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第 18 讲 原电池 化学电源
第一部分：高考真题感悟
1．（2021·浙江·高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K、K 为开关，
1 2
a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A．断开K、合上K，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
2 1
B．断开K、合上K，电极A为阴极，发生还原反应
1 2
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH)
2 2 2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成
Cd(OH) ，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH) ，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上
2 2
NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH) ，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H O=2Ni(OH) +2OH-，放电时总
2 2 2
反应为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) 。A．断开K、合上K，为放电过程，镍镉电池能量转化形
2 2 2 2 1
式：化学能→电能，A正确；B．断开K、合上K，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A
1 2
为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，B正确；C．电极B发生氧化反应的电极
2
反应式为2Ni(OH) -2e-+2OH-=2NiOOH+2H O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH) +2e-
2 2 2
=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH) +2Ni(OH) Cd+2NiOOH+2H O，溶液中KOH浓度减小，
2 2 2
C错误；D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) ，则镍镉二次电池总反应
2 2 2
式为Cd+2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH) ，D正确；答案选C。
2 2 22．（2021·河北·高考真题）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。关于该电池，
2
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．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 通过，不允许 通过，故A
正确；B．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．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．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，由得失电子数目
4 2 2 2 4
守恒可知，耗 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。
3．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以
2
Zn(OH) 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO 通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO 电极反应：MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2 2
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO+4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O
2 2
【答案】A
【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-
=Zn(OH) ，Ⅰ区MnO 为电池的正极，电极反应为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O；电池在工作过程中，由于
2 2 2
两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此
可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
Zn(OH) ，Ⅱ区的SO 向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据分析，Ⅱ区的K+只
能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO 电极的电极反应式为
2
MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO+4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O，D
2 2 2 2
正确；故答案选A。
4．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列
说法错误的是A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2HO═2LiOH+H ↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为
2 2
负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2HO+2e-=2OH-+H ↑，同时氧气也可以在N极得电
2 2
子，电极反应为O+4e-+2H O=4OH-。A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质
2 2
溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2HO+2e-=2OH-+H ↑，和反应O+4e-
2 2 2
+2H O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传
2
导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
5．（2022·全国·高考真题） 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 电池(如图所示)。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(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
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
【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
（LiO+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
2 2 2 2 2 2
电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。A．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；B．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
2 2 2
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；C．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．放电时总反应为2Li+O=Li O，
2 2 2
正极反应为O+2Li++2e-=Li O，D正确；答案选C。
2 2 2
第二部分：最新模拟精练
完卷时间：50分钟
一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）
1．（2022·广东·模拟预测）反电渗析法盐差电池是用离子交换膜将海水与河水隔开(离子浓度：海水>河水)，
阴阳离子在溶液中定向移动将盐差能转化为电能的电池，原理如图所示。
下列说法不正确的是
A．钛电极上发生还原反应
B．石墨极上的反应为：Fe2+−e－=Fe3+
C．石墨极为电池的负极
D．CM膜为阴离子交换膜【答案】D
【解析】A．根据图中信息在钛电极上是铁离子得到电子变为亚铁离子，化合价降低，发生还原反应，故
A正确；B．根据图中信息在石墨极上是亚铁离子失去电子变为铁离子，其电极反应式为：Fe2+−e－=Fe3+，
故B正确；C．石墨极上是亚铁离子失去电子变为铁离子，因此石墨极为电池的负极，故C正确；D．根
据原电池中“同性相吸”，钛为正极，因此CM膜为阳离子交换膜，阳离子穿过阳离子交换膜向正极移动，
故D错误。综上所述，答案为D。
2．（2021·甘肃金昌·模拟预测）图中是利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理图。下列说法正确的
是
A．电子流向：B电极→用电器→电极A，该过程将化学能转化为电能
B．A电极上发生氧化反应，电极反应式为：X-4e- =Y+4H+
C．若有机物为麦芽糖，处理0.25mol有机物，12molH+透过质子交换膜移动到右室
D．若B电极上消耗标准状况下氧气56mL，则电极A上生成1.64gY
【答案】C
【解析】A．由图可知，氧气生成水发生还原反应，B电极为电源正极，则电子流向：A电极→用电器→
电极B，该过程将化学能转化为电能，A错误；B．A电极为电源负极，发生氧化反应，由图可知，X失去
两个H，则电极反应式为：X-2e- =Y+2H+，B错误；C．麦芽糖化学式为C H O ，则反应为
12 22 11
，处理0.25mol有机物，48×0.25=12molH+透过质子交换膜移动到右室，
C正确；D．若B电极上消耗标准状况下氧气56mL=0.056L，O 的物质的量为0.0025mol，转移电子的物质
2
的量为0.01mol，则电极A上生成0.005molY，Y化学式为C HON，则Y质量为0.005mol
13 8 2 2
×224g/mol=1.12g，D错误；故选C。
3．（2022·广西·一模）在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为CO，目前，某研究团队利用电化学原理
2
来模拟处理废水中的苯酚(C HOH)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
6 5A．a极为正极，M为阳离子交换膜
B．b极的电极反应式为 C HOH-28e-+11H O = 6CO ↑+28H+
6 5 2 2
C．NaCl溶液的作用是增强导电性
D．电池工作过程中，a极室的pH升高
【答案】A
【解析】由题可知，此装置为原电池，a极物质由Cr O 转化为Cr(OH) 化合价降低，为正极，则b极为
2 3
负极，据此解答。A．由图可知，a极发生还原反应Cr O 转化为Cr(OH) 同时生成氢氧根，则 M为阴离
2 3
子交换膜，使氢氧根通过，故A错误； B．b极苯酚发生氧化反应生成CO，电极反应式为C HOH-28e-
2 6 5
+11H O = 6CO ↑+28H+，故B正确；C．氯化钠溶液的作用是增强溶液导电性，故C正确；D．电池工作过
2 2
程中，a极室发生反应Cr O +6e-+7H O=2Cr(OH) ↓+8OH-，a极室的pH升高，故D正确；故答案选A。
2 2 3
4．（2022·辽宁·三模）海泥细菌通过消耗海底沉积层中的有机物获得营养，同时产生电子。科学家利用这
一原理设计了海泥细菌电池，该技术既可在海底加速石油污染物降解速率，又可产生电能，有很好的应用
前景。其中海泥代谢产物显酸性，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． 质子通过海底沉积层和海水层交接面，A电极消耗氧气 (标准状况)
C．负极的电极反应式为：
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，据此解答。
A．由分析可知，A极是正极，B 极是负极，所以A电极的电势高于B电极，故A正确；B．当有1mol质
子穿过海底沉积层和海水交界面时，电路中转移1mol电子，正极电极反应式为：O+4H++4e-=2H O，则A
2 2
极消耗0.25molO，标准状况下的体积为5.6L，故B正确；C． 在微生物作用下与SO 反应生成CO
2 2 2
和HS-，并不是在负极的电极反应，故C错误；D．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，减小导电阻力，有利于电池电能的输出，故D正确；故答案选C。
5．（2022·上海·格致中学模拟预测）锌铜原电池装置如图所示(电解质溶液为1mol/L的稀硫酸)，其中阴离
子交换膜只允许阴离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是
A．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量减轻
B．铜电极上发生氧化反应C．电池工作一段时间后，乙池的c(Zn2+)＞c( )
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】A
【解析】该图为锌铜原电池装置，Zn比Cu活泼，Zn做负极，失去电子，经导线向Cu移动，Cu做正极，
氢离子在铜电极得电子，生成氢气，硫酸根离子向负极移动，使保持溶液呈电中性。但乙池中也是稀硫酸
溶液，故Zn会直接与稀硫酸发生反应。A． 经分析，甲池溶液中的硫酸浓度减小，乙池硫酸锌的浓度增
大，水分子从甲池移向乙池，故乙池溶液总质量增加，甲池总质量减小，故A项正确；B．经分析，该原
电池反应式为：Zn+2H+=Zn2++H ↑，Zn为负极，Zn-2e- Zn2+，发生氧化反应,，Cu为正极，2H++2e- H↑，
2 2
发生还原反应，故B项错误；C．乙池中是稀硫酸溶液，若不考虑乙池Zn直接与稀硫酸发生反应，阴离子
交换膜只允许阴离子通过，乙池发生Zn-2e- Zn2+，不断产生Zn2+，而 通过阴离子交换膜进入乙池，
(Zn2+)＜c( ) ，若考虑Zn直接与稀硫酸发生反应，且乙中硫酸反应完全，则(Zn2+)＝c( ) ，综上所述，
(Zn2+) c( )， 故C项错误；D．其中阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过，阳离子不能通过阴离
子交换膜，故D项错误；故答案选A。
6．（2022·河南开封·模拟预测）利用光电催化技术分解水，并实现CO 转化为CHOH，其简易电化学装
2 3
置如图所示。下列说法中错误的是
A．交换膜为质子(H+ )交换膜
B．该电化学装置中能量转化形式不止一种
C．N电极反应式之一为6H++CO +6e-=CH OH+H O
2 3 2
D．若电极M上分解18g水，则电极N有2g H 生成
2
【答案】D
【解析】由图可知，M极氧元素价态升高失电子，故M极为负极，电极反应式为2HO-4e-═O ↑+4H+，N
2 2极为正极，电极反应式为6H++CO +6e-═CH OH+H O，2H++2e-═H ↑，据此分析作答。A．氢离子透过交换
2 3 2 2
膜由左侧向右侧迁移，故交换膜为质子交换膜，A正确；B．该装置中太阳能转化为化学能，化学能转化
为电能，电能转化为光能、热能等，B正确；C．N极为正极，电极反应式为6H++CO +6e-═CH OH+H O，
2 3 2
2H++2e-═H ↑，C正确；D．N极二氧化碳和氢离子均得电子，无法计算实际生成氢气的量，D错误；故答
2
案为：D。
7．（2022·陕西·西安中学模拟预测）香港中文大学机械与自动化工程学系最近研发了一种高能量新型电池，
能量密度达每升101瓦时，刷新了该类型电池能量密度的纪录。该电池的工作原理示意图如图所示，下列
有关该电池的叙述不正确的是
A．放电时，电极b处发生的反应为Zn-2e-=Zn2+
B．放电后，取出电解质溶液，溶液的导电性比放电前好(忽略放电前后溶液体积变化)
C．为防止阴离子穿过隔膜直接和锌反应，隔膜适宜用阳离子交换膜
D．如果用铅蓄电池给该电源充电，铅蓄电池正极增重32g，电极a附近的溶液(含左侧贮液器中的)离子减
少1mol
【答案】D
【解析】A．放电时为原电池，电极b上Zn失电子生成Zn2+，发生的反应为Zn-2e-=Zn2+，故A正确；B．
放电时，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为IBr- +2e- =Br-+2I-，溶液中阴阳离子的浓度均增大，则
2
放电后，溶液的导电性比放电前好，故B正确；C．IBr-是I 和Br-的络合物，具有I 的性质，具有氧化性，
2 2 2
能氧化Zn，使放电效率降低，所以应该选择阳离子交换膜阻止IBr-和Zn直接反应，故C正确；D．铅蓄
2
电池正极反应为 ，转移2mole-时电极增重(303g-239g) = 64g，则铅
蓄电池正极增重32g时电路中转移1mole，阳极反应为 ，反应时阳极区离子减小总量为
1mol，但从阳极移向阴极区的Zn2+总量为0.5mol，所以阳极a附近的溶液(含左侧贮液器中的)中离子减少
1.5mol，故D错误；故选D。8．（2022·上海普陀·二模）一种利用CH 消除NO 污染的工作原理如图所示，装置均用惰性电极，两侧电
4 x
解质溶液为同浓度的盐酸。下列说法正确的是
A．NO 发生氧化反应
2
B．负极：CH＋2HO-8e→CO ＋8H+
4 2 2
C．转移0.8mol电子，有0.4molH+通过离子交换膜
D．工作一段时间，两侧电极室中溶液pH均减小
【答案】B
【解析】CH 生成CO 是氧化反应，通入的一极是电源的负极，电极反应式：CH＋2HO-8e→CO ＋8H+，
4 2 4 2 2
H+通过阳离子交换膜进入电源的正极，与得电子后的NO 生成N 和HO。A．据分析，NO 反应生成了
2 2 2 2
N，得到电子，发生还原反应，A错误；B．据分析，负极：CH＋2HO-8e→CO ＋8H+，B正确；C．该
2 4 2 2
电源的外电路是电子移动，内电路是H+移动，二者都带一个单位电荷，根据得失电子数相等，转移0.8mol
电子，则有0.8molH+通过离子交换膜，C错误；D．据分析，负极生成了H+，pH减小，正极消耗H+生成
HO，pH值增大，D错误；故选B。
2
9．（2022·上海徐汇·三模）一种铝—空气电池放电过程如图所示，下列关于该电池放电时的说法正确的是
A．a极发生还原反应
B． 往b极迁移
C．每转移4mol电子，正极消耗1mol空气D．负极电极反应式：
【答案】D
【解析】由图可知，a极为铝—空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子
和水，电极反应式为 ，b极为正极，空气中氧气在正极得到电子发生还原反应生
成氢氧根离子，电极反应式为O+4e—+2H O=4OH—。A．由分析可知，a极为铝—空气电池的负极，碱性
2 2
条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，故A错误；B．由分析可知，a极为铝—空气电
池的负极，b极为正极，则阴离子氢氧根离子往负极a极迁移，故B错误；C．由分析可知，b极为正极，
空气中氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O+4e—+2H O=4OH—，则放电时
2 2
每转移4mol电子，正极消耗1mol氧气，空气为混合物，所以消耗的空气一定大于1mol，故C错误；D．
由分析可知，a极为铝—空气电池的负极，碱性条件下铝失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子和水，
电极反应式为 ，故D正确；故选D。
10．（2022·贵州铜仁·二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池的反应为5Zn+
2NO+3H O=5ZnO+ 2NH ，工作原理如图所示。下列说法错误的是
2 3
A．双极膜中的H+向MoS 电极移动
2
B．电极电势： Zn/ZnO 电极＜MoS 电极
2
C．MoS 电极的电极反应式： NO- 5e- + 5H+=NH+H O
2 3 2
D．标准状况下，22.4 LNO参与反应，Zn/ZnO 电极增重40 g
【答案】C
【解析】该电池为原电池，根据图中NO生成NH 可知，N元素化合价降低，故右侧为正极，左侧为负极。
3
A．右侧为正极，原电池中阳离子向正极移动，故氢离子向MoS 电极移动，A正确；B．正极电势高于负
2
极电势，左侧为负极，右侧为正极，电极电势： Zn/ZnO 电极＜MoS 电极，B正确；C．NO得电子生成
2NH ，电极反应式为：NO+5e-+ 5H+=NH+H O，C错误；D．标况下22.4 LNO参与反应转移电子的物质的
3 3 2
量为2.5mol，负极的电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H O，Zn/ZnO增重的质量为：
2
，D正确；故选C。
11．（2022·山东日照·三模）当氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势时，氧化还原反应才能
进行。用如图所示装置探究原电池的工作原理，其中 、 均为碳棒，此时电流表的指针不发生偏转。
已知：①反应 中的两个电对的标准电极电势
， 。②标准电动势 ，n为转移的电子数。
下列说法错误的是
A．若向右侧烧杯中滴加浓盐酸，电流计指针会发生偏转
B．若向右侧烧杯中滴加 溶液，此时 电极的电极反应式为
C．向右侧烧杯中加入 溶液时，盐桥中的阳离子向左侧烧杯移动
D．反应 的
【答案】D
【解析】由题干信息可知，两个电对的标准电极电势 ， ，故原
电池中C 的电极电势大于C ，则C 为正极，电极反应式为： +2H++2e-= +H O，C 为负极，电
2 1 2 2 1
极反应为：2I--2e-=I ，据此分析解题。A．若向右侧烧杯中滴加浓盐酸，则增大H+浓度，使得反应
2
正向移动，故电流计指针会发生偏转，A正确；B．若向右侧烧杯中滴加 溶液，则H+浓度减小，使得反应
逆向移动，则此时 电极的电极反应式为
，B正确；C．由B项分析可知，向右侧烧杯中加入 溶液时，C 为
2
负极，C 为正极，故盐桥中的阳离子向正极区即左侧烧杯移动，C正确；D．由题干信息可知，该反应
1
的标准电动势 =0.02V，转移电
子数目为2，结合 可得 ，D错误；故答案为：D。
12．（2022·吉林长春·模拟预测）“太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中 a为TiO
2
电极，b为Pt电极，c为WO 电极，电解质溶液为pH=3的LiSO -H SO 溶液。锂离子交换膜将电池分为
3 2 4 2 4
A、B两个区，A 区与大气相通，B区为封闭体系并有N 保护。下列关于该电池的说法正确的是
2
A．若将a、c用导线连接，a为正极且电极附近溶液pH 减小
B．若将a、c用导线连接，Li+透过锂离子交换膜向左侧迁移
C．若将b、c用导线连接，可实现太阳能向电能转化
D．若将b、c用导线连接，c电极的电极反应式为HWO-xe-=WO +xH+
x 3 3
【答案】D
【解析】a极为HO→O 发生了氧化反应，在原电池中应该为负极。b极为空气→HO，发生了还原反应，
2 2 2
在原电池中应该为正极。A．若a、c相连，a极反应为为HO-4e-= O ↑ +4H+，该极产生了H+pH降低，A项
2 2
错误；B．若a、c相连，a极为负极c为正极，Li+通过离子交换膜移向右侧移动，B项错误；C．b、c连接，
b为正极，c为负极。没有涉及到太阳能的转化问题，C项错误；D．b、c连接，b为正极，c为负极发生
氧化反应即HXWO →WO，反应方程式为HWO-xe-=WO +xH+，D项正确；故选D。
3 3 x 3 3
二、主观题（共3小题，共40分）
13．（16分）某兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下系列实验，结果记录如下：编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
5 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al
注：①实验均为常温下完成；②电流计指针偏转方向为正极方向。试根据表中实验现象完成下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)______(填“相同”或“不同”)。
(2)对实验3完成下列填空：
①Al为______极，电极反应式为______。
②石墨为______极，电极反应式为______。
③电池总反应式为______
(3)实验4中Al作______极，理由是______。
(4)解释实验5中电流计偏向Al的原因______。
(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素有______。
【答案】（除标注外，每空2分）(1)不同 （1分）
(2)①负（1分） Al－3e－＝Al3+
②正（1分） 2H＋＋2e－＝H↑ ③2Al＋6HCl＝2AlCl ＋3H↑
2 3 2
(3)负（1分） Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极
(4)Al与浓硝酸发生钝化
(5)金属活泼性和电解质溶液
【解析】根据金属活泼性与电解质溶液反应，若两种金属都反应，则活泼性强的为负极，若两种金属中只
有一种金属与电解质溶液反应，则反应的金属为负极。
(1)实验1中Mg、Al都与稀盐酸反应，Mg活泼性强，因此Mg作负极，Al作正极，实验2中Al和盐酸反
应，Al作负极，Cu作正极，因此实验1、2中Al所作的电极不同；故答案为：不同。
(2)①实验3中Al和稀盐酸反应，C和稀盐酸不反应，因此Al为负极，电极反应式为Al－3e－＝Al3+；故答
案为：负；Al－3e－＝Al3+。
②石墨为正极，电极反应式为2H＋＋2e－＝H↑；故答案为：正；2H＋＋2e－＝H↑。
2 2
③电池总反应式为2Al＋6HCl＝2AlCl ＋3H↑；故答案为：2Al＋6HCl＝2AlCl ＋3H↑。
3 2 3 2
(3)根据上面总结出电流计指针偏向的极为正极，因此实验4中Mg为正极，Al作负极，Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极；故答案为：负；Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH
溶液反应，因此Al为负极。
(4)实验5中电流计偏向Al，则Al为正极，Cu为负极，Cu与浓硝酸反应，而Al与浓硝酸发生钝化；故答
案为：Al与浓硝酸发生钝化。
(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素，根据实验1、2、3得出主要因素是金属活泼
性，实验4、5得出的因素是电解质溶液；故答案为：金属活泼性和电解质溶液。
14．（2020·江苏·扬州市江都区大桥高级中学模拟预测）（12分）锂二次电池新正极材料的探索和研究对
锂电池的发展非常关键。
(1) 锂硒电池具有优异的循环稳定性。
①正极材料Se可由SO 通入亚硒酸(H SeO)溶液反应制得，则该反应的化学方程式为__。
2 2 3
②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，写出正极的电极反应式：________________。充电时Li＋
向________(填“Se”或“Li”)极迁移。
③ LiSe 与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种LiSe 与碳基体的结合能力由大到小的顺
2 x 2 x
序是________。
(2) LiS电池的理论能量密度高，其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li S)。
2 2
① LiS可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得，其中壳聚糖的作用是________。
2
②取一定量LiS样品在空气中加热，测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率＝
2
×100%)分析300 ℃后，固体残留率变化的原因是________。
【答案】（每空2分）(1) ①HSeO＋2SO ＋HO===Se＋2HSO
2 3 2 2 2 4
②2Li＋＋xSe＋2e－===LiSe Li
2 x
③LiSe >Li Se >Li Se
2 6 2 4 2
(2) ①提供碳源，将硫酸锂还原(作还原剂)
②300 ℃后，样品主要发生两个反应过程：反应1为LiS被O 氧化生成LiSO ，反应2为C被O 氧化生
2 2 2 4 2
成CO；前期固体残留率增加的原因是反应1为主，后期固体残留率减少的原因反应2为主
2【解析】(1)①SO 通入亚硒酸中生成Se，发生氧化还原反应，化学方程式为：
2
；
②由电池工作的原理图可知，Li电极为电池的负极，Se电极为电池的正极，电池放电时Li+能迁移到正极
附近与Se结合生成 ，因此正极的电极反应式为： ；电池在充电时，Li电极接
外电源的负极，做阴极，Li+是阳离子在电解池中朝阴极迁移，因此Li+在充电时朝Li电极迁移；
③由图可知， 与正极碳基体结合时会向外释放能量，如果释放的能量越大，那么结合之后越稳定，
因此3中 与碳基体结合能力的强弱为 ；
(2)①LiS电池的正极材料是碳包裹得LiS，因此为了获得这种正极材料，就需要壳聚糖在与硫酸锂高温反
2 2
应时，一方面将硫酸锂还原，另一方面提供包裹LiS的碳源；
2
②该LiS是具有碳包裹结构的LiS，因此在考虑其固体质量变化时，一方面要考虑LiS自身被氧化的影响，
2 2 2
另一方面也要考虑包裹LiS的碳在高温下被氧化的影响；所以300 ℃后，样品主要发生两个反应过程：反
2
应1为LiS被O 氧化生成LiSO ，反应2为C被O 氧化生成CO；前期固体残留率增加的原因是反应1为
2 2 2 4 2 2
主，后期固体残留率减少的原因是反应2为主。
15．（2022·北京延庆·一模）（12分）某小组通过观察电流表的指针偏转探究电极上发生的氧化还原反应。
(1)连接装置(如图Ⅰ所示)，断开开关K时，将铁片和铜片同时插入稀硫酸中，Fe表面产生大量无色气泡，
Cu表面无明显变化；闭合开关K，电流表指针向右偏转，Fe和Cu表面均产生大量无色气泡。
①欲验证铁电极发生氧化反应的产物，实验操作和现象是_______。
②分别用化学用语表示Fe和Cu表面均产生无色气泡的原因：_______；_______。
(2)该小组同学将(1)中装置的稀硫酸换成浓硝酸，两极均产生大量红棕色气体。改进实验装置(如图II所示)，
闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转，约2秒后指针缓缓向左偏转，并
在一段时间内电流表示数几乎不变。①铜与浓硝酸反应的离子方程式为_______。
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，观察到指针快速向右偏转的原因是_______(结合铜电极反
应式说明)。
③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或
等于)氧化膜的消耗速率。请设计实验方案证明：_______。
【答案】（每空2分）(1) ①取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀
②Fe+2H+=Fe2++H ↑ 2H++2e-= H ↑
2 2
(2) ①Cu+4H++2NO = Cu2++2NO↑+2H O ②形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，
2 2
发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO +2H++e-= NO ↑+H O) ③电流表示数基本不变后，每
2 2
隔一段时间测定左池溶液中的铁含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应
【解析】(1)①铁电极发生氧化反应会生成Fe2+，检验亚铁离子需要用铁氰化钾溶液，实验操作和现象是：
取铁电极附近溶液少许于试管中，加入铁氰化钾溶液，产出蓝色沉淀；
②Fe表面产生无色气泡的原因是铁单质与稀硫酸发生化学反应生成硫酸亚铁和氢气，反应离子方程式为：
Fe+2H+=Fe2++H ↑，Fe和Cu和稀硫酸形成原电池，Cu做正极，氢离子移至Cu表面得电子生成氢气，则
2
Cu表面产生无色气泡的原因：2H++2e-= H ↑；
2
(2)①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H++2NO = Cu2+
+2NO↑+2H O；
2 2
②闭合开关K后，将铁电极快速插入浓硝酸中，形成原电池，铁做负极、铜做正极，电流从左流向右，则
观察到指针快速向右偏转的原因是：形成原电池，Fe比Cu相对活泼失电子做负极，铜片作正极，发生还
原反应，电极反应式为Cu2++2e-= Cu(或NO +2H++e-= NO ↑+H O)；
2 2③电流表指针向左偏转后，示数几乎不变的原因之一是铁电极上氧化膜放电，但氧化膜的生成速率大于(或
等于)氧化膜的消耗速率。设计实验方案证明：电流表示数基本不变后，每隔一段时间测定左池溶液中的铁
含量，铁含量显著增多，证明氧化膜参与了反应。
