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专题 12 化学反应与电能
第 34 练 原电池
1．下列装置中能构成原电池的是( )
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】A项，铜棒与锌棒均不与酒精反应，且纯酒精不导电，不能构成原电池，A项错误；B项，
石墨与锌棒在稀硫酸溶液中搭接的部分可以形成原电池，B项正确；C项，放置锌棒与铜棒的两个烧杯之
间缺少盐桥，溶液相互间不导电，不能构成原电池，C项错误；D项，石墨与稀硫酸不反应，电极相同，
不能构成原电池，D项错误；故选B。
2．某原电池的总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该原电池的正确构成是( )
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A项， 由于Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu为正极，电解质中的Cu2+被还
原，A符合题意；B项， 装置中没有自发的发生氧化还原反应，B不合题意；C项，装置中发生的电池总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，C不合题意；D项， 由于Mg
比Zn活泼，故Mg作负极，Zn作正极，D不合题意；故选A。
3．铜锌原电池如图所示，电解质溶液为硫酸铜。下列说法错误的是( )
A．锌电极将逐渐被腐蚀
B．铜电极为正极，发生氧化反应
C．铜电极上的反应为：Cu2++2e-=Cu
D．电子从锌电极经过导线流向铜电极
【答案】B
【解析】A项，锌为原电池的负极，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，逐渐被腐蚀，A正确；B项，铜电极
为原电池的正极，得到电子，发生还原反应，B错误；C项，铜电极为原电池的正极，得到电子，发生还
原反应，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，C正确；D项，电子从负极经过导线流向正极，所以电子从锌电极
经过导线流向铜电极，D正确；故选B。
4．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验
装置
a极质量减小； b极有气体产生； d极溶解；
部分实 电流从a极流向d
验现象 极
b极质量增加 c极无变化 c极有气体产生
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
【答案】C
【解析】把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可
知，d极溶解，c极有气体产生，c作正极，则活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极
为原电池负极，a极为原电池正极，则活动性：d>a；综上所述可知活动性：d>a>b>c，故选C。
5．在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的铁片和铜片，下列说法正确的是( )
A．铁片上有气泡逸出 B．电子通过导线由铜流向铁
C．溶液中H+向铜片移动 D．铁片上发生氧化反应：Fe-3e-=Fe3+
【答案】C
【解析】该装置中，Fe比Cu易失电子，Fe作负极、Cu作正极，负极上电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，正
极上电极反应式为2H++2e-=H ↑，电子流入的电极是正极、流出的电极为负极。A项，铜是正极，正极上得
2
电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H ↑，所以可观察到气泡产生，故A错误；B项，负极是电子
2
流出的电极，电子通过导线由铁流向铜，故B错误；C项，原电池中阳离子移向正极，则溶液中H+向铜片
移动，故C正确；D项，铁失电子而作负极，所以铁片逐渐溶解，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故D错误；
故选C。
6．有甲、乙两个装置,下列说法错误的是( )
A．甲、乙装置中,Zn的质量均减小
B.甲、乙装置中,Cu上均有气泡产生
C.化学反应速率:乙>甲
D.甲中H+移向Zn,乙中H+移向Cu
【答案】B
【解析】甲、乙装置中锌都失电子生成锌离子进入溶液,所以锌的质量均减小,A正确；甲装置中,锌和氢
离子发生置换反应生成氢气,所以锌棒上产生气泡,乙装置构成原电池,氢离子在正极铜上得电子生成氢气,B
错误；甲不能构成原电池,乙能构成原电池,作原电池负极的金属被腐蚀速率大于金属直接和电解质溶液反
应的速率,所以反应速率乙大于甲,C正确；甲中氢离子在锌上得电子发生还原反应,乙中氢离子在铜上得电
子发生还原反应,所以甲中H+移向Zn,乙中H+移向Cu,D正确。
7．某实验兴趣小组以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液研究原电池，并对实验进行了拓展，以
下实验记录错误的是( )
A．铜片上有气泡产生，锌片逐渐溶解B．电子在溶液中从Cu电极流向Zn电极
C．把铜片换成石墨，实验现象相同
D．把稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流计指针依然偏转
【答案】B
【解析】A项，铜片正极上会析出氢气即有气泡产生，负极锌片逐渐溶解，故A不选；B项，电子不
能经过电解质，而是沿导线从负极流向正极，故B选；C项，把铜片换成石墨，仍具备原电池的构成条件，
会产生电流，锌做负极，石墨做正极，电极上生成氢气，故C不选；D项，以Zn和Cu为电极,硫酸铜为电
解质溶液,发生的氧化还原反应Zn+CuSO =Cu+ZnSO，仍具备原电池的构成条件，可以形成原电池，会产
4 4
生电流，故D不选；故选B。
8．某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl ===ZnCl＋2FeCl ，设计了如图所示的原电池装置，下列说法
3 2 2
正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl 溶液→b电极
3
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
【答案】D
【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失
电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电
极，C项错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D项正确。
9．如图所示装置中，电流表G指针发生偏转，同时Y极逐渐变粗，X极逐渐变细。下列判断正确的
是( )
A．X是Zn，Y是Cu，Z为HSO 溶液
2 4
B．X是Cu，Y是Zn，Z为HSO 溶液
2 4
C．X是Zn，Y是Cu，Z为酒精溶液
D．X是Zn，Y是Cu，Z为CuSO 溶液
4
【答案】D【解析】该原电池中，Y极逐渐变粗，X极逐渐变细，说明X作负极，Y作正极，X的活泼性必须大
于Y的活泼性，所以排除B选项；酒精是非电解质，不能形成原电池，排除选项C；Y极逐渐变粗，说明
Y极有金属析出，A选项析出氢气不是金属，D选项析出金属铜，所以D符合题意。故选D。
10．如图为发光二极管连接柠檬电池装置，下列说法不正确的是( )
A．负极的电极反应为：Fe－2 e－=Fe2+
B．电子由 Fe 环经导线流向发光二极管
C．铜线作为柠檬电池的正极
D．可将柠檬替换成盛装酒精溶液的装置
【答案】D
【解析】A项，Fe作负极失电子，发生Fe－2 e－=Fe2+，A正确；B项，Fe作负极，Cu作正极，电子
流向为Fe→发光二极管→Cu，B正确；C项，结合B可知，Cu作正极，C正确；D项，酒精是非电解质，
不能作电解质溶液形成原电池，D错误。故选D。
11．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+
C．电极Ⅱ的电极反应为Cu2+＋2e-=Cu
D．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
【答案】B
【解析】在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故电极Ⅱ是负极，电极反
应式为Cu-2e-=Cu2+，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+。A项， 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电
池的正极，故A错误；B项， 该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正确；C项， 电极Ⅱ的
电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；D项，盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，故D错误；故选B。
12．某原电池装置示意图如图所示，下列有关该原电池的说法正确的是( )
A．锌片是正极，铁片是负极
B．锌片上发生的电极反应：2H++2e-=H ↑
2
C．电子由铁电极经导线流向锌电极
D．如果将锌片换成铜片，电路中的电流方向改变
【答案】D
【解析】A项，Zn易失电子作负极、Fe作正极，故A错误；B项，铁片上电极反应式为2H++2e-
=H ↑，故B错误；C．电子从锌电极沿导线流向铁电极，故C错误；D项，Zn作负极、Fe作正极时，电流
2
从Fe沿导线流向Zn，如果将锌片换成Cu，Fe是负极、Cu是正极，则电流从Cu流向Fe，所以电路中的电
流方向将会改变，故D正确；故选D。
1．用如图所示装置探究原电池的工作原理，下列说法正确的是( )
A．甲图中正极上发生的反应为：2H++2e-=H ↑
2
B．乙图中锌片变细，铜棒变粗
C．丙图中Zn片上发生还原反应，溶液中的Cu2+向铜电极移动
D．若乙图与丙图中锌片减轻的质量相等，则两装置中还原产物的质量比为
【答案】D
【解析】A项，甲图没有形成完整的回路，不能形成原电池，A项错误；B项，乙图中活泼金属锌作
负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，铜为正极，电极反应为：2H++2e-=H ↑，所以锌片变细，
2铜棒不变，B项错误；C项，丙图中构成原电池，活泼金属锌作负极，发生氧化反应，铜为正极，溶液中
的Cu2+向正极移动，C项错误；D项，乙图与丙图中负极反应相同，都为Zn-2e-=Zn2+，乙图与丙图中正极
上的反应分别为：2H++2e-=H ↑、Cu2++2e-=Cu，若乙图与丙图锌片减轻的质量相等，即失去电子的物质的
2
量相等，依据电子守恒计算乙图与丙图中还原产物的质量比2：64=1：32，D项正确；故选D。
2．我国科学家开发出了一种锌—一氧化氮电池系统，该电池具有同的合成氨和对外供电的功能，其
工作原理如图所示，下列说法中错误的是( )
A．电极电势：Zn /ZnO电极＜M S 电极
O 2
B．Zn /ZnO电极的反应式为Zn+2OH--2e- =ZnO+HO
2
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的 减小
D．电子流向：Zn /ZnO电极→负载→M S 电极
O 2
【答案】C
【解析】A项，Zn /ZnO电极为负极，M S 电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；B项，Zn
O 2
/ZnO电极的反应式为Zn+2OH--2e- =ZnO+HO，B正确；C项，M S 电极区消耗的H+源于双极膜解离出的
2 O 2
H+，且产生的NH 会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会降低，C错误；D项，电子流向：负极→负载
3
→正极，D正确。故选C。
3．钠离子电池因具有安全性高、能量密度大等特点而具有良好的发展前景。某钠离子电池工作原理
如图所示，下列有关说法中正确的是( )A．②表征的是放电时的电子流向
B．放电时，M极电极反应式为MoO +xe-+xNa+=Na MoO
3 x 3
C．若使用氢氧燃料电池给该电池充电，氢电极应连接M极
D．充电时，外电路中每转移0.2mole-，理论上N极将减重4.6g
【答案】B
【解析】A项，由电池的工作原理图可知放电时Na转变为Na+ ，N极为负极，M极为正极。②表征
的是充电时电子的流向，A项错误；B项，放电时，M极的电极反应式为MoO +xe-+xNa+=Na MoO ，B项
3 x 3
正确；C项，若使用氢氧燃料电池给该电池充电，氢电极应连接该电池负极，即N极，C项错误；D项，
充电时，由电子守恒可知外电路每转移0.2 mole- ，理论上N极将增重4.6 g，D项错误；故选B。
4．科学家开发了一种绿色环保“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．吸附层a发生的电极反应： H-2e-+2OH-=2H O
2 2
B．离子交换膜只允许Na+通过
C．一段时间后右极室pH增大
D．“全氢电池”将酸碱反应的中和能转化为电能
【答案】B
【解析】吸附层a吸收H，作阳极，发生的电极反应：H-2e-+2OH-=2H O，吸附层b释放H，作阴极，
2 2 2 2发生的电极反应：2H++2e-=H ↑，离子交换膜为阳离子交换膜，从左边移动到右边。A项，吸附层a吸收H
2 2
为阳极，电极反应：H-2e-+2OH-=2H O，A正确；B项，H+在吸附层b参加反应，离子交换膜还允许H+通
2 2
过，B错误；C项，右极室发生的电极反应：2H++2e-=H ↑，一段时间后，pH增大，C正确；D项，将正、
2
负电极反应叠加可知，实际发生的是H++OH-=H O，全氢电池工作时，将酸碱反应的中和能转化为电能，
2
D正确；故选B。
5．利用如图所示装置可以将温室气体CO 转化为燃料气体CO，下列说法不正确的是( )
2
A．电池工作时a极区溶液的pH降低
B．电极b表面发生反应CO+2e-+2H+=CO+H O
2 2
C．该装置工作时，H+从a极区向b极区移动
D．标准状况下，电极a生成1.12LO 时，两极电解质溶液质量相差3.2g
2
【答案】D
【解析】根据装置图可知，电子由a极经外电路流向b极，则a为负极，HO失去电子得到O，电极
2 2
反应式为：2HO-4e-=O +4H+，H+经质子交换膜从a极向b极移动，b为正极，CO 得到电子生成CO，电极
2 2 2
反应式为：CO+2e-+2H+=CO+H O。A项，电池工作时，a为负极，HO失去电子得到O，电极反应式为：
2 2 2 2
2HO-4e-=O +4H+，c(H+)增大，溶液的pH降低，A正确；B项，根据分析可知，b为正极，CO 得到电子生
2 2 2
成CO，电极反应式为：CO+2e-+2H+=CO+H O，B正确；C项，该装置工作时，H+经质子交换膜从a极向
2 2
b极移动，C正确；D项，反应的总反应为2CO=2CO+O ，每生成1 mol CO，同时生成0.5 mol O，标准
2 2 2
状况下，电极a生成1.12LO 时，即生成0.05molO 时，生成0.1molCO，左侧电解质溶液减少0.1molHO，
2 2 2
右侧电解质溶液增加0.1molHO，因此两极电解质溶液质量相差0.2mol×18g/mol=3.6g，D错误；故选D。
2
6． “热电池”在航空航天领域有广泛应用。某“热电池”在航空航天领域有广泛应用。某热电池工
作原理如图所示，电池放电时，1molFeS 完全反应时转移4mol电子。下列说法错误的是( )
2A．电子流向：Li(Al)极→用电器→FeS 极
2
B．负极质量减少27g时理论上有3mol阴离子向负极迁移
C．正极的电极反应式为FeS+4e-=Fe+2S2-
2
D．如果用Li(Si)替代Li(Al)，电极反应和电池反应都不变化
【答案】B
【解析】A项，观察图示知，锂铝合金电极为负极，二硫化亚铁电极为正极，电池放电时电子由负极
流出，经外电路流向正极，A正确；B项，锂比铝活泼，放电时锂优先发生氧化反应，
，B错误；C项，由参与反应时转移电子可知，正极上发生还
原反应为FeS+4e-=Fe+2S2-，C正确；D项，锂硅合金作负极，仍然是锂发生氧化反应，D正确；故选B。
2
7． “碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．通入CO 的一极为原电池的正极
2
B．该装置工作时负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+
C．该装置工作时每转移 电子，理论上可捕获标准状况下11.2LCO
2
D．将该装置作为电源对粗铜进行精炼时，金属铝每减重27 g时，理论上阴极增重96 g
【答案】C
【解析】A项，由图可知，CO 转化为C O2-，C元素化合价降低，因此通入CO 的一极为原电池的正
2 2 4 2
极，故A正确；B项，由该装置可知，Al作负极，失电子发生氧化反应，所以工作时负极的电极反应式为：Al-3e-=Al3+，故B正确；C项，根据CO 转化为C O2-，C元素失去1 mol电子,所以该装置工作时毎转移1
2 2 4
mol电子，可捕获1 mol CO ，标准状况下为22.4LCO ，故C错误；D项，将该装置作为电源对粗铜进行精
2 2
炼时，金属铝每减重27 g时电路中转移3 mol e-，阴极对应得到1.5 mol Cu，增重96 g，故D正确；故选
C。
8．CH 和CO 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所
4 2
示。下列说法不正确的是( )
A．电极A上发生的电极反应式为：CO+2e-=CO+O2-
2
B．电池工作时，O2-向电极B移动
C．若生成乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH 和CO 体积比为5∶6
4 2
D．标准状况下，当电路中转移1mole-时，则A电极上可以产生11.2L气体
【答案】C
【解析】利用电化学装置将CH 和CO 耦合转化生成乙烯、乙烷、水和一氧化碳，由原理图可知，A
4 2
电极上CO→CO、C元素化合价降低、发生还原反应，则A电极为阴极，电解质传导O2-，B电极为阳极，
2
阴极反应式为CO+2e-=CO+O2-，阳极B上生成一定量的乙烯和乙烷混合气体。A项，电极A为阴极，阴极
2
上CO 得电子，则阴极上的反应式为CO+2e-=CO+O2-，A正确；B项，电池工作是，O2-为阴离子，阴离子
2 2
向阳极移动，B为阳极，B正确；C项，生成的乙烯和乙烷的体积比为2：1时，由得失电子守恒和原子守
恒写出反应的总方程式为6CH+5CO =2C H+C H+5CO+5H O，所以消耗CH 和CO 的体积比为6：5，C
4 2 2 4 2 6 2 4 2
错误；D项，由阴极上的反应式CO+2e-=CO+O2-可知，转移1mol电子，参加反应的CO 为0.5mol，在标
2 2
准状况下的体积为11.2L，D正确；故选C。
9．SO -O 燃料电池将化学能转化为电能的同时，也实现了SO 制备硫酸，其原理如图所示。下列说法
2 2 2正确的是( )
A．交换膜X为阴离子交换膜
B．电极Pt 的电极反应式为O+4e- =2O2-
2 2
C．相同条件下，放电过程中消耗的SO 和S 的质量比为4:1
2 2
D．若用该电池电解硫酸铜溶液，则理论上生成64g铜时，消耗1molO
2
【答案】C
【解析】由图可知电极Pt1为负极，电极反应式为SO +2H O-2e-=SO2-+4H+，电极Pt2为正极，电极反
2 2 4
应式为O+4H++4e-=2H O，总反应为2SO + O +2H O=HSO 。A项，电极Pt1为负极，电极反应式为
2 2 2 2 2 2 4
SO +2H O-2e-= SO 2-+4H+，电极Pt2为正极，电极反应式为 +4H++4e-=2H O，故应该是氢离子从左侧到右
2 2 4 2 2
侧，交换膜X为阳离子交换膜，A项错误；B项，电极Pt 是氧气得到电子最终生成水，发生反应 +4H+
2 2
+4e-=2H O，B项错误；C项，根据总反应2SO + O +2H O=HSO 可知，相同条件下，放电过程中消耗的
2 2 2 2 2 4
SO 和O 的质量比=(2mol×64g/mol):(1mol×32g/mol)=4:1，C项正确；项，电解硫酸铜溶液生成Cu的电极反
2 2
应式为Cu2++2e-=Cu，生成64g铜，电路中转移2mol e-，再结合 +4H++4e-=2H O可知该电池消耗
2 2
0.5molO，D项错误；故选C。
2
10．Li-CO 可充电电池在CO 固定及储能领域都存在着巨大的潜力，其结构如图所示，主要由金属锂
2 2
负极、隔膜、含有醚或砜溶剂的非质子液态电解质和空气正极构成。电池的总反应为
4Li+3CO=2Li CO+C．下列有关说法正确的是( )
2 2 3A．该电池也可用碳酸盐溶液作为电解质
B．氧化产物碳在正极上沉积，不利于电池放电
C．若有0.4mol电子转移，则在标况下消耗22.4LCO
2
D．充电时，阳极的电极反应为：2CO2-+C-4e=3CO
3 2
【答案】D
【解析】A项，锂能与水反应，该电池不能用碳酸盐溶液作为电解质，故A错误；B项，二氧化碳中
碳元素化合价降低生成碳单质，碳是还原产物，故B错误；C项，二氧化碳中碳元素化合价由+4降低为
0，根据总反应式4Li+3CO=2Li CO+C，若有0.4mol电子转移，则消耗0.3mol二氧化碳，故C错误；D项，
2 2 3
充电时，阳极失电子发生氧化反应，阳极的电极反应为：2CO2-+C-4e=3CO，故D正确；故选D。
3 2
11．中国科学技术大学陈维教授团队结合其前期工作基础，开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其
工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，KSO 溶液的浓度增大，下列说法正确的是( )
2 4
A．负极的电极反应式为MnO+4H++2e-=Mn2++2H O
2 2
B．装置工作一段时间后，正极区溶液的pH降低
C．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
D．电子流向：Zn电极→b膜→a膜→MnO 电极→负载→Zn电极
2【答案】C
【解析】由图中Zn生成Zn(OH) 2-为失电子的氧化反应，故为负极；MnO 得电子还原反应，为正极。
4 2
A项，Zn电极为负极，电极反应式为Zn+4OH--2e=Zn(OH) 2-，A项错误；B项，MnO 电极为正极，电极反
4 2
应式为MnO+4H++2e=Mn2++2H O，反应消耗H+，故一段时间后，正极区溶液的pH升高，B项错误；C项，
2 2
由装置工作一段时间后KSO 溶液的浓度增大可知，a膜为能使SO 2-通过的阴离子交换膜，B膜为能使
2 4 4
K+通过的阳离子交换膜，C项正确；D项，电子只能在电极和导线上传导，不能在溶液中传导，正确的电
子流向为Zn电极→负载→MnO 电极，D项错误；故选C。
2
1．(2022·浙江省1月选考)pH计是一种采用原电池原理测量溶液pH的仪器。如图所示，以玻璃电极
(在特制玻璃薄膜球内放置已知浓度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl电极)和另一Ag—AgCl电极插入待测溶
液中组成电池，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是( )
A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH计工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A项，如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极为负极、负极发生氧化反应而不是还原反
应，A错误；B项，已知：pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则玻璃膜内外氢离子浓度
的差异会引起电动势的变化，B错误；C项，pH与电池的电动势E存在关系：pH=(E-常数)/0.059，则分别
测定含已知pH的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH，C正确；D项，pH计工作
时，利用原电池原理，则化学能转化为电能，D错误；故选C。
2．(2022•全国甲卷)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) 2-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
4A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO 2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
4
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) 2-+Mn2++2H O
2 4 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) 2-，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
4 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 2-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
4
Zn(OH) 2-，Ⅱ区的SO 2-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。A项，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；
4 4
B项，Ⅰ区的SO 2-向Ⅱ区移动，B正确；C项，MnO 电极的电极反应式为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O，C
4 2 2 2
正确；D项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO+4H+=Zn(OH) 2-+Mn2++2H O，D正确；故选A。
2 4 2
3．(2022•全国乙卷) 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+
2
+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•山东卷)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 ，乙室Co2+增加 ，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。
5．(2021•浙江6月选考)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。下列说法不正确的是(
2
)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
6．(2021•湖南选择性考试)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能
和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A．放电时，N极为正极B．放电时，左侧贮液器中ZnBr 的浓度不断减小
2
C．充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e﹣═Zn
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】锌溴液流电池总反应为：Zn+Br ═ZnBr ，其中N为正极，发生还原反应，电极反应方程式为
2 2
Br +2e﹣＝2Br﹣，M为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，放电过程中，左侧Zn2+流
2
向右侧，左侧ZnBr 的浓度不断减少，充电过程中，发生反应ZnBr Zn+Br 。A项，依据分析可知，N
2 2 2
为正极，故A正确；B项，放电时，左侧为负极，发生氧化反应，电极反应方程式为 Zn﹣2e﹣＝Zn2+，左
侧生成的Zn2+流向右侧，故左侧ZnBr 的浓度不变，右侧ZnBr 的浓度变大，故B错误；C项，.放电时，M
2 2
为负极，充电时，M及为阴极，发生还原反应，电极反应式为 Zn2++2e﹣═Zn，故C正确；D项，中间沉积
锌位置的作用为提供电解液，故其隔膜既可以允许阳离子通过，也允许阴离子通过，故D正确；故选B。
7．(2021•河北选择性考试)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
2
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。
8．科学家最近发明了一种Al-PbO 电池，电解质为KSO 、HSO 、KOH，通过x和y两种离子交换
2 2 4 2 4
膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法错误的
是( )
A．K+通过X膜移向M区
B．R区域的电解质浓度逐渐增大
C．放电时，Al电极反应为：Al+4OH--3e-=[ Al(OH) ]-
4
D．消耗1.8gAl时，N区域电解质溶液减少16.0g
【答案】A
【解析】该电池为Al-PbO 电池, 电解质为KSO 、HSO 、KOH，通过x和y两种离子交换膜将电解
2 2 4 2 4
质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域(a>b)，从图中可知原电池工作时负极发生反应为：
Al+4OH--3e-=[ Al(OH) ]-，消耗OH-，K+向正极移动；正极反应为：PbO +4H++SO2-+2e-=
4 2 4
PbSO +2H O， 正极消耗H+和SO 2-，阴离子向负极移动；则x是阳离子交换膜，y是阴离子交换膜，则
4 2 4
M区为KOH，R区为KSO ，N区为HSO 。A项，原电池工作时负极发生反应为：Al+4OH--3e-
2 4 2 4
=[ Al(OH) ]-，消耗OH-，K+向正极移动，向R区移动，故A错误。B项，R区域K+与SO 2-不断进入，所以
4 4
电解质浓度逐渐增大，故B正确。C项，放电时候，原电池工作时，Al电极为负极，发生反应为：
Al+4OH--3e-=[ Al(OH) ]-，故C正确；D项，消耗1.8gAl，电子转移0.2mol，N区消耗0.4mol H+，
4
0.1mol SO 2-，同时有0.1mol SO 2-移向R区，则相当于减少0.2mol HSO ，同时生成0.2mol H O，则R区实
4 4 2 4 2
际减少质量为 ，故D正确。故选A9．某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，原理示意图如下。经过一段时
间后，有Cr(OH) 和Fe(OH) 沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是(
3 3
)
A．阴极区发生的电极反应包括：2H++2e-=H ↑
2
B．还原CrO2-的主要方式是：CrO2-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O
2 7 2 7 2
C．废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率
D．电解槽工作时，CrO2-通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室
2 7
【答案】D
【解析】耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极，水电离产生的H+得电子生成H；在阳极，Fe失电
2
子生成Fe2+，Fe2+将CrO2-还原为Cr3+；CrO2-、OH-从阴极室进入阳极室，与Fe3+、Cr3+反应生成Cr(OH)
2 7 2 7 3
和Fe(OH) 沉淀。A项，在阴极区，水电离产生的H+得电子，发生的电极反应包括：2H++2e-=H ↑，A正确；
3 2
B项，在阳极区，Fe失电子生成的Fe2+还原CrO2-，主要方式是：CrO2-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O，
2 7 2 7 2
B正确；C项，若废水的pH过高，会直接与Fe2+反应生成Fe(OH) 沉淀，影响CrO2-的还原，若pH过低，
2 2 7
会将Cr(OH) 和Fe(OH) 沉淀溶解，都会降低铬的去除率，C正确；D项，电解槽工作时，因为CrO2-要进
3 3 2 7
入阳极区被Fe2+还原，所以CrO2-通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D不正确；故选D。
2 7
10．有机物的电化学合成是目前研究的热点之一、我国学者利用双膜三室电解法合成了ClCH CHCl，
2 2
该方法的优点是能耗低、原料利用率高，同时能得到高利用价值的副产品，其工作原理如图所示。下列说
法错误的是( )A．气体X为H
2
B．膜Ⅰ、膜Ⅱ依次适合选用阴离子交换膜、阳离子交换膜
C．稳定工作时CuCl 溶液的浓度保持不变
2
D．制得1mol ClCH CHCl的同时饱和食盐水质量减小58.5 g
2 2
【答案】D
【解析】A项，由图可知，左边电极氯化亚铜失去电子，发生氧化反应，作阳极，右边电极上的HO
2
得电子生成H，作阴极，A正确；B项，饱和食盐水中的Na+通过膜Ⅱ移入阴极区，可同时制得副产品
2
NaOH，饱和食盐水中的Cl-通过膜Ⅰ移入阳极区，补充消耗的Cl-，则膜Ⅰ、膜Ⅱ依次适合选用阴离子交换
膜、阳离子交换膜，B正确；C项，CuCl 为阳极区中间产物，稳定工作时其浓度不变，C正确；D项，制
2
得1mol ClCH CHCl同时转移2 mol e-，饱和食盐水中减少2mol NaCl，则饱和食盐水质量减小117 g，D
2 2
错误。故选D。
11．某大学科研团队，在光电催化体系中，利用双极膜处理烟气中的SO ，工作原理如下图所示，O
2 2
在电极上生成一种具有强氧化性的羟基自由基( )，
下列有关说法错误的是( )
A．该装置把电能和光能转化成化学能
B．阳极电极反应式：SO -2e-+4OH-= SO 2-+2H O
2 4 2C．该装置处理标准状况下5.6LSO 时，有0.25 mol H+透过膜a
2
D．该装置中总反应方程式：2SO +O +2H O 2 H SO
2 2 2 2 4
【答案】D
【解析】根据图示知，该装置为电解池，将电能转化为化学能，左侧电极为SO 转化为SO 2-的过程，
2 4
S元素化合价升高，失电子，做阳极，HO电离出的OH-经过阴离子交换膜(膜b)进入阳极室，电解池右侧
2
是阴极室，HO电离出的H+经过阳离子交换膜(膜a)进入阴极室，氧气在阴极得电子被还原为羟基自由基。
2
A项，该装置为电解池，是将电能和光能转化为化学能，A正确；B项，由图示结合分析知，阳极SO 结
2
合OH-转化为SO 2-，对应电极反应为：SO -2e-+4OH-= SO 2-+2H O，B正确；C项，当阳极处理1 mol SO
4 2 4 2 2
时，则电路中转移2 mol电子，阴极O 得电子，根据电极反应O+2e-+2H+=2HO·，知可形成2 mol HO·，2
2 2
mol HO·可氧化1 mol SO ，故实际阳极和阴极处理SO 量相等，则当有5.6 L SO 被处理时，实际阳极处理
2 2 2
的 ，则电路中转移电子=2n(SO )=2 ×0.125 mol =0.25 mol，根据电荷守恒知
2
有0.25 mol H+经过膜a进入阴极，C正确；D项，由图示知，阴极室发生如下反应：O+2e-+2H+=2HO·、
2
2HO·+SO =2H++ SO 2-，则阴极室总反应为：O+ SO +2e-= SO 2-，阳极反应为：SO -2e-+4OH-= SO 2-
2 4 2 2 4 2 4
+2H O，故该装置总反应方程式为：2SO +O +4OH- 2 SO2-+2H O，D错误；故选D。
2 2 2 4 2
12．肼(N H)是一种还原性较强的液体，在生物膜电极表面容易发生氧化反应，从而达到无污染净化
2 4
高浓度酸性NO -废水的目的，其装置如图所示。其中M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜。下列说法错
3
误的是( )
A．X为低浓度KOH溶液
B． 通过N自左向右做定向移动
C．负极上的电极反应式为NH-4e-+4OH-=N ↑+4H O
2 4 2 2
D．电池放电时，正、负极产生的N 的物质的量之比为1∶1
2【答案】D
【解析】由题干信息可知，通入NH 一极为负极，电极反应为：NH-4e-+4OH-=N +4H O，通入硝酸
2 4 2 4 2 2
根酸性废水的一极为正极，电极反应为：2 NO-+10e-+12H+=N +6H O，KOH溶液中OH-通过阴离子交换膜
3 2 2
M进入负极区，K+通过阳离子交换膜N进入正极区。A项，KOH溶液中OH-通过阴离子交换膜M进入负
极区，K+通过阳离子交换膜N进入正极区，故X为低浓度KOH溶液，A正确；B项，左边为负极，右边
为正极，阳离子流向正极，故K+通过N自左向右做定向移动，B正确；C项，负极上的电极反应式为
NH-4e-+4OH-=N ↑+4H O，C正确；D项，根据电子守恒可知，电池放电时，正、负极产生的N 的物质的
2 4 2 2 2
量之比为2∶5，D错误；故选D。
13．《科学》报道科研人员研发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法，工作原理如图。
电解结束后，将阴阳极电解液输出混合，便可生成环氧乙烷。下列说法错误的是( )
A．泡沫镍电极为电解池的阳极
B．铅箔电极的电极反应：2HO+2e-=H ↑+2OH-
2 2
C．甲室中发生了取代反应
D．反应I的离子方程式为 +OH-→ +Cl-+H O
2
【答案】C
【解析】A项，根据泡沫镍电极的Cl-生成Cl，失电子发生氧化反应，为阳极，故A正确；B项，泡
2
沫镍电极为阳极，则铂箔电极为阴极，发生还原反应，电极反应为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，故B正确；C
2 2
项，泡沫镍电极为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl↑，铂箔电极为阴极，电极反应为：2HO+2e-
2 2=H ↑+2OH-，继续发生Cl+H O=H++Cl-+HClO、 为加成反应，故C错误；
2 2 2
D项，由图可知，反应物为KOH和Cl-CH -CH-OH，生成物为 ， 反应I的离子方程式为
2 2
+OH-→ +Cl-+H O，故D正确；故选C。
2
14．天津大学研究团队以KOH溶液为电解质，CoP和Ni P纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮
2
化合物( )的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是( )
A．若用铅蓄电池作为电源，CoP极连接铅蓄电池的正极
B．Ni P电极反应式为RCHNH -4e-+4OH-=RCN+4H O
2 2 2 2
C．合成1mol偶氮化合物，需转移4mol电子
D．离子交换膜是阳离子交换膜
【答案】B
【解析】该装置为电解池，Ni P电极上是RCHNH 失电子生成RCN，发生氧化反应，Ni P为阳极，
2 2 2 2
电极反应为：RCHNH -4e-+4OH-=RCN+4H O，消耗OH-，CoP电极上硝基苯变化为偶氮化合物，发生的是
2 2 2
还原反应，为电解池的阴极，电极反应：2 +8e-+4H O= +8OH-。A项，铅蓄电池属于二
2次电池，其电极材料分别是Pb和PbO ，工作时负极材料是Pb，Pb失电子生成硫酸铅，PbO 为正极，该装
2 2
置为电解池，CoP电极上硝基苯变化为偶氮化合物，发生的是还原反应，为电解池的阴极，CoP极连接铅
蓄电池的负极，故A错误；B项，Ni P电极上是RCHNH 失电子生成RCN，发生氧化反应，Ni P为阳极，
2 2 2 2
电极反应为：RCHNH -4e-+4OH-=RCN+4H O，故B正确；C项，CoP电极上硝基苯变化为偶氮化合物，
2 2 2
电极反应：2 +8e-+4H O= +8OH-，合成1mol偶氮化合物，要转移8mole-，故C错误；
2
D项，由Ni P电极上是RCHNH 失电子生成RCN，Ni P电极反应式：RCHNH -4e-+4OH-=RCN+4H O可
2 2 2 2 2 2 2
知，阳极上的反应会消耗OH-，为保持电中性，右端OH-通过阴离子交换膜移向左端，所以该离子交换膜
是阴离子交换膜，故D错误；故选B。
15．采用钠碱法烟气脱硫后的吸收液主要含NaHSO 和NaSO ，用电解法可再生吸收液并回收硫，装
3 2 3
置如图，下列说法错误的是( )
A．石墨电极I接外电源的正极.
B．出液1为再生吸收液，主要成分为NaSO 和NaOH
2 3
C．阴极室每生成0.2 molSO 2-，需转移0.4 mol电子
3
D．在中间室硫资源回收的主要反应为HSO -+H+=SO↑+H O，SO 2-+H+=HSO -
3 2 2 3 3
【答案】C
【解析】A项，电极II上生成H 是发生的还原反应，应接电源负极，电极1应为阳极，接外电源的正
2
极，A正确；B项，阴极室消耗H+ ，OH-浓度增大，Na+穿过膜I，进入阴极室使NaOH浓度增大。同时可
发生反应HSO -+OH-= SO 2- + H O，使NaSO 浓度增大，得再生吸收液主要成分为NaSO 和NaOH，B正
3 3 2 2 3 2 3
确；C项，由阴极反应2HO+2e- =H ↑+2OH- ，阴极区反应HSO -+OH-=SO2-+H O 可得生成0.2 mol SO 2-
2 2 3 3 2 3
再生吸收剂，转移0.2 mol电子，C错误；D项，由于阳极应为2HO- 4e- =O ↑+4H+使中间区域酸性增强，
2 2发生反应HSO - +H+ =SO↑+ H O，SO 2-+H+ =HSO -，释放SO 可回收硫，D正确；故选C。
3 2 2 3 3 2
16．一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
