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选择性必修1 第四章 第一节 原电池 测试题
榆次一中 李金虎
一、选择题（每小题只有一个正确选项，每小题4分，共40分）
1. 下列选项中能将化学能转化为电能的装置是( )
A. 天然气燃烧 B. 硅太阳能电池 C. 锂离子电池 D. 太阳能集热器
2． 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．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Ag O＋2e－＋HO===2Ag＋2OH－
2 2
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
3． 我国科学家发明了一种“可固氮”的镁—氮二次电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是
( )
A．固氮时，电池的总反应为3Mg＋N===Mg N
2 3 2
B．脱氮时，钌复合电极的电极反应式为MgN－6e－===3Mg2＋＋N↑
3 2 2
C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向镁电极
D．当无水LiClMgCl 混合物受热熔融后电池才能工作
2
4． 十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。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，原理如图所示。下列
1
学科网（北京）股份有限公司说法正确的是( )
A．该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极
B．Pt1电极附近发生的反应为SO ＋2HO－2e－===H SO ＋2H＋
2 2 2 4
C．Pt2电极附近发生的反应为O＋4e－＋2HO===4OH－
2 2
D．相同条件下，放电过程中消耗的SO 和O 的体积比为2∶1
2 2
5． 一种新型镁硫电池的工作原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．使用碱性电解质水溶液
B．放电时，正极反应包括3Mg2＋＋MgS －6e－===4MgS
8 2
C．使用的隔膜是阳离子交换膜
D．充电时，电子从Mg电极流出
6． 锂空气电池是一种可充放电电池，电池反应为2Li＋O===Li O ，某锂空气电池的构造原理如
2 2 2
图。下列说法正确的是( )
A．可选用有机电解液或水性电解液
B．含催化剂的多孔材料为电池的负极
C．放电时正极的电极反应式为O＋2Li＋＋2e－===Li O
2 2 2
D．充电时锂电极应连接外接电源的正极
7． 研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
2
学科网（北京）股份有限公司下列说法错误的是( )
A．加入HNO 降低了正极反应的活化能
3
B．电池工作时正极区溶液的pH降低
C．1 mol CH CHOH被完全氧化时有3 mol O 被还原
3 2 2
D．负极反应为CHCHOH＋3HO－12e－===2CO ＋12H＋
3 2 2 2
8． 一种高性能的碱性硼化钒(VB )—空气电池如图所示，其中在VB 电极发生反应：VB ＋16OH－
2 2 2
－11e－===VO＋2B(OH)＋4HO。
2
该电池工作时，下列说法错误的是( )
A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O 参与反应
2
B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为4VB ＋11O＋20OH－＋6HO===8B(OH)＋4VO
2 2 2
D．电流由复合碳电极经负载、VB 电极、KOH溶液回到复合碳电极
2
9． 直接煤—空气燃料电池原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．随着反应的进行，氧化物电解质的量不断减少
B．负极的电极反应式为C＋2CO－4e－===3CO ↑
2
C．电极Y为正极，O2－向X极迁移
D．直接煤—空气燃料电池的能量效率比煤燃烧发电的能量效率高
10．如图是一种燃料型电池检测仪的工作原理示意图。下列说法不正确的是( )
3
学科网（北京）股份有限公司A．该仪器工作时酒精浓度越大，则电流强度越大
B．工作时外电路电子流向为X→Y
C．检测结束后，X极区的pH增大
D．电池总反应为2CHCHOH＋O===2CH CHO＋2HO
3 2 2 3 2
二、填空题（本题包括5个小题，共60分）
11．(12分)依据原电池原理，回答下列问题：
如图是使用固体电解质的燃料电池，装置中以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入
CH 和空气，其中固体电解质是掺杂了YO 的ZrO 固体，它在高温下能传导正极生成的O2－(O
4 2 3 2 2
＋4e－===2O2－)。
(1)c电极为________(填“正”或“负”)极。
(2)d电极上的电极反应为________________________________________________。
(3)如果消耗160 g甲烷，假设化学能完全转化为电能，则转移电子的数目为________(用N 表
A
示)，需要消耗标准状况下氧气的体积为________ L。
12．(12分) (1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料
电池的工作原理如图所示：
①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式是_______________________________。
②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_______________
_______________________________________________________________________________
。
(2)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图所示。
4
学科网（北京）股份有限公司①a电极的电极反应式是_____________________________________________________；
②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因 。
13．(12分)Ⅰ.LiSOCl 电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl -
2 4
SOCl 。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl ===4LiCl＋S＋SO 。
2 2 2
(1)电池正极发生的电极反应为_______________________________。
(2)SOCl 易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl ，有NaSO 和NaCl生成。 如果把少量
2 2 2 3
水滴到SOCl 中，实验现象是________________________________________，反应的化学方
2
程式为_____________________________________________________。
Ⅱ.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。某燃料电池以熔融的 KCO 为电解质，
2 3
以丁烷为燃料，以空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。
(3)该燃料电池负极电极反应式为____________________________________________。
(4)该燃料电池正极电极反应式为____________________________________________。
14． (12分) (1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作
用，以CO 和HO为原料制备HCOOH和O 的原理示意图。
2 2 2
①电极b为______极。
②电极b上的电极反应为_________________________________________________。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电
池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为________极，Y极的电极反应式为__________________________________________。
②Y极生成1 mol Cl 时，________ mol Li＋移向______(填“X”或“Y”)极。
2
5
学科网（北京）股份有限公司(3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃
料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：
①该电池中外电路电子的流动方向为______________(填“从A到B”或“从B到A”)。
②A电极附近甲醇发生的电极反应为___________________________________________。
15．(12分)(1)高铁酸钾(K FeO)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如
2 4
图1是高铁电池的模拟实验装置：
①该电池放电时正极的电极反应式为__________________________________________。
②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离
子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。
③图 2 为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有
____________________________________________________________________。
(2)有人设想以N 和H 为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，
2 2
又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是_______________，A
是________。
(3)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
6
学科网（北京）股份有限公司体介质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式为__________________________。
1．答案 C
解析：天然气燃烧是化学能转化成热能；硅太阳能电池是太阳能转化成电能；锂离子电池是化学能
转化成电能；太阳能集器是太阳能转化成热能。
2. 答案 A
解析：Zn较Cu活泼，作负极，Zn失电子变Zn2＋，Zn2＋和H＋迁移至铜电极，H＋得电子变为H ，
2
因而c(H＋)减小，A项错误；Ag O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH溶
2
液作电解液，故电极反应式为Ag O＋2e－＋HO===2Ag＋2OH－，B项正确；Zn为较活泼电极，作
2 2
负极，发生氧化反应，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；铅蓄电池总反应式为PbO (s)＋Pb(s)
2
＋2HSO (aq)2PbSO (s)＋2HO(l)，放电一段时间后，HSO 不断被消耗，因而电解质溶液的
2 4 4 2 2 4
酸性减弱，导电能力下降，D项正确。
3. 答案 C
解析：固氮时该装置为原电池装置，镁为活泼金属，作负极，被氧化成 Mg2＋，钌复合电极为正极，
氮气在电极上发生还原反应生成N3－，与熔融电解质中镁离子生成MgN ，所以总反应为3Mg＋
3 2
N===Mg N ，故A正确；脱氮时，－3价的氮要被氧化，钌复合电极应发生氧化反应，MgN 失电
2 3 2 3 2
子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为 MgN －6e－===3Mg2＋＋N↑，故B正确；固氮时，镁电
3 2 2
极为负极，外电路中电子由负极镁电极流向钌复合电极，故C错误；无水LiClMgCl 混合物常温下
2
为固体，无自由移动的离子，不能导电，受热熔融后产生自由移动的离子能导电，电池才能工作，
故D正确。
4. 答案 D
解析：放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从 Pt1电极移向
Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO 被氧化为硫酸，电极反应式为SO ＋2HO
2 2 2
－2e－===SO＋4H＋，硫酸应当拆写成离子形式，B错误；酸性条件下，氧气得电子生成水， C错
误；相同条件下，放电过程中：负极发生氧化反应：2SO ＋4HO－4e－===2SO＋8H＋，正极发生还
2 2
原反应：O ＋4e－＋4H＋===2H O，根据转移电子数相等可知，放电过程中消耗的 SO 和O 的体积
2 2 2 2
比为2∶1，D正确。
5. 答案 C
解析：碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2＋会生成Mg(OH) 沉淀，降低电池效率，A错误；放电
2
时为原电池，原电池正极发生得电子的还原反应，包括3Mg2＋＋MgS ＋6e－===4MgS ，B错误；据
8 2
7
学科网（北京）股份有限公司图可知Mg2＋通过隔膜移向正极参与电极反应，所以使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；放电时
Mg电极发生氧化反应，充电时Mg电极得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，D错误。
6. 答案 C
解析：在锂空气电池中，锂失电子作负极，反应式为Li－e－===Li＋，以空气中的氧气作为正极反应
物，氧气得电子生成LiO ，正极反应为O ＋2Li＋＋2e－===Li O ，总反应为2Li＋O===Li O 。选
2 2 2 2 2 2 2 2
项A，可选用有机电解液，水性电解液会与Li直接反应，错误；选项B，含催化剂的多孔材料为电
池的正极，错误；选项C，放电时正极的电极反应式为O ＋2Li＋＋2e－===Li O ，正确；选项D，
2 2 2
充电时锂电极应连接外接电源的负极，电极反应式为Li＋＋e－===Li，错误。
7. 答案 B
解析：乙醇燃料电池中，通入乙醇的一极为负极，电极反应式为CHCHOH＋3HO－12e－===2CO
3 2 2 2
＋12H＋，通入氧气的一极为正极，由工作原理图可知，正极发生反应HNO ＋3e－＋3H＋===NO↑＋
3
2HO,4NO＋3O ＋2HO===4HNO ，二者加合可得O ＋4e－＋4H＋===2H O，则HNO 在正极起催化
2 2 2 3 2 2 3
作用，据此分析解答。HNO 在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO 降低了正极反应的活化
3 3
能，故A正确；电池工作时正极区的总反应为O ＋4e－＋4H＋===2H O，则溶液中氢离子浓度减小，
2 2
pH增大，故B错误；根据得失电子守恒可知，1 mol CH CHOH被完全氧化时，转移12 mol电子，
3 2
则有3 mol O 被还原，故C正确；由分析知，负极反应为CHCHOH＋3HO－12e－===2CO ＋12H
2 3 2 2 2
＋，故D正确。
8. 答案 B
解析: 根据VB 电极发生的反应：VB ＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4HO，判断得出VB 电
2 2 2 2
极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O ＋4e－＋2HO===4OH－，所以电池总反应为4VB
2 2 2
＋11O ＋20OH－＋6HO===8B(OH)＋4VO，C正确；负载通过0.04 mol电子时，有0.01 mol氧气参
2 2
与反应，即标准状况下有0.224 L氧气参与反应，A正确；负极区消耗OH－，溶液的pH降低，正
极区生成OH－，溶液的pH升高，B错误。
9. 答案 A
解析: A项，由题图可知，电极X反应消耗O2－，电极Y上O 得电子生成O2－不断补充，氧化物
2
电解质的量不会减少，错误；D项，该燃料电池是把化学能直接转化为电能，而煤燃烧发电是把化
学能转化为热能，再转化为电能，正确。
10. 答案 C
解析：该燃料电池为酒精燃料电池，该仪器工作时酒精浓度越大，则单位时间内转移电子数越多，
电流强度越大，故A正确；燃料电池中通入燃料的一极发生氧化反应作原电池的负极，所以 X是
负极，Y是正极，电子从外电路的负极流向正极，故B正确；酒精发生氧化反应生成乙醛和氢离子，
所以X极区的氢离子浓度增大，pH减小，故C错误；燃料电池的反应实质就是乙醇与氧气反应生
成乙醛和水，所以电池总反应为2CHCHOH＋O===2CH CHO＋2HO，故D正确。
3 2 2 3 2
11.答案 (1)正 (2)CH ＋4O2－－8e－===CO ＋2HO (3)80N 448
4 2 2 A
解析: (1)根据图中电流方向可知，c电极是正极。(3)160 g CH 的物质的量为10 mol，根据电极反
4
应式可知，反应中转移 80 mol 电子，则正极消耗 O 应为 20 mol，在标准状况下的体积为 20
2
mol×22.4 L·mol－1＝448 L。
8
学科网（北京）股份有限公司12.答案 (1)①HS－＋4HO－8e－===SO＋9H＋
2
②HS－、SO的浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环地把有机物氧化成
CO 放出电子
2
(2)①2NH －6e－＋6OH－===N ＋6HO
3 2 2
②发生反应：4NH ＋3O===2N ＋6HO，有水生成，使溶液逐渐变稀，为了保持碱溶液
3 2 2 2
的浓度不变，所以要补充KOH
解析: (1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应
式为HS－＋4HO－8e－===SO＋9H＋。
2
(2)①a电极是通入NH 的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是
3
2NH －6e－＋6OH－===N ＋6HO。
3 2 2
13.答案：(1)2SOCl ＋4e－===4Cl－＋S＋SO
2 2
(2)出现白雾，有刺激性气味的气体生成 SOCl ＋HO===SO↑＋2HCl↑
2 2 2
(3)C H ＋13CO－26e－===17CO ＋5HO
4 10 2 2
(4)O ＋2CO＋4e－===2CO
2 2
解析：Ⅰ.(1)原电池的负极发生氧化反应，电极反应式为 4Li－4e－＋4Cl－===4LiCl，则正极的电极
反应式用总反应式减去负极反应式得 2SOCl ＋4e－===4Cl－＋S＋SO 。(2)用 NaOH 溶液吸收
2 2
SOCl ，有NaSO 和NaCl生成，说明反应过程中S元素的化合价仍是＋4价，未发生氧化还原反应，
2 2 3
所以SOCl 与水反应的产物是二氧化硫与氯化氢，氯化氢与水结合形成白雾，则实验现象是出现白
2
雾，有刺激性气味的气体生成；反应的化学方程式为SOCl ＋HO===SO↑＋2HCl↑。Ⅱ.(3)燃料电池
2 2 2
的负极发生氧化反应，所以丁烷在负极发生氧化反应，失去电子，因为熔融KCO 为电解质，所以
2 3
生成二氧化碳和水，电极反应式为C H ＋13CO－26e－===17CO ＋5HO。(4)正极是氧气发生还原
4 10 2 2
反应，与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应式为O＋2CO＋4e－===2CO。
2 2
14.答案 (1)①正 ②CO＋2e－＋2H＋===HCOOH
2
(2)①正 2Cl－－2e－===Cl↑ ②2 X
2
(3)①从A到B ②CHOH＋HO－6e－===6H＋＋CO↑
3 2 2
解析: (1)从图示可以看出，右侧通入的CO 转变成HCOOH，C元素被还原，电极b为正极，电极
2
反应式为CO ＋2e－＋2H＋===HCOOH。(2)根据装置可知生成H 的电极为正极，生成Cl 的电极为
2 2 2
负极。(3)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从 A到B。
②CHOH失电子生成CO 和H＋，根据化合价变化和元素守恒可得电极反应式：CHOH＋HO－6e
3 2 3 2
－===6H＋＋CO↑。
2
15.答案：(1)①FeO＋4HO＋3e－===Fe(OH) ↓＋5OH－ ②右 左 ③使用时间长、工作电压稳定
2 3
(2)N ＋8H＋＋6e－===2NH 氯化铵
2
(3)从b到a CO＋O2－－2e－===CO
2
解析：(1)①放电时石墨为正极，高铁酸钾在正极上发生还原反应，电极反应式为 FeO＋4HO＋3e－
2
===Fe(OH) ↓＋5OH－。
3
②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子
9
学科网（北京）股份有限公司交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。
③由题图中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，可知高铁电池的优点有使用时间长、
工作电压稳定。
(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子在负极发生氧化反应，氮气得电子在正
极发生还原反应，则正极反应式为N＋8H＋＋6e－===2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质
2
溶液为氯化铵溶液。
(3)该装置是原电池，工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a，通入一氧化碳的电极a是
负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO 。
2
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学科网（北京）股份有限公司11
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