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第33讲　原电池
1．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。
考点一　原电池的工作原理及应用
1．原电池的概念及构成条件
(1)定义：将化学能转化为电能的装置。
(2)原电池的形成条件
①能自发进行的氧化还原反应。
②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2．原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)
(1)原电池工作原理示意图
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。
②盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。
3．原电池的应用
(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(或能导电的非金属)。
(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)设计原电池：首先将氧化还原反应分成两个半反应，其次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。
　正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)放热的反应都可设计成原电池。(　×　)
(2)盐桥是所有原电池构成的必要条件。(　×　)
(3)在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。(　√　)
(4)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属。(　×　)
(5)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(　√　)
题组一　原电池的构成及工作原理
1．与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是(　D　)
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：甲装置没有形成闭合回路，不能构成原电池，A错误；甲装置中锌棒直接与稀硫酸接触，发生化学腐蚀，乙装置中构成了原电池，负极失去电子的速率加快，因此正极放出氢气的速率增大，B错误；甲中发生化学反应，乙中形成原电池，碳棒为正极，故只有乙中电解质溶液中的阳离子向碳棒迁移，C错误；盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触，迅速平衡电荷，使由它连接的两溶液保持电中性，提高电池效率，D正确。
2．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(　B　)
A．(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)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↑
解析：(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。
判断原电池正、负极的四种方法
依据反应类型 ①失去电子的电极为负极，发生氧化反应；②得到电子的电极为正极，发生还原反应
依据电子定向移动方向和电流方向 ①电子流出的电极为负极，电子经外电路流入正极；②电流流出的电极为正极，电流经外电路流入负极
依据离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动
依据电极现象 一般不断溶解、质量减小的电极为负极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为正极
[特别提醒]原电池的正、负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属不一定是负极，但发生氧化反应的一定是负极。
题组二　原电池工作原理的应用
3．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极质量减小；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(　C　)
A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c
解析：把四个实验从左到右分别编号为①②③④，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，金属活动性：b＞c；由实验③可知，d作原电池负极，c作正极，金属活动性：d＞c；由实验④可知，d作原电池负极，a作原电池正极，金属活动性：d＞a。
4．根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式：
①不含盐桥 ②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2+ 正极：Fe3+＋e－===Fe2+
设计制作化学电源的基本步骤
考点二　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：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－；
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＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
充电时的反应
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
3．燃料电池
(1)含义
燃料电池是一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)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。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－===CO＋6H2O。
③固体氧化物(其中O2-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(CO)
正极：O2＋6e－＋3CO2===3CO；
负极：CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O。
　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)在碱性锌锰电池中，碳棒只起导电作用，并不参加化学反应。(　√　)
(3)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应。(　×　)
(4)二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应。(　√　)
(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。(　×　)
题组一　二次电池
1．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　)
A．电池放电时，负极质量减小
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
2．(2023·新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如图所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(　C　)
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2+由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2+＋V2O5＋nH2O
解析：分析题图电池：
由电池充放电时的物质转化可知，放电时，Zn为负极、V2O5为正极，A正确；放电时，阳离子(Zn2+)向正极迁移，B正确；根据电池分析可知，电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C错误；由上述分析可知，D正确。
可充电电池分析的思维模型
题组二　燃料电池
3．(2024·广东湛江一模)如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是(　B　)
A．电子由氧气通入的Pt电极流出
B．质子(H＋)通过质子交换膜从负极流向正极
C．每消耗22.4 L O2，会产生1 mol醋酸
D．左侧Pt电极表面发生的反应：CH3CH2OH＋2e－===CH3COOH＋2H＋
解析：由题图可知，氧气通入的Pt电极作电池正极，电子流入正极，A错误；电池工作时，质子(H＋)通过质子交换膜从负极流向正极，B正确；不是标准状况下，O2的物质的量无法判断，C错误；左侧Pt电极表面发生的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH，D错误。
4．某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是(　D　)
A．a为O2，b为CH4
B．CO向正极移动
C．此电池在常温时也能工作
D．正极电极反应式为2CO2＋O2＋4e－===2CO
解析：燃料电池中通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，故a是CH4，b为空气，A项错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，即CO向负极移动，B项错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，C项错误；正极上O2得电子和CO2反应生成CO，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，D项正确。
解答燃料电池题目的几个关键点
(1)注意介质成分，是电解质溶液还是熔融盐、氧化物或是有机溶剂。
(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。
题组三　电极反应式的书写
5．根据电池反应书写电极反应式。
(1)碱性铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
负极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，
正极反应式：FeO＋4H2O＋3e－===
Fe(OH)3＋5OH－。
(2)一种锂电池的反应为CoO2＋LiC6===LiCoO2＋C6，锂原子嵌入电池负极材料碳(C6)中。
负极反应式：LiC6－e－===Li＋＋C6，
正极反应式：CoO2＋Li＋＋e－===LiCoO2。
(3)甲烷—氧气燃料电池(正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，下面只需写出负极反应式即可)。
①CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O(碱性介质)；
②CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋(酸性介质)；
③CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O(碳酸盐作介质)；
④CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)。
电极反应式的书写方法
方法一：直接书写
方法二：间接书写
第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电极的正极反应式。
第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。
化学电源的基本考查分析
化学电源是历年高考的“常客”，其命题的基本原则是在考查原电池基本工作原理的基础上适当地进行创新，我们在学习这部分内容的时候一定要以教材中呈现的酸、碱性锌锰电池、铅酸蓄电池、氢氧燃料电池为载体，进一步理解原电池工作原理在化学电源中的应用，能够归纳出化学电源的主要考查方向并形成分析化学电源问题的思维模型。
【考题】　(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，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 MnO(OH)，转移电子数为 2×6.02×1023 (1)碱性锌锰电池的正、负极分别是谁？两个电极上分别发生什么反应？ (2)原电池工作时氢氧根离子向哪一极区移动？ (3)写出生成MnO(OH)的电极反应式并根据电极反应式计算转移的电子的数目。 (4)温度会对化学反应速率造成什么影响？ 【答案】　C
【教材】　(人教版选择性必修1 P98) 碱性锌锰电池(如图)，总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 (1)能根据装置图和原电池的工作原理判断正、负极：Zn一端作负极，MnO2一端作正极。 (2)能结合介质的酸碱性书写原电池的电极反应式，负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：MnO2＋H2O＋e－=== MnO(OH)＋OH－ (3)能根据有关反应进行简单计算
1．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　)
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
解析：Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变成Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H＋迁移至铜电极，H＋得电子变成H2，因而c(H＋)减小，A项错误；Ag2O作正极，得电子，被还原成Ag，结合KOH溶液作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B项正确；Zn为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅酸蓄电池总反应式为PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。
2．(2024·广东深圳一模)我国科学家设计了水/有机混合高能锂硫电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　C　)
A．硫电极为负极
B．Cu2+通过阳离子交换膜向锂电极方向迁移
C.硫电极上发生的反应为2Cu2+＋S＋4e－===Cu2S
D．理论上，每消耗1 mol S，同时消耗2 mol Li
解析：由题图可知，铜离子得到电子，因此硫电极为正极，电极反应式为2Cu2+＋S＋4e－===Cu2S，锂电极为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，A错误，C正确；原电池中阳离子向正极(硫电极)移动，B错误；依据电子守恒可知，每消耗1 mol S，同时消耗4 mol Li，D错误。
3．(2023·海南卷)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　)
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
解析：铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，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Al－3e－===Al3+，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kgAl，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。
1．(2024·北京卷)酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是(　D　)
A．石墨作电池的负极材料
B．电池工作时，NH向负极方向移动
C．MnO2发生氧化反应
D．锌筒发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2+
解析：酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，A错误；原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，B错误；MnO2发生得电子的还原反应，C错误；锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应：Zn－2e－===Zn2+，D正确。
2．(2024·河北卷)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3 丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
下列说法错误的是(　C　)
A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4
B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移
D．放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
解析：放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由＋4降低为＋3，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、Mg电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg电极为阴极，放电时正极反应式为Mg2+＋2CO2＋2e－===MgC2O4、负极反应式为Mg－2e－===Mg2+，将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：Mg＋2CO2===MgC2O4，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2+向阴极迁移，C错误；根据放电时的电极反应式可知，每转移2 mol电子，有2 mol CO2参与反应，因此每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2，D正确。
3．(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是(　C　)
A．电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
解析：由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH－，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，b电极为电池负极，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为Cu2O－2e－＋2OH－===2CuO＋H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A正确；b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为Cu2O，Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据反应2C6H12O6＋O2===2C6H12O7可知，1 mol C6H12O6参加反应时转移2 mol电子，则消耗18 mg (0.1 mmol)葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故Na＋迁移方向为b→a，D正确。
4．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　B　)
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＋SO＋2Fe3+===PbSO4＋2Fe2+
解析：该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H＋通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2+===Pb＋SO＋2Fe3+，D错误。
课时作业33
(总分：60分)
一、选择题(每小题3分，共30分。每小题只有1个选项符合题意)
1．(2025·河北沧衡八校联盟期中联考)原电池装置图如图，有关说法错误的是(　A　)
A．电子流向为Fe→导线→Cu→盐桥
B．盐桥中的阳离子移向CuSO4溶液
C．左烧杯中加入硫氰化钾(KSCN)溶液，溶液不会变红
D．电池的总反应为Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu
解析：铁比铜活泼，铁为负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，铜为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu。原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电池中，电子不能在电解质溶液中通过，正确的应为Fe→导线→Cu，A错误；原电池中阳离子移向正极，阳离子应移向CuSO4溶液，B正确；电池总反应为铁置换铜的反应，离子方程式为Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu，D正确。
2．将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是(　B　)
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定量，产生H2的体积一样多。
3．(2025·河北保定定州期末)某化学兴趣小组设计的一个简易的原电池装置如图，室温下进行了四组实验。下列说法正确的是(　C　)
实验标号 ① ② ③
a电极材料 石墨 石墨 铁单质
b溶液(足量) FeCl3溶液 浓硝酸 CuSO4溶液
A．实验①中正极的电极反应式为Fe3+＋3e－===Fe
B．实验②中电流表的指针会发生偏转，NO向a电极移动
C．当实验③中外电路通过0.1 mol电子时，理论上Cu电极的质量增加3.2 g
D．实验④放电过程中，a电极质量减少，b溶液的酸性增强
解析：Cu能与FeCl3发生Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，根据原电池工作原理，Cu为负极，石墨为正极，正极上得电子，即电极反应式为Fe3+＋e－===Fe2+，A错误；Cu能与浓硝酸发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，该反应为氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表的指针会偏转，NO向负极移动，即向Cu电极移动，B错误；该反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，a电极为负极，Cu电极为正极，正极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，电路中通过0.1 mol电子，Cu电极上质量增大3.2 g，C正确；发生Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，根据原电池工作原理，Fe为负极，失去电子，a极质量减少，硫酸参与反应生成氢气，溶液的酸性减弱，D错误。
4．铅酸蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是(　D　)
A．放电时，N为负极，其电极反应式为PbO2＋SO＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
B．放电时，c(H2SO4)不变，两极的质量增加
C．充电时，阳极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO
D．充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2
解析：放电时，该装置是原电池，N作正极，A不正确；放电时，正、负极均消耗硫酸，c(H2SO4)减小，B不正确；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO＋4H＋，C不正确；充电时，若N连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D正确。
5．(2025·安徽蒙城五校高三联考)某公司发明了一种新型充电器，仅仅需要一勺水，它便可以产生维持10小时手机使用的电量。其反应原理为Na4Si＋5H2O===2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，则下列说法正确的是(　C　)
A．该电池可用晶体硅作电极材料
B．Na4Si在电池的负极发生还原反应，生成Na2SiO3
C．电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下1.12 L H2
解析：由该电池的反应原理可知，硅化钠是还原剂，其在负极上发生氧化反应；水是氧化剂，其在正极上发生还原反应；反应中电子转移的数目是8e－。该电池工作时生成氢氧化钠溶液，而硅可以与氢氧化钠反应，所以不能用晶体硅作电极材料，A不正确；Na4Si在电池的负极发生氧化反应，B不正确；电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，C正确；当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下2.24 L H2，D不正确。
6．(2025·湖北部分州市高三联考)科学家采用NaNO3/KNO3/CsNO3共晶盐电解液和βAl2O3膜研制了一种熔盐型NaO2电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　C　)
A．电池总反应式为2Na＋O2===Na2O2
B．镍电极的电极反应式为2Na＋＋2e－＋NO===Na2O＋NO
C．该电池工作时，每转移0.2 mol e－，消耗标准状况下O2的体积为4.48 L
D．βAl2O3膜允许Na＋自由通过
解析：根据题干镍电极放电原理图，正极最终产物为Na2O2，所以电池总反应式为2Na＋O2===Na2O2，A正确；镍电极的电极反应式为2Na＋＋2e－＋NO===Na2O＋NO，B正确；该电池工作时，正极最终产物为Na2O2，氧元素化合价由0降低为－1，每转移0.2 mol e－，消耗标准状况下O2的体积为2.24 L，C错误；钠在负极失电子生成Na＋，Na＋通过βAl2O3膜，在正极生成Na2O2，D正确。
7．(2024·湖南益阳质检)为探究AgNO3与KI溶液能否发生氧化还原反应，设计了如下装置：闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出。下列说法正确的是(　C　)
A．Y电极为阴极
B．右侧烧杯中NO经盐桥移向左侧烧杯
C．闭合K后右侧烧杯中溶液pH不断升高
D．若将X电极换成Ag，实验现象不变
解析：根据题目信息和装置可知，该装置为原电池，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，则Y电极是正极，生成的银白色物质为银单质，X电极是负极，A错误；原电池电解质溶液中阴离子向负极移动，盐桥中的硝酸根离子向左侧烧杯移动，钾离子向右侧烧杯中移动，右侧烧杯中NO浓度基本不变，B错误；闭合K后右侧烧杯中银离子得电子生成银单质，银离子浓度下降，溶液pH会升高，C正确；原来X电极发生反应：2I－－2e－===I2，左侧烧杯会显蓝色，若将X电极换成Ag，X电极是负极，发生反应：Ag－e－＋I－===AgI↓，左侧烧杯中会产生黄色沉淀，溶液不变蓝，实验现象改变，D错误。
8．(2024·河北邯郸一模)储氢合金LaNi5储氢时的化学式为LaNi5H6(设各元素的价态均为0)。以LaNi5H6(m)和NiO(OH)(n)为电极，KOH溶液为电解质溶液的二次电池结构如图所示(已知电池工作之前隔膜两侧电解质溶液的质量相等)。
下列说法正确的是(　C　)
A．充电时，n极发生还原反应
B．充电时，电子流向：n→交换膜→m
C．放电时，m极的电极反应式为LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O
D．放电时，若转移1 mol e－，隔膜左侧电解质溶液的质量减少39 g
解析：由题干图示信息可知，虚线代表充电过程，充电时n极为阳极，发生氧化反应，A错误；电子不能经过电解质溶液，B错误；题图中实线代表放电过程，放电时n极为正极，m极为负极，其反应为LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O，C正确；放电时左侧为负极室，右侧为正极室，原电池中电解质溶液中的阳离子移向正极，若转移1 mol e－，则有1 mol K＋从左侧移向右侧，即左侧溶液质量减少1 mol×39 g/mol＝39 g，根据负极电极反应式可知，同时左侧溶液质量又增加1 mol H即增重1 g，故隔膜左侧电解质溶液的质量减少39 g－1 g＝38 g，D错误。
9．(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系SMnO2可充电电池，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是(　C　)
A．充电时，电极b为阳极
B．充电时，阳极附近溶液的pH增大
C．放电时，负极的电极反应：Cu2S－4e－===S＋2Cu2+
D．放电时，溶液中Cu2+向电极b方向迁移
解析：由题图可知，放电时，电极a上MnO2转化为Mn2+，发生还原反应，电极b上Cu2S转化为S和Cu2+，发生氧化反应，则电极a为正极，电极b为负极；充电时，电极a上Mn2+转化为MnO2，发生氧化反应，电极b上S和Cu2+转化为Cu2S，发生还原反应，则电极a为阳极，电极b为阴极，A错误。充电时，电极a为阳极，电极反应为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，阳极附近溶液的pH减小，B错误。放电时，电极b为负极，电极反应为Cu2S－4e－===S＋2Cu2+，C正确。放电时，溶液中Cu2+向正极移动，即向电极a方向迁移，D错误。
10．(2025·八省联考四川卷)我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水性电池，其工作示意图如下。
下列说法错误的是(　D　)
A．放电时，K＋从负极向正极迁移
B．放电时，[Zn(OH)4]2-的生成说明Zn(OH)2具有两性
C．充电时，电池总反应为[Zn(OH)4]2-＋2S2O===Zn＋S4O＋4OH－
D．充电时，若生成1.0 mol S4O，则有4.0 mol K＋穿过离子交换膜
解析：由电池装置图可知，放电时Zn为负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2-，多孔碳为正极，电极反应为S4O＋2e－===2S2O；充电时Zn为阴极，电极反应为[Zn(OH)4]2-＋2e－===Zn＋4OH－，多孔碳为阳极，电极反应为2S2O－2e－===S4O。放电为原电池，原电池中K＋向正极移动，A正确；碱性环境中有[Zn(OH)4]2-生成，说明Zn(OH)2能与碱反应，既能与酸反应又能与碱反应说明Zn(OH)2具有两性，B正确；根据分析可知，C正确；由电极反应2S2O－2e－===S4O可知，生成1 mol S4O转移电子的物质的量为2 mol，应有2 mol K＋穿过离子交换膜，D错误。
二、非选择题(共30分)
11．(16分)(2025·四川凉山宁南中学开学考试)电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。
(1)利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。
①A电极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
②下列关于该电池的说法正确的是B(填字母)。
A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜
C．电池工作一段时间，溶液的pH不变
D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8 mol
(2)以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。
写出负极电极反应式：SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋。
(3)一种乙醇燃料电池，使用的电解质溶液是2 mol·L-1的KOH溶液。请写出负极的电极反式：C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O；每消耗4.6 g乙醇转移的电子数为1.2NA。
(4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋3H2O===3Ni(OH)2＋Na[Al(OH)4]。
解析：(1)①根据总反应知NH3中氮元素从－3价升高到0价，失去电子，因此A电极为负极，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②电极A为负极，电子从左侧电极经负载流向右侧电极，A错误；B极为正极，电极反应式为2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－，而负极则消耗OH－，为使电池持续供电，正极生成的OH－必须通过离子交换膜转移到负极区，故选用阴离子交换膜，B正确；根据总反应知，反应生成水，会稀释电解质溶液，因此溶液pH会改变，C错误；利用摩尔体积计算时，必须指明温度与压强，D错误。(2)SO2制取H2SO4，硫元素化合价升高，失去电子，因此A电极为负极，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋。(3)乙醇燃烧生成二氧化碳，但在碱性条件下二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子，所以乙醇燃料电池中，负极上是燃料乙醇失去电子发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应为C2H5OH－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O；4.6 g乙醇的物质的量为＝0.1 mol，转移的电子数为1.2NA。(4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，Al转化为Na[Al(OH)4]，根据得失电子守恒和原子守恒配平该电池总反应的化学方程式是Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋3H2O===3Ni(OH)2＋Na[Al(OH)4]。
12．(14分)(1)利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯的原理如图所示。因电解前后电解液浓度几乎不变，故可实现CO2的连续转化。
①电解过程中HCO向铂(填“铂”或“多晶铜”)电极方向移动。
②多晶铜电极的电极反应式为14CO2＋12e－＋8H2O===H2C===CH2＋12HCO。
③理论上当生成0.05 mol乙烯时，铂电极产生的气体在标准状况下体积为16.8 L(不考虑气体的溶解)。
(2)某钠离子电池结构如图所示，电极A为含钠过渡金属氧化物(NaxTMO2)，电极B为硬碳，充电时Na＋得电子成为Na嵌入硬碳中，NaTMO2失去电子生成Na1－xTMO2，充电时B极的电极反应式：C＋xe－＋xNa＋===NaxC，放电时A极的电极反应式：Na1－xTMO2＋xe－＋xNa＋===NaTMO2。

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