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原电池原理及应用
【知识网络 悉考点】
【真题研析 明方向】
1．(2025·广东卷)某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上(　　)
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
2．(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)2Cl＋H+
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
3．(2025·江苏卷)以稀H2SO4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0.01mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
4．(2025·重庆卷)下图为AgCl－Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．放电时，M极为正极
B．放电时，N极上反应为Ag－e－＋Cl－===AgCl
C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗1 mol Sb4O5Cl2
D．充电时，M极上反应为Sb4O5Cl2＋12e－＋10H+===4Sb＋2Cl－＋5H2O
5．(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
【核心考点精讲 固基础】
1．构建原电池模型
总反应离子方程式：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (1)电极①负极：失去电子，发生氧化反应②正极：得到电子，发生还原反应(2)电子定向移动方向和电流方向①电子从负极流出经外电路流入正极②电流从正极流出经外电路流入负极(3)离子移动方向阴离子向负极移动，阳离子向正极移动
2．三种核心方法判断原电池的正负极
(1)根据电极反应或总反应方程式来判断
作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极
作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极
(2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断
电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极
(3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
3．原电池原理的应用
加快氧化还原反应的速率；比较金属活动性强弱；设计制作化学电源；用于金属的防护
4．分类突破电极反应式书写
(1)“三配法”书写电极反应——按顺序书写
以“甲醇－氧气－KOH溶液”为例
第一步：配电子 失电子电荷数为＋m；得电子电荷数为－n
负极的甲醇在碱性环境中变成CO失去6个电子，写成－6e－；正极的O2到底是变成了OH－还是H2O，一定是得到4个电子，写成＋4e－
负极反应：CH3OH－6e－CO；正极反应：O2＋4e－；
第二步：配电荷 此时负极反应左边的电荷数为＋6，右边的电荷数为－2，电荷显然不守恒，为了使左、右两边电荷守恒必需在左边配8个OH－；正极反应的左边电荷数为－4，右边的电荷数为0，为了使左、右两边电荷守恒必需在右边配4个OH－
负极反应：CH3OH－6e—＋8OH－CO；正极反应：O2＋4e－4OH－；
第三步：配原子 观察负极反应左、右两边的原子个数，C守恒，H、O不守恒，需在右边配6 个H2O；而正极反应H、O不守恒，需在左边配2个H2O
负极反应：CH3OH－6e－＋8OH－＋6H2O===CO；正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
【微点拨】
①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式
②碱性溶液反应物、生成物中无H+；酸性溶液反应物、生成物中无OH－；中性溶液反应物中无H+和OH－
③水溶液中不能出现O2－
④有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO
(2)四类电池电极反应式的书写
①燃料电池——以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响
电池类型 导电介质 反应式
酸性燃料电池(H＋) H＋ 总反应 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
负极反应 2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2↑＋12H＋
正极反应 3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
碱性燃料电池(OH－) OH－ 总反应 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O
负极反应 2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO＋12H2O
正极反应 3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
熔融碳酸盐燃料电池(CO) CO 总反应 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
负极反应 2CH3OH－12e－＋6CO===8CO2＋4H2O
正极反应 3O2＋6CO2＋12e－===6CO
固态氧化物燃料电池(O2－) O2－ 总反应 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
负极反应 2CH3OH－12e－＋6O2－===2CO2＋4H2O
正极反应 3O2＋12e－===6O2－
质子交换膜燃料电池(H＋) H＋ 总反应 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
负极反应 2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2↑＋12H＋
正极反应 3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
②一次电池
电池类型 反应式
锌银电池 总反应 Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag
负极反应 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
正极反应 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
锌锰干电池 总反应 Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH
负极反应 MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
正极反应 Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
Mg－H2O2电池 总反应 H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
负极反应 H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O
正极反应 Mg－2e－===Mg2＋
Mg－AgCl电池 总反应 Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
负极反应 2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag
正极反应 Mg－2e－===Mg2＋
钠硫电池 总反应 2Na＋xS===Na2Sx
负极反应 2Na－2e－===2Na＋
正极反应 xS＋2e－===S
锂铜电池 总反应 2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
负极反应 Li－e－===Li＋
正极反应 Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
③充电(可逆)电池
铅蓄电池 总反应：Pb (s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
负极 Pb (s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)
正极 PbO2(s)＋4H+＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)
阴极 PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)
阳极 PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H+＋SO(aq)
规律 放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式
镍电池 总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
负极 Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
正极 NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
阴极 Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
阳极 Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
④锂离子电池充放电分析
a．常见的锂离子电极材料
正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)、LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)、LiMPO4(M：Fe等)
负极材料：石墨(能吸附锂原子)
负极反应：LixCn－xe－===xLi＋＋nC
正极反应：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2
总反应：Li1－xMO2＋LixCnnC＋LiMO2
b．常见锂离子电池类型及电极反应书写
书写技巧 锂离子电池通常都是锂做负极，平衡电荷的也是锂离子，因此可以先写出负极反应(Li－e－===Li＋，至于带x或者C6可以稍加变形加进去即可：LixC6－xe－===xLi＋＋C6)，正极用总反应减去总反应即可
常见锂离子电池电极反应的书写
钴酸锂电池 总反应 Li1－xCoO2＋LixC6LiCoO2＋C6(x＜1)
负极反应 LixC6－xe－===xLi＋＋C6
正极反应 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2
磷酸铁锂电池 总反应 FePO4＋LiLiFePO4
负极反应 Li－e－===Li＋
正极反应 FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
锰酸锂电池 总反应 LixC6＋Li3-xNiCoMnO6 C6＋Li3NiCoMnO6
负极反应 LixC6－xe－===xLi＋＋C6
正极反应 Li3-xNiCoMnO6 ＋xe－＋xLi＋===Li3NiCoMnO6
锂钒氧化物电池 总反应 xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8
负极反应 xLi－xe－=== xLi＋
正极反应 xLi＋＋LiV3O8＋xe－===Li1＋xV3O8
锂－铜电池 总反应 2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
负极反应 Li－e－===Li＋
正极反应 Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
5．“浓差电池”的分析方法
工作原理 浓差电池是仅由一种物质由高浓度向低浓度扩散而引发的一类电池。电池内部，当某种电解质离子或分子浓度越大时，其氧化性或还原性越强
分析方法 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据阳离子移向正极区域、阴离子移向负极区域判断电池的正、负极
实例
过程分析 左池为稀AgNO3溶液，右池为浓AgNO3溶液。只有两边AgNO3溶液浓度不同，才能形成浓差电池。正、负电极均为Ag单质。随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电流表指针偏转幅度逐渐变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作，不再有电流产生，此时溶液中左、右两边硝酸银溶液的物质的量浓度相等。离子交换膜的作用是不允许Ag＋穿过，只允许NO通过，所以是阴离子交换膜。负极Ag失电子变成Ag＋，为了平衡电荷，正极区的NO就通过阴离子交换膜向负极移动
【精准演练 提能力】
1．锂－氟化碳(Li－CFx)电池具有优异的性能，该电池的总反应为CFx＋xLi===C＋xLiF。电池工作时，下列说法正确的是(　　)
A．锂电极为正极 B．电子由Li电极经导线流向CFx电极
C．负极反应为CFx＋xe－===C＋xF－ D．将电能转化为化学能
2．生物电化学系统可降解废水中的苯酚盐同时回收NH，工作一段时间后脱盐室中溶液浓度降低，装置如图所示，其中a、b均为惰性电极，M、N为离子交换膜，Q为气体。下列说法正确的是(　　)
A．b电极为负极
B．气体Q中含有NH3
C．工作一段时间后，a电极区溶液质量减小
D．a电极反应：－27e－＋11H2O===6CO2↑＋26H+
3．一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．a极发生还原反应
B．该装置将电能转化为化学能
C．电池内发生的反应有4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D．当有32 g N2H4反应时，消耗22.4 L O2
4．一种新型短路膜电池分离CO2的装置如图所示。下列说法中正确的是(　　)
A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===H2O
B．正极反应消耗22.4 L O2，理论上需要转移4 mol电子
C．该装置用于空气中CO2的捕获，CO2最终由出口A流出
D．短路膜和常见的离子交换膜不同,它既能传递离子，还可以传递电子
5．一种室内甲醛传感器测量甲醛含量的工作原理如下图所示。已知：国家标准是室内甲醛含量不超过0.080
mg·m－3。下列说法错误的是(　　)
A．Pt电极电势高于C电极电势
B．负极反应为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋
C．H2SO4溶液为离子导体
D．传感器在27 m3室内空间测定时，电路中转移5.4×10－4 mol电子，该室内甲醛含量符合国家标准
6．H2O2同时作为燃料和氧化剂的直接过氧化氢燃料电池(DPPFC)的工作原理如图所示(放电过程中K2SO4溶液中溶质的种类不变且其质量减轻)。下列有关说法错误的是(　　)
A．石墨1为负极,发生氧化反应
B．石墨2的电极反应式为H2O2＋2H+＋2e－===2H2O
C．离子交换膜1、2分别为阴、阳离子交换膜
D．当外电路中转移0.3 mol e-时,K2SO4溶液的质量减轻52.2 g
7．镁－锑液态金属电池是新型二次电池，白天利用太阳能给电池充电，夜晚电池可以给外电路供电。该电池利用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变，工作原理如下图所示。下列有关该二次电池说法正确的是(　　)
A．该电池放电时，Cl－向下层方向移动
B．充电时，阴极的电极反应为Mg2＋＋2e－===Mg
C．该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阴极
D．放电时，Mg(液)层的质量增大
8．板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)被设计为高性能电催化剂，可将5-羟甲基糠醛(，HMF)转化为2，5－呋喃二甲酸(，FDCA)，装置如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．Ni@C能降低负极反应的活化能
B．可用铜电极替代石墨电极
C．a极的电极反应为HMF＋2H2O－6e－===FDCA＋6H＋
D．收集22.4 L(标准状况)气体X时，有2 mol质子从质子交换膜右侧向左侧迁移
9．诺贝尔化学奖曾授予在锂离子电池方向研究有突出贡献的三位科学家。磷酸铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的主流电池，其放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．为了增强导电性，电解质可以配成水溶液
B．充电时，电极a与电源正极相连
C．充电时，电极b的电极反应式为LiFePO4－xe－===xLi+＋Li1－xFePO4
D．电池驱动汽车前进时，负极材料质量减少14 g，理论上电路中转移4 mol电子
10．全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是(　　)
A．隔膜为阳离子交换膜 B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均增大 D．理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol
11．一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26.8A·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16gS能提供的理论容量为26.8A·h
12．与锂离子电池相比,镁离子电池因能量密度高、价格低廉而得到了广泛关注。一种Mg-PTO可充电电池示意图如下。该电池分别以PTO(结构如标注框内所示)材料和Mg为电极,以Mg(CB11H12)2溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)
A．充电时，Mg电极为阳极
B．放电时，正极区存在反应：MgPTO＋2e－＋Mg2+===Mg2PTO
C．放电时，PTO能通过GO膜进入左极室
D．充电时，外电路转移0.1 mol电子，左边电极质量减少1.2 g
13．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，其工作原理如下图所示。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
14．一种将废水中的硝酸盐转化为羟胺(NH2OH)的绿色电化学原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．b为电源的正极 B．每转移1 mol e－，阳极区溶液的质量减少8 g
C．工作时阴极区溶液的pH减小 D．当阳极生成1.5 mol气体，生成33 g羟胺
15．盐酸羟胺(NH3OHCl)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4Cl，工业上主要采用如图1所示的方法制备，电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是(　　)
A．电池工作时，Pt电极是正极
B．图2中，A为H＋和e－，B为NH3OH＋
C．电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.3 g
D．电池工作一段时间后，正、负极区溶液的pH均减小
16．中国科学院物理研究所发明了一种以对苯二甲酸二钠复合材料和硬碳(多孔形态，化学式为C)为电极材料的有机钠离子电池，其内部结构如下图所示，放电时，a电极发生如下变化。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，a电极电势高于b电极
B．充电时，Na＋向b电极移动
C．充电时，b电极的电极反应式为C＋xNa＋＋xe－===NaxC
D．用该电池为一个60 200 mAh的充电宝充满电，a电极质量增加82.8 g(1 mAh＝3.6 C，一个电子的电量为1.6×10－19C，NA为6.02×1023 mol－1)
17．固态有机聚合物电极凭借柔性、高容量、高安全性为下一代电池技术提供了新方向。一种新型二次电池的工作原理如下图所示。N极是一种固态有机聚合物，该电池M极在充电过程中产生黄色的I。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，M极的电势高于N极
B．放电时，外电路中每转移0.5 mol电子，N极区质量增加3.5 g
C．充电时，M极连接电源的正极
D．充电时，N极的电极反应式是＋nLi＋＋ne－===
18．Zn－NO/乙醇混合可充电式液流电池系统在充放电过程中具有良好的稳定性，同时在正极区可以合成高附加值的醋酸铵，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．放电时，Ru－Ni(OH)2为电池正极
B．充电过程中阴极区溶液的碱性减弱
C．放电时，正极的电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3＋9OH－
D．若正极区恰好生成1 mol醋酸铵，理论上负极质量减少130 g
19．我国科学家基于水/有机双相电解质开发了一种新型的铜锌二次电池,双相电解质建立了离子选择性界面,仅允许氯离子迁移,其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．充电时,石墨电极与电源正极相连
B．充电时,石墨电极上可发生电极反应[CuClx]1－x－e－===[CuClx]2－x
C．放电时,氯离子向锌电极迁移
D．放电时,理论上电路中每转移2 mol电子，锌电极质量增加136 g
20．浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置，当两极室离子浓度相等时放电完成。某浓差电池的工作原理如图所示(两室溶液的体积一直均为200 mL)。下列说法正确的是(　　)
A．电极Ⅱ的电势高于电极Ⅰ的
B．电子从电极Ⅰ流出经用电器流入电极Ⅱ
C．电极Ⅰ的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+
D．放电结束后，左右两室溶液质量变化量相等
21．我国科学家发现，利用如图所示装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH－分别向两极迁移。下列说法错误的是(　　)
A．N极为正极
B．M极电极反应式为B2H6＋14OH－－12e－===2[B(OH)4]－＋6H2O
C．工作一段时间后，装置需要定期补充H2O和NaOH
D．当电路中转移1.2 mol电子时,双极膜中有1.4 mol OH－透过膜a进入左侧区域
22．以和N，N－二蒽醌－花酰二亚胺(PTCDI－DAQ)作电极的新型有机钾离子电池的综合性能达到了世界领先水平，该电池的工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A．放电时，b极为负极
B．放电时，a极电极反应式为式为－
C．充电时，K＋由a极移向b极
D．充电时，a极与电源正极相连
23．高分子有机物聚吡咯(PPy)是一种光敏型半导体，其制成的纳米管在紫外光照射、关闭周期内会发生如下反应：。通过纳米管一端正电荷分布密度的变化，在电解质溶液中产生离子电流。某科研组使用PPy构建了一种浓差电池，用来提取天然水中的氢能，其构造如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．a极的电势低于b极的
B．b极的电极反应式为2H+＋2e－===H2↑
C．纳米管道中的离子电流仅由PPy阳离子的定向移动形成
D．照射一段时间后关闭光源，纳米管道中仍能存在微弱电流
24．板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)被设计为高性能电催化剂，可将5－羟甲基糠醛(,HMF)转化为2，5－呋喃二甲酸(,FDCA),装置如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．Ni@C能降低负极反应的活化能
B．可用铜电极替代石墨电极
C．a极反应为HMF＋2H2O－6e－===FDCA＋6H+
D．收集22.4 L(标准状况)气体X时，有2 mol质子从质子交换膜右侧向左侧迁移
【原电池原理及应用】答案
【真题研析 明方向】
1．C。解析：该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：H2－2e－===2H＋；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；B．图a中，ⅰ到ⅱ过程为O2获得第一个电子的过程，根据题中信息，O2获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：H2－2e－===2H＋，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；D．由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；故选C。
2．D。解析：放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极，电极反应式为Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)2Cl＋H+，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na+===Na3Ti2(PO4)3，据此解答。A．放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以Na+向b极迁移，A正确； B．负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；C．a电极是负极，电极反应式为Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－===Cu2(OH)2Cl＋H+，C正确；D．若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误。
3．A。解析：A项，图示为原电池装置，H2O转化为O2，氧元素的化合价升高，失去电子，发生氧化反应，正确；B项，H＋通过质子交换膜移向原电池的正极，即右室处b极得电子，错误；C项，反应中消耗H2O，则H2SO4的浓度增大，pH减小，错误；D项，b极：2H＋＋2e－===H2↑，通过0.01mol电子时，生成0.005 mol H2，错误。
4．D。解析：由图可知，放电时，N电极上AgClAg发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：AgCl＋e－===Ag＋Cl－，M电极为负极，电极反应为4Sb＋2Cl－＋5H2O－12e－===Sb4O5Cl2＋10H+，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；B．由分析可知，放电时，N电极反应为：AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B错误；C．由分析可知，建立电子转移关系式：Sb4O5Cl2～12e～12Ag，由此可知，消耗4 mol Ag，同时消耗 mol Sb4O5Cl2，C错误；D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：Sb4O5Cl2＋12e－＋10H+===4Sb＋2Cl－＋5H2O，D正确；故选D。
5．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H2PO，则充电时，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－＋2H2PO===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－===H2↑＋2H2PO，据此解答。A．放电时，Li＋会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成H2进入储氢容器，当转移2 mol电子时，电解质溶液质量增加7 g·mol－1×2 mol－2 g·mol－11 mol＝12 g，即电解质溶液质量会增大，A错误；B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为2H3PO4＋2Li===H2↑＋2LiH2PO4，B错误；C．充电时，Li＋向阴极移动，则Li＋向惰性电极移动，C正确；D．充电时每转移1 mol电子，会有1 molH+与H2PO结合生成H3PO4，但不知道电解液体积，无法计算c(H+)降低了多少，D错误；故选C。
【精准演练 提能力】
1．B。解析：锂是活泼金属，在反应中失去电子，发生氧化反应，为负极，A错误；原电池中，电子从负极经导线流向正极，Li电极为负极，CFx电极为正极，因此电子由Li电极经导线流向CFx电极，B正确；Li电极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，C错误；电池工作时将化学能转化为电能，D错误。
2．B。解析：由图可知，a电极上苯酚盐被氧化生成二氧化碳，则a电极为负极，b电极为正极，A错误；b电极是正极，铵根离子向正极移动，正极反应式为O2＋4NH＋4e－===4NH3＋2H2O，则右侧气体Q中含有NH3，B正确；转移1 mol电子时，有1 mol Cl－(35.5 g)迁移到负极区,苯酚盐中碳元素化合价为－，则转移1 mol电子时生成的二氧化碳少于0.25 mol(11 g)，则工作一段时间后，a电极区溶液质量增大,C错误;苯酚盐中碳元素化合价为－，a电极上苯酚盐被氧化生成二氧化碳，a电极反应为－28e－＋11H2O===6CO2↑＋27H+，D错误。
3．C。解析：由题图可知，该装置为燃料电池，a极为负极，肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋，b极为正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，生成的亚铁离子在酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。由分析可知，a极为负极，发生氧化反应，故A错误；该装置为燃料电池，将化学能转化为电能，故B错误；由分析可知，电池内发生的反应有4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，故C正确；气体所处状况未知，无法计算有32 g肼反应时消耗氧气的体积，故D错误。
4．D。解析：由图可知，通入氢气的一极为负极,电极反应式为H2－2e－===2H+,氢离子与HCO反应生成CO2,通入氧气的一极为正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－,二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子。负极的电极反应式为H2－2e－===2H+，A错误；正极反应消耗标准状况下22.4 L氧气，理论上需要转移电子×4＝4 mol，题目中未指明在标准状况下，B错误；由图可知，该装置吸收含二氧化碳的空气，二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子，故A口流出的空气不含CO2，C错误；由图可知，短路膜中存在电子运动，与常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子，D正确。
5．D。解析：Pt电极上氧气放电，发生还原反应，为正极，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C电极上甲醛被氧化生成二氧化碳，为负极，电极反应式为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋。Pt电极为正极，C电极为负极，故Pt电极电势高于C电极电势，A项正确；负极反应为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋，B项正确；电解质溶液或熔融的电解质为离子导体，C项正确；传感器在27 m3室内空间测定时，电路中转移5.4×10－4 mol电子，该室内甲醛含量为＝0.15 mg·m－3＞0.080 mg·m－3，该室内甲醛含量超出国家标准，D项错误。
6．D。解析：由电子移动方向可知，石墨1为负极，发生氧化反应，A正确； 石墨2为正极发生还原反应，过氧化氢得到电子生成水，电极反应式为H2O2＋2H+＋2e－===2H2O，B正确；因K2SO4溶液的质量减轻，其中阳离子移向正极，阴离子移向负极，离子交换膜1、2分别为阴、阳离子交换膜，C正确；当电路中转移0.3 mol
e－时，有0.15 mol SO移向负极，有0.3 mol K+移向正极，K2SO4溶液的质量减轻26.1 g，D错误。
7．B。解析：根据电流的方向可知，放电时，Mg－Sb(液)层为正极，Mg(液)层为负极，阴离子向负极移动，即Cl－向上层方向移动，故A错误；充电时，Mg(液)层为阴极，阳离子移向阴极，发生还原反应，阴极的电极反应为Mg2＋＋2e－===Mg，故B正确；该电池充电时，Mg-Sb(液)层为阳极，故C错误；放电时，Mg失去电子生成镁离子，Mg(液)层的质量减小，故D错误。
8．D。解析：根据题意可知，HMF在a极发生氧化反应生成FDCA，故a极为负极，b极为正极。Ni@C作催化剂，能降低负极反应的活化能，增大反应速率，A正确；正极材料不参与反应，故可将石墨电极换成能导电的Cu电极，B正确；HMF在a极发生氧化反应生成FDCA，结合得失电子守恒可知电极反应为HMF＋2H2O－
6e－===FDCA＋6H＋，C正确；原电池中，阳离子移向正极，故质子从质子交换膜左侧向右侧迁移，D错误。
9．C。解析：根据磷酸铁锂(LiFePO4)电池放电时工作原理图，放电时Li+从左侧电极区向右侧电极区迁移，可知电极a为负极，失电子生成Li+，电极b为正极，得电子；充电时，正极接电源正极作阳极，失电子，负极接电源负极作阴极，得电子。负极区反应物有活泼金属锂，遇水发生反应，故电解质不能配成水溶液，A错误；通过放电时锂离子迁移方向，确定电极a为负极，则充电时与外接电源的负极相连，B错误；充电时，电极b的电极反应式为LiFePO4－xe－===xLi+＋Li1－xFePO4，C正确；电池驱动汽车前进时是原电池，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi+＋C6，负极材料减少14 g时，有2 mol Li+从负极脱嵌出来，故理论上电路中转移2 mol电子，D错误。
10．B。解析：全铁流电池原理为2Fe3+＋Fe===3Fe2+，a极发生Fe－2e－＝Fe2+，为负载铁的石墨电极做负极，b极发生Fe3+＋e－＝Fe2+，发生还原反应，b为石墨电极，做正极，依次解题。A．两极通过阴离子平衡电荷，隔膜允许阴离子通过，为阴离子交换膜，A错误；B．根据分析，放电时，a极为负极，b极为正极，B正确； C．充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2+＋2e－＝Fe，b接电源正极，为阳极，发生的电极反应式为：
Fe2+－2e－＝Fe3+，两极的Fe2+均减少，C不正确；D．根据总反应方程式2Fe3+＋Fe===3Fe2+可知，Fe3+减少1 mol，Fe2+增加1.5mol，D错误；答案选B。
11．B。解析：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：MnO2＋4H+＋2e－===Mn2＋＋2H2O；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2+，负极反应为：MnS－2e－===S＋Mn2+。A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；B．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：MnO2＋4H+＋2e－===Mn2＋＋2H2O，反应消耗H+，溶液的pH升高，B错误；C．由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：MnS－2e－===S＋Mn2+，C正确；D．根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为
Mn2+＋2e－＋S===MnS，每消耗16 g S，即0.5 mol S，转移1mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A h，D正确；故选B。
12．B。解析：放电时Mg电极失电子转化为Mg2+，Mg电极为负极，发生氧化反应Mg－2e－===Mg2+；PTO电极为正极,发生还原反应PTO＋2e－＋Mg2+===MgPTO、MgPTO＋2e－＋Mg2+===Mg2PTO；充电时Mg电极为阴极,发生还原反应Mg2+＋2e－===Mg；PTO电极为阳极，发生氧化反应Mg2PTO－2e-===MgPTO+Mg2+、MgPTO－2e－===PTO＋Mg2+。放电时,Mg电极为负极,充电时Mg电极为阴极，故A错误；放电时，PTO电极为正极，发生还原反应PTO＋2e－＋Mg2+===MgPTO、MgPTO＋2e－＋Mg2+===Mg2PTO，故B正确；图中GO膜只允许Mg2+通过，能阻止PTO进入左极室，故C错误；充电时，外电路转移0.1 mol电子，左侧电极反应为Mg2+＋2e－===Mg，左侧有0.05 mol Mg2+转化成Mg，使得左边电极质量增加1.2 g，故D错误
13．D。解析：根据题图可知，放电时，锌为负极，锌失去电子生成锌离子，然后与氢氧根离子结合生成[Zn(OH)4]2－，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，复合石墨为正极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；充电时，复合石墨是阳极，电极反应式为2NH3·H2O－6e－＋6OH－===N2↑＋8H2O，Zn是阴极，电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－。放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，A正确；充电时，阴极反应为[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阳极室，故阴极室电解质溶液pH增大，B正确；复合石墨电极表面，放电时析出H2，充电时析出N2，C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错误。
14．D。解析：由题干图示信息可知，铜电极上反应为NO＋7H＋＋6e－===NH2OH＋2H2O，发生还原反应，则Cu电极为阴极，b电极为电源负极，a为电源的正极，IrO2-Ti电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，据此分析解题。由分析可知，b为电源的负极，A错误；由分析可知，阳极区电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则每转移1 mol e－，阳极区溶液释放0.25 mol O2，向阴极区转移1 mol H＋，质量共减少9 g，B错误；由分析可知，工作时，每转移6 mol e－，阳极区通过交换膜向阴极区转移6 mol H＋，但阴极区消耗7 mol H＋，因此pH增大，C错误；由分析可知，当阳极生成1.5 mol气体，外电路转移6 mol e－，生成1 mol羟胺即质量为1 mol×33 g/mol＝33 g，D正确。
16．D。解析：放电时，a电极发生的变化为，说明Na＋移向a电极，a电极为正极，b电极为负极，故a电极电势高于b电极，A正确；放电时，a电极为正极，b电极为负极，则充电时，a电极为阳极，b电极为阴极，Na＋向阴极移动，B正确；充电时，b电极为阴极，电极反应式为C＋xNa＋＋xe－===NaxC，C正确；a电极为正极，电极反应式为
，若a电极质量增加82.8 g，则参与反应的n(Na＋)＝＝3.6 mol，转移3.6 mol电子，充入电量为＝9.632×104mAh，D错误
17．B。解析：根据该电池M极在充电过程中产生黄色的I可知，充电时，M极为阳极，电极反应式为3I－－2e－===I，则放电时，M极为正极，电极反应式为I＋2e－===3I－，N极为负极，电极反应式为，充电时N极为阴极，电极反应式为＋nLi＋＋ne－===。根据分析，放电时，M极为正极，N极为负极，正极的电势高于负极，即M极的电势高于N极，A正确。放电时，外电路中每转移0.5 mol电子，有0.5 mol Li＋通过Li＋透过层从N极区向M极区移动，则N极区的质量会减少3.5 g，B错误。根据分析，充电时M极为阳极，连接电源的正极，C正确。根据分析，充电时，N极的电极反应式为＋nLi＋＋ne－===，D正确。
18．B。解析：由图可知,放电时,Zn失去电子生成[Zn(OH)4]2－，则Zn极为负极，电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，正极为硝酸根离子被还原为氨，正极的电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3＋9OH－，此时OH－通过离子交换膜由左侧移向右侧；充电时，阴极的电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－，阳极为乙醇被氧化为乙酸，电极反应式为C2H5OH－4e－＋4OH－===CH3COOH＋3H2O，此时OH－通过离子交换膜由右侧移向左侧，且生成的氨和醋酸反应生成CH3COONH4。放电时，Zn作负极，Ru－Ni(OH)2为电池正极，A正确；充电时,阴极的电极反应式为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－,反应生成氢氧根离子,阴极区溶液的碱性增强,B错误;放电时，正极的电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3＋9OH－，C正确；放电时，正极的电极反应式：NO＋8e－＋6H2O===NH3＋9OH－，充电时，阳极为乙醇被氧化为乙酸，电极反应式为C2H5OH－4e－＋4OH－===CH3COOH＋3H2O，若正极区恰好生成1 mol醋酸铵，则相当于正极区转移4 mol电子，负极的电极反应式为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，负极转移4 mol电子时，消耗2 mol Zn，质量减小130 g，D正确。
19．D。解析：放电时石墨电极为正极，故充电时，石墨电极与电源正极相连，A正确；放电时石墨电极上为
[CuClx]2－x＋e－===[CuClx]1-x，[CuClx]1－x＋e－===Cu＋xCl－，故充电时，石墨电极上可发生电极反应为[CuClx]1－x－e－===[CuClx]2－x，B正确；放电时，石墨电极为正极，锌电极为负极，故氯离子向锌电极迁移，C正确；放电时，Zn/ZnCl2电极上电极反应为Zn－2e－===Zn2+，理论上电路中每转移2 mol电子，则有2 mol Cl－转移到锌电极上，故锌电极质量增加2 mol×35.5 g·mol－1＝71 g，D错误
20．D。解析：该装置中电极Ⅰ为正极，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，电极Ⅱ为负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，SO通过阴离子交换膜，从左往右移动。负极的电势低于正极的，则电极Ⅱ的电势低于电极Ⅰ的，故A、C错误；电子应从电极Ⅱ流出经用电器流入电极Ⅰ，故B错误；放电结束后，左右两室溶液浓度均为4 mol·L－1，左室减少的质量与右室增加的质量相等，故D正确。
21．D。解析：由题图可知，M极为原电池的负极，碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合硼酸根离子和水，N极为正极，酸性条件下邻苯二醌类物质在正极得电子发生还原反应生成邻苯二酚类物质，中间层中水电离出的氢离子移向N极、氢氧根离子移向M极。由分析可知，N极为正极，A正确；M极为原电池的负极,碱性条件下乙硼烷在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合硼酸根离子和水,电极反应式为B2H6＋14OH－－12e－===2[B(OH)4]－＋6H2O，B正确；N极为正极，双极膜中膜b允许氢离子通过移向N极，膜a允许氢氧根离子通过移向M极，由得失电子守恒和电荷守恒可知,，原电池工作时需要定期补充水和氢氧化钠，C正确；根据B2H6＋14OH－－12e－===2[B(OH)4]－＋6H2O可知，转移1.2 mol电子时，消耗1.4 mol氢氧根离子，根据电荷守恒可知，透过膜a进入左侧区域的氢氧根离子为1.2 mol，D错误。
22．B。解析：根据该电池的工作原理图可得，放电时，a电极为原电池负极，发生氧化反应，b电极为原电池正极，发生还原反应；充电时，a电极为阴极，发生还原反应，b电极为阳极，发生氧化反应。根据分析，放电时，b电极为原电池正极，A错误；根据分析，放电时，a电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为－，B正确；根据分析，充电时，a电极为阴极，b电极为阳极，阳离子(K＋)由阳极(b电极)移向阴极(a电极)，C错误；根据分析，充电时，a电极为阴极，连接电源负极，D错误。
23．D。解析：由反应可知，在光照下，在b极失电子生成，天然水中的H+在a极得电子生成H2。根据电子流向可知，b极为负极，a极为正极，故a极的电势高于b极的，A错误；b极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为－ne－===，B错误；天然水是混合物，含有多种离子，因此除PPy阳离子外，其他离子(如H+、Na+等)在溶液中定向移动也能形成离子电流，C错误；照射一段时间后关闭光源，由反应的离子方程式可知，该反应会逆向进行，导致纳米管道中仍能存在微弱电流，D正确
24．D。解析：HMF在a极发生氧化反应生成FDCA，故a极为负极，b极为正极。Ni@C作催化剂，能降低负极反应的活化能，增大反应速率，A正确；正极材料不参与反应，故可将石墨电极换成能导电的铜电极，B正确；HMF在a极发生氧化反应生成FDCA，结合得失电子守恒可知，电极反应式为HMF＋2H2O－6e－===FDCA＋6H+，C正确；原电池中，阳离子移向正极，故质子从质子交换膜左侧向右侧迁移，D错误。
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