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4.1原电池（分层作业）
1．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是
A．利用电池外壳的金属材料
B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D．回收其中石墨电极
【答案】B
【解析】略
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：溶液中Zn2+向Cu电极方向移动，电子由锌经导线流向铜电极
B．乙：正极的电极反应式为Ag O+2e-+H O=2Ag+2OH-
2 2
C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，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
【答案】C
【解析】A．Zn是负极失电子，电子由锌经导线流向铜电极，Cu电极表面有大量电子，溶液中Zn2+向Cu
电极方向移动，故A正确；
B．Ag O是正极，电解液是KOH，正极的电极反应式为Ag O+2e-+H O=2Ag+2OH-，故B正确；
2 2 2
C．锌筒作负极，发生失电子的氧化反应，不是还原反应，故C错误；
D．铅蓄电池放电时总反应：Pb+PbO+2H SO =2PbSO+2H O，使用一段时间后，电解质溶液硫酸的浓度
2 2 4 4 2
减小，酸性减弱导电能力下降，故D正确；
故选C。
3．下列有关原电池的说法正确的是
A．活泼的金属不一定作负极 B．电池工作时，正极失去电子
C．电池工作时，负极发生还原反应 D．电解质溶液一定不能为浓硝酸【答案】A
【解析】A．原电池中，相对活泼的发生氧化反应的作负极，不一定是活泼金属，如Mg-NaOH-Al原电池
中，铝与氢氧化钠溶液发生自发的氧化还原反应，铝作负极，A正确；
B．原电池工作中，正极得电子，发生还原反应，B错误；
C．原电池工作中，正极得电子，发生还原反应，负极失去电子，发生氧化反应，C错误；
D．电解质溶液主要是起离子导体，传递电流的作用，可以是浓硝酸，D错误；
故选A。
4．如图所示的装置中，能形成原电池的是
A B C D
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A．该装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，A不符合题意；
B．乙醇属于非电解质，乙醇溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，B不符合题意；
C．该装置有自发的氧化还原反应，活泼性不同的两个电极，电解质溶液，且形成闭合回路，能形成原电
池，C符合题意；
D．铜和银均不与氢氧化钠溶液反应，该装置不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，D不符合题
意；
故选C。
5．下列表述正确的是
A B C D
将
球浸泡在冷水和热水中
A．A装置中盐桥中的Cl-移向ZnSO 溶液B．B装置用于测定中和热
4
C．C装置用于测定 的生成速率 D．D装置用于比较温度对反应速率的影响【答案】A
【解析】A．Zn比Cu活泼，Zn为负极，Zn极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，Cu极电极反应式为
Cu2++2e-=Cu，盐桥中的阴离子Cl-移向ZnSO 溶液，A项正确；
4
B．测定中和热的装置中缺少了玻璃搅拌器，B项错误；
C．C装置中使用长颈漏斗，生成的O 会从长颈漏斗中逸出，注射器中不能准确测量生成的O 的体积，C
2 2
项错误；
D．NO 球中存在化学平衡2NO (g)⇌NO(g) ∆H＜0，升高温度平衡逆向移动，颜色加深，降低温度平衡
2 2 2 4
正向移动，颜色变浅，用于探究温度对化学平衡的影响，不能探究温度对反应速率的影响，D项错误；
答案选A。
6．下图为某装置的示意图，下列说法中不正确的是
A．Cu做正极反应物 B．电子从Zn上经导线运动到Cu上
C．盐桥中的阳离子向右侧烧杯中移动 D．该装置实现了氧化反应和还原反应分开进行
【答案】A
【解析】A．铜为正极材料，不是正极反应物，A错误；
B．由以上分析知，Zn作负极，Cu作正极，电子从负极(锌片)流向正极(铜片)， B正确；
C．原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中K+向正极右侧烧杯中移动， C正确；
D．该装置中，负极Zn失电子发生氧化反应，正极Cu2+得电子发生还原反应，实现了氧化反应和还原反应
分开进行，D正确；
故选A。
7．氨不仅应用于化肥生产，也可以应用于能源领域，与氢氧燃料电池比，氨氧燃料电池有其独特优势，
某研究小组设计的氨氧燃料电池装置如图，下列有关说法不正确的是A．电极2为正极，发生还原反应
B．电极1的电极反应式为：2NH -6e-=N ↑+6H+
3 2
C．放电过程中溶液中的OH-朝负极移动
D．氨相比于氢气的重要的优势是氨易液化，运输储存方便
【答案】B
【解析】A．电极2通入的氧气，根据氧元素的化合价只能降低判断，电极2做正极，发生还原反应，故
A正确；
B．电极1根据通入的氨气和出来的氮气与水利用电子、电荷、原子守恒及碱性溶液的环境书写电极反应
为：2NH -6e-+6OH-=N ↑+6H O，故B不正确；
3 2 2
C．原电池中阴离子向负极移动，C正确；
D．氨气易液化，氢气不易液化，因此氨相比于氢气的重要的优势是氨易液化，运输储存方便，D正确；
答案为B。
8．常见的锌锰干电池构造如图，下列说法正确的是
A．Zn作正极
B．石墨棒作负极
C．电流由锌筒流向石墨棒
D．这种电池放电后不能充电，属于一次电池【答案】D
【解析】A．放电时，Zn元素化合价由0价变为+2价，Zn电极上失电子发生氧化反应，做负极，故A错
误；
B．放电时，H元素化合价由+1价变为0价，所以石墨棒作正极，故B错误；
C．电流从电源的正极流向负极，即由石墨棒流向锌筒，故C错误；
D．常见锌锰干电池不能充电，所以属于一次电池，故D正确；
故选：D。
9．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，反应过程中忽略溶液体积变化，示意图如下：
(1)该电池外电路电子的流动方向为 。（填写“从A到B”或“从B到A”）
(2)工作结束后，B电极室溶液的pH与工作前相比将 （填写“增大”、“减小”或“不
变”），结合化学用语说明原因 。
(3)A电极附近甲醇发生的电极反应式为 。
【答案】(1)从A到B
(2) 不变 B电极反应是O+4e-+4H+=2H O 当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过离子
2 2
交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变
(3)CHOH-6e-+H O=CO+6H+
3 2 2
【解析】（1）该微生物的甲醇燃料电池中，通入甲醇（电极A）一极为负极，通入氧气（电极B）一极为
正极，该电池外电路电子的流动方向为负极到正极，即从A到B；
（2）电解质溶液为酸性，该电池的总反应式为：2CHOH＋3O=2CO ＋4HO，总反应中并未消耗氢离
3 2 2 2
子，正极（电极B）反应式为：4H＋＋O＋4e－=2H O，当B电极消耗4mol氢离子同时，4mol氢离子通过
2 2
离子交换膜从A到B补充了消耗的氢离子，溶液总体积变化忽略不计，因此溶液pH不变；
（3）A电极为负极，发生氧化反应，甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，发生的电极反应式为：
CHOH-6e-+H O=CO+6H+。
3 2 210．由锌片、铜片和200 mL稀HSO 组成的原电池如下图所示：
2 4
(1)原电池的负极反应式为 ，正极反应式为 。
(2)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，HSO 恰好消耗一半，则产生这些气体的同时，
2 4
共消耗 g锌，有 mol电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是 。
(3)在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为 2KFeO+3Zn=Fe O+ZnO+2K ZnO，该电池
2 4 2 3 2 2
正极发生的反应的电极反应式为 。
【答案】(1) Zn－2e－=Zn2＋ 2H＋＋2e－=H ↑
2
(2) 4.875 0.15 0.75 mol·L－1
(3)2FeO2- +6e—+5H O=Fe O+10OH－
4 2 2 3
【分析】由图可知，比铜金属性强的锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应
式为Zn－2e－=Zn2＋，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－
=H ↑。
2
【解析】（1）由分析可知，负极的电极反应式为Zn－2e－=Zn2＋，正极的电极反应式为2H＋＋2e－=H ↑；
2
（2）由电极反应式可知，标准状况下铜片上放出1.68 L氢气时，反应转移电子和消耗氢离子的物质的量
1
1.68L 0.15mol× ×2
都为 ×2=0.15mol，则原硫酸的浓度为 2 =0.75mol/L，由得失电子数目守恒可
22.4L/mol
0.2L
1.68L
知，反应消耗锌的质量为 ×65g/mol=4.875g；
22.4L/mol
（3）由电池反应可知，高铁酸钾为原电池的正极，水分子作用下高铁酸根离子在正极得到电子发生还原
反应生成氧化铁和氢氧根离子，电极反应式为2FeO2- +6e—+5H O=Fe O+10OH－。
4 2 2 3
11．氨气是一种重要的化工原料，工业合成氨反应为： ，将
上述合成氨反应设计成燃料电池，工作原理如图所示，其中溶有HCl的稀的A溶液为电解质溶液，下列说法错误的是
A．a电极为正极，发生还原反应
B．A溶液中所含溶质为NH Cl，可用蒸发结晶的方法分离出A
4
C．a电极发生的反应为：N+8H++6e-=2NH+
2 4
D．导线中电流方向为a→b
【答案】B
【分析】由图可知，通入氮气的a电极为燃料电池的正极，酸性条件下氮气在正极得到电子发生还原反应
生成铵根离子，通入氢气的b电极为负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，放电得到的A
溶液为氯化铵溶液，浓溶液经冷却结晶、过滤得到氯化铵和可以循环使用的氯化铵的稀溶液。
【解析】A．由分析可知，通入氮气的a电极为燃料电池的正极，酸性条件下氮气在正极得到电子发生还
原反应生成铵根离子，故A正确；
B．氯化铵受热易分解，不能用蒸发结晶的方法分离得到，应用冷却结晶、过滤的方法得到氯化铵，故B
错误；
C．由分析可知，通入氮气的a电极为燃料电池的正极，酸性条件下氮气在正极得到电子发生还原反应生
成铵根离子，电极反应式为N+8H++6e-=2NH+ ，故C正确；
2 4
D．由分析可知，通入氮气的a电极为燃料电池的正极，通入氢气的b电极为负极，则导线中电流方向为
a→b，故D正确；
故选B。
12．如图是测定铁屑与稀硫酸反应速率的装置图，结合已学知识分析，下列说法正确的是(每次用相同体积
的硫酸，忽略反应前后溶液体积变化)A．用一根导管将分液漏斗上端气体和锥形瓶内气体连通，操作更容易，结果更准确
B．铁屑中混入少量活性炭，对反应速率无影响
C．若第一次测得 ，第二次测得 则第一次快
D．每次测得反应速率均先加快，后逐渐减慢，说明硫酸的浓度先增大，后减小
【答案】A
【解析】A．用导管将分液漏斗上端气体和锥形瓶内气体连通，可起到平衡气压和减小误差的作用，稀硫
酸更容易滴下，也能避免将加入硫酸的体积当做生成的氢气体积，选项A正确；
B．铁屑中混入少量活性炭，铁、C及稀硫酸构成原电池，能加快铁与稀硫酸的反应速率，选项B错误；
C．反应速率要用同一物质比较才能直接比较大小，若第二次v(Fe2+)=0.08mol/(L·min)，则
v(H+)=2v(Fe2+)=2×0.08mol/(L·min)>0.15mol/(L·min)，比第一次速率大，选项C错误；
D．反应速率先加快是因为该反应放热，温度升高，后减慢是因为硫酸浓度减小，选项D错误；
答案选A。
13．直接HO-H O 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
2 2 2 2
A．电极Ⅰ电势低
B．电极Ⅱ的反应为HO-2e- +2H+=2H O
2 2 2
C．内电路电流方向：电极Ⅰ→电极Ⅱ
D．该电池的设计利用了HO 在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
2 2【答案】B
【分析】原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动。外电路中电子由负极流向正极；所以电极Ⅰ为负
极，失去电子，电极反应式为HO-2e- +2OH-=2H O+O；电极Ⅱ为正极，得电子，电极反应式为HO+2e-
2 2 2 2 2 2
+2H+=2H O；据此分析解题。
2
【解析】A．电极Ⅰ为负极，电势低，故A正确；
B．电极Ⅱ为正极，得电子，电极反应式为HO-2e- +2H+=2H O，故B错误；
2 2 2
C．电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，内电路电流方向为电极Ⅰ→电极Ⅱ，故C正确；
D．HO 在不同的酸碱性条件下的氧化性、还原性不同，利用此可构建原电池，故D正确；
2 2
故答案选B。
14．锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是
（含KCl饱和溶液的琼胶）
A．锌电极上发生氧化反应 B．盐桥中的 移向 溶液
C．电子从锌片经电流计流向铜片 D．铜电极上发生反应：
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，Cu作正
极，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，据此作答。
【解析】A．Zn作负极，失电子，发生氧化反应，故A正确；
B．原电池工作时，阳离子向正极移动，因而K+移向硫酸铜溶液，故B错误；
C．原电池工作时，电子从负极(Zn)经电流计流向正极(Cu)，故C正确；
D．Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，故D正确；
故选B。
15．“碳一化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO、CH、CHOH、HCOOH等)为
2 4 3
原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。一定温度下，在容积为2L的
密闭容器中充入1mol CO 与3mol H，发生下列反应：
2 2(1)一定温度下，上述反应在恒容密闭容器中达到平衡状态。下列说法正确的是___________。
A．加入催化剂，活化分子百分数不变
B．再额外通入适量H，H 的平衡转化率减小
2 2
C．充入少量氦气，CO 的平衡浓度减小
2
D．升高温度，正逆反应速率与CHOH的平衡浓度均减小
3
(2)若反应10min时达到平衡，H 的转化率为50%，则用CO 来表示反应从开始到平衡过程中的平均反应速
2 2
率是 。
(3)CO 还可与CH 制取，其原理为 。在密闭容器中通入等物质的量
2 4
的CH 与CO，在一定条件下发生反应，测得CH 的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示，则压强
4 2 4
(填“>”或“<”) ； 时y点： (正) (填“>”、“”或“=”) (逆)。
(4)根据上述信息，在恒温恒容的密闭容器中通入 的混合气体，发生上述反应。下列
一定能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A．混合气体的平均相对分子质量不再变化 B．
C．混合气体的密度不再变化 D．物质的总质量不再变化
(5)如图所示，甲醇燃料电池以甲醇为燃料，产生二氧化碳并实现化学能到电能的转化。则该电池中，甲醇
发生 反应，负极的电极反应式为 。【答案】(1)B
(2)0.025mol•L-1•min-1
(3) ＜ ＞
(4)B
(5) 氧化 CHOH+8OH--6e-=CO2- +6H O
5 3 2
【解析】（1）A．加入催化剂，降低了反应的活化能，活化分子数增加，活化分子百分数增加，A错误；
B．再额外通入适量H，平衡正向移动，但H 的平衡转化率减小，B正确；
2 2
C．充入少量氮气，恒容密闭容器，各物质的浓度不变，平衡不移动，CO 的平衡浓度不变，C错误；
2
D．升高温度，正逆反应速率均增大，平衡逆向移动，CHOH的平衡浓度减小，D错误，
3
故答案为：B；
（2）若反应10min时达到平衡，设CO 反应了xmol，则建立三段式：
2
CO(g) + 3H(g) ⇌ CHOH(g) + HO(g)
2 2 3 2
起始量(mol) 1 3
转化量(mol) x 3mol·50%
平衡量(mol)
1 3
由上可见： = (和方程式计量系数成比例)故：x=0.5mol，所以用CO 来表示反应从开始到平衡过
x 3×50% 2
△c 0.5mol
程中的平均反应速率ν(CO)= = =0.025mol•L-1•min-1，故答案为：0.025mol•L-1•min-1；
2 △t 2L·10min
（3）该反应正向为体积增大的方向，压强越大，CH 的转化率越小，已知相同温度下，P 条件下的转化率
4 1
大于P，则P 小于P，压强为P 时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以ν(正)大于ν(逆)，故
2 1 2 2
答案为：＜；＞；
m
（4）A．混合气体的平均相对分子质量为M= ，反应过程中气体的总质量不变，气体的总物质的量也不
n变，则混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；
B．2ν (CO)=ν (H )，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，B正确；
正 2 逆 2
C．反应过程中气体的总质量不变，容器的容积不变，则混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平
衡状态，C错误；
D．反应过程中气体的总质量不变，则气体的总质量不再变化不能说明反应达到平衡状态，D错误；
故答案为：B；
（5）该燃料电池中负极上甲醇失电子和NaOH反应生成碳酸钠和水，正极上氧气得电子生成氢氧根离
子，因此甲醇发生氧化反应；放电时电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，负极反应式为
CHOH+8OH--6e-=CO2- +6H O，故答案为：氧化；CHOH+8OH--6e-=CO2- +6H O。
5 3 2 5 3 2
