文档内容
专练 34 原电池原理及应用（一）
授课提示：对应学生用书67页
一、选择题
1．[2022·广东卷]科学家基于Cl 易溶于CCl 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新
2 4
型氯流电池，可作储能设备（如图）。充电时电极 a的反应为： NaTi （PO ） ＋2Na＋＋
2 4 3
2e－===Na Ti （PO ）。下列说法正确的是（ ）
3 2 4 3
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 mol Cl ，电极a质量理论上增加23 g
2
答案：C
解析：由充电时电极a的反应式可知，电极a发生还原反应，则充电时电极a为阴极，
电极b为阳极，故A错误；放电时，负极NaTi （PO ） 转化为Na＋，正极Cl 发生还原反
3 2 4 3 2
应生成Cl－，NaCl溶液的浓度增大，但溶液一直为中性，故放电时NaCl溶液的pH不变，
B项错误、C项正确；充电时，每生成1 mol Cl ，则转移2 mol电子，由题干电极a反应式
2
可知，有2 mol Na＋参与反应，则电极a质量理论上增加46 g，D项错误。
2．[2022·福建卷]一种化学“自充电”的锌有机物电池，电解质为 KOH 和 Zn
（CHCOO） 水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，
3 2
该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．化学自充电时，c（OH－）增大
B．化学自充电时，电能转化为化学能
C.化学自充电时，锌电极反应式：
Zn2＋＋2e－===Zn
D．放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g
答案：A
解析：由图示可知，化学自充电时，O 得电子转化为 OH－，OH－与K＋结合形成
2
KOH，c（OH－）增大，A正确；该电池为自充电电池，无需外接电源，因此化学自充电时，
没有电能转化为化学能，B错误；由图示可知，化学自充电时，阳极反应为有机物之间的
转化，阴极反应为 O 转化为 OH－，没有发生 Zn2＋＋2e－===Zn，C 错误；放电时，
2＋2nK＋＋2ne－=== ，正极材料中增加了K＋，故
当外电路中通过0.02 mol电子时，正极材料增加0.78 g，D错误。
3．[2024·广州综合测试]新型LiMg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，
其工作原理如图所示。放电时电极a的反应为：Li FePO ＋xLi＋＋xe－===LiFePO 。下列
1－x 4 4
说法不正确的是（ ）
A．充电时，Mg电极为阴极
B．放电时，Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移
C．放电时，Ⅱ室LiSO 溶液的浓度增大
2 4
D．每消耗1 mol Mg，电极a质量理论上增加14 g
答案：C
解析：根据放电时电极a发生还原反应知，电极a为正极，Mg电极为负极。
电极 电极反应
负极
Mg－2e－===Mg2＋
放电 （Mg电极）
（原电池） 正极
Li FePO ＋xLi＋＋xe－===LiFePO
（电极a） 1－x 4 4
阴极
Mg2＋＋2e－===Mg
充电 （Mg电极）
（电解池） 阳极
LiFePO －xe－===Li FePO ＋xLi＋
（电极a） 4 1－x 4
由上述分析知，充电时Mg电极为阴极，A项正确；放电时Li＋向正极（电极a）移动，
则Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移，B项正确；放电时，Li＋从Ⅰ室向Ⅱ室迁移，SO不参与电极反应，
Ⅱ室LiSO 溶液的浓度不变，C项错误；每消耗1 mol Mg，电路中通过2 mol电子，根据
2 4
电极a的反应，知电极a增加的质量为2 mol Li＋的质量，即增重14 g，D项正确。
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（ ）
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＋===PbSO＋2Fe2＋
4
答案：B
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PbSO ，则多孔碳
4
电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，PbSO 电极为阴极，PbSO 得电子生成Pb和硫酸。
4 4
放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO 附着在负极上，负极质量增大，A
4
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PbSO ＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，D错误；故答案选B。
4
5.
[素材创新]手持技术的氧电化学传感器可用于测定O 含量，如图为某种氧电化学传感
2
器的原理示意图。已知在测定O 含量过程中，电解质溶液的质量保持不变。一定时间内，
2
通过传感器的待测气体为a L（标准状况），某电极质量增加了b g。下列说法正确的是（
）
A．Pt电极为负极
B．反应过程中转移OH－的物质的量为0.125b mol
C.Pb电极上发生的电极反应为
Pb－2e－＋2OH－===Pb（OH）
2
D．待测气体中氧气的体积分数为
答案：B
解析：结合图示及电解质溶液的质量保持不变进行如下分析：
电极 电极反应
正极（Pt电极） O＋4e－＋2HO===4OH－
2 2
负极（Pb电极） 2Pb＋4OH－－4e－===2PbO＋2HO
2
则该传感器工作时发生的总反应为2Pb＋O===2PbO，Pb电极质量增加。Pt电极通入
2
O ，发生还原反应，该电极为正极，Pb电极为负极，A项错误；根据上述分析可知，质量
2
增加的电极应是Pb电极，且增加的为O元素的质量，由电极反应式可知Pb电极每增加16
g，溶液中转移OH－的物质的量为2 mol，则Pb电极质量增加b g时，转移OH－的物质的
量为 0.125b mol，B 项正确；Pb 电极发生的电极反应为 2Pb＋4OH－－4e－===2PbO＋
2HO，C项错误；Pb电极质量增加b g，消耗的n（O ）＝ mol，其在标准状况下的体积
2 2
为0.7b L，则氧气的体积分数为，D项错误。
6．[2024·重庆育才中学适应考]如图是通过人工光合作用，以CO 和HO为原料制备
2 2
HCOOH和O 的原理示意图，下列说法正确的是（ ）
2
A．外电路电流方向是a→b
B．电池工作时正极区溶液的pH升高
C．电极b上发生的反应为
CO＋2e－＋2H＋===HCOOH
2
D．1 mol H O被完全氧化时有22.4 L CO 被还原
2 2
答案：C
解析：由图可知，a电极上水失电子生成氧气，电极反应式为2HO－4e－===O ↑＋4H
2 2
＋，a电极为负极，b电极为正极，原电池外电路电流方向是由电源正极流向负极，即b→a，A项错误；由图可知，负极产生的H＋通过质子交换膜迁移到正极区，CO 得电子，
2
反应后生成了酸性较强的甲酸，故正极区溶液的 pH降低，B项错误；电极b为正极，发生
的反应为CO ＋2e－＋2H＋===HCOOH，C项正确；由电池总反应式2HO＋2CO===O ＋
2 2 2 2
2HCOOH可知，1 mol H O被完全氧化时有1 mol CO 被还原，但CO 所处的温度和压强未
2 2 2
知，无法确定CO 的体积，D项错误。
2
7．[2024·湖南郴州质检]微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的
化学产品，如图为其工作原理及废水中Cr O浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是（
2
）
A．有机物被氧化，M极为电池负极
B．电池工作时，N极附近溶液pH增大
C．Cr O浓度较大时，可能会造成还原菌失活
2
D．处理0.1 mol Cr O时有0.6 mol H＋从交换膜右侧向左侧迁移
2
答案：D
解析：由图知，电子由M极经导线流入N极，则N极为正极，M极有机物失电子被
氧化生成CO ，M极为原电池的负极，故A正确；根据图示，正极区发生的总反应为Cr O
2 2
＋6e－＋8H＋===2Cr（OH）＋HO，消耗氢离子，N极附近溶液pH增大，故B正确；Cr O
3 2 2
具有强氧化性，能使蛋白质变性，由图可知，当Cr O的浓度大于2 mg·L－1时，去除率显著
2
降低，Cr O浓度较大时，可能会造成还原菌失活，故C正确；Cr元素化合价由＋6价变为
2
＋3价，每消耗0.1 mol Cr O时转移0.6 mol电子，根据电荷守恒，处理0.1 mol Cr O时有
2 2
0.6 mol H＋从交换膜左侧向右侧迁移，故D错误。
8．[2024·山东青岛检测改编]pH计是通过测定电池两极电势差（即电池电动势E）确
定待测液pH的仪器，复合电极pH计的工作原理如图所示。室温下，E＝0.59pH＋0.2（E
的单位为V）。下列说法错误的是（ ）
A．pH计工作时，化学能转变为电能
B．一定温度下，电池电动势越小，待测液中c（H＋）越小
C．若参比电极电势比玻璃电极电势高，则玻璃电极的电极反应式为 Ag－e－＋Cl－
===AgCl
D．pH计不可长期浸泡在碱性缓冲液中
答案：B解析：
由题意可知，pH与电池电动势E存在关系：E＝0.059pH＋0.2。c（H＋）越大，pH越
小，电池电动势E越小，B错误。pH计中含有玻璃电极，其中含有SiO ，长期浸泡在碱性
2
缓冲液中会与OH－发生反应，故pH计不可长期浸泡在碱性缓冲液中，D正确。
9．[情境创新]常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO 中组成原电池如图
3
1所示，测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示。反应过程中有红棕色
气体产生。下列说法错误的是（ ）
A．t s前，Al片的电极反应为：
1
2Al＋3HO－6e－===AlO＋6H＋
2 2 3
B．t s时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍了Al继续反应
1
C．t s之后，负极Cu失电子，电流方向发生改变
1
D．t s之后，左边烧杯中发生反应的离子方程式为：2NO ＋2OH－===NO＋NO＋HO
1 2 2
答案：D
解析：t s 前，Al 片作负极，发生氧化反应，其电极反应式为 2Al＋3HO－6e－
1 2
===AlO ＋6H＋，A项正确；t s时，随着反应进行铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了Al继
2 3 1
续反应，B项正确；t s后Cu作负极发生氧化反应，电流方向发生改变，C项正确；t s
1 1
之后，Al极生成NO ，NO 溶于NaOH溶液中生成NaNO 和NaNO ，即右边烧杯中发生反
2 2 3 2
应的离子方程式为2NO ＋2OH－===NO＋NO＋HO，D项错误。
2 2
二、非选择题
10．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键
时，观察到电流计的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
（1）甲池为 （填“原电池”“电解池”或“电镀池”），通入CHOH一极
3
的电极反应式为 。（2）乙池中A（石墨）电极的名称为 （填“正极”“负极”“阴极”或“阳
极”），总反应式为 。
（3）当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O 的体积为 mL
2
（标准状况），丙池中 极析出 g铜。
（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲池中溶
液的pH将 （填“增大”“减小”或“不变”，下同）；丙池中溶液的pH将
，若要将丙池中溶液复原，需加入 。
答案：（1）原电池 CHOH－6e－＋8OH－===CO＋6HO
3 2
（2）阳极 4AgNO＋2HO=====4Ag＋O↑＋4HNO
3 2 2 3
（3）280 D 1.6 （4）减小 增大 HCl
解析：（1）甲池为原电池，通入CHOH的电极为负极，电极反应式为CHOH－6e－
3 3
＋8OH－===CO＋6HO。（2）乙池中为用惰性电极电解AgNO 溶液，其中A作阳极，B作
2 3
阴极，总反应式为4AgNO＋2HO=====4Ag＋O↑＋4HNO。（3） 乙池中B极质量增加
3 2 2 3
5.40 g为银的质量，则银的物质的量为＝0.05 mol，根据电子转移守恒n（Ag）＝4n（O ）
2
＝2n（Cu），故V（O ）＝×22.4 L·mol－1＝0.28 L＝280 mL，m（Cu）＝×64 g·mol－1＝1.6
2
g。（4）若丙池中电极不变，将其溶液换成 NaCl溶液，根据丙池中总反应式2NaCl＋
2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑可知，溶液pH增大，而甲池中总反应式为2CHOH＋3O
2 2 2 3 2
＋4KOH===2K CO＋6HO，溶液pH减小。
2 3 2
