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第 16 讲 原电池 新型电源
1．化学电源在生活中有广泛的应用，各种电池的示意图如图，下列有关说法正确的是
A．甲：电流由锌片经导线流向铜片
B．乙：负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，使用一段时间锌筒会变薄
D．丁：使用一段时间后电解质溶液的酸性增强，导电能力增大
【答案】C
【解析】A．活泼金属做负极，所以Zn为负极，Cu为正极，电流由铜片经导线流向锌片，A错误；
B．电解质溶液是KOH溶液，负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH) ，B错误；C．锌筒作负极，发生
2
氧化反应，锌失电子生成Zn2+，使用一段时间锌筒会变薄，C正确；D．铅蓄电池放电时，
Pb+PbO+2H SO =
2 2 4
2PbSO +2H O，使用一段时间后电解质溶液的酸性增减弱，导电能力减弱，D错误；故答案选C。
4 2
2．下列有关电化学知识的描述正确的是
A．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，电解质溶液的pH保持不变
B．用足量锌粒与稀硫酸反应制取 ，若要增大反应速率，可以滴入几滴 溶液
C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为
D．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化为热能，然后再转化为电能的
化学电源
【答案】B
【解析】A．锌、铜与稀硫酸组成的原电池，在工作过程中，H+在正极上放电生成H，电解质溶液的
2
pH增大，A错误；B．用足量锌粒与稀硫酸反应制取 ，滴入几滴 溶液，Zn与Cu2+发生置换反
应，锌粒表面由Cu生成，在稀硫酸形成原电池，能增大反应速率，B正确；C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，常温下铁遇浓硝酸发生钝化，因此铜作负极，铁作正极，其负极反应式为：
，C错误；D．燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能转化电能的化
学电源，D错误；
故选B。
3．硫化氢(H S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳
2
能，将HS再利用，变废为宝。下列叙述正确的是
2
A．b电极发生氧化反应
B．a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液
C． 的迁移方向为b电极→a电极
D．每生成2g H ，负极区需消耗22.4 L H S
2 2
【答案】B
【分析】根据工作原理图分析可知，b电极上H+获得电子生成氢气，则b作正极，电极反应式为2H+
+2e-=H ↑，因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，据此分析解答问题。
2
【解析】A．由分析可知，b作正极，电极反应式为2H++2e-=H ↑，则b电极发生还原反应，A错误；
2
B．由分析可知，a电极区反应为：Fe2+-e-=Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH) 、Fe(OH) 覆
2 3
盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；C．由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故 的迁移
方向为负极a电极→正极b电极，C错误；D．题干未告知HS所处的状态是否为标准状况，故无法计算每
2
生成2g H ，负极区需消耗HS的体积，D错误；故答案为B。
2 2
4．某储能电池原理如图1，其俯视图如图2，已知放电时N是负极(N 是阿伏加德罗常数的值)。下列
A
说法正确的是A．放电时，每转移N 个电子，理论上CCl 吸收0.5N 个Cl
A 4 A 2
B．放电时，负极反应为NaTi (PO )-2e-＝NaTi (PO )+2Na+
3 2 4 3 2 4 3
C．充电时，每转移1mol电子，N极理论质量减小23g
D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度增大
【答案】B
【分析】放电时N是负极，负极反应：NaTi (PO )-2e-＝NaTi (PO )+2Na+，正极反应：Cl+2e-＝
3 2 4 3 2 4 3 2
2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-＝Cl↑，由此解析。
2
【解析】A．在放电时，正极反应为Cl+2e-＝2C1-，电路中转移N 个电子即1mol电子，理论上氯气
2 A
的CCl 溶液中释放0.5 mol Cl ，A错误；B．放电时N为负极，失去电子，Ti元素价态升高，电极反应为
4 2
NaTi (PO )-2e-＝NaTi (PO )+2Na+，B正确；C．充电时，N极为阴极，电极反应为NaTi (PO )+2Na++2e-
3 2 4 3 2 4 3 2 4 3
＝NaTi (PO )，每转移1mol电子，N极理论质量增加23g，C错误；D．充电过程中，阳极2Cl--2e-＝
3 2 4 3
Cl↑，消耗Cl-，NaCl溶液浓度减小，D错误；故选B。
2
5．我国科研工作者将 的脱除与 的制备反应相结合，实现协同转化装置如图所示，已知双极
膜可将 解离为 和 ，并向两极迁移。下列分析不正确的是
A． 为正极，发生还原反应B． 极电极反应式为：
C．双极膜的存在能保证两侧电解质溶液的浓度不变
D．协同转化总反应：
【答案】C
【分析】根据题目中信息，b极是亚硫酸根离子失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，原电池中发
生氧化反应的极为负极，a极上O 转化为HO 发生还原反应为正极，双极膜中的氢离子移向正极，氢氧根
2 2 2
离子移向负极。
【解析】A．根据分析a为正极，发生还原反应，故A正确；B．b是负极，发生氧化反应，亚硫酸根
离子失去电子结合双极膜产生的OH-离子生成硫酸根离子，方程式书写正确，故B正确；C．右侧反应生
成了水，使溶液浓度变稀，故C错误；D．总反应的反应物是SO 、NaOH和O，生成了硫酸钠和过氧化
2 2
氢，方程式书写正确，故D正确；答案选C。
6．锂﹣空气电池是一种可充放电池，电池反应为2Li+O=Li O（已知LiO 是固体），某锂—空气电
2 2 2 2 2
池的构造原理图如下，下列说法正确的是
A．电解液可选用强电解质的水溶液
B．放电时正极的电极反应式为O+2Li++2e—=Li O
2 2 2
C．每当有1.4gLi参与放电，电路中转移电子0.1mol
D．示意图中，电子流向从含催化剂的多孔电极→锂
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，锂电极是原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反
应式为Li—e—=Li+，含催化剂的多孔电极为正极，锂离子作用下空气中的氧气在正极得到电子发生还原反
应生成过氧化锂，电极反应式为O+2Li++2e—=Li O。
2 2 2
【解析】A．锂是活泼金属，能与水反应，所以锂—空气电池的电解液不能选用强电解质的水溶液，故A错误；B．由分析可知，放电时，含催化剂的多孔电极为正极，锂离子作用下空气中的氧气在正极得
到电子发生还原反应生成过氧化锂，电极反应式为O+2Li++2e—=Li O，故B正确；C．由分析可知，放电
2 2 2
时，锂电极是原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li—e—=Li+，则每当有
1.4g锂参与放电，电路中转移电子的物质的量为 ×1=0.2mol，故C错误；D．由分析可知，放电时，
锂电极是原电池的负极，含催化剂的多孔电极为正极，则电子流向从锂→含催化剂的多孔电极，故D错
误；故选B。
7．我国科研人员以二硫化钼(MoS )作为电极催化剂，研发出一种Zn-NO电池系统，该电池同时具备
2
合成氨和对外供电的功能，其工作原理如下图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-，并实现其定向通过)。
下列说法正确的是
A．使用MoS 电极能加快合成氨的速率 B．外电路中电子从MoS 电极流向Zn/ZnO电极
2 2
C．双极膜左侧为阳离子交换膜 D．当电路中转移0.2 mol电子时负极质量减小6.5 g
【答案】A
【分析】由图可知，一氧化氮在电极做催化剂的作用和酸性条件下，在MoS 电极得到电子发生还原
2
反应生成氨气和水，则MoS 为原电池的正极，电极反应式为NO+5e-+5H+=NH+H O，Zn/ZnO电极为负
2 3 2
极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H O。
2
【解析】A．MoS 是电极反应的催化剂，催化剂能降低反应的活化能，加快合成氨的速率，故A正
2
确；B．电子流向：负极→负载→正极，Zn/ZnO电极为负极，MoS 电极为正极，外电路中电子从Zn/ZnO
2
电极流向MoS 电极，故B错误；C．Zn/ZnO电极为负极，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H O，OH-移
2 2
向Zn/ZnO电极，双极膜左侧为阴离子交换膜，故C错误；D．负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-
=ZnO+H O，负极由Zn→ZnO，质量增加为O元素质量，转移0.2mol电子时，负极上增加0.1mol氧原子，
2
负极质量增加量为0.1mol×16g/mol=1.6g，故D错误；答案选A。
8．高铁电池是一种新型高能高容量电池，某高铁电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．M电极为正极
B．电池工作时，电流方向为：
C．N极的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，正极区中 的浓度增大
【答案】C
【分析】高铁电池M极材料是Fe，活泼金属失去电子发生氧化反应是负极，N极为正极发生还原反
应，电流由正极经过外电路流向负极。
【解析】A．M端材料是Fe发生氧化反应生成Fe(OH) ，发生氧化反应的极为负极，故A错误；B．
2
电流由正极经过外电路到达负极，N是正极，电流由N→A→M→N，故B错误；C．N极是正极发生还原
反应，得电子化合价降低，溶液显示碱性，电极反应方程式正确，故C正确；D．工作一段时间后，正极
生成OH-离子，氢离子浓度减小，故D错误；答案选C。
9．Li－O 电池比能最高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年科学来家研究了一种光照
2
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(Li+ +e－= Li)和
2
阳极反应LiO+2h+=2Li++O )对电池进行充电，下列叙述错误的是
2 2 2A．放电时，电池的总反应2Li+O=Li O
2 2 2
B．充电时，Li+从锂电极穿过离子交换膜向光催化电极迁移
C．放电时，每转移2mol电子，消耗标况下的O 体积为22.4L
2
D．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
【答案】B
【分析】由题意可知，充电时光照光催化电极产生电子和空穴，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，
电时金属锂电极为负极，光催化电极为正极。
【解析】A．由题意可知，充电时总反应为LiO=2Li+O ，则放电时，电池的总反应2Li+O=Li O，
2 2 2 2 2 2
故A正确；B．由题意可知，充电时，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，则阳离子锂离子向锂电极迁
移，故B错误；C．由分析可知，放电时，光催化电极为正极，锂离子作用下氧气在正极得到电子发生还
原反应生成过氧化锂，电极反应式为O+2Li++2e—=Li O，则每转移2mol电子，消耗标况下氧气的体积为
2 2 2
2mol× ×22.4L/mol=22.4L，故C正确；D．由题意可知，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，则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；故选
B。
10．一种新型的锂—空气二次电池的工作原理如图所示。下列说法中错误的是
A．电路中有2mol电子通过时，水性电解液的质量增加16g
B．催化剂可以吸附氧气，促进氧气得电子发生还原反应
C．电池充电时，电子从电源负极流向锂电极，锂电极作阴极
D．固体电解质既可以传递离子又可以起到隔膜的作用
【答案】A
【分析】在锂—空气二次电池中，活泼金属锂是负极，通入氧气的一极为正极，负极锂失去电子形成
Li+离子进入溶液，并通过交换膜到达正极一边，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，1molO 得到4mol电
2子。
【解析】A．电路中有2mol电子通过时，水性电解液正极一边有0.5molO16g进入水性电解液，同时
2
负极产生的2molLi+也会通过交换膜进入正极，增加的质量是氧气和锂离子的质量，不是16g，故A错误；
B．催化剂可以吸附氧气，促进氧气得电子发生还原反应，故B正确；C．在二次电池充电时，二次电池的
负极接外加电源的负极做阴极，锂电极做阴极，故C正确；D．固体电解质既可以传递Li+离子又可以起到
隔膜的作用，故D正确；答案选A。
11．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示，下列有关
微生物电池的说法错误的是
A．a极为负极，可选择导电性高、易于附着微生物的石墨
B．b极的电极反应式为
C．在b极涂覆的催化剂有利于氧气的还原
D．该电池在任何温度下均可发电
【答案】D
【分析】由电子的移动方向可知，电极a为微生物电池的负极，M—离子在负极失去电子发生还原反应
生成M+离子，微生物作用下放电生成的M+离子与有机物生成二氧化碳和水，同时微生物作用下有机物也
在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，则负极应选择导电性高、易于附着微生物的石墨可选择
导电性高、易于附着微生物的石墨；电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成
水。
【解析】A．由分析可知，电极a为微生物电池的负极，负极应选择导电性高、易于附着微生物的石
墨可选择导电性高、易于附着微生物的石墨，有利于微生物作用下有机物也在负极失去电子发生氧化反应
生成二氧化碳和水，故A正确；B．由分析可知，电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为 ，故B正确；C．在b极涂覆催化剂的目的是加快酸性
条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水的反应速率，故C正确；D．微生物的主要成分是蛋白
质，若温度过高，蛋白质会发生变性，降低微生物的催化能力，不利于原电池的工作，故D错误；故选
D。
12．电催化NO合成氨技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设
计的Zn-NO电池装置及在不同电压下 的单位时间产量如下图所示，已知：①双极膜中 电离出的
和 在电场作用下可以向两极迁移；②法拉第效率 。下列说法错误的是
A．双极膜中的 移向X极
B．Y极电极反应式为
C．当外电路通过 时，双极膜中有 发生解离
D．0.5V电压下连续放电10小时，外电路通过 ，法拉第效率为93.5%
【答案】D
【分析】负极失去电子发生氧化反应，Zn变成ZnO发生氧化反应，电极X为负极，则Y为正极。
【解析】A．双极膜中的 移向负极即X极，A正确；B．Y极NO得电子变成氨气，且氢离子移向
正极即Y极，电极反应式为 ，B正确；C．由B可知，当外电路通过 时
消耗1molH+，故双极膜中有 发生解离得到1molH+，C正确；D．由图可知当电压为0.5V时，氨
气产量为 ，则10h产生氨气为 ，由 可知，当电路中通过 时，理论上氨气的质量为 ，法拉第效率为
，D错误。故选D。
13．光辅助充电的金属空气电池工作原理如图，下列说法不正确的是
A．充电时打开开关K，光能转化为电能和化学能；放电时打开K，化学能转化成电能
1 2
B．充电时电极1的电极反应方程式为：C HOH-12e-+12OH-=2CO +9H O
2 5 2 2
C．放电时，每生成1molZn(OH) 需消耗标况下的O 的体积为11.2L
2
D．电极5在放电时为负极，充电时为阳极
【答案】D
【分析】由装置可知左侧为充电装置，充电时在光照作用下乙醇被氧化为二氧化碳，电极5上氢氧化
锌得电子生成Zn，闭合K 时为放电过程，负极锌失去电子生成氢氧化锌，正极氧气得电子，据此分析解
2
答。
【解析】A. 充电时打开开关K，在光照条件下引发乙醇氧化为二氧化碳，该过程中光能转化为电能
1
和化学能；放电时打开K，化学能转化成电能，故A正确；B. 充电时电极1上乙醇失电子转化为二氧化
2
碳，电极反应方程式为：C HOH-12e-+12OH-=2CO +9H O，故B正确；C. 放电时，每生成1molZn(OH)
2 5 2 2
转移2mol电子，4mol电子转移生成1mol氧气，则转移2mol电子需消耗标况下的O 的体积为11.2L，故C
2
正确；D. 由以上分析电极5在放电时为负极，充电时为阴极，故D错误；故选D。
14．我国科研人员以二硫化钼( )作为电极催化剂，研发出一种 电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，已知双极膜可将水解离为 和 ，并实现其定向
通过，则下列说法正确的是
A． 电极电势要比 电极电势高
B． 经过双极膜向 电极移动
C．电池工作时 溶液和 浓度均变大
D．当电路通过 时，整个电池系统质量会减小
【答案】B
【分析】由图可知，Zn/ZnO电极为负极，双极膜中氢氧根离子移向负极，碱性条件下锌在负极失去电
子发生氧化反应生成氧化锌，电极反应式为Zn—2e—+2OH—=ZnO+H O，二硫化钼电极为正极，双极膜中
2
氢离子移向正极，酸性条件下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为NO+5e
—+5H+=NH+H O。
3 2
【解析】A．由分析可知，Zn/ZnO电极为负极，二硫化钼电极为正极，则二硫化钼电极的电势高于
Zn/ZnO电极，故A错误；B．由分析可知，Zn/ZnO电极为负极，双极膜中氢氧根离子移向负极，故B正
确；C．由分析可知，电池工作时，负极区消耗氢氧根，负极区和正极区都有水生成，溶液的体积增大，
则氢氧化钠溶液和硫酸钠溶液的浓度均变小，故C错误；D．由分析可知，二硫化钼电极为正极，双极膜
中氢离子移向正极，酸性条件下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为
NO+5e—+5H+=NH+H O，由反应式可知，1mol一氧化氮转化为1mol氨气，放电转移5mol电子，整个电池
3 2
系统质量会增大30g—17g=13 g，则当电路通过1mol电子时，理论上可以转化一氧化氮的物质的量为
0.2mol，整个电池系统增大质量为13 g×0.2=2.6g，故D错误；故选B。
15．某污水处理厂利用微生物燃料电池处理含铬废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．电池工作时b极发生氧化反应
B．a极的电极反应式为CHOH+6e-+H O=CO↑+6H+
3 2 2
C．电池工作中，当电路中转移6mol电子时右侧溶液氢离子减少2mol
D．每处理1molCr O ，a电极上会生成22.4LCO
2 2
【答案】C
【分析】根据图示可知，a电极发生反应 ，a为负极，b极发生反应
为 ，后发生反应 ，以此分析；
【解析】A．b极是正极，发生还原反应，A错误；B．a极为负极，电极反应式为
，B错误；C．Ca极为负极，电极反应式为
，b极为正极，电极反应式为 ，后发生
反应 ，当电路中转移6mol电子时，由电荷守恒可知，左侧有6mol氢离子进入
右侧，b极反应消耗14mol氢离子，同时生成 ， 反应生成6mol氢离子，故最终右侧氢离
子减少 ，C正确；D．每处理 ，转移6mol电子，a电极上会生成
，没说明是标准状况，则不一定是22.4L，D错误；故答案为C。
16．直接 燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的 为3.9g
【答案】C
【分析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负
极：HO-2e-+2OH-=O +2H O，正极: 。
2 2 2 2
【解析】A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电
极Ⅱ为正极，电极反应式为： ，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OH-来
自KOH，正极区的 来自HSO ，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成KSO ，因此电池
2 4 2 4
总反应为： ，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过
阳离子交换膜的 为0.1mol，即3.9g，D正确；故选C。
17．我国科学家研究出一种新型水系 电池，其结构如下图，该电池既能实现乙炔加氢又能提
供电能，下列说法正确的是A． 通过阴离子交换膜向a电极移动
B．左侧极室中 减小
C．a极的电极反应式为
D．每转移 ，右侧极室中溶液质量增大34g
【答案】C
【解析】A．b中锌化合价升高变为氧化锌，则b为负极，根据“同性相吸”，则 通过阴离子交
换膜向b电极移动，故A错误；B．左侧极室中a极的电极反应式为 ，若
有2mol电子转移，从a室迁移到b室的氢氧根为2mol，反应生成的氢氧根为2mol，a室内氢氧根数目不
变，但溶液体积减小，因此 增大，故B错误；C．根据前面分析右边为负极，左边为正极，则a极
发生还原反应，电极反应式为 ，故C正确；D．每转移 ，有2mol
氢氧根移动到右侧极室，根据 ，则右侧极室中溶液质量增大为1mol水的质量
即18g，故D错误；综上所述，答案为C。
18．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO +e-
2
+H O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时，下列叙述正确的是
2A．石墨电极上的电势比Al电极上的低
B．每消耗27g Al，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上
C．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同
D．Al电极区的电极反应式： Al-3e- +3NH·H O =Al(OH) +3
3 2 3
【答案】D
【分析】放电时的电极反应式为 ，MnO 得电子，石墨为正极，则Al
2
为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH) ，结合原电池原理分析解答。
3
【解析】A．根据上述分析，石墨为正极，Al为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，A错误；
B. 电子从负极流向正极，但是电子只能在导线和电极上移动，不能通过溶液，B错误；C．若采用食盐水
+NaOH溶液作电解质溶液，负极生成的氢氧化铝会被氢氧化钠溶解，电极反应式不同，C错误；D．MnO
2
得电子为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH) ，负极电极反应式为
3
，D正确；故选D。
19．从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最具有发展前途的发电技术。NH ﹣O 燃料
3 2
电池装置如图所示，下列说法错误的是
A．电池工作时，O 得到电子，发生还原反应
2
B．电极b上的电极反应式为2NH ＋6OH--6e-=N ＋6HO
3 2 2
C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D．电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移
【答案】C【分析】电极b上，NH 转化为N 和HO，N元素化合价升高，发生氧化反应，电极b为负极，电极
3 2 2
反应式为 ；电极a为正极，发生还原反应，电极反应式为
。
【解析】A．由分析可知，电极a为正极，发生还原反应，O 得到电子，A项正确；B．由分析可知，
2
电极b上的电极反应式为2NH ＋6OH--6e-=N ＋6HO，B项正确；C．燃料电池将化学能转化为电能，C项
3 2 2
错误；D．电池工作时，阳离子移向电池正极，则溶液中的Na＋向电极a迁移，D项正确；答案选C。
20．一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法
正确的是
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极区的电极反应式为：S -2e-=S
D．连接电源时，电路中每通过2N 个电子，生成NaOH的质量为80g
A
【答案】C
【解析】A．根据图示，连接负载时，A电极发生反应 ，A电极发生氧化反应，电极
A为负极，故A错误；B．根据图示，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜
b为阴离子交换膜，故B错误；C．根据图示，连接负载时，A电极发生氧化反应，电极A为负极，负极
区的电极反应式为：S -2e-=S ，故C正确；D．连接电源时，电路中每通过2N 个电子，有2molNa+通
A
过膜a进入阴极区，2molOH-通过膜b进入阳极区，所以消耗NaOH的质量为80g，故D错误；选C。21．(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
2
和HO为原料制备HCOOH和O 的原理示意图。
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
(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 。
【答案】(1)正 CO+2e-+2H+=HCOOH
2
(2) 正 2Cl- -2e-=Cl↑ 2 X
2(3) 从A到B CH OH+H O-6e-=CO ↑+6H+
3 2 2
【解析】（1）①根据图示可知：在电极b上CO 得到电子被还原产生HCOOH，所以b电极为正极；
2
②在电极b上CO 得到电子被还原产生HCOOH，则b电极的电极反应式为：CO+2e-+2H+=HCOOH；
2 2
（2）①根据图示可知：在X电极上H+得到电子被还原产生H，故电极X为正极；Y电极上Cl-失去电
2
子被氧化产生Cl，故Y电极的电极反应式为2Cl- -2e-=Cl↑；
2 2
②在电极Y上Cl-失去电子被氧化产生Cl，Y电极的电极反应式为2Cl- -2e-=Cl↑，每反应产生1 mol
2 2
Cl，反应过程中转移2 mol电子，阳极反应消耗2 mol Cl-，则根据电荷守恒可知会有2 mol Li+向X电极移
2
动；
（3）①根据图示可知：在A电极上甲醇失去电子被氧化产生CO，同时产生H+，故A电极作为电池
2
的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从电极A通过外电路流向电极B；
②在A电极附近，甲醇失去电子被被氧化产生CO，同时产生H+，故A电极发生的电极反应为：
2
CHOH+H O-6e-=CO ↑+6H+。
3 2 2
22.为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
(1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并
且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
阳离子 u∞×108/(m2·s－1·V－1) 阴离子 u∞×108/(m2·s－1·V－1)
Li＋ 4.07 HCO 4.61
Na＋ 5.19 NO 7.40
Ca2＋ 6.59 Cl－ 7.91
K＋ 7.62 SO 8.27
(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可
知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。
(4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为____________________，铁电极的电极反应
式为________________________________。因此，验证了 Fe2＋氧化性小于________、还原性小于
________。(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO 溶液中加入几滴Fe (SO ) 溶液，将铁电极浸泡一段时间，
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铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是____________________。
【解析】(1)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3＋＋3HCO===Fe(OH) ↓＋3CO↑、Ca2＋＋
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SO===CaSO ↓，可排除HCO、Ca2＋，再根据FeSO 溶液显酸性，而NO在酸性溶液中具有氧化性，可排除
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NO。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择 KCl作盐桥中的电解质较合适。(2)电子由
负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子
流向正极(石墨电极)溶液中。(3)由题意知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则
铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02 mol·L－1时，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 mol·L－1，故此时石墨电极溶
液中c(Fe2＋)＝0.09 mol·L－1。(4)石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e
－===Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，还原性：Fe＞Fe2＋。(5)该活化反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故通
过检验Fe3＋是否存在可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液于试管中，滴加几滴 KSCN
溶液，若溶液不变血红色，则说明活化反应已完成。
【答案】(1)KCl (2)石墨 (3)0.09 mol·L－1
(4)Fe3＋＋e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Fe3＋ Fe
(5)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出现血红色
