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第32讲　原电池　化学电源
一、选择题（本题包括11小题，每小题只有一个选项符合题意）
1.下列说法中正确的是（　　）
A.原电池是把化学能转化为电能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C.原电池两极均发生氧化还原反应
D.原电池中电流从负极流出
2.（2024·绥化模拟）下列装置中既能产生电流又能验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱的是（　　）
3.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A.电池放电时，负极质量减轻
B.电池放电时，c（H＋）减小
C.电池充电时总反应为2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4
D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
4.（2023·海南高考8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.b电极为电池正极
B.电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C.电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D.每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
5.纽扣式锌银电池是一种携带方便的微型一次电池，其结构如图所示，下列有关说法正确的是（　　）
A.电池工作时，电子从锌极经过KOH溶液流向Ag2O
B.电池工作一段时间后，电解质溶液的碱性不变
C.电池工作时，负极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2OH－＋2Ag
D.电池工作时，OH－向锌电极方向移动
6.（2023·广东高考6题）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（　　）
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－4OH－
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
7.（2024·威海模拟）我国太空空间站安装了250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2＋O22H2O，负极反应为H2＋C－2e－H2O＋CO2。下列推断正确的是（　　）
A.正极反应为4OH－＋4e－2H2O＋O2↑
B.当电池供应1 mol水蒸气时，转移4 mol电子
C.放电时C向负极移动
D.放电时电子向负极移动
8.CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是（　　）
A.C迁移方向为界面X→电极b
B.电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1
C.电极b为负极，发生的电极反应为2C－4e－O2↑＋2CO2↑
D.电池总反应为Li2CO3Li2O＋CO2↑
9.（2024·德阳模拟）一种NO—空气燃料电池的工作原理如图所示（质子交换膜只允许H＋通过），该电池工作时，下列说法正确的是（　　）
A.装置中左侧多孔石墨棒为该电池的正极
B.H＋通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动
C.放电过程中，若产生1 mol HNO3，消耗的氧气的物质的量为0.75 mol
D.放电过程中负极的电极反应式为NO－3e－＋4OH－N＋H2O
10.（2024·徐州模拟）酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A.电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的Pt电极
B.负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2OCH3COOH＋4H＋
C.该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH增大
D.每消耗标准状况下22.4 L O2时，外电路就通过4 mol电子
11.（2024·广州模拟）由铁氰化钾和亚铁氰化钾混合溶液组成的电池体系是一种研究较多的热电化学电池，其放电原理如图所示，将两个电极置于温度不同的电解液环境中，电极之间便可以形成电势差。下列说法正确的是（　　）
A.热端电极为负极，发生还原反应
B.放电一段时间后，Fe（CN浓度增大，Fe（CN浓度减小
C.冷端电极上发生反应：Fe（CN＋e－Fe（CN
D.反应过程中，K＋向热端电极扩散
二、非选择题（本题包括1小题）
12.按要求回答下列问题。
（1）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON（固溶体）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为　　　　　　　。
（2）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为2CH3OH＋3O22CO2＋4H2O，则电极c是　　　　（填“正极”或“负极”），若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为　　　　L。
（3）潜艇中使用的液氨—液氧燃料电池的工作原理如图所示：
电极b是　　　（填“正极”或“负极”）。电极a的电极反应式为　　　　　　　；
该电池工作时消耗11.2 L NH3（标准状况下），则电极b通过　　　mol氧气。
第32讲　原电池　化学电源
1.A　原电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；原电池中电子流出的一极是负极，负极发生氧化反应，B错误；原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，C错误；原电池中电流从正极流出，D错误。
2.D　A项，该原电池中自发进行的反应为锌和铁离子反应生成锌离子和亚铁离子，不能验证铁离子和铜离子的氧化性，错误；B项，两个相同的电极，不能形成原电池，错误；C项，铁遇到浓硝酸发生钝化，该原电池负极为铜，正极为铁，不能验证铁离子和铜离子的氧化性，错误；D项，铜为负极，银为正极，形成原电池，自发进行的反应为铜和铁离子反应生成铜离子和亚铁离子，可以验证铁离子和铜离子的氧化性强弱，正确。
3.A　放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A项错误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c（H＋）减小，B项正确。
4.A　铝为活泼金属，发生氧化反应，为负极，则石墨为正极，即b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子：Al－3e－Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供mol×3＝mol电子的电量，D错误。
5.D　由题图可知，该装置为化学能转化成电能的原电池，锌为原电池的负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2，氧化银为正极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，电池总反应为Zn＋Ag2O＋H2OZn（OH）2＋2Ag。电池工作时，电子不能经过溶液传递，A、B、C错误；原电池中，阴离子移向负极，则电池工作时，OH－向锌电极方向移动，D正确。
6.B　由题图分析可知，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故正极Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，故最多去除2 mol Cl－，D错误。
7.C　A项，该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故不含有OH－，正极反应为O2＋4e－＋2CO22C，错误；B项，由总反应2H2＋O22H2O可知，转移4 mol电子可产生2 mol水，因此供应1 mol水蒸气只需要转移2 mol电子，错误；C项，电池放电时，阴离子向负极移动，则C向负极移动，正确；D项，放电时电子由负极沿导线向正极移动，错误。
8.B　根据题图可知，电极a上O2得到电子变为，则电极a为正极；电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，则电极b为负极。C会向负极区移动，A正确；电极b为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为2C－4e－O2↑＋2CO2↑，依据得失电子守恒，可知电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，B错误，C正确；正极上发生反应：O2＋4e－2，将正、负两电极反应式相加可得电池总反应为Li2CO3Li2O＋CO2↑，D正确。
9.C　NO—空气燃料电池，左侧通入NO得到HNO3，发生氧化反应，则左侧电极为原电池的负极，右侧电极为原电池的正极，A错误；在原电池中，阳离子向正极移动，所以H＋通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨棒移动，B错误；放电过程中，NO转化成1 mol HNO3，转移3 mol电子，1 mol氧气参加反应转移4 mol电子，根据得失电子守恒，则存在关系式：4HNO3～3O2，若产生1 mol HNO3，消耗的氧气的物质的量为0.75 mol，C正确；根据题目信息，NO在负极放电，电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，D错误。
10.A　A项，电子从呼气的Pt电极经导线流向通入氧气的Pt电极，电子不能通过质子交换膜移动，错误；B项，呼气的Pt电极为原电池的负极，乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2OCH3COOH＋4H＋，正确；C项，通入氧气的Pt电极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，放电时消耗氢离子，则正极区溶液的pH增大，正确；D项，每消耗标准状况下22.4 L O2时，即消耗1 mol氧气，电路中转移4 mol电子，正确。
11.C　热端电极失电子，是负极，电极反应：Fe（CN－e－Fe（CN，冷端电极得电子，是正极，电极反应：Fe（CN＋e－Fe（CN，则放电一段时间后，Fe（CN、Fe（CN浓度不变，A、B错误；冷端电极上发生反应Fe（CN＋e－Fe（CN，C正确；反应过程中，K＋向正极扩散，即向冷端电极扩散，D错误。
12.（1）从b到a　CO＋O2－－2e－CO2　（2）负极　11.2　（3）正极　2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O　0.375
解析：（1）该电池多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子由负极流向正极，因此O2－由电极b向电极a移动，电子由电极a通过传感器流向电极b；该装置中CO为燃料，在负极（即a极）通入CO，失电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－CO2。（2）由示意图可知，电子由电极c经负载流向电极d，则电极c为负极，电极d为正极，电极d的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O，若线路中转移2 mol电子，则消耗0.5 mol O2，在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。（3）液氨—液氧燃料电池中，电极a是负极，失电子发生氧化反应，电极b是正极，得电子发生还原反应。电极a的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－N2＋6H2O。该电池工作时消耗11.2 L NH3，即消耗0.5 mol NH3，转移电子的物质的量为1.5 mol，电极b是正极，得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，转移电子的物质的量为1.5 mol，则消耗氧气的物质的量为0.375 mol。
4 / 4第32讲　原电池　化学电源
课标要求
1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，了解原电池及常见化学电源的工作原理。
考点一　原电池的工作原理及应用
（一）从微观层面认识原电池的工作原理
1.原电池的概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。
2.原电池的构成条件
反应 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）
电极 一般是活泼性不同的两电极（金属或石墨）
介质 电解质溶液或熔融电解质或某离子导体等
闭合 回路 两电极连接或接触插入介质
3.原电池的工作原理
（1）原电池工作原理模型图
（2）示例——锌铜原电池
①负极材料：　　　，发生　　　反应，电极反应式：　　　　　　　；
②正极材料：　　　，发生　　　反应，电极反应式：　　　　　　　。
③盐桥的作用
a.连接内电路，形成闭合回路。
b.平衡电荷，使原电池不断形成电流。
（3）原电池中的“三个方向”
①电子移动方向：负极→导线→正极。
②电流方向：正极→导线→负极。
③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向　　　极迁移，阳离子向　　　极迁移。
【提醒】 “电子”只能在电极和导线上移动，“离子”只能在电解质中移动，即“电子不下水，离子不上岸”。
（二）从宏观层面认识原电池原理的应用
1.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CuSO4溶液构成原电池，反应速率　　　。
2.比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活泼性强的金属作　　　，而活泼性弱的金属（或非金属导体）作　　　。
3.设计制作化学电源
（1）首先将氧化还原反应拆分成两个“半反应”——氧化反应和还原反应。
（2）根据原电池的反应特点，结合两个“半反应”，找出正、负极材料和电解质溶液。
示例：根据反应2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2设计原电池，并写出电极反应式。
负极反应式：　　　　　　　；
正极反应式：　　　　　　　。
4.用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池的　　　极而受到保护。
　正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）原电池工作时，溶液中阳离子向负极移动。（　　）
（2）原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极。（　　）
（3）构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。（　　）
（4）原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数。（　　）
（5）图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移。（　　）
（6）图2能实现Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑。（　　）
一 原电池的工作原理
1.下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是（　　）
A.甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B.甲中锌棒直接与稀硫酸接触，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
2.构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。
（1）电极A作　　极，电极反应式为　　　　　　　。
（2）电极B作　　极，电极反应式为　　　　　　　。
（3）硝酸根离子移向　　　　（填“A”或“B”）极。
（4）由此得出的结论是：原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的　　　　有关。
二 原电池原理的应用
3.将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸中，同时向a中加入几滴CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系正确的是（　　）
4.理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。下列能设计成原电池且b极质量增加的是（　　）
　
选项 a极 b极 X溶液
A C Fe 稀硫酸
B Cu Ag 酒精
C Zn Cu FeCl3溶液
D Fe Ag CuSO4溶液
考点二　化学电源
1.一次电池
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　； 正极反应式：　　　　　　　　　　　　　； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO（OH）＋Zn（OH）2
负极反应式：　　　　　　　　　　　　　； 正极反应式：　　　　　　　　　　　　　； 总反应：Zn＋Ag2OZnO＋2Ag
2.二次电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是　　　，正极材料是　　　。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
（1）放电时
负极反应式：　　　　　　　；
正极反应式：　　　　　　　。
（2）充电时
阴极反应式：　　　　　　　；
阳极反应式：　　　　　　　。
【提醒】 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。
3.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。常见燃料有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80％。
（2）氢氧燃料电池
酸性（H＋） 碱性（OH－）
负极反应式
正极反应式
电池总反应式 H2＋O2H2O
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。（　　）
（2）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。（　　）
（3）铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。（　　）
（4）二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。（　　）
（5）铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。（　　）
（6）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。（　　）
一 化学电源
1.（2024·大连模拟）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是（　　）
A.图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由锌电极经电解质溶液流向铜电极
B.图乙：纽扣式锌银电池中，正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋2H＋2Ag＋H2O
C.图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移2 mol电子消耗65 g锌
D.图丁：铅酸蓄电池为二次电池，其正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SPbSO4＋2H2O
2.燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4、C2H6等）与氧气（或空气）反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷（C2H6）燃料电池的说法正确的是（　　）
A.通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移
B.负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－2C＋12H2O
C.该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强
D.燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能
二 电极反应式的书写
3.有如图所示的四个装置，回答相关问题：
（1）图①中，Mg作　　　　　极。
（2）图②中，Mg作　　　　　极，写出负极反应式：　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　，
总反应的离子方程式：　　　　　　　。
（3）图③中，Fe作　　　　极，写出负极反应式：　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　，
总反应的化学方程式：　　　　　　　。
（4）图④装置能否构成原电池？　　　　（填“能”或“否”），若能构成原电池，正极为　　　　，电极反应式为　　　　　　　
（若不能构成原电池，后两问不用回答）。
4.根据电池反应书写电极反应式。
（1）碱性锌铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。
负极反应式：　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　。
（2）一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6LiCoO2＋C6，Li原子嵌入电池负极材料碳（C6）中。
负极反应式：　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　。
（3）Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池总反应：2AgCl＋MgMg2＋＋2Ag＋2Cl－。
负极反应式：　　　　　　　，
正极反应式：　　　　　　　。
（1）电极反应式书写的一般方法
（2）已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法
①首先写出较简单的电极反应式。
②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。
③注意电荷守恒。
1.（2024·湖南高考1题）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
2.（2024·江苏高考8题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2OZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A.电池工作时，MnO2发生氧化反应
B.电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低，不利于电池放电
D.反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
3.（2023·辽宁高考11题）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D.充电总反应：Pb＋S＋2Fe3＋PbSO4＋2Fe2＋
4.（2024·上海高考35、36题）（1）根据如图装置，写出电极a的电极反应式：　　　　　　　　　　　　　。
（2）关于上述电化学反应过程，描述正确的是　　　　。
A.该装置实现电能转化为化学能
B.电极b是负极
C.电子从电极a经过负载到电极b再经过水体回到电极a
D.每1 mol （CH2O）n参与反应时，转移4 mol电子
5.（2024·浙江6月选考19题节选）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　。
该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为　　　　。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L·mol－1；电荷量q（C）＝电流I（A）×时间（s）；NA＝6.0×1023mol－1；e＝1.60×10－19 C]
第32讲　原电池　化学电源
【考点·全面突破】
考点一
必备知识夯实
（一）3.（2）①Zn　氧化　Zn－2e－Zn2＋　②Cu　还原　Cu2＋＋2e－Cu　（3）③负　正
（二）1.加快　2.负极　正极　3.（2）Cu　FeCl3　Cu－2e－Cu2＋　Fe3＋＋e－Fe2＋　4.正
易错辨析
（1）×　（2）√　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×
关键能力突破
1.D　甲不是原电池，A错误；甲中锌棒直接与稀硫酸接触，发生化学腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，B错误。
2.（1）负　Ag－e－Ag＋　（2）正　Ag＋＋e－Ag　（3）A　（4）浓度
3.B　加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于H2SO4的量一定，故a、b产生H2的体积一样多。
4.D　铁与稀硫酸反应是氧化还原反应，但表现为b极的溶解，A不符合题意；铜和银插在酒精溶液中，不存在反应且未形成闭合回路，B不符合题意；锌与氯化铁发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，b极质量不会增加，C不符合题意；铁与硫酸铜发生置换反应，是氧化还原反应，且b极上铜离子得电子生成铜单质从而使质量增加，D符合题意。
考点二
必备知识夯实
1.Zn＋2OH－－2e－Zn（OH）2　MnO2＋H2O＋e－MnO（OH）＋OH－　Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O　Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－　2.Pb　PbO2　（1）Pb＋S－2e－PbSO4　PbO2＋4H＋＋S＋2e－PbSO4＋2H2O　（2）PbSO4＋2e－Pb＋S　PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋S　3.（2）H2－2e－2H＋　H2＋2OH－－2e－2H2O　O2＋2H＋＋2e－H2O　O2＋H2O＋2e－2OH－
易错辨析
（1）×　（2）×　（3）√　（4）√　（5）×　（6）×
关键能力突破
1.B　图乙为纽扣式锌银电池，正极为氧化银得电子发生还原反应，电解质溶液为氢氧化钾溶液，所以正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O2Ag＋2OH－，B错误。
2.C　气体所处的状态未知，不能计算5.6 L O2的物质的量，A错误；乙烷燃料电池中，负极上乙烷失去电子发生氧化反应，电解质溶液呈碱性，则其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－2C＋12H2O，B错误；该电池工作时，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，生成OH－，正极附近溶液的碱性增强，C正确；燃料的化学能不能全部转化为电能，还转化为热能等其他形式的能量，D错误。
3.（1）负
（2）正　Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－　2H2O＋2e－2OH－＋H2↑　2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑
（3）正　Cu－2e－Cu2＋　N＋2H＋＋e－NO2↑＋H2O　Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O
（4）能　Cu　O2＋4e－＋2H2O4OH－
4.（1）Zn－2e－＋2OH－Zn（OH）2　Fe＋4H2O＋3e－Fe（OH）3＋5OH－
（2）LiC6－e－Li＋＋C6　CoO2＋Li＋＋e－LiCoO2
（3）Mg－2e－Mg2＋　AgCl＋e－Ag＋Cl－
【真题·体验品悟】
1.D　理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，A正确；氢氧燃料电池利用原电池原理将化学能转化为电能，对H2与O2反应的能量进行利用，减小了直接燃烧的能量损失，产物无污染，故具有能量转化率高、清洁等优点，B正确；脱嵌是Li＋从电极材料中出来的过程，放电时，Li＋从负极脱嵌，充电时，Li＋从阳极（正极）脱嵌，C正确；太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置，D错误。
2.C　MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，发生还原反应，MnO2作氧化剂，A错误；电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，每生成1 mol MnOOH转移电子数为1×6.02×1023，D错误。
3.B　放电时，左侧电极为负极，电极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，Pb转化为PbSO4，负极质量增大，A项错误；储能过程为充电过程，电能转化为化学能，B项正确；放电时阳离子向正极移动，左侧H＋通过质子交换膜移向右侧，C项错误；放电总反应为Pb＋2Fe3＋＋SPbSO4＋2Fe2＋，则充电总反应为PbSO4＋2Fe2＋Pb＋2Fe3＋＋S，D项错误。
4.（1）2N＋10e－＋12H＋N2↑＋6H2O　（2）B　
解析：（1）由题图可知，电极a上N得电子转化为N2，结合装置中含有质子交换膜可确定产物还有H2O，电极反应式为2N＋10e－＋12H＋N2↑＋6H2O。（2）该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；电极a上N得电子转化为N2，发生还原反应，为正极，则电极b为负极，B正确；原电池中电子从负极流出，经过负载流向正极，电子不通过电解质溶液，C错误；（CH2O）n中C为0价，CO2中C为＋4价，因此每1 mol （CH2O）n参与反应，转移4n mol电子，D错误。
5.O2＋4e－＋2CO22C　70％　
解析：根据题干信息，该燃料电池中H2所在电极为负极，O2所在电极为正极，熔融碳酸盐为电解质，故正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO22C。该条件下，0.49 L H2的物质的量为n（H2）＝＝0.02 mol，工作时，H2失去电子：H2－2e－2H＋，转移的电荷量为2×0.02 mol×6.0×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝3 840 C，工作电荷量为3.2 A×14 min×60 s·min－1＝2 688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为×100％＝70％。
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第32讲　原电池　化学电源
高中总复习·化学
课标要求
1. 从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
2. 认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，了解原电池及常见化学电源的工作原理。
考点·全面突破
01
真题·体验品悟
02
课时·跟踪检测
03
考点·全面突破
锁定要点，聚焦应用
考点一　原电池的工作原理及应用
（一）从微观层面认识原电池的工作原理
1. 原电池的概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。
2. 原电池的构成条件
反应 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）
电极 一般是活泼性不同的两电极（金属或石墨）
介质 电解质溶液或熔融电解质或某离子导体等
闭合回路 两电极连接或接触插入介质
3. 原电池的工作原理
（1）原电池工作原理模型图
（2）示例——锌铜原电池
①负极材料： ，发生 反应，电极反应式：
；
Zn　
氧化　
Zn－2e－
Zn2＋　
②正极材料： ，发生 反应，电极反应式：
。
③盐桥的作用
Cu　
还原　
Cu2＋＋2e－
Cu　
a.连接内电路，形成闭合回路。
b.平衡电荷，使原电池不断形成电流。
（3）原电池中的“三个方向”
①电子移动方向：负极→导线→正极。
②电流方向：正极→导线→负极。
③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向 极迁移，阳离子
向 极迁移。
【提醒】 “电子”只能在电极和导线上移动，“离子”只能在电解质中移
动，即“电子不下水，离子不上岸”。
负　
正　
（二）从宏观层面认识原电池原理的应用
1. 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CuSO4溶液构成原电池，反应速率 。
2. 比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活泼性强的金属作 ，而活泼性弱的金属（或非金
属导体）作 。
加快　
负极　
正极　
（2）根据原电池的反应特点，结合两个“半反应”，找出正、负极材料
和电解质溶液。
示例：根据反应2FeCl3＋Cu 2FeCl2＋CuCl2设计原电池，并写出电极反应式。
负极反应式： ；
正极反应式： 。
Cu－2e－ Cu2＋　
Fe3＋＋e－ Fe2＋　
3. 设计制作化学电源
（1）首先将氧化还原反应拆分成两个“半反应”——氧化反应和还原
反应。
4. 用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池的 极而受到保护。
正　
　正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）原电池工作时，溶液中阳离子向负极移动。 （　×　）
（2）原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正
极。 （　√　）
（3）构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。 （　×　）
（4）原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数。
（　√　）
×
√
×
√
（5）图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移。 （　√　）
（6）图2能实现Cu＋H2SO4 CuSO4＋H2↑。 （　×　）
√
×
一 原电池的工作原理
1. 下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是（　　）
A. 甲、乙装置中，锌棒均作负极，发生氧化反应
B. 甲中锌棒直接与稀硫酸接触，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
√
解析： 　甲不是原电池，A错误；甲中锌棒直接与稀硫酸接触，发生化学
腐蚀，乙中构成了原电池，负极失去电子速率加快，因此正极放出氢气的
速率增大，B错误。
2. 构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或
还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发
生偏转。
（1）电极A作 极，电极反应式为 。
（2）电极B作 极，电极反应式为 。
负　
Ag－e－ Ag＋
正　
Ag＋＋e－ Ag
（3）硝酸根离子移向 （填“A”或“B”）极。
（4）由此得出的结论是：原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解
质的性质有关，还与电解质的 有关。
A　
浓度　
二 原电池原理的应用
3. 将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸中，同时向a中加入几
滴CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系正确的是
（　　）
解析： 　加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，
由于H2SO4的量一定，故a、b产生H2的体积一样多。
√
4. 理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。下列能设计成原
电池且b极质量增加的是（　　）
选项 a极 b极 X溶液
A C Fe 稀硫酸
B Cu Ag 酒精
C Zn Cu FeCl3溶液
D Fe Ag CuSO4溶液
√
解析： 　铁与稀硫酸反应是氧化还原反应，但表现为b极的溶解，A不符
合题意；铜和银插在酒精溶液中，不存在反应且未形成闭合回路，B不符
合题意；锌与氯化铁发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，b极质量
不会增加，C不符合题意；铁与硫酸铜发生置换反应，是氧化还原反应，
且b极上铜离子得电子生成铜单质从而使质量增加，D符合题意。
考点二　化学电源
1. 一次电池
负极反应式：
；
正极反应式：
；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O 2MnO
（OH）＋Zn（OH）2
Zn＋2OH－－2e－ Zn
（OH）2　
MnO2＋H2O＋e－ 　　
MnO（OH）＋OH－　
负极反应式：
；
正极反应式：
；
总反应：Zn＋Ag2O ZnO＋2Ag
Zn＋2OH－－2e－ ZnO＋
H2O　
Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋
2OH－　
2. 二次电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 ，正极材料
是 。总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
Pb　
PbO2　
（1）放电时
负极反应式： ；
正极反应式： 。
（2）充电时
阴极反应式： ；
阳极反应式： 。
【提醒】 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
阳极反应与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应与放电时的负
极反应相反。
Pb＋S －2e－ PbSO4　
PbO2＋4H＋＋S ＋2e－ PbSO4＋2H2O　
PbSO4＋2e－ Pb＋S 　
PbSO4＋2H2O－2e－ PbO2＋4H＋＋S 　
3. 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。常见燃料
有H2、烃、肼、烃的衍生物、NH3、煤气等。电能转化率超过80％。
（2）氢氧燃料电池
酸性（H＋） 碱性（OH－）
负极反应式
正极反应式

电池总反应式 H2＋ O2 H2O
H2－2e－ 2H＋
H2＋2OH－－2e－ 2H2O
O2＋2H＋＋2e－
H2O
O2＋H2O＋2e－ 2OH－
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池。 （　×　）
（2）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。 （　×　）
（3）铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。 （　√　）
（4）二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。（　√　）
（5）铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应。
（　×　）
×
×
√
√
×
（6）燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。（　×　）
×
一 化学电源
1. （2024·大连模拟）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应
用。下列说法错误的是（　　）
A. 图甲：锌铜原电池工作时，电流由铜电极经电流计流向锌电极，再由
锌电极经电解质溶液流向铜电极
B. 图乙：纽扣式锌银电池中，正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋2H＋
2Ag＋H2O
C. 图丙：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移
2 mol电子消耗65 g锌
D. 图丁：铅酸蓄电池为二次电池，其正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H
＋＋S PbSO4＋2H2O
√
解析： 　图乙为纽扣式锌银电池，正极为氧化银得电子发生还原反应，
电解质溶液为氢氧化钾溶液，所以正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋
H2O 2Ag＋2OH－，B错误。
2. 燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4、C2H6等）与氧气（或空气）反应
将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷
（C2H6）燃料电池的说法正确的是（　　）
A. 通入5.6 L O2完全反应后，有1 mol电子发生转移
B. 负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－ 2C ＋12H2O
C. 该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强
D. 燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能
√
解析： 　气体所处的状态未知，不能计算5.6 L O2的物质的量，A错误；
乙烷燃料电池中，负极上乙烷失去电子发生氧化反应，电解质溶液呈碱
性，则其电极反应式为C2H6＋18OH－－14e－ 2C ＋12H2O，B错
误；该电池工作时，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，生成OH
－，正极附近溶液的碱性增强，C正确；燃料的化学能不能全部转化为电
能，还转化为热能等其他形式的能量，D错误。
二 电极反应式的书写
3. 有如图所示的四个装置，回答相关问题：
（1）图①中，Mg作 极。
负　
（2）图②中，Mg作 极，写出负极反应式：
，正极反应式： ，总反
应的离子方程式： 。
正　
Al＋4OH－－3e－
[Al（OH）4]－
2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑
2Al＋2OH－＋6H2O 2[Al（OH）4]－＋3H2↑
（3）图③中，Fe作 极，写出负极反应式：
，
正极反应式： ，
总反应的化学方程式：
。
正　
Cu－2e－ Cu2
＋
N ＋2H＋＋e－ NO2↑＋H2O
Cu＋4HNO3（浓） Cu（NO3）2＋2NO2↑＋
2H2O
（4）图④装置能否构成原电池？ （填“能”或“否”），若能构
成原电池，正极为 ，电极反应式为
（若不能构成原电池，后两问不用回答）。
能　
Cu　
O2＋4e－＋2H2O 4OH－
4. 根据电池反应书写电极反应式。
（1）碱性锌铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn（OH）2
＋2Fe（OH）3＋4KOH。
负极反应式： ，
正极反应式： 。
（2）一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6 LiCoO2＋C6，Li原子嵌入电池
负极材料碳（C6）中。
负极反应式： ，
正极反应式： 。
Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2
Fe ＋4H2O＋3e－ Fe（OH）3＋5OH－
LiC6－e－ Li＋＋C6
CoO2＋Li＋＋e－ LiCoO2
（3）Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池总反应：
2AgCl＋Mg Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。
负极反应式： ，
正极反应式： 。
Mg－2e－ Mg2＋
AgCl＋e－ Ag＋Cl－
（1）电极反应式书写的一般方法
（2）已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法
①首先写出较简单的电极反应式。
②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。
③注意电荷守恒。
真题·体验品悟
感悟高考，明确方向
1. （2024·湖南高考1题）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
√
解析： 　理想的新能源应具有可再生、无污染等特点，A正确；氢氧燃料
电池利用原电池原理将化学能转化为电能，对H2与O2反应的能量进行利
用，减小了直接燃烧的能量损失，产物无污染，故具有能量转化率高、清
洁等优点，B正确；脱嵌是Li＋从电极材料中出来的过程，放电时，Li＋从
负极脱嵌，充电时，Li＋从阳极（正极）脱嵌，C正确；太阳能电池是一种
将太阳能转化为电能的装置，D错误。
2. （2024·江苏高考8题）碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O
ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
（　　）
A. 电池工作时，MnO2发生氧化反应
B. 电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
√
解析： 　MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，发生还原反应，
MnO2作氧化剂，A错误；电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较
低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，每生成1 mol
MnOOH转移电子数为1×6.02×1023，D错误。
3. （2023·辽宁高考11题）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正
确的是（　　）
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：Pb＋S ＋2Fe3＋ PbSO4＋2Fe2＋
√
解析： 　放电时，左侧电极为负极，电极反应式为Pb－2e－＋S
PbSO4，Pb转化为PbSO4，负极质量增大，A项错误；储能过程为充电过
程，电能转化为化学能，B项正确；放电时阳离子向正极移动，左侧H＋通
过质子交换膜移向右侧，C项错误；放电总反应为Pb＋2Fe3＋＋S
PbSO4＋2Fe2＋，则充电总反应为PbSO4＋2Fe2＋ Pb＋2Fe3＋＋S ，D
项错误。
4. （2024·上海高考35、36题）（1）根据如图装置，写出电极a的电极反
应式： 。
2N ＋10e－＋12H＋ N2↑＋6H2O
解析： 由题图可知，电极a上N 得电子转化为N2，结合装置中含有
质子交换膜可确定产物还有H2O，电极反应式为2N ＋10e－＋12H＋
N2↑＋6H2O。
（2）关于上述电化学反应过程，描述正确的是 。
A. 该装置实现电能转化为化学能
B. 电极b是负极
C. 电子从电极a经过负载到电极b再经过水体回到电极a
D. 每1 mol （CH2O）n参与反应时，转移4 mol电子
B　
解析：该装置为原电池，将化学能转化为电能，A错误；电极a上N 得电子转化为N2，发生还原反应，为正极，则电极b为负极，B正确；原电池中电子从负极流出，经过负载流向正极，电子不通过电解质溶液，C错误；（CH2O）n中C为0价，CO2中C为＋4价，因此每1 mol （CH2O）n参与反应，转移4n mol电子，D错误。
5. （2024·浙江6月选考19题节选）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池
中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，
正极上的电极反应式是 。
该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L·mol－1；电荷量q（C）＝电流I（A）×时间（s）；NA＝6.0×1023mol－1；e＝1.60×10－19 C]
O2＋4e－＋2CO2 2C
70％　
解析：根据题干信息，该燃料电池中H2所在电极为负极，O2所在电极为正
极，熔融碳酸盐为电解质，故正极的电极反应式为O2＋4e－＋2CO2
2C 。该条件下，0.49 L H2的物质的量为n（H2）＝ ＝0.02
mol，工作时，H2失去电子：H2－2e－ 2H＋，转移的电荷量为2×0.02
mol×6.0×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝3 840 C，工作电荷量为3.2 A×14
min×60 s·min－1＝2 688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为
×100％＝70％。
课时·跟踪检测
培优集训，提升素养
一、选择题（本题包括11小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. 下列说法中正确的是（　　）
A. 原电池是把化学能转化为电能的装置
B. 原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应
C. 原电池两极均发生氧化还原反应
D. 原电池中电流从负极流出
解析： 　原电池是将化学能转化为电能的装置，A正确；原电池中电子流
出的一极是负极，负极发生氧化反应，B错误；原电池中负极发生氧化反
应，正极发生还原反应，C错误；原电池中电流从正极流出，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
√
2. （2024·绥化模拟）下列装置中既能产生电流又能验证Fe3＋与Cu2＋氧化
性强弱的是（　　）
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析： 　A项，该原电池中自发进行的反应为锌和铁离子反应生成锌
离子和亚铁离子，不能验证铁离子和铜离子的氧化性，错误；B项，两
个相同的电极，不能形成原电池，错误；C项，铁遇到浓硝酸发生钝
化，该原电池负极为铜，正极为铁，不能验证铁离子和铜离子的氧化
性，错误；D项，铜为负极，银为正极，形成原电池，自发进行的反应
为铜和铁离子反应生成铜离子和亚铁离子，可以验证铁离子和铜离子
的氧化性强弱，正确。
1
2
3
4
5
6
7
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10
11
12
3. 铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池，其构造如图所示。下列说法不正确的
是（　　）
A. 电池放电时，负极质量减轻
B. 电池放电时，c（H＋）减小
C. 电池充电时总反应为2PbSO4＋2H2O Pb＋PbO2＋
2H2SO4
D. 铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低
解析： 　放电时，负极Pb失去电子转化为PbSO4，负极质量增加，A项错
误；放电过程中消耗H2SO4，溶液中c（H＋）减小，B项正确。
√
1
2
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9
10
11
12
4. （2023·海南高考8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，
如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. b电极为电池正极
B. 电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D. 每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析： 　铝为活泼金属，发生氧化反应，为负极，则石墨为正极，即b电
极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na
＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离
子：Al－3e－ Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消
耗1 kg Al ，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的
电量，D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
5. 纽扣式锌银电池是一种携带方便的微型一次电池，其结构如图所示，下
列有关说法正确的是（　　）
A. 电池工作时，电子从锌极经过KOH溶液流向Ag2O
B. 电池工作一段时间后，电解质溶液的碱性不变
C. 电池工作时，负极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O 2OH－＋2Ag
D. 电池工作时，OH－向锌电极方向移动
√
1
2
3
4
5
6
7
8
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11
12
解析： 　由题图可知，该装置为化学能转化成电能的原电池，锌为原电
池的负极，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－ Zn（OH）2，氧化银为正
极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O 2Ag＋2OH－，电池总反应为Zn＋
Ag2O＋H2O Zn（OH）2＋2Ag。电池工作时，电子不能经过溶液传
递，A、B、C错误；原电池中，阴离子移向负极，则电池工作时，OH－向
锌电极方向移动，D正确。
1
2
3
4
5
6
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11
12
6. （2023·广东高考6题）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现
废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（　　）
A. Ag作原电池正极
B. 电子由Ag经活性炭流向Pt
C. Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
D. 每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－
√
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
11
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解析： 　由题图分析可知，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭
流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故正极Pt表面发生的电极反应为O2＋
4H＋＋4e－ 2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol
电子，故最多去除2 mol Cl－，D错误。
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7. （2024·威海模拟）我国太空空间站安装了250 kW的MCFC型燃料电
池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料
为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2＋O2 2H2O，负
极反应为H2＋C －2e－ H2O＋CO2。下列推断正确的是（　　）
A. 正极反应为4OH－＋4e－ 2H2O＋O2↑
B. 当电池供应1 mol水蒸气时，转移4 mol电子
C. 放电时C 向负极移动
D. 放电时电子向负极移动
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解析： 　A项，该原电池的电解质为熔融的K2CO3，没有水作为溶剂，故
不含有OH－，正极反应为O2＋4e－＋2CO2 2C ，错误；B项，由总
反应2H2＋O2 2H2O可知，转移4 mol电子可产生2 mol水，因此供应1
mol水蒸气只需要转移2 mol电子，错误；C项，电池放电时，阴离子向负
极移动，则C 向负极移动，正确；D项，放电时电子由负极沿导线向正
极移动，错误。
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8. CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是（　　）
A. C 迁移方向为界面X→电极b
B. 电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1
C. 电极b为负极，发生的电极反应为2C －4e－ O2↑＋2CO2↑
D. 电池总反应为Li2CO3 Li2O＋CO2↑
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解析： 　根据题图可知，电极a上O2得到电子变为 ，则电极a为正
极；电极b上熔融Li2CO3失去电子变为CO2、O2，则电极b为负极。C 会
向负极区移动，A正确；电极b为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应
为2C －4e－ O2↑＋2CO2↑，依据得失电子守恒，可知电极a上消耗
的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶2，B错误，C正确；正极
上发生反应：O2＋4e－ 2 ，将正、负两电极反应式相加可得电池总
反应为Li2CO3 Li2O＋CO2↑，D正确。
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9. （2024·德阳模拟）一种NO—空气燃料电池的工作原理如图所示（质子交换膜只允许H＋通过），该电池工作时，下列说法正确的是（　　）
A. 装置中左侧多孔石墨棒为该电池的正极
B. H＋通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动
C. 放电过程中，若产生1 mol HNO3，消耗的氧气的物质的量为0.75 mol
D. 放电过程中负极的电极反应式为NO－3e－＋4OH－ N ＋H2O
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解析： 　NO—空气燃料电池，左侧通入NO得到HNO3，发生氧化反应，
则左侧电极为原电池的负极，右侧电极为原电池的正极，A错误；在原电
池中，阳离子向正极移动，所以H＋通过质子交换膜从左侧向右侧多孔石墨
棒移动，B错误；放电过程中，NO转化成1 mol HNO3，转移3 mol电子，1
mol氧气参加反应转移4 mol电子，根据得失电子守恒，则存在关系式：
4HNO3～3O2，若产生1 mol HNO3，消耗的氧气的物质的量为0.75 mol，C
正确；根据题目信息，NO在负极放电，电极反应式为NO－3e－＋
2H2O N ＋4H＋，D错误。
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10. （2024·徐州模拟）酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电
池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法不
正确的是（　　）
A. 电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的Pt电极
B. 负极的电极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O CH3COOH＋4H＋
C. 该电池工作一段时间后，正极区溶液的pH增大
D. 每消耗标准状况下22.4 L O2时，外电路就通过4 mol电子
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解析： 　A项，电子从呼气的Pt电极经导线流向通入氧气的Pt电极，电子
不能通过质子交换膜移动，错误；B项，呼气的Pt电极为原电池的负极，
乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，电极反应式为CH3CH2OH－
4e－＋H2O CH3COOH＋4H＋，正确；C项，通入氧气的Pt电极为正
极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式
为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，放电时消耗氢离子，则正极区溶液的pH增
大，正确；D项，每消耗标准状况下22.4 L O2时，即消耗1 mol氧气，电路
中转移4 mol电子，正确。
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11. （2024·广州模拟）由铁氰化钾和亚铁氰化钾混合溶液组成的电池体系是一种研究较多的热电化学电池，其放电原理如图所示，将两个电极置于温度不同的电解液环境中，电极之间便可以形成电势差。下列说法正确的是（　　）
A. 热端电极为负极，发生还原反应
B. 放电一段时间后，Fe（CN 浓度增大，Fe（CN 浓度减小
C. 冷端电极上发生反应：Fe（CN ＋e－ Fe（CN
D. 反应过程中，K＋向热端电极扩散
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解析： 　热端电极失电子，是负极，电极反应：Fe（CN －e－
Fe（CN ，冷端电极得电子，是正极，电极反应：Fe（CN ＋e－
Fe（CN ，则放电一段时间后，Fe（CN 、Fe（CN 浓
度不变，A、B错误；冷端电极上发生反应Fe（CN ＋e－ Fe
（CN ，C正确；反应过程中，K＋向正极扩散，即向冷端电极扩散，D
错误。
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二、非选择题（本题包括1小题）
12. 按要求回答下列问题。
（1）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。
该电池中O2－可以在固体介质NASICON（固溶体）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
极反应为 。
从b到a　
CO＋O2－－2e－ CO2
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解析： 该电池多孔电极a为负极，多孔电极b为正极，电解质溶液中阳
离子向正极移动，阴离子向负极移动，电子由负极流向正极，因此O2－由
电极b向电极a移动，电子由电极a通过传感器流向电极b；该装置中CO为燃
料，在负极（即a极）通入CO，失电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋
O2－－2e－ CO2。
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（2）CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和
O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：
电池总反应为2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O，则电极c是 （填
“正极”或“负极”），若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电
池消耗的O2在标准状况下的体积为 L。
负极　
11.2　
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解析： 由示意图可知，电子由电极c经负载流向电极d，则电极c为负
极，电极d为正极，电极d的电极反应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，若线
路中转移2 mol电子，则消耗0.5 mol O2，在标准状况下的体积为0.5
mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L。
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（3）潜艇中使用的液氨—液氧燃料电池的工作原理如图所示：
电极b是 （填“正极”或“负极”）。电极a的电极反应式
为 ；
该电池工作时消耗11.2 L NH3（标准状况下），则电极b通过 mol
氧气。
正极　
2NH3－6e－＋6OH－ N2＋6H2O
0.375　
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解析： 液氨—液氧燃料电池中，电极a是负极，失电子发生氧化反
应，电极b是正极，得电子发生还原反应。电极a的电极反应式为2NH3－6e
－＋6OH－ N2＋6H2O。该电池工作时消耗11.2 L NH3，即消耗0.5 mol
NH3，转移电子的物质的量为1.5 mol，电极b是正极，得电子发生还原反
应，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，转移电子的物质的量为1.5
mol，则消耗氧气的物质的量为0.375 mol。
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