练习三 原电池 化学电源（原卷版）
一、选择题
1.(2023·广东卷)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－
2.(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( )
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＋
3.(2022·全国乙卷)Li O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
4.(2021·河北高考)K O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
A.隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
5.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂 KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是( )
①在外电路中，电子由铜电极流向银电极
②正极反应：Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.①②④
C.②③ D.①③④
6.(2023·北京市东城区高三期末)用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.K＋从a极经阳离子交换膜移向b极
C.工作一段时间，a极附近溶液pH会减小
D.该装置的总反应为H2＋Cl2===2HCl
7.纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是( )
A.Zn为负极，发生氧化反应
B.电池工作时，电子由MnO2流向Zn
C.正极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－
D.电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)
8.科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，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)4]2－
B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol
C.充电时，电池总反应为2[Zn(OH)4]2－===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D.充电时，正极溶液中OH－浓度升高
9.(2023·广东省佛山市顺德区高三模拟)全钒液流电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.放电时负极反应式：V2＋－e－===V3＋
B.充电时阳极的pH降低
C.放电时正极每消耗2 mol H＋，负极区便有2 mol H＋通过质子交换膜移向正极区
D.电池总反应：VO＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O
10.直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应
B.正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C.该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能
D.负极的电极反应式为2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O
11.(2023·哈尔滨市高三质量监测)酸性甲醇燃料电池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是( )
A.Pt(b)为正极
B.工作时，H＋由a极室向b极室迁移
C.Pt(a)的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
D.工作时，电子从Pt(a)经负载流向Pt(b)，再经电解质溶液流回Pt(a)
12. 2022年中国团队在巴塞罗那获得了“镁未来技术奖”。一种以MgCl2 聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示，放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－＋V2O5===MgV2O5。下列说法不正确的是( )
A.放电时，负极的电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B.充电时，Mg2＋嵌入V2O5晶格中
C.放电一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2＋)几乎保持不变
D.若将电解液换成MgCl2水溶液，工作时电池可能产生鼓包
13.Zn与Cu置于CuSO4溶液中可以构成原电池，如图M所示，实验发现电流表指针发生偏转，但是Zn表面仍有红色铜吸附，有同学做出改进，如图N所示。下列说法正确的是( )
A.图N中X溶液为CuSO4溶液
B.图N盐桥中Cl－向右池移动
C.图M与图N中，转移电子数目相同时，Zn极质量减少量相同
D.图M中，Cu极增重1.92 g，Zn极减少1.97 g，实际消耗Zn应为3.25 g
14.(2023·广东省惠州市三校高三模拟)某公司推出一款铁－空气燃料电池，成本仅为锂电池的，其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时，M为正极
B.放电一段时间，KOH溶液浓度不变
C.充电时，N极的电极反应式中包括：Fe2O3＋H2O＋2e－===2FeO＋2OH－
D.放电时，K＋从M移向N
15.H2S废气资源化的原理为：2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－632 kJ·mol－1，如图为H2S燃料电池示意图。下列说法正确的是( )
A.电极a为电池的正极
B.电极b上发生的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C.电路中每流过4 mol电子，电池会产生632 kJ热能
D.22.4 L H2S参与反应时，2 mol H＋经质子交换膜进入正极区
16.人工光合系统装置(如图)可实现以CO2和H2O为原料合成CH4。下列说法不正确的是( )
INCLUDEPICTURE "../134HX加20.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../134HX加20.TIF" \* MERGEFORMAT
A.该装置为原电池，且铜为正极
B.电池工作时，H＋向Cu电极移动
C.GaN电极表面的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
D.反应CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2转移4 mol e－
17.(2023·浙江省余姚市高三上学期适应性测试)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该燃料电池的总反应为：N2＋3H2??2NH3
B.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
C.正极电极反应为：N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
18.(2023·江阴市高三阶段测试)为提升电池循环效率和稳定性，科学家利用三维多孔海绵状Zn(3D Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D Zn NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn＋2NiOOH＋H2OZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是( )
A.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C.放电时负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
D.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
19.某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
A.电极甲的电极反应为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋
B.电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O
C.电池内电路中电流由电极乙流向电极甲
D.每32 g N2H4参与反应，有1 mol O2－移向电极甲
20.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－＋Cl－===AgCl
D.充电时，当左边电极生成1 mol H2时，电解质溶液减轻2 g
21.(2023·河南省豫北名校高三测评)第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时，B极的电势高于A极
B.放电时，正极反应为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]
C.充电时，Na＋穿过离子交换膜在B极上得电子
D.充电时，A极接外加电源的正极
22.(2023·广东六校高三联考)党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.该电池放电时电子流向：Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极
B.Pt1电极附近发生的反应：SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C.放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况)，理论上可以消除2 mol SO2
D.H＋移向Pt1电极，导致Pt2电极附近pH减小
23.(2023·河南省重点高中高三联考)电镀行业在生产过程中产生大量含硫酸铜废水。有学者提出热再生氨电池系统可以产电并富集废水中的Cu2＋，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电极m和n的电极材料均可为Cu
B.负极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
C.E膜应选择阴离子交换膜，电流流向为m→导线→n
D.热再生氨电池系统将工业低温废热转化为电能
二、非选择题
24.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。
(2)电池的正极反应式为________________________。
25.(2021·河北高考节选)我国科学家研究Li CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
(1)Li CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2＋2e－===C2O
Ⅱ.C2O===CO2＋CO
Ⅲ.____________________________________
Ⅳ.CO＋2Li＋===Li2CO3
(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
CO2在碱性介质中电还原为正丙醇
(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为__________________________________________。
26.CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组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c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为______________________________________。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。
27.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
(1)放电时负极反应为___________________________________________________________，
正极反应为__________________________________________________________________。
(2)放电时电子由________极流向________极。
(3)放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是____________。
练习三 原电池 化学电源（解析版）
一、选择题
1.(2023·广东卷)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－
答案 B
解析 O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；溶液为酸性，故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，转移电子2 mol，此时有2 mol Ag转化为Ag＋，故最多去除2 mol Cl－，D错误。
2.(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( )
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＋
答案 B
解析 放电时Pb失电子，Fe3＋得电子，负极生成PbSO4，质量增加，A错误；放电时多孔碳电极为正极，阳离子向正极移动，则H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电总反应为2Fe2＋＋PbSO4===2Fe3＋＋Pb＋SO，D错误。
3.(2022·全国乙卷)Li O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
答案 C
解析 充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2，A正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。
4.(2021·河北高考)K O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
A.隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
答案 D
解析 由题图可知，a电极为原电池的负极，电极反应式为K－e－===K＋，b电极为正极，电极反应式为O2＋K＋＋e－===KO2，总反应式为K＋O2===KO2。金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；由分析可知，生成1 mol超氧化钾时，消耗1 mol氧气，两者的质量比值为1 mol×71 g/mol∶1 mol×32 g/mol≈2.22，故C正确。
5.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂 KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是( )
①在外电路中，电子由铜电极流向银电极
②正极反应：Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.①②④
C.②③ D.①③④
答案 B
6.(2023·北京市东城区高三期末)用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.K＋从a极经阳离子交换膜移向b极
C.工作一段时间，a极附近溶液pH会减小
D.该装置的总反应为H2＋Cl2===2HCl
答案 D
解析 a极H2发生氧化反应，为负极；b极Cl2发生还原反应，为正极。H2在a极放电后消耗OH－，K＋从a极经阳离子交换膜移向b极，与生成的Cl－形成KCl，因此总反应是H2＋Cl2＋2OH－===2Cl－＋2H2O，D错误。
7.纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是( )
A.Zn为负极，发生氧化反应
B.电池工作时，电子由MnO2流向Zn
C.正极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－
D.电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)
答案 B
8.科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如图，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)4]2－
B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol
C.充电时，电池总反应为2[Zn(OH)4]2－===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D.充电时，正极溶液中OH－浓度升高
答案 D
解析 充电时，正极即为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中H＋浓度增大，溶液中c(H＋)·c(OH－)＝Kw，温度不变时，Kw不变，因此溶液中OH－浓度降低，故D错误。
9.(2023·广东省佛山市顺德区高三模拟)全钒液流电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.放电时负极反应式：V2＋－e－===V3＋
B.充电时阳极的pH降低
C.放电时正极每消耗2 mol H＋，负极区便有2 mol H＋通过质子交换膜移向正极区
D.电池总反应：VO＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O
答案 C
解析 根据电池的工作原理和参加反应的物质的化合价的变化可知，放电时，右侧为负极，电极反应式为V2＋－e－===V3＋，左侧为正极，电极反应式为VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O；充电时，右侧为阴极，电极反应式为V3＋＋e－===V2＋，左侧为阳极，电极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋。放电时，正极每消耗2 mol H＋，转移1 mol电子，因为氢离子要平衡电荷，则有1 mol H＋从负极区通过质子交换膜移向正极区，C错误。
10.直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是( )
A.通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应
B.正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C.该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能
D.负极的电极反应式为2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O
答案 D
11.(2023·哈尔滨市高三质量监测)酸性甲醇燃料电池的工作原理如图所示，下列有关说法不正确的是( )
A.Pt(b)为正极
B.工作时，H＋由a极室向b极室迁移
C.Pt(a)的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
D.工作时，电子从Pt(a)经负载流向Pt(b)，再经电解质溶液流回Pt(a)
答案 D
解析 电子不经过电解质溶液，D错误。
12. 2022年中国团队在巴塞罗那获得了“镁未来技术奖”。一种以MgCl2 聚乙烯醇为电解液的镁电池如图所示，放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－＋V2O5===MgV2O5。下列说法不正确的是( )
A.放电时，负极的电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B.充电时，Mg2＋嵌入V2O5晶格中
C.放电一段时间后，聚乙烯醇中的c(Mg2＋)几乎保持不变
D.若将电解液换成MgCl2水溶液，工作时电池可能产生鼓包
答案 B
解析 由题图可知，放电时负极反应为Mg－2e－===Mg2＋，A正确；充电时阳极反应为MgV2O5－2e－===V2O5＋Mg2＋，Mg2＋从V2O5中脱离，B错误；由电池总反应为V2O5＋Mg===MgV2O5，知放电不影响电解质溶液中Mg2＋的浓度，C正确；Mg能与水缓慢反应产生H2，D正确。
13.Zn与Cu置于CuSO4溶液中可以构成原电池，如图M所示，实验发现电流表指针发生偏转，但是Zn表面仍有红色铜吸附，有同学做出改进，如图N所示。下列说法正确的是( )
A.图N中X溶液为CuSO4溶液
B.图N盐桥中Cl－向右池移动
C.图M与图N中，转移电子数目相同时，Zn极质量减少量相同
D.图M中，Cu极增重1.92 g，Zn极减少1.97 g，实际消耗Zn应为3.25 g
答案 D
解析 根据题意，图N中，X溶液应该为ZnSO4溶液，Y溶液为CuSO4溶液，A错误；图N中，Zn为负极，阴离子向负极移动，B错误；转移电子数目相同时，参加原电池反应消耗Zn的量相同，但是图M中Zn极上还有Cu析出，所以与图N比较，Zn极质量减少量偏大，C错误；图M中，Cu极增重1.92 g(0.03 mol)，根据得失电子守恒，可以得出此时消耗Zn为1.95 g(0.03 mol)，另外Zn极还发生反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，消耗m g Zn时还生成64m/65 g Cu，根据Zn极减少1.97 g，可以得出：1.95＋m－64m/65＝1.97，m＝1.3，共消耗Zn应为1.95 g＋1.3 g＝3.25 g，D正确。
14.(2023·广东省惠州市三校高三模拟)某公司推出一款铁－空气燃料电池，成本仅为锂电池的，其装置放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时，M为正极
B.放电一段时间，KOH溶液浓度不变
C.充电时，N极的电极反应式中包括：Fe2O3＋H2O＋2e－===2FeO＋2OH－
D.放电时，K＋从M移向N
答案 D
解析 由题图可知，放电时，N极Fe失去电子作为负极，则M极为正极，充电时，N极为阴极，M极为阳极。由分析可知，A正确；放电过程中的总反应为Fe与O2反应得到Fe的氧化物，所以KOH溶液的浓度不变，B正确；充电时，N极为阴极，铁的氧化物被还原，电极反应式中包括Fe2O3＋H2O＋2e－===2FeO＋2OH－，C正确；原电池中阳离子移向正极，则放电时，K＋从N移向M，D错误。
15.H2S废气资源化的原理为：2H2S(g)＋O2(g)===S2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－632 kJ·mol－1，如图为H2S燃料电池示意图。下列说法正确的是( )
A.电极a为电池的正极
B.电极b上发生的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C.电路中每流过4 mol电子，电池会产生632 kJ热能
D.22.4 L H2S参与反应时，2 mol H＋经质子交换膜进入正极区
答案 B
16.人工光合系统装置(如图)可实现以CO2和H2O为原料合成CH4。下列说法不正确的是( )
INCLUDEPICTURE "../134HX加20.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../134HX加20.TIF" \* MERGEFORMAT
A.该装置为原电池，且铜为正极
B.电池工作时，H＋向Cu电极移动
C.GaN电极表面的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
D.反应CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2转移4 mol e－
答案 D
解析 该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，A正确；负极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，正极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，B、C正确；反应CO2＋2H2OCH4＋2O2中每消耗1 mol CO2，转移8 mol e－，D错误。
17.(2023·浙江省余姚市高三上学期适应性测试)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该燃料电池的总反应为：N2＋3H2??2NH3
B.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
C.正极电极反应为：N2＋6e－＋6H2O===2NH3＋6OH－
D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
答案 C
18.(2023·江阴市高三阶段测试)为提升电池循环效率和稳定性，科学家利用三维多孔海绵状Zn(3D Zn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D Zn NiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn＋2NiOOH＋H2OZnO＋2Ni(OH)2。下列说法错误的是( )
A.放电过程中OH－通过隔膜从负极区移向正极区
B.充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
C.放电时负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
D.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
答案 A
解析 放电过程中OH－向负极区移动，A错误。
19.某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，已知生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
A.电极甲的电极反应为N2H4－4e－===N2↑＋4H＋
B.电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O
C.电池内电路中电流由电极乙流向电极甲
D.每32 g N2H4参与反应，有1 mol O2－移向电极甲
答案 B
解析 该电池中电极甲为负极，电极乙为正极，电池外电路中电流由电极乙流向电极甲，电池内电路中电流由电极甲流向电极乙，C错误；电极甲为负极，电极反应为N2H4＋2O2－－4e－===N2↑＋2H2O，可知每32 g N2H4参与反应，有2 mol O2－移向电极甲，A、D错误。
20.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－＋Cl－===AgCl
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 D
解析 由反应2HCl＋2Ag(s)2AgCl(s)＋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。
21.(2023·河南省豫北名校高三测评)第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白{Na2Mn[Mn(CN)6]}的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.放电时，B极的电势高于A极
B.放电时，正极反应为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]
C.充电时，Na＋穿过离子交换膜在B极上得电子
D.充电时，A极接外加电源的正极
答案 A
解析 由题意结合题图可知，放电时，B极是原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Na－e－===Na＋，A极是正极，发生还原反应，电极反应式为Mn[Mn(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Mn[Mn(CN)6]，充电时，A极与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，B极为阴极。原电池中正极电势高于负极电势，则A极的电势高于B极的，故A错误。
22.(2023·广东六校高三联考)党的二十大报告中指出：要“加强污染物协同控制，基本消除重污染天气”。二氧化硫－空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，可以解决酸雨等环境污染问题，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.该电池放电时电子流向：Pt1电极→负载→Pt2电极→质子交换膜→Pt1电极
B.Pt1电极附近发生的反应：SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋
C.放电过程中若消耗22.4 L O2(标准状况)，理论上可以消除2 mol SO2
D.H＋移向Pt1电极，导致Pt2电极附近pH减小
答案 C
解析 电子不能进入内电路，A错误；由题图可知，氧气得到电子发生还原反应，故Pt2电极为正极，Pt1电极为负极，二氧化硫失去电子发生氧化反应：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，B错误；原电池中阳离子向正极移动，故H＋移向Pt2电极，D错误。
23.(2023·河南省重点高中高三联考)电镀行业在生产过程中产生大量含硫酸铜废水。有学者提出热再生氨电池系统可以产电并富集废水中的Cu2＋，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.电极m和n的电极材料均可为Cu
B.负极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
C.E膜应选择阴离子交换膜，电流流向为m→导线→n
D.热再生氨电池系统将工业低温废热转化为电能
答案 C
解析 根据题图可知，m极上发生反应Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，n极上发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，据此判断m和n的电极材料均可为Cu，故A正确；m极为负极，其电极反应式为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，故B正确；要获得高浓度含铜废水，应选择阴离子交换膜，电子流向为m→导线→n，故C错误；原电池体系中通入NH3将化学能转化为电能，然后再通过低温废热使得NH3逸出，该过程热能转化为化学能，综合分析该系统能量转化形式为低温废热转化为电能，故D正确。
二、非选择题
24.锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。
(2)电池的正极反应式为________________________。
答案 (1)b a
(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
25.(2021·河北高考节选)我国科学家研究Li CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
(1)Li CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2＋2e－===C2O
Ⅱ.C2O===CO2＋CO
Ⅲ.____________________________________
Ⅳ.CO＋2Li＋===Li2CO3
(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
CO2在碱性介质中电还原为正丙醇
(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为__________________________________________。
答案 (1)正 Ⅲ.2CO＋CO2===2CO＋C
(2)3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－
解析 (1)由题意知，Li CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C，CO2发生得电子的还原反应，则CO2在正极发生电化学反应；CO2电还原后与Li＋结合成Li2CO3，按4个步骤进行，由步骤Ⅱ可知生成了CO，而步骤Ⅳ需要CO参加反应，所以步骤Ⅲ的离子方程式为2CO＋CO2===2CO＋C。
26.CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组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c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为______________________________________。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。
答案 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 11.2
27.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
(1)放电时负极反应为___________________________________________________________，
正极反应为__________________________________________________________________。
(2)放电时电子由________极流向________极。
(3)放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是____________。
答案 (1)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3↓＋10OH－
(2)负 正
(3)1.806×1024
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
"()
" ()
