文档内容
第 02 讲 原电池、化学电源
目录
01 模拟基础练
【题型三】原电池工作原理
【题型三】一次电池
【题型三】二次电池
【题型三】燃料电池
02 重难创新练
03 真题实战练
题型一 原电池工作原理
1．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag O＋HO===Zn(OH) ＋2Ag。其工作示意图如
2 2 2
下。下列说法不正确的是( )
A．Zn电极是负极
B．Ag O电极发生还原反应
2
C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)
2
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
【答案】D
【解析】反应中锌失去电子，Zn电极是负极，A正确；Ag O得到电子，发生还原反应，B正确；电
2
解质溶液显碱性，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) ，C正确；根据方程式可知消耗水，
2
且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的pH升高，D错误。
2．根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是a→b
C．b电极的电极反应式为：O＋2e－＋2H＋===H O
2 2 2
D．a电极上每生成1 mol O ，通过质子交换膜的H＋为2 mol
2
【答案】C
【解析】根据图示可知，a电极上HO转化为H＋和O ，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A
2 2
项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可
知，b电极上O 得电子转化为HO，电极反应式为：O＋2e－＋2H＋===H O，C项正确；a电极上每生成1
2 2 2 2 2 2
mol O，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。
2
3．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH 的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的
3
是( )
A．b极的电极反应为O+2H O+4e-=4OH-
2 2
B．溶液中OH-向电极b移动
C．NH 的还原产物为N
3 2
D．电流方向：由a经外电路到b
【答案】A
【解析】由图中信息可知，a电极上 NH 失去电子生成 N ，为负极，电极反应为 2NH -6e-+6OH-
3 2 3
=N +6H O；b电极作正极，电极反应为O+2H O+4e-=4OH-；N 为氧化产物；OH-由b极移向a极；电流由
2 2 2 2 2
b经外电路到a。
4．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋ AsO＋I＋HO”设计成的原电池
2 2
装置，其中C 、C 均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图Ⅱ B烧杯中逐滴加入适量
1 2
40% NaOH溶液。
下列叙述中正确的是 ( )
A．甲组操作时，电流计(G)指针发生偏转
B．甲组操作时，溶液颜色变浅
C．乙组操作时，C 做正极
2
D．乙组操作时，C 上发生的电极反应为I＋2e－===2I－
1 2
【答案】D【解析】装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋ AsO＋I＋HO，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移
2 2
动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流计(G)指针不会发生偏转，但由于I 浓度增
2
大，所以溶液颜色变深。向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，AsO－2e－＋2HO===AsO＋2H＋，电子沿
2
导线到C 棒，I＋2e－===2I－，所以C 为负极，C 为正极。
1 2 2 1
题型二 一次电池
5．(2023·辽宁省锦州市高三统考)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补
给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。下列说法错误的
是( )
A．A电极的电势高于B电极
B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动
C．负极的电极反应式为CHO-4e-+H O=CO+4H+
2 2 2
D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能
【答案】C
【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以 A极是正极，B极是负极。A项，
A极是正极，B极是负极，正极的电势高于负极电势，所以A电极的电势高于B电极，故A正确；B项，
A极是正极，B极是负极，质子带正电荷，放电时向正极移动，所以质子从海底沉积层通过交接面向海水
层移动，故B正确；C项，CHO在微生物作用下与硫酸根离子反应生成CO 和HS-，并不是在负极的电极
2 2
反应，负极上HS-失去电子发生氧化反应生成硫单质，电极反应式为：HS--2e-=S↓+H+，故C错误；D项，
海水和海泥作为电解质一部分，富含盐分，可增强水的导电性，有利于电池电能的输出，故 D正确；故选
C。
6．一种锂电池的工作原理如图所示，正极反应被可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入
的(NH )SO 可以将Fe2+氧化、自身被还原为SO 2-。下列关于该电池的说法正确的是( )
4 2 2 8 4
A．电池放电时将电能转化为化学能B．放电时Li+由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为
D．氧化SO 2-罐中反应的离子方程式为2Fe2++ S O2-=2Fe3++2 SO 2-
4 2 8 4
【答案】D
【解析】A项，原电池是将化学能转化为电能的装置， 放电时将化学能转化为电能，A错误；B项，
放电时原电池内部阳离子向正极移动，B错误；C项，放电时的负极失去电子发生氧化反应，电极反应式
为：Li-e-=Li+，C错误；D项，氧化罐中加入的(NH )SO 可以将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为SO 2-，反
4 2 2 8 4
应的离子方程式为：2Fe2++ S O2-=2Fe3++2 SO 2-，D正确；故选D。
2 8 4
7．浓差电池指电池内物质变化仅是一种物质从高浓度状态转变为低浓度状态且伴随着吉布斯自由能
转变成电能的过程的一类电池。浓差电池示意图如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．a极为原电池的负极
B．c为Cu2+交换膜
C．电流计指针指向0时，两极的CuSO 溶液浓度相等
4
D．转移1 mol电子时，右池增重48 g
【答案】C
【解析】左侧硫酸铜溶液浓度大，所以左侧电极反应为Cu2++2e-=Cu，为正极，右侧硫酸铜溶液浓度小，
所以右侧电极反应为 Cu-2e-=Cu2+，为负极。根据分析可知，a极为原电池正极，A项错误；左侧消耗
Cu2+，右侧生成Cu2+，为了平衡电荷，左侧的SO2-
需迁移到右侧，所以c为阴离子交换膜，B项错误；根
4
据浓差电池的定义可知，当两室硫酸铜溶液浓度相等时，将不再产生电流，C项正确；转移1 mol电子时，
右池生成0.5 mol Cu2+，0.5 mol
SO2-
从左侧迁移到右侧，所以右池增加0.5 mol CuSO ，质量为0.5 mol×160
4 4
g·mol-1=80 g，D项错误。
8．(2024·浙江省浙江省舟山中学适应性考试)利用如图装置，工业上燃料燃烧产生的SO 废气可与O
2 2
协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是( )
A．电极A为负极，X为阴离子交换膜
B．电极B上发生的电极反应为：O+4e-+4H+=2H O
2 2C．电池工作时，消耗O、SO 物质的量之比为1：1
2 2
D．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化
【答案】B
【解析】A项，电极A亚硫酸根失去电子生成硫酸根离子，发生氧化反应，A为负极，阴离子OH-向
负极移动，X为阴离子交换膜，A正确；B项，电极B上发生的电极反应为：O+2e-+2H+=H O，B错误；
2 2 2
C项，电池工作时，1molSO 与OH-离子反应生成1mol亚硫酸根离子，1mol亚硫酸根离子失去2mol电子
2
生成硫酸根离子，1molO 得到1mol电子生成HO，当转移电子的物质的量相等时，消耗O、SO 物质的
2 2 2 2 2
量之比为1：1，C正确；D项，电池工作段时间后，右室发生O+2e-+2H+=H O，2mol电子转移消耗
2 2 2
2molH+，同时氢离子通过离子交换膜Y转移2molH+离子，溶液中氢离子浓度不变，电解质溶液的pH无明
显变化，D正确；故选B。
9．(2024·河北省邯郸市部分学校高三联考)香港城市大学化学工作者首次提出了Al-N 电池(如图)，该
2
电池使用N 为原料，以离子液体(Al Cl--AlCl-)为电解质，既实现了能量的存储，又实现了AlN的生产，
2 2 7 4
和碱反应能产生NH ，可进一步生产氮肥。下列说法错误的是( )
3
A．Al极为负极，发生氧化反应
B．电池总反应为2Al+N =2
2
C．石墨烯电极反应式为8Al Cl-+N +6e- =2AlN+14AlCl-
2 7 2 4
D．生成标准状况下33.6LNH ，电池中转移3mol电子
3
【答案】D
【解析】A项， 根据图中原电池的结构，Al极为负极，Al极电极反应式为2Al+14AlCl--6e-=8AlCl-，
4 2 7
发生氧化反应，故A正确；B项，石墨烯电极为正极，正极反应式为8Al Cl-+N +6e- =2AlN+14AlCl-，Al极
2 7 2 4
电极反应式为2Al+14AlCl--6e-=8AlCl-，所以电池总反应为2Al+N =2AlN，故B正确； C项，石墨烯电极
4 2 7 2
为正极，正极发生还原反应，正极反应式为8Al Cl-+N +6e- =2AlN+14AlCl-，故C正确；D项，标准状况下
2 7 2 4
33.6LNH 的物质的量为1.5mol，AlN和碱反应产生NH 的反应离子方程式为AlN+OH-+H O=AlO-+NH↑，
3 3 2 2 3
生成1.5mol氨气消耗1.5molAlN，根据2Al+N =2AlN，电池中转移了4.5mol电子，故D错误；故选D。
2
题型三 二次电池
10．(2024·浙江省金丽衢十二校高三下学期第二次联考)锌-空气电池可用作电动车的动力电源。该电
池的电解质溶液为 KOH溶液，总反应为：2Zn+O +4OH-+2H O=[Zn(OH) ]2-。下列有关说法不正确的是
2 2 4
( )
A．充电时，锌连接电源负极
B．充电时，阳极反应为4OH−−4e−=2H O+O↑
2 2C．放电时，电解质溶液中 向正极移动
D．放电时，电路中通过 电子，可消耗11.2L O
2
【答案】D
【解析】放电时，锌为负极，转化为[Zn(OH) ]2-，通空气一极为正极，转化为氢氧根离子，充电时，
4
锌连接电源负极。A项，充电时，锌连接电源负极，A正确；B项，充电时，氢氧根离子转化为氧气，阳
极反应为4OH−−4e−=2H O+O↑，B正确；C项，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，K+向正极移动，
2 2
C正确；D项，未告诉标准状况，不可算O 的体积，D错误；故选D。
2
11．Li/SO 电池具有输出功率高和低温性能好等特点，其电解质是LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，
2
电池反应式为2Li＋2SO LiSO。下列说法正确的是( )
2 2 2 4
A．该电池反应为可逆反应
B．放电时，Li＋向负极移动
C．充电时，阴极反应式为Li＋＋e－===Li
D．该电池的电解质溶液可以换成LiBr的水溶液
【答案】C
【解析】电池的放电和充电是在不同的反应条件下发生的，故该电池反应不能叫可逆反应，A项错误。
放电时，Li＋向正极移动，B项错误。充电时，阴极发生还原反应：Li＋＋e－===Li，C项正确。若电解质溶
液换成LiBr的水溶液，则碱金属锂会和水发生反应，D项错误。
12．某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为Li CoO＋LiC ===6C＋LiCoO ，其工作原理示意
1－x 2 x 6 2
图如右。下列说法不正确的是( )
A．放电时LiC 发生氧化反应
x 6
B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动
C．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连
D．放电时，电池的正极反应为Li CoO＋xLi＋＋xe－===LiCoO
1－x 2 2
【答案】B
【解析】放电时，负极：LiC －xe－===xLi＋＋6C；正极：Li CoO＋xe－＋xLi＋===LiCoO
x 6 1－x 2 2
充电时，阴极：xLi＋＋6C＋xe－===LiC ；阳极：LiCoO －xe－===xLi＋＋Li CoO
x 6 2 1－x 2
13．一种新型镁硫电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．该电池使用碱性电解质水溶液
B．充电时，电子从硫电极流出
C．使用的隔膜是阴离子交换膜
D．放电时，正极反应包括3Mg2++MgS-6e-=4MgS
8 2【答案】B
【解析】Mg为活泼金属，所以放电时Mg被氧化，Mg电极为负极，聚合物电极为正极。若用碱性电
解质水溶液，则负极生成的Mg2+会转化成Mg(OH) 沉淀，降低电池效率，A项错误；放电时Mg电极发生
2
氧化反应，充电时Mg电极得电子发生还原反应，即电子从硫电极流出，流入Mg电极，B项正确；据图可
知，Mg2+要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项错误；放电时为原电
池，正极发生还原反应，包括3Mg2++MgS+6e-=4MgS，D项错误。
8 2
14．中国科学院深圳先进技术研究院研发出一种高性能的钙离子电池：以溶有六氟磷酸钙 Ca(PF) 的
6 2
碳酸酯类溶剂为电解液，放电时合金 Ca Sn
发生去合金化反应，阴离子(PF-
)从石墨烯中脱嵌，进入电解
7 6 6
质溶液。放电时其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
(已知：比能量为单位质量的电极放出电能的大小)
A．此高性能的钙离子电池放电时，化学能可以全部转化为电能
B．放电时，a电极的电极反应为Ca Sn -14e-=7Ca2++6Sn
7 6
C．充电时，b电极接电源的负极
D．与锂离子电池相比较，钙离子电池具有材料储量丰富、比能量高的优点
【答案】B
【解析】该装置为原电池，电池放电时，化学能除了转变为电能，还有一部分转化为热能，A项错误；
根据图示可知，钙离子向b电极移动，因此a电极为负极，发生氧化反应，电极反应为 Ca Sn -14e-=7Ca2+
7 6
+6Sn，B项正确；b电极为原电池的正极，充电时，b电极应接电源的正极，C项错误；由于钙的相对原子
质量大于锂，所以单位质量的钙离子电极放出电能低于锂离子电池，钙离子电池比能量比锂离子电池的低，
D项错误。
15．(2024·浙江省嘉兴市高三下学期二模)水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是(
)
A．放电时，电极a作电源的正极，Cu (PO ) 发生氧化反应最终变为Cu
3 4 2B．充电时，水系电池中，a电极附近溶液的碱性增强
C．充电时，b电极上的电极反应式为Na MnO -xe-=Na MnO +xNa+
0.44 2 0.44-x 2
D．当1mol Cu (PO ) 完全放电时，则b电极质量减轻138g
3 4 2
【答案】D
【解析】由图可知，放电时为原电池，a极上Cu (PO )→Cu O→Cu、发生得电子的还原反应，b极上
3 4 2 2
Na MnO →Na MnO 、发生失电子的氧化反应，则a极为正极、b极为负极，负极反应式为Na MnO -
0.44 2 0.44-x 2 0.44 2
xe-═Na MnO +xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a极为阳极、b极
0.44-x 2
为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反。A项，放电时为原电池，a极为正极、b极为负极，Cu (PO ) 发生
3 4 2
还原反应最终变为Cu，故A错误；B项，充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阳极上OH-失电子
生成水，阳极附近的碱性减弱，故B错误；C项，充电时为电解池，a极为阳极、b极为阴极，阴极反应式
为Na MnO +xNa++xe-=Na MnO ，故C错误；D项，放电时为原电池，a极上发生反应
0.44-x 2 0.44 2
Cu (PO )→Cu O→Cu，则1molCu (PO ) 完全放电时，转移电子6mol，有6molNa+发生迁移，则b电极质
3 4 2 2 3 4 2
量减轻6mol×23g/mol=138 g，故D正确；故选D。
题型四 燃料电池
16．(2023·浙江省精诚联盟高三三模)内部重整式高温燃料电池具有良好的商业化前景，其基本工作原
理(以CH 为原料，熔融碳酸盐为电解质)如图所示。下列说法正确的是( )
4
A．b极为正极，发生还原反应
B．电子流向：a极→导线→b极→电解质→a极
C．a极电极反应为CH- 8e- +4CO 2-=5CO +2H O
4 3 2 2
D．该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜
【答案】A
【解析】由装置可知a电极上CO和H 失电子生成CO 和HO，则a极为负极，b极为正极，b电极上
2 2 2
O 得电子结合CO 生成CO2-，CH 和水反应生成CO和H。A项，由以上分析可知b极为正极，得电子发
2 2 3 4 2
生还原反应，故A正确；B项，电子不经过电解质，故B错误；C项， a极反应物不是甲烷，故C错误；
D项，熔融碳酸盐为电解质，故隔膜允许碳酸根离子通过，为阴离子交换膜，故D错误；故选A。
17．一种新型中温全瓷铁-空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是( )A．a极发生氧化反应
B．正极的电极反应为FeO+2xe-=Fe+xO2-
x
C．若有22.4 L(标准状况下)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移
D．铁表面发生的反应为xHO(g)+Fe=FeO+xH
2 x 2
【答案】D
【解析】a极通入空气，O 在该电极上发生得电子的还原反应，A项错误；O 在正极发生得电子的还
2 2
原反应，电极反应为O+4e-=2O2-，B项错误；电路中有4 mol电子转移时，正极上消耗1 mol O ，在标准
2 2
状况下的体积为22.4 L，则通入空气的体积约为22.4 L×5=112 L，C项错误。
18．镁-空气电池是一种新型燃料电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．金属Mg电极为负极，其电势低于空气电极的电势
B．电子流向：Mg电极→导线→空气电极→电解质溶液→Mg电极
C．电池总反应为2Mg+O+2H O 2Mg(OH)
2 2 2
D．回收后的氢氧化镁经一系列转化，可重新制成镁锭循环利用
【答案】B
【解析】电子流向：Mg电极→导线→空气电极，电解质溶液中没有电子移动，B项错误。
19．乙烯催化氧化成乙醛的反应可设计成如图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总
反应为2CH CH+O 2CHCHO。下列有关说法正确的是( )
2 2 2 3
A．a电极发生还原反应
B．放电时，每转移2 mol电子，理论上需要消耗28 g乙烯
C．b极的电极反应为O+4e-+2H O=4OH-
2 2D．电子移动方向：电极a→磷酸溶液→电极b
【答案】B
【解析】由题图可知，a电极通入乙烯，为负极，放电时乙烯发生氧化反应生成乙醛，A项错误；电
解质溶液显酸性，b电极通入氧气，放电后生成水，电极反应为O+4e-+4H+=2H O，C项错误；放电时电子
2 2
从负极通过外电路向正极移动，D项错误。
20．一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为BH＋2O===BO＋2HO。该电池工作时，
2 2
下列说法正确的是( )
A．电子由Pt电极经外电路、石墨电极、NaOH溶液回到Pt电极
B．负极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6HO
2
C．OH－透过阴离子交换膜向石墨电极迁移
D．外电路通过0.4 mol电子时，有2.24 L O 在石墨电极上参与反应
2
【答案】B
【解析】在外电路中，电子由负极Pt电极经导线流向正极石墨电极，而在内电路中离子定向移动，电
子不能进入到电解质溶液中，A错误；依据装置图可知Pt电极为负极，负极上BH失去电子被氧化变为
BO，由于电解质溶液显碱性，含有大量的 OH－，故负极的电极反应式为 BH－8e－＋8OH－===BO＋
6HO，B正确；溶液中的阴离子OH－应该向正电荷较多的负极(Pt)迁移，C错误；没有指明反应条件是否
2
是“标准状况”，因此不能进行有关计算，D错误。
1．(2024·浙江省强基联盟高三联考)已二腈[NC（CH）CN]是合成尼龙-66的中间体。某小组利用多
2 4
组浓差电池为电源，以丙烯腈（CH=CHCN）为原料通过电解法合成己二腈的原理示意图如下(铜电极质量
2
均为 )：下列说法不正确的是( )
A．铜电极(1)为原电池的正极，发生还原反应
B．当甲室两电极质量差为6.4g时，理论上可生成0.1mol己二腈
C．乙室可选用阳离子交换膜，H+向左移动
D．石墨电极(1)的电极反应式为2CH=CHCN+2H++2e- =NC（CH）CN
2 2 4
【答案】B
【解析】浓差电池中，根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，Cu(2) 失去电子，故电极为负极，电极反应式
为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则电解槽中
C(1)极为阴极、C(2)极为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为： 2HO-4e-=O ↑+4H+，阴
2 2
极上丙烯腈合成己二腈得电子。A项，根据甲室隔膜两侧溶液的浓度，Cu(2) 失去电子，故电极为负极，
电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电极上发生得电子的还原反应，A正确；B项，当甲室两电
极质量差为6.4g时，转移电子的物质的量为0.1mol，由2CH=CHCN+2H++2e- =NC（CH）CN可知，制备
2 2 4
0.05mol己二腈，B错误；C项，根据乙室阳极、阴极的反应，乙室选用阳离子交换膜，H+移向阴极，C正
确；D项，石墨电极(1)的电极反应式为2CH=CHCN+2H++2e- =NC（CH）CN，D正确；故选B。
2 2 4
2．(2024·浙江省三校高三联考选考模拟)科学家研发了一种新型短路膜电池，利用这种电池可以消除
空气中的CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
2
A．甲电极为正极，发生氧化反应
B．乙电极的电极反应式为：H+2HCO-+2e-=2H O+2CO
2 3 2 2
C．电子流向：负极→电解质→正极
D．当捕获 的CO 时，理论上转移2mol电子
2
【答案】C
【解析】由图可知乙电极通入的是氢气，失去电子发生氧化反应是负极，甲电极一端通入的是二氧化
碳，发生还原反应是正极，短路膜中可以移动的有电子和离子。A项，甲电极为正极，发生还原反应，A
错误；B项，乙电极为负极发生失电子反应，电极反应式为：H+2HCO--2e-=2H O+2CO，B错误；C项，
2 3 2 2
从示意图可知，电子通过短路膜，因此电子流向：负极→电解质→正极，C正确；D项，没有注明标准状
况条件下，D错误；故选C。
3．(2023·浙江省东阳中学高三模拟)钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负极的新型电池，具有能量密度大、导电率高、成本低等优点。以Cu xSe填充碳纳米管作为正极材料的一种钠
2-
硒电池工作原理如图所示，充放电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说
法错误的是( )
A．每个Cu xSe 晶胞中Cu2+个数为4x
2-
B．在NaSe晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心
2
C．充分放电时，正极的电极反应式为Cu xSe + 2Na++2e-=Na Se+(2-x)Cu
2- 2
D．充电时外电路中转移lmol电子，两极质量变化差为23g
【答案】D
【解析】由题意可知，Cu xSe填充碳纳米管作为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料；A项，根据
2-
“均摊法”， 每个Cu xSe 晶胞中含 个Se，则晶胞内铜离子、亚铜离子和为4×(2-x)个，设
2-
铜离子、亚铜离子分别为a、b，则a+b=4×(2-x)，由化合价代数和为零可知，2a+b=4×2，解得a=4x，故A
正确；B项，由晶胞图示可知，在NaSe晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心，故B正确；C项，充
2
分放电时，正极Cu xSe得到电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为Cu xSe + 2Na++2e-=Na Se+(2-
2- 2- 2
x)Cu，故C正确；D项，充电时外电路中转移lmol电子，阳极释放出1mol钠离子，质量减小23g，阴极生
成1mol钠，质量增加23g，两极质量变化差为46g，故D错误；故选D。
4．光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)-空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A．电极电势：电极a>电极b
B．光激发时，光生电子会与O 结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
2
C．电极b发生的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO 的溶解)
2
【答案】C
【解析】A项，根据题图信息判断，(C H O) 在电极b上失电子，转化为CO，则电极b为负极，电
6 10 5 n 2
极a为正极，原电池中，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，A正确；B
项，根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子(e-)、空穴(h+)，光生电子会与O 结合，光生空
2
穴会与电极b产生的电子结合，B正确；C项，根据得失电子守恒判断，电极b发生的电极反应式为
，C错误；D项，根据电极反应判断，每转移24nmol电子时，
右侧溶液中生成24nmolH+，同时会有24nmolH+通过阳离子交换膜移向左侧溶液，则右侧溶液的pH保持不
变，D正确；故选C。
5．（2024·山东省泰安市高三四模）我国科学家发明了一种以 和MnO 为电极材料的
2
新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料
学 转化为 下列说法错误的是( )
A．放电时，电子从b电极经过导线传导到a电极
B．放电时，a电极的电极反应式为MnO +4H++2e⁻=Mn2++2H O
2 2
C．充电时，③区溶液碱性增强
D．充电一段时间后，②区KSO 浓度增大
2 4
【答案】D【解析】放电时，电极材料 转化为 ，电极反应
-2ne-= +2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得
到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：MnO +4H⁺+2e⁻=Mn2++2H O，阳离子减少，多余的阴离
2 2
子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是 电极，b为负极，①为酸性溶液是
二氧化锰电极，a为正极。A项，放电时，电子从负极到正极，所以b电极经过导线传导到a电极，A正确；
B项，放电时，a电极为正极，电极反应式为MnO +4H⁺+2e⁻=Mn2++2H O，B正确；C项，充电时，b电极
2 2
方程式为： +2nK++2ne-= ，③区溶液碱性在增强，C正确；D项，充电时，
②区溶液中SO 2-向①区迁移，②区KSO 浓度减小，D错误；故选D。
4 2 4
1． (2023•山东卷，11)利用热再生氨电池可实现CuSO 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、
4
乙两室均预加相同的CuSO 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
4
A．甲室Cu电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：Cu2++4NH=[Cu(NH)]2+
3 3 4
D．NH 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
3
【答案】CD
【解析】A项，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH )]2+，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B项， 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜
3 4
为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，
明显不利于电池反应正常进行，故B错误；C项，左侧负极是Cu+4NH-2e- =[Cu(NH)]2+，正极是Cu 2++2e-
3 3 4
=Cu，则电池总反应为：Cu2++4NH=[Cu(NH)]2+，故C正确；D项，NH 扩散到乙室会与铜离子反应生成
3 3 4 3
[Cu(NH )]2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。故选
3 4
CD。
2．(2023•全国新课标卷，10)一种以VO 和Zn为电极、Zn(CF SO ) 水溶液为电解质的电池，其示意
2 5 3 3 2
图如下所示。放电时，Zn2+可插入VO 层间形成Zn VO·nHO。下列说法错误的是( )
2 5 x 2 5 2
A．放电时VO 为正极
2 5
B．放电时Zn2+由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn+V O+nH O=ZnVO·nHO
2 5 2 x 2 5 2
D．充电阳极反应：Zn VO·nHO-2xe- =xZn2++V O+nH O
x 2 5 2 2 5 2
【答案】C
【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、VO 为正极，电池的总反应为
2 5
xZn+V O+nH O=ZnVO·nHO。A项，由题信息可知，放电时，Zn2+可插入VO 层间形成Zn VO·nHO，
2 5 2 x 2 5 2 2 5 x 2 5 2
VO 发生了还原反应，则放电时VO 为正极，A正确；B项，Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，
2 5 2 5
阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B正确；C项，电池在放电时的总反应为
xZn+V O+nH O=ZnVO·nHO，则其在充电时的总反应为Zn VO·nHO=xZn+V O+nH O，C不正确；D项，
2 5 2 x 2 5 2 x 2 5 2 2 5 2
充电阳极上Zn VO·nHO被氧化为VO，则阳极的电极反应为Zn VO·nHO-2xe- =xZn2++V O+nH O，D正
x 2 5 2 2 5 x 2 5 2 2 5 2
确；故选C。
3．(2022•全国乙卷，12) Li-O 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
2
家研究了一种光照充电Li-O 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
2
(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li O+2h+=2Li++O )对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
2 2 2A．充电时，电池的总反应LiO=2Li+O
2 2 2
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O+2Li++2e-=Li O
2 2 2
【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
(Li O+2h+=2Li++O )，则充电时总反应为LiO=2Li+O ，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电
2 2 2 2 2 2
极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极。A项，光照时，光催化电极产生电子和空穴，
驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为
LiO=2Li+O ，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
2 2 2
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；C项，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；D项，放电时总反应为2Li+O=Li O，正
2 2 2
极反应为O+2Li++2e-=Li O，D正确；故选C。
2 2 2
4．(2022•辽宁省选择性考试，14)某储能电池原理如图。下列说法正确的是( )
A．放电时负极反应：NaTi (PO )-2e-= NaTi (PO )+2Na+
3 2 4 3 2 4 3
B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl 中迁移
4
C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl 吸收0.5 mol Cl
4 2
D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大
【答案】A
【解析】放电时负极反应：NaTi (PO )-2e-= NaTi (PO )+2Na+，正极反应：Cl+2e-=2Cl-，消耗氯气，
3 2 4 3 2 4 3 2
放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl，由此解析。A项，放电时负极失电子，发生氧化反
2应，电极反应：NaTi (PO )-2e-= NaTi (PO )+2Na+，故A正确；B项，放电时，阴离子移向负极，放电时
3 2 4 3 2 4 3
Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；C项，放电时每转移1 mol电子，正极：Cl+2e-=2Cl-，
2
理论上CCl 释放0.5 mol Cl ，故C错误；D项，充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl，消耗氯离子，NaCl溶液
4 2 2
浓度减小，故D错误；故选A。
5．(2022•山东卷，13)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成
CO，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO 转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至
2 2
甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO +2H O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-
2 2
D．若甲室Co2+减少200 mg，乙室Co2+增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被
氧化为CO 气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CHCOO-失去电子后，Na+通过阳
2 3
膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正
极上LiCoO 得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合HO，因此电池工作一
2 2
段时间后应该补充盐酸，B正确；C项，电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：
LiCoO +e-+4H+=Li++Co2++2H O，C错误；D项，若甲室Co2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)=
2 2
，乙室Co2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)= ，说
明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。
6．(2021•河北选择性考试，9)K—O 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
2
电池，下列说法错误的是( )A．隔膜允许K+通过，不允许O 通过
2
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1Ah电量时，生成KO 的质量与消耗O 的质量比值约为2.22
2 2
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
【答案】D
【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应
式为K—e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾。A项，
金属性强的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O 通过，
2
故A正确；B项，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电极应与直流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；C项，由分析可知，生成1mol超氧化钾
时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/mol≈2.22：1，故C正确；D项，铅酸蓄
电池充电时的总反应方程式为2PbSO +2H O＝PbO +Pb+2H SO ，反应消耗2mol水，转移2mol电子，由得
4 2 2 2 4
失电子数目守恒可知，耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为 ×18g/mol=1.8g，故D错误；故
选D。
7．(2021•广东选择性考试，9)火星大气中含有大量CO，一种有CO 参加反应的新型全固态电池有望
2 2
为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时
A．负极上发生还原反应 B．CO 在正极上得电子
2
C．阳离子由正极移向负极 D．将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3CO =2Na CO+C。A项，放电时负极上Na发生
2 2 3
氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B项，放电时正极为CO 得到电子生成C，故B正确；C项，放
2
电时阳离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D项，放电时装置为原电池，能量转化
关系为化学能转化为电能和化学能等，故D正确；故选B。
8．(2021•山东卷，10)以KOH溶液为离子导体，分别组成CHOH—O、NH—O、(CH)NNH—O
3 2 2 4 2 3 2 2 2
清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K+均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH)NNH—O 燃料电池的理论放电量最大
3 2 2 2
D．消耗1molO 时，理论上NH—O 燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2L
2 2 4 2【答案】C
【解析】碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为：2CHOH+3O +4KOH=2K CO+6H O；NH-O 清洁燃
3 2 2 3 2 2 4 2
料电池总反应为：NH+O =N +2H O；偏二甲肼[(CH )NNH]中C和N的化合价均为-2价，H元素化合价
2 4 2 2 2 3 2 2
为+1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为：
(CH)NNH+4O +4KOH=2K CO+N +6H O。A项，放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，
3 2 2 2 2 3 2 2
A错误；B项，根据上述分析可知，NH-O 清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，
2 4 2
所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；C项，
理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为mg，则甲醇、NH 和
2 4
(CH)NNH 放电量(物质的量表达式)分别是： 、 、 ，通过比较可
3 2 2
知(CH)NNH 理论放电量最大，C正确；D项，根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1molO 生成的
3 2 2 2
氮气的物质的量为1mol，在标准状况下为22.4L，D错误；故选C。
9．(2021•浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充
电时Li+得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO 薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的
2
是( )
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a mol电子时，LiPON薄膜电解质损失a mol Li+
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li CoO+ xLi+xe-= LiCoO
1- x 2 2
D．电池总反应可表示为Li Si+Li CoO Si+LiCoO
x 1- x 2 2
【答案】B
【解析】由题中信息可知，该电池充电时Li+得电子成为Li嵌入电极A中，可知电极A在充电时作阴
极，故其在放电时作电池的负极，而电极B是电池的正极。A项，由图可知，集流体A与电极A相连，充
电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A正确；B项，放电时，外电路通过a
mol电子时，内电路中有a mol Li+通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有
损失Li+，B不正确；C项，放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li CoO+ xLi+xe-=
1- x 2
LiCoO ，C正确；D项，电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成Li+，正极上Li CoO 得到
2 1- x 2
电子和Li+变为LiCoO ，故电池总反应可表示为Li Si+Li CoO Si+LiCoO，D正确。故选B。
2 x 1- x 2 2
