极
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镁合金为负极，发生氧化反应，Mg元素化合价升高，A项正确；原电池中，阳离子向着正极移动，即海水中的Na+向正极移动，
B项正确；碳纤维刷电极为正极，氧气发生还原反应，电极反应式：O2+4e-+2H2O===4OH-，C项正确；牺牲阳极法进行灯塔防腐蚀，灯塔应作为正极，D项错误。
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4.(2025·重庆模拟)纤维电池是可以为可穿戴
设备提供电能的便携二次电池。一种纤维钠
离子电池放电的总反应为Na0.44MnO2+
NaTi2(PO4)3===Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，
其结构简图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.放电时N极为负极
B.放电时正极的电极反应式为NaTi2(PO4)3+xe-+xNa+===Na1+xTi2(PO4)3
C.充电时，若转移x mol e-，M极电极将增重23 g
D.充电时Na+从M极迁移到N极
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电池放电的总反应为Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3===Na0.44-xMnO2+
Na1+xTi2(PO4)3，Mn元素化合价升高，发生氧化反应，M极为负极,
N极为正极，A项错误；放电时，正极的电极反应式为NaTi2(PO4)3
+xe-+xNa+===Na1+xTi2(PO4)3，B项正确；充电时，M极电极电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-===Na0.44MnO2，若转移x mol e-，M极电极将增重23x g，C项错误；充电时，阳离子向阴极移动，所以Na+从N极迁移到M极，D项错误。
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5.(2025·曲靖模拟)固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。一种固态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。下列说法正确的是(　　)
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A.充电时，集流体A与外接电源的正极相连
B.放电时，外电路通过2 mol电子时，LiPON薄膜电解质损失2 mol Li+
C.放电时，电极B的电极反应为Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
D.电池总反应可表示为LiCoO2+Si Li1-xCoO2+LixSi
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由题给信息可知，充电时锂离子得电子成为锂嵌入电极A中，则电极A是电解池阴极，电极B为阳极；所以放电时，电极A是原电池的负极，LixSi在负极脱嵌锂离子得到锂离子和硅，电极B为正极，锂离子作用下Li1-xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，电池总反应可表示为Li1-xCoO2+LixSi LiCoO2+Si。由分析可知，充电时，电极A是电解池阴极，所以充电时集流体A与外接电源的负极相连，A项错误；放电时，外电路通过2 mol电子
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时，内电路中有2 mol锂离子通过LiPON薄膜，电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失锂离子，B项错误；由分析可知，电极B为正极，锂离子作用下Li1-xCoO2在正极得到电子发生还原反应生成LiCoO2，电极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-===
LiCoO2，C项正确；由分析可知，电池总反应可表示为Li1-xCoO2
+LixSi LiCoO2+Si，D项错误。
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6.(2025·深圳模拟)将金矿石(含FeS和Au等)浸泡于NaCN溶液中，并通入空气，利用原电池工作原理(如图)，可实现金矿石中Au的浸取。下列说法正确的是(　　)
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A.Au作原电池正极
B.电子由FeS流向Au
C.FeS表面发生的电极反应：O2+4e-+4H+===2H2O
D.Au的溶解速率与溶液中O2的浓度有关
由图示可知Au失电子转化为[Au(CN)2]-，Au作负极，则FeS作正极,据此分析解答。由以上分析可知Au作原电池负极，A项错误；原电池中电子由负极流向正极，则由Au流向FeS，B项错误；NaCN溶液呈碱性，则正极电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，C项错误；溶液中O2的浓度越大，得电子的速率越快，从而可以加速Au失电子速率，即加速Au的溶解速率，D项正确。
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7.(2025·清远模拟)嵌有铜锌的活性炭，可以
将酸性废水中的亚硝酸盐转化为无污染的N2，
工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Zn作原电池的正极
B.Cu周围的pH升高
C.Zn表面发生的电极反应式为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
D.每生成22.4 L N2，转移6 mol电子
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从题图中可知，N在Cu表面得电子转化为N2，则Cu为正极，因此Zn为负极，A项错误；Cu作正极，对应的电极反应式为8H++
2N+6e-===N2↑+4H2O，反应消耗H+，因此pH会升高，B项正确;酸性环境下，Zn表面发生的电极反应式中不应有OH-，C项错误;没有说明是否为标准状况，因此无法用22.4 L进行计算，D项错误。
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8.中国科学院研究所发布的新型固态锂硫正极材料(2Li2S·CuI)，能量密度较高且成本较低。由这种材料制成的锂离子电池如图所示，反应的化学方程式为3Li+S+CuS+LiI 2Li2S·CuI。下列说法错误的是(　　)
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A.放电时，a极电势高于b极
B.放电时，b极上的电极反应式：3Li++S+CuS+LiI+3e-===2Li2S·CuI
C.充电时，每转移1 mol电子，a极增重7 g
D.电解质溶液不能采用水溶液
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a极是活泼金属Li，作原电池的负极，b为正极，放电时a极发生
Li-e-===Li+，正极发生3Li++S+CuS+LiI+3e-===2Li2S·CuI；放电
解析
时a极是活泼金属Li，作原电池的负极，b为正极，电极电势负极低于正极，A项错误；由分析可知，放电时，b极(正极)上的电极反应式3Li++S+CuS+LiI+3e-===2Li2S·CuI，B项正确；充电时，a极发生Li++e-===Li，每转移1 mol电子，a极增重1 mol Li，质量为7 g，C项正确；该电池使用活泼金属Li作原电池的负极，Li与水会反应，D项正确。
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9.(2025·深圳模拟)我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的Zn-NH3电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
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A.放电时，负极反应为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-
B.充电时，阴极室电解质溶液pH增大
C.复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2
D.充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减少28 g
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根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子与氢氧根离子结合生成[Zn(OH)4]2-，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-，复合石墨是正极，发生还原反应，电极反应为4H2O+2e-===H2↑+2OH-，充电时，复合石墨是阳极，电极反应为2NH3·H2O-6e-+6OH-===N2↑+8H2O，Zn是阴极，电极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，据此分析解题。由分析可知，放电时，负极反应为Zn+4OH--2e-===[Zn(OH)4]2-，A项
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正确；充电时，阴极的反应为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，当转移2 mol电子时，生成4 mol OH-，有2 mol OH-透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液pH增大，B项正确；由分析的电极反应可知，复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2,
C项正确；充电时，每生成3 mol Zn，转移6 mol电子，阳极生成1 mol氮气，同时会有6 mol OH-透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加6 mol×17 g/mol-28 g=74 g，D项错误。
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10.某乙烯燃料电池的工作原理如图
所示。下列说法正确的是(　　)
A.放电时，电子由电极b经外电路流
向电极a
B.电极a的电极反应式为CH2==CH2-
2e-+H2O===CH3CHO+2H+
C.当有0.2 mol H+通过质子交换膜时，
电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12 L
D.验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu(OH)2，加热，观察现象
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由题图可知，氧气得到电子发生还原反应：O2+4e-+4H+===2H2O,则b为正极，乙烯失去电子发生氧化反应：CH2==CH2-2e-+H2O===
CH3CHO+2H+，a为负极；放电时，电子由负极a经过外电路流向正极b，A项错误；a为负极，乙烯失去电子发生氧化反应：CH2==CH2-2e-+H2O===CH3CHO+2H+，B项正确；没有说明标准状况，不确定消耗氧气的体积，C项错误；乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应，故应该取反应后的左室溶液，加入过量氢氧化钠调节溶液为碱性，然后再加入新制Cu(OH)2，加热，观察现象，D项错误。
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