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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第六章 化学反应与能量变化
专题二十三 原电池 化学电源
第一板块 明确目标
课标要求
核心素养
1. 理解原电池的构成、工作原理及应用能写出电极反应和总反应方程
式。
2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3. 能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问
题，如新型电池的开发等。
4. 认识化学能转化为电能的实际意义及其重要应用。
宏观辨识与微观探析
证据推理与模型认知
变化观念与平衡思想
科学精神与社会责任
第二板块 夯实基础
1
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考点一 原电池工作原理及应用
1．概念
原电池是把________能转化为____能的装置。
2．构成条件
反应
能发生____________的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电
解质溶液反应)
电极
一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)
闭合回路
①电解质溶液
②两电极直接或间接接触
③两电极插入电解质溶液中
3.构建原电池模型(以锌铜原电池为例)
2
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盐桥的组成和作用
①盐桥中装有含KCl 饱和溶液的琼胶，离子可在其中自由移动。
②盐桥的作用：a.连接内电路，____________；b.____________，使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向：阴离子移向________，阳离子移向________。
4．原电池原理的应用
(1)设计原电池
首先将氧化还原反应分成两个半反应，其次根据原电池的反应特点， 结合两个半反应找出正、负极材料
和电解质溶液。
应用举例
根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，
写出电极反应式：
①不含盐桥
②含盐桥
负极：________________
正极：________________
(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性________的金属，正极一般是活动性________的
金属(或能导电的非金属)。
(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的________而受到保护。
考点二 常见化学电源
1．一次电池
放电后不可再充电的电池。
(1)碱性锌锰电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极反应物：______；
3
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电极反应：_____________________________________________________________________；
正极反应物：________；
电极反应：_____________________________________________________________________。
(2)纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质：______；
负极反应物：______；
电极反应：_____________________________________________________________________；
正极反应物：________；
电极反应：_____________________________________________________________________。
2．二次电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
应用举例
铅酸蓄电池是常见的二次电池，负极反应物是______，正极反应物是______。总反应为Pb＋PbO2＋
2H2SO42PbSO4＋2H2O。
(1)放电时：
负极：________________________________________________________________________；
正极：________________________________________________________________________。
(2)充电时：
阴极：________________________________________________________________________；
阳极：________________________________________________________________________。
提醒 充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO 和H2)、烃类(如
CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原
理类似于燃料的燃烧。
(2)燃料电池的电解质常有四种类型，酸性溶液、碱性溶液、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同
电解质会对总反应式、电极反应式有影响。
(3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
②碱性溶液
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)
④熔融碳酸盐(CO)
4
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【答案】
考点一 原电池工作原理及应用
1．化学 电
2．自发进行
3．②形成闭合回路 平衡电荷 ③负极 正极
4．应用举例
①不含盐桥
②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(2)较强 较弱 (4)正极
考点二 常见化学电源
1．(1)Zn Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 MnO2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ (2)KOH Zn
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 Ag2O Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．应用举例
Pb PbO2 (1)Pb＋SO－2e－===PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O (2)PbSO4＋2e－===Pb＋
SO PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO
3．(3)①O2＋6e－＋6H＋===3H2O
CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋
②O2＋6e－＋3H2O===6OH－
CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
③O2＋6e－===3O2－
CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O
④O2＋6e－＋3CO2===3CO
CH3OH－6e－＋3CO===4CO2＋2H2O
考点一 原电池工作原理及应用
1、某无隔膜流动海水电解法制
的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT 可抑制
在电极表面产
5
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生，提高放电效率。下列说法不正确的是( )
A.钛箔作阴极，发生还原反应
B.阳极反应主要为：
C.电解后海水
明显下降
D.理论上生成
转移电子数为
【答案】C
【解析】
A.钛箔附近产生氢气，为阴极，发生还原反应，A 正确；B.钛网为阳极，产生
，反应主要为：
，B 正确；C. 电解的总反应方程式为：
电解
，电解后海水
增大，C 错误D.根据阴极电极方程式
，生成
转移电子数为
，D 正确；故选C。
2、钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐，相较于锂盐而言储量更丰富，价格更低廉。某钠离子电池结
构如图所示，电极A 为含钠过渡金属氧化物
，
电极B 为硬碳，充电时
得电子成为
嵌入硬碳中。
下
6
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列说法正确的是( )
A.放电时，A 是原电池的负极
B.放电时，外电路通过
电子时，A 电极电解质损失
C.充电时，电极A 为阳极，反应可表示为
D.单位质量的负极材料钠离子电池比锂离子电池可以提供更多的电量
【答案】C
【解析】
充电时Na 得电子成为Na 嵌入硬碳中，则硬碳为电解池的阴极，为电池的负极，即电极B 为电池的负极，
A 为电池的正极。
A.电极B 为电池的负极，充电时，与外接直流电源的负极相连，A 错误；
B.放电时，A 电极（正极）电极反应式为
，
从负极向A 电极
迁移，然后参与电极反应，故A 电极电解质中不损失Na+，B 错误；
C. 放电时，为原电池装置，A 为正极，充电时A 为阳极，电极反应式为
，C 正确；
D.单位质量的负极材料钠离子电池比锂离子电池可以提供更少的电量，D 错误；
故选C。
3、某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A.放电时负极质量减小
B.储能过程中电能转变为化学能
C.放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
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D.充电总反应：
【答案】B
【解析】
该储能电池放电时，
为负极，失电子结合硫酸根离子生成
，则多孔碳电极为正极，正极上
得电子转化为
，充电时，多孔碳电极为阳极，
失电子生成
电极为阴极，
得
电子生成
和硫酸，以此解题。由分析可知，放电时负极上
失电子结合硫酸根离子生成
附着在负极上，负极质量增大，A 错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化
学能，B 正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的
通过质子交换膜移
向右侧，C 错误；充电时，总反应为
，D 错误。
4、废水中通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池可以将废水中的氯苯转化为苯而除去，其原理如图所
示。则下列叙述不正确的是( )
A.电池工作时需控制温度不宜过高
B.a 极电极反应式为：
C.b 极为负极，发生氧化反应
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D.
由b 极穿过质子交换膜到达a 极
【答案】B
【解析】
有微生物参与反应，若温度过高，微生物的蛋白质发生变性，将失去其生理活性，因此电池工作时需控制
温度不宜过高，A 正确；a 极为正极，得到电子发生还原反应，电极反应式为
，B 错误；b 极上
失去电子生成
，因此b 极为负极，发生氧化反
应，C 正确；在原电池内电路中，
向正极移动，即
由b 极通过质子交换膜向a 极移动，D 正确。
5、我国科学家研发了一种水系可逆
电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解
液，充电、放电时，复合膜层间的
解离成
和
，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.a 膜是阴离子膜，b 膜是阳离子膜
B.充电时Zn 电极上发生的电极反应为
C.放电时
在多孔Pd 纳米片表面转化为甲酸
D.外电路中每通过1 mol 电子，复合膜层间有
解离
【答案】C
【解析】
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A.根据图中复合膜中
通过a 膜，
通过b 膜，可知a 膜是阳离子膜，b 膜是阴离子膜，故A 错误；B.
充电时Zn 为阴极，多孔Pd 纳米片为阳极，阴极
得到电子发生还原反应生成Zn，故B 错误；C.
放电时Zn 为负极，多孔Pd 纳米片为正极，放电时
在多孔Pd 纳米片表面得到电子发生还原反应转化
为甲酸，故C 正确；D.复合膜中
解离成
和
，由于电子所带电荷数与
和
所带电荷数
相等，所以外电路中每通过1 mol 电子，复合膜层间有
解离，故D 错误。
【模型建构】
原电池的工作原理
考点二 化学电源
1、十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对污染防治比过去要求更高。某种利用垃圾渗透液
实现发电、环保二位一体结合的装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法正确的是( )
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A.盐桥中
向Y 极移动
B.电路中流过7.5 mol 电子时，共产生标准状况下
的体积为16.8L
C.电流由X 极沿导线流向Y 极
D.Y 极发生的反应为
，周围pH 增大
【答案】D
【解析】
A.处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，盐桥中的阴离子移向负极，即盐桥中
向X 极移动，故A 错
误；B.X 是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：
，则电
路中流过7.5mol 电子时，共产生标准状况下
的体积为
×22.4=28L，故B 错误；C.电流从正极流向负
极，即Y 极沿导线流向X 极，故C 错误；D.Y 是正极，发生得电子的还原反应，
，生成氢氧根离子，周围pH 增大，故D 正确。故选：D。
2、
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，下列说法错误的是
( )
A.隔膜允许
通过，不允许
通过
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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1 Ah 电量时，生成
的质量与消耗
的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g 钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g 水
【答案】D
【解析】
由图可知，a 电极为原电池的负极，单质钾片在负极失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为
，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，作电解池的阳极，故B 正确；C.由分析可知，生成1 mol 超氧化钾时，消耗1 mol 氧
气，两者的质量比值为
，故C 正确；D.铅酸蓄电池充电
时的总反应方程式为
，反应消耗2 mol 水，转移2 mol 电子，
由得失电子数目守恒可知，消耗3.9 g 钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为
，故D 错误。
3
、
我
国
科
学
家
研
发
了
一
种
二
次
电
池
，
电
池
总
反
应
为
：
。下列说法错误的是( )
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A.充电时，a 电极为阴极
B.充电时，电路中每转移
，b 电极质量减少12 g
C.放电时，电子由a 极经过外电路流向b 极
D.放电时，a 电极发生的电极反应为：
【答案】B
【解析】
A.充电时，
移向a 极，则a 电极为阴极，故A 正确；B.充电时，b 为阳极，电极反应式为：
，每转移
，b 电极消耗12 g C，则转移
，b 电极质量减少3
g，故B 错误；C.放电时，a 为负极，b 为正极，电子由负极流向正极，则电子由a 极经过外电路流向b
极，故C 正确；D.放电时a 为负极，发生失电子的氧化反应，电极反应为：
，故D
正确。
4、空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC 是一种将水电解技术与氢
氧燃料电池技术相结合的可充电电池。RFC 的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
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A.当有0.1 mol 电子转移时，a 电极产生2.24 L
（标况）
B.b 电极上发生的电极反应为
C.c 电极上进行还原反应，B 池中的
可以通过隔膜进入A 池
D.d 电极上发生的电极反应为
【答案】C
【解析】
电解池中，b 电极为阳极失电子发生氧化反应：
；a 电极为阴极得到电子发
生还原反应：
；d 为负极失电子发生氧化反应：
；c 电极为正
极得到电子发生还原反应：
。A.当有0.1 mol 电子转移时，a 电极产生
，故A 错误；B.b 电极上发生的电极反应是
，故B 错误；C.c 电
极上进行还原反应，B 池中的
可以通过隔膜进入A 池，故C 正确；D.d 电极上发生的电极反应是：
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，故D 错误。
5、科学家们研究开发了一种柔性手机电池，示意图如图所示[多硫化锂
中，
]。下列说
法错误的是( )
A.碳纳米层具有导电性，可用作电极材料
B.充电时，
移向
膜
C.电池工作时，正极可能发生反应：
D.电池充电时间越长，电池中
的量越少
【答案】B
【解析】
碳纳米层具有导电性，可用作电极材料，A 正确；放电时碳纳米层作负极，多硫化锂作正极，阳离子移向
正极，此时
移向
膜，充电时，
移向阴极即碳纳米层，B 错误；电池工作时，
膜作正极，正极发生得电子的还原反应，故正极可能发生反应：
，C 正确；充电时
为阳极，失电子发生氧化反应，x 的值会增大，
的量减小，并且充电时间越长，电池中的
量就会越少，D 正确。
6、某科学家用含食盐水的湿抹布夹在银板和锌板的圆形板中间，堆
积
成圆柱状，制造出最早的电池——伏打电池（如图）。下列叙述正确
的
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是( )
A.该电池中电子由银极经导线流向锌极
B.银极上消耗2.24 L（标准状况下）氧气时，转移0.4 mol 电子
C.若用稀硫酸替代食盐水，则在正极放电的物质不变
D.该电池负极的电极反应式为
【答案】B
【解析】
锌比银活泼，锌是电池的负极，银是电池的正极，电子由负极经导线流向正极，故A 错误；银是电池的正
极，电极反应式为
，银极上消耗2.24 L（标准状况下）氧气时，消耗氧气的
物质的量为0.1 mol，转移0.4 mol 电子，故B 正确；若用稀硫酸替代食盐水，银是电池的正极，
在正极
得电子，被还原，电极反应式为
，故C 错误；锌是电池的负极，负极的电极反应式
为
，故D 错误。
7、LED 产品的使用为城市增添了色彩。如图是氢氧燃料电池驱动LED 发光的一种装置示意图。下列有关
叙述正确的是( )
A.a 极处通入氧气，b 极处通入氢气
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B.通入
的电极发生反应：
C.通入
的电极为电池的正极
D.该装置将化学能最终转化为电能
【答案】C
【解析】
A 项，由电子流向可知a 为负极，b 为正极，负极上发生氧化反应，通入的是氢气，正极上发生还原反
应，通入的是氧气，错误；B 项，a 为负极，通入氢气，电解质溶液呈碱性，因此负极发生的电极反应为
，错误；C 项，通入氧气的电极为电池的正极，正确；D 项，该装置的能量
转化形式是化学能→电能→光能，错误。
【模型建构】
二次电池充电时的电极连接
即正极接正极，负极接负极。
考点三 新型化学电池
一、单液电池
单液电池是指含有单一电解质溶液的化学电源，其特征是通过单一电解质溶液的离子的定向移动形成
内部电流，其电极反应相对来说较为单一简单，运用基本原电池的工作原理即可解决此类新型化学电源。
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【典例分析】
[典例1] (2020·全国卷Ⅲ)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如图所示，其中在VB2电极发生反应：
VB2＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋4H2O。该电池工作时，下列说法错误
的是( )
A．负载通过0.04 mol 电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH 降低、负极区溶液的pH 升高
C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)＋4VO
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极
【答案】B
【解析】
由题给信息知VB2电极上发生失电子的氧化反应，则VB2电极为负极，复合碳电极为正极，正极的电极反
应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，则电路中通过0.04 mol e－时，正极有0.01 mol O2参加反应，其在标准状
况下的体积为0.224 L，A 项正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区溶液的pH 降
低，正极区溶液的pH 升高，B 项错误；该电池的总反应方程式为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)
＋4VO，C 项正确；电流与电子的流动方向相反，电流从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回
到正极，D 项正确。
二、双液电池
双液电池是指基于两种电解质溶液进行离子定向移动形成内部电流的原电池，其装置较为复杂，反应
相对较难，此类电源需认真观察图示，分析原理，列清每一个电极、每一种溶液发生的变化，综合解决此
类难题。
【典例分析】
[典例2] (2020·全国卷Ⅰ)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属
锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一
种新途径。
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下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
【答案】D
【解析】
由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH －生成Zn(OH)，负极反应为Zn－2e－＋4OH －
===Zn(OH)，A 项正确；放电时，正极上CO2得电子生成HCOOH，CO2中C 的化合价为＋4 价，HCOOH
中C 的化合价为＋2 价，1 mol CO2转化为1 mol HCOOH，转移2 mol 电子，B 项正确；充电时，阴极上
Zn(OH)参与反应得到锌，阳极上H2O 参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋
2H2O，C 项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，OH－浓度降低，D 项
错误。
间接电池是以具有“电子传递”功能的物质为媒质，对反应基质进行氧化或还原，从而得到目的产
物。由于媒质可以在电化学装置中再生而循环使用，因而可以充分利用资源，实现原子经济性，减少了副
产物的产生。
媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解
溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。
其原理如下图所示：
[注意] 分析电极时，要注意电极上的物质转化，明确化合价升降，确定两电极。
【典例分析】
[典例3] (2019·全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与
酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
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【答案】B
【解析】
A 对：该方法可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件。B 错：该生物燃料电池中，左端电极
反应式为MV＋－e－===MV2＋，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H2＋2MV2＋
===2H＋＋2MV＋。C 对：右端电极反应式为MV2＋＋e－===MV＋，是正极，在正极区N2 得到电子生成
NH3，发生还原反应。D 对：原电池中，内电路中H＋通过交换膜由负极区向正极区移动。
类型四 浓差电池
1．在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。
(1)常见的离子交换膜
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H＋通过
(2)离子交换膜的作用
①能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
②能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(3)离子交换膜的选择依据
离子的定向移动。
2．“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高
浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题
的关键。
【典例分析】
[典例4]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。下列有关该电池的说法错误的是( )
A．电池工作时，Li＋通过离子导体移向Y 极区
B．电流由X 极通过外电路流向Y 极
C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．Y 极每生成1 mol Cl2，X 极区得到2 mol LiCl
【答案】 A
【解析】 加入盐酸，X 极上生成氢气，H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，X 极为正极，Y 极上Cl－发
生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，Y 极是负极，电池工作时，Li＋向X 极区移动，A 项错误、C 项正确；在
20
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外电路中电流由正极流向负极，B 项正确；Y 极每生成1 mol Cl2，转移2 mol 电子，有2 mol Li＋向正极移
动，则X 极区得到2 mol LiCl，D 项正确。
第三板块 真题演练
1.（2023·海南）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是( )
A. b电极为电池正极
B. 电池工作时，海水中的N a
+向a电极移动
C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D. 每消耗1kg Al，电池最多向外提供37mol电子的电量
【答案】A
【解析】
铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；
A.由分析可知，b电极为电池正极，A 正确；
B.电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的 N a
+向b电极移动，B 错误；
C.电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al−3e
−= A l
3+，铝离子水解显酸性，C 错误；
D.由C分析可知，每消耗1kg Al(为1000
27 mol)，电池最多向外提供1000
27 mol×3= 1000
9
mol电子的电量，
D 错误；
2.（2023·广东）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除C l
−实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说
法正确的是( )
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A. Ag作原电池正极
B. 电子由Ag经活性炭流向Pt
C. Pt表面发生的电极反应：O2+2 H 2O+ 4 e
−= 4O H
−
D. 每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1molC l
−
【答案】B
【解析】
A .由分析可知，Ag作原电池负极，故A 错误；
B.Pt电极为正极，Ag失电子为负极，电子从Ag电极经外电路流向Pt电极，故B 正确；
C.废酸为电解质溶液，Pt表面发生的电极反应：O2+ 4 H
++ 4 e
−=2 H 2O，故C 错误；
D.负极反应为：Ag−e
−+C l
−= AgCl↓，正极反应为：O2+ 4 H
++ 4 e
−=2 H 2O，则消耗标准状况下
11.2 L即
11.2 L
22. L/mol =0.5mol的O2时，可转移2mol电子，最多去除2molC l
−，故D 错误；
故选：B。
3.（2023·山东）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室
均预加相同的CuSO4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( )
22
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A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：C u
2++ 4 N H 3=[Cu(N H 3)4]
2+
D. N H 3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】
A .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(N H 3)4]
2+ ，
因此甲室 Cu 电极为负极，故A 错误；
B. 在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，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. 左侧负极是 Cu−2e
−+ 4 N H 3=[Cu(N H 3)4]
2+ ，正极是 C u
2++2e
−=Cu ，则电池总反应为：
C u
2++ 4 N H 3=[Cu(N H 3)4]
2+ ，故C 正确；
D. N H 3 扩散到乙室会与铜离子反应生成 [Cu(N H 3)4]
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。
综上所述，答案为CD。
4. （2022·河北）一种水性电解液
离子选择双隔膜电池如图所示
溶液中，
以
存在。电池放电时，下列叙述错误的是
23
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A. Ⅱ区的
通过隔膜向Ⅲ区迁移
B. Ⅰ区的
通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.
电极反应：
D. 电池总反应：
【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
为电池的负极，电极反应为
，Ⅰ区
为电池的正极，电极反应为
；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明是阳离子隔
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
，生成
，
Ⅱ区的
向Ⅰ区移动或Ⅰ区的
向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗
，生成
，Ⅱ区的
向Ⅲ
区移动或Ⅲ区的
向Ⅱ区移动。据此分析答题。
A.根据分析，Ⅱ区的
只能向Ⅰ区移动，A 错误；
B.根据分析，Ⅰ区的
向Ⅱ区移动，B 正确；
C.
电极的电极反应式为
，C 正确；
D.电池的总反应为
，D 正确；
故答案选A。
24
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5.（2022·青海）
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
对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A. 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，
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】
A.充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应
和阳极反应
，总反应可用阴阳极反应式相加，方程式为：
，故A 正确；
B.充电时，电子驱动阴极反应，空穴驱动阳极反应，即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故B 正
确；
C.放电时，相当于原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极，正极为光催化电极，
从负极穿过离子
交换膜向正极迁移，故C 错误；
D.放电时总反应与充电时相反，方程式为
，正极反应为
，故D
正确。
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6.（2022·湖北）随着
电池的研究取得了新进展，某小组以该电池为电源电解处理含
废
水和含
、
的酸性废水，并分别获得
溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示，下列说
法正确的是( )
A.
电池可使用水溶液做电解液
B.
与该电池的
电极相连
C. 若去掉离子膜
将两室合并，则
电极的反应不变
D. 离子膜
为阳离子交换膜，离子膜
为阴离子交换膜
【答案】D
【解析】
A.
能与水反应生成氢气，
电池不能用水溶液做电解液，故A 错误；
B.由图示装置，
电极上
放电生成
单质，为阴极反应，则
为阳极，应该与电池的正极
相
连，故B 错误；
C.不去离子膜
时，
上的电极反应为
，若去掉离子膜
将两室合并，氯
离子将在
极上放电，
，故C 错误；
D.离子膜
为阳离子交换膜，允许钡离子由
进入，离子膜
为阴离子交换膜，允许氯离子由进入
中，以便获得氯化钡溶液，故D 正确。
7.（2022·广东）科学家基于
易溶于
的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储
能设备如图。充电时电极
的反应为：
。下列说法正确
的是( )
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A. 充电时电极是阴极
B. 放电时
溶液的
减小
C. 放电时
溶液的浓度增大
D. 每生成
，电极
质量理论上增加
【答案】C
【解析】
A.由充电时电极
的反应可知，充电时电极
发生还原反应，所以电极
是阴极，则电极是阳极，故A
错误；
B.放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极
的反应为
可知，
溶液的
不变，故B 错误；
C.放电时负极反应为
，正极反应为
，反应后
和
浓度都增大，则放电时
溶液的浓度增大，故C 正确；
D.充电时阳极反应为
，阴极反应为
，由
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得失电子守恒可知，每生成
，电极
质量理论上增加
，故D 错误；
综上所述，答案选C。
8.（2022·四川）一种水性电解液
离子选择双隔膜电池如图所示
溶液中，
以
存在。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A. Ⅱ区的
通过隔膜向Ⅲ区迁移
B. Ⅰ区的
通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.
电极反应：
D. 电池总反应：
【答案】A
【解析】
从
区通过隔膜迁移到
区，故A 错误；
B.Ⅰ区的
通过隔膜向Ⅱ区迁移，
区中
溶液的浓度增大，故B 正确；
C.
电极做正极，电极反应为：
，故C 正确；
D.保持正负极得失电子数相同，将正负极反应相加即可得总反应为
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，故D 正确；
故选：
。
9.（2021·重庆）
电化学传感器是将环境中
浓度转变为电信号的装
置，工作原理如图所示，其中
是固体电解质，当传感器在一定温度下
工作时，在熔融
和
之间的界面
会生成固体
。下列说法
错误的是( )
A.
迁移方向为界面
电极
B. 电极
上消耗的
和电极上产生的
的物质的量之比为：
C. 电极为负极，发生的电极反应为
D. 电池总反应为
【答案】B
【解析】
碳酸根离子在负极
失电子，故C
迁移方向为界面
电极，故A 正确；
B.当电路中转移
电子时，
极消耗
氧气，极生成
二氧化碳，电极
上消耗的
和电极
上产生的
的物质的量之比为：，故B 错误；
C. 极氧元素价态升高失电子为负极，电极反应式为
，故C 正确；
D.
极生成氧离子，极碳酸根离子放电，在熔融
和
之间的界面
会生成固体
，故总
反应为
，故D 正确；
故选：
。
由图可知，
极为正极，电极反应式为
，极为负极，电极反应式为
，据此作答。
10.（2021·河北）
电池结构如图，
和为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说
法错误的是( )
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A. 隔膜允许
通过，不允许
通过
B. 放电时，电流由电极沿导线流向
电极；充电时，电极为阳极
C. 产生
电量时，生成
的质量与消耗
的质量比值约为
D. 用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗
钾时，铅酸蓄电池消耗
水
【答案】D
【解析】
A.由图可知，极生成
，即
极上生成的
通过隔膜移向极，但
氧化性强、
是活泼金属，防
止电池损坏则隔膜不允许
通过，故A 正确；
B.原电池工作时，
电极为负极，电极为正极，电流由正极电极沿导线流向负极
电极；充电时，原电
池正负极分别与电源正负极相接，即
电极为阴极，电极为阳极，故B 正确；
C.正极反应为
，则生成
的质量与消耗
的质量比
：
：，即生成
的质量与消耗
的质量比值约为
，故C 正确；
D.铅酸蓄电池充电时总反应为
，
元素化合价变化为，即
，负极反应为
，用此电池为铅酸蓄电池充电时电子守恒，即
，
，消耗水质量
，故D 错
误；
故选：
。
11.（2021·福建）催化剂
Ⅱ的应用，使
电池的研究取得了新的进展。
电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如图所示。下列说法错误的是( )
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A.
电池可使用有机电解液
B. 充电时，
由正极向负极迁移
C. 放电时，正极反应为
D.
、
、
和
都是正极反应的中间产物
【答案】D
【解析】
由图可知，放电时，
作负极，电极反应式为
，
作正极，电极反应式为
，电池总反应为
，充电时，
作阴极，
作阳极，据此作答。
A.
是活泼金属，能与水反应，不能用水溶液作电解质，可使用有机电解液，故A 正确；
B.充电时，阳离子向阴极移动，故充电时，
由正极向负极迁移，故B 正确；
C.放电时，
作正极，电极反应式为
，故C 正确；
D.由正极反应历程可知，
为最终产物，不是中间产物，故D 错误；
故选：
。
12.（2021·辽宁）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属间化合物
。下列说法正确的是( )
A. 放电时，
电极反应为
B. 放电时，
由
电极向
电极移动
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C. 充电时，
电极的质量减小
D. 充电时，
电极反应为
【答案】B
【解析】
由图可知，放电时，
极为负极，电极反应式为
，
极为正极，生成金属间化合物
，电极反应式为
，充电时，
电极为阴极，电极反应式为
，
极
为阳极，电极反应式为
，据此作答。
A.放电时，
极为负极，电极反应式为
，故A 错误；
B.放电时，阳离子向正极
极移动，故B 正确；
C.充电时，
电极为阴极，电极反应式为
，质量增加，故C 错误；
D.充电时，
极为阳极，电极反应式为
，故D 错误。
13.（2021·浙江）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极
为非晶硅薄膜，充电时
得电子
成为
嵌入该薄膜材料中；电极
为
薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A. 充电时，集流体
与外接电源的负极相连
B. 放电时，外电路通过
电子时，
薄膜电解质损失
C. 放电时，电极
为正极，反应可表示为
D. 电池总反应可表示为
【答案】B
【解析】
电极
为非晶硅薄膜，充电时
得电子成为
嵌入该薄膜材料中，电极
为阴极，集流体
与外接
电源的负极相连，故A 正确；
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B.放电时，外电路通过
电子时，正极反应为
，同时负极生成
进入
薄膜电解质，故L
薄膜电解质
数目不变，故B 错误；
C.放电时，电极
为正极，发生还原反应，电极反应式为
，故C 正
确；
D.放电时负极电极反应为
，正极电极反应式为
，两极相加电池总反应可表示为
，故D 正确；
故选：
。
14.（2021·全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极
膜中间层中的
解离为
和
，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A.
在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B. 阳极上的反应式为：
C. 制得
乙醛酸，理论上外电路中迁移了
电子
D. 双极膜中间层中的
在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【解析】
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乙二酸还原为乙醛酸，发生还原反应，则左侧电极为阴极，而
氧化为
，发生氧化反应，右侧电极
为阳极，生成的
再氧化乙二醛生成乙醛酸，电解池工作时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则
双极膜的左侧膜为阳离子交换膜，右侧膜为阴离子交换膜，结合电子守恒分析解答。
A.电解池工作时，右侧
氧化为
，生成的
再氧化乙二醛生成乙醛酸，
再还原为
，说明
还起催化作用，故A 错误；
B.右侧为阳极，发生氧化反应，电极反应为
，故B 错误；
C.阳极区和阴极区均有乙醛酸生成，且
乙二酸转化为
乙醛酸、与
乙二醛转化为
乙醛
酸均转移
电子，根据电子守恒，则制得
乙醛酸，理论上外电路中迁移了
电子，故C 错
误；
D.双极膜的左侧为阳离子交换膜，中间层的
在外电场作用下，向左侧即铅电极方向迁移，故D 正确；
故选：
。
15.（2021·湖南）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，
极为正极
B. 放电时，左侧贮液器中
的浓度不断减小
C. 充电时，
极的电极反应式为
D. 隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
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【答案】B
【解析】
分析可知，锌溴液流电池总反应为：
，其中
为正极，发生还原反应，电极反应式为
，
为负极，发生氧化反应，电极反应式为
。
A.依据分析可知，
为正极，故A 正确；
B.放电时，溶液中有
和
生成，通过循环回路，两侧
的浓度都变大，故B 错误；
C.放电时，
为负极，充电时，
为阴极，发生还原反应，电极反应式为
，故C 正
确；
D.隔膜主要作用是防止
通过，造成电池自放电，但可以允许
和
通过，故D 正确。
答案为
。
16.（2021·浙江）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如图
为小灯泡，
、
为开关，
、为
直流电源的两极。下列说法不正确的是( )
A. 断开
、合上
，镍镉电池能量转化形式：化学能
电能
B. 断开
、合上
，电极
为阴极，发生还原反应
C. 电极
发生氧化反应过程中，溶液中
浓度不变
D. 镍镉二次电池的总反应式：
【答案】C
【解析】
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根据图示，电极
充电时为阴极，则放电时电极
为负极，负极上
失电子发生氧化反应生成
，负极反应式为
，电极
充电时为阳极，则放电时电极
为正极，正极上
得电子发生还原反应生成
，正极反应式为
，放电时总反应为
，据此分析作答。
A.断开
、合上
，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能
电能，故A 正确；
B.断开
、合上
，为充电过程，电极
与直流电源的负极相连，电极
为阴极，发生还原反应，故B
正确；
C.电极
发生氧化反应的电极反应式为
，则电极
发生还
原反应的电极反应式为
，此时为充电过程，总反应为
，溶液中
浓度减小，故C 错误；
D.根据分析，镍镉二次电池总反应式为
，故D 正
确。
17.（2021·海南）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A. 电池可用于乙醛的制备
B.
电极为正极
C. 电池工作时，
电极附近
降低
D.
电极的反应式为
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【答案】A
【解析】
该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，
所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气
和氢离子反应生成水，
为水，由此分析。
A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A 正确；
B.根据分析，
电极为正极，电极为负极，故B 错误；
C.电池工作时，氢离子移向正极，
电极的反应式为
，
电极附近
升高，故C
错误；
D.根据分析，
电极为正极，正极发生还原反应，
电极的反应式为
，故D 错
误；
故选：
。
18.（2021·广东）将金属
连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中，
下列有关说法正确的是( )
A. 阴极的电极反应式为
B. 金属
的活动性比
的活动性弱
C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
【答案】C
【解析】
A、阴极其实是原电池的正极，阴极发生还原反应，故A 错误；
B、金属
的活泼性比
的活泼性强才能保护铁不被腐蚀，故B 错误；
C、当钢铁设施做原电池的正极时被保护，将导线与金属
相连，
做负极，电子沿着导线进入钢铁设
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施表面，钢铁设施表面因积累大量电子而被保护，故C 正确；
D、海水中有大量的电解质溶液，更容易腐蚀，故D 错误。
19.（2020·河北）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同
时可实现海水淡化。现以
溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水以含
的溶液为例。下列说法错误的是( )
A. 负极反应为
B. 隔膜为阳离子交换膜，隔膜为阴离子交换膜
C. 当电路中转移
电子时，模拟海水理论上除盐
D. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为：
【答案】B
【解析】
A、该原电池中
极为负极，极为正极，有机废水中的
在负极失电子生成
，电极反应式
为
，故A 正确；
B、原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即
溶液中的
通过阳离子交换膜移向
极、
通过阴离子交换膜移向
极，达到海水淡化目的，所以隔膜为阴离子交换膜，隔膜为阳离子交
换膜，故B 错误；
C、由于电子与
、
所带电荷数相等，所以电路中转移
电子时，通过离子交换膜的
、
物质的量均为
，质量为
，即模拟海水理论上除盐
，故C 正确；
D、负极反应式为
，正极反应式为
，转移
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电子时正极得到
、负极得到
，即正、负极产生气体的物质的量之比为：，故
D 正确；
故选：
。
20.（2020·天津）熔融钠
硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电
池。如图中的电池反应为
，难溶于熔融
硫。下列说法错误的是( )
A.
的电子式为
B. 放电时正极反应为
C.
和
分别为电池的负极和正极
D. 该电池是以
为隔膜的二次电池
【答案】C
【解析】
根据图片知，放电时，
失电子发生氧化反应，所以熔融钠作负极，负极反应式为
，
阴离子向负极移动，
为隔膜，熔融硫作正极，放电时电解质中钠离子向正极移动，放电时
正极反应为
，以此答题。
A、
的结构类似过氧化钠，
电子式为
，故A 正确；
B、放电时，熔融硫作正极，电解质中钠离子向正极移动，正极反应为
，故B
正确；
C、放电时，
做负极，负极反应式为
，熔融硫作正极，正极反应式为
，故C 错误；
D、为防止熔融的钠与熔融的硫接触，以
为隔膜，可以传递离子，构成闭合回路，由提高
提供信息，电池反应为
为可以充电的二次电池，故D 正确；
故选：
。
39
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21.（2020·新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型
水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌
和选择性催化材料，放电时，温室气体
被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种
新途径。下列说法错误的是( )
A. 放电时，负极反应为
B. 放电时，
转化为
，转移的电子数为
C. 充电时，电池总反应为
D. 充电时，正极溶液中
浓度升高
【答案】D
【解析】
放电时，金属锌做负极生成
，负极反应为
，故A 正确；
B.放电时，
中碳的化合价为
价，
中碳的化合价
，
转化为
，降低
价，转移的电子数为
，故B 正确；
C.充电时，阳极电极反应：
，阴极反应：
，电
池总反应为
，故C 正确；
D.充电时，阳极原电池的正极电极反应：
，溶液中
浓度增大，溶液中
40
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，温度不变时，
不变，因此溶液中
浓度降低，故D 错误；
故选：
。
22.（2020·新课标Ⅱ）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。如图是某电致变色器件的
示意图。当通电时，
注入到无色
薄膜中，生成
，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下
列叙述错误的是( )
A.
为阳极
B.
由银电极向变色层迁移
C.
元素的化合价升高
D. 总反应为：
【答案】C
【解析】
由图可知这是一个电解池，银做阳极，发生的电极反应
，当通电时，
注入到无色
薄膜中生成
，电极方程式：
是还原反应，总的反应方程
式：
，据此答题。
A.由图可知这是一个电解池，银做阳极，发生的电极反应
，故A 正确；
B.当通电时，
注入到无色
薄膜中生成
，故B 正确；
C.电极方程式：
，
由
的
价降低到
中的
价，
的化合价降低，故C 错误；
D.阳极反应：
，阴极反应：
，二者合并：
，故D 正确；
故选：
。
41
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23.（2020·新课标Ⅲ）一种高性能的碱性硼化钒
空气电池如图所示，其中在
电极发生反应：
该电池工作时，下列说法错误的是
( )
A. 负载通过
电子时，有
标准状况
参与反应
B. 正极区溶液的
降低、负极区溶液的
升高
C. 电池总反应为
D. 电流由复合碳电极经负载、
电极、
溶液回到复合碳电极
【答案】B
【解析】
A、正极氧气得电子生成氢氧根离子，电极反应式为：
，由电极反应式可知，
消耗
氧气转移
电子，则负载通过
电子时，有
标准状况
参与反应，故A 正
确；
B、根据负极
消耗氢氧根离子，正极
，则正极区溶液的
升高、负极区溶液的
降低，故B 错误；
C、负极：
，正极：
，根据得失电子守恒，即
得：
42
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，故C 正确；
D、原电池中电流由正极经过外电路向负极，则电流由复合碳电极经负载、
电极、
溶液回到复
合碳电极，故D 正确；
故选B。
第四板块 模拟提升
1.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如下图1所示。下列说法错误的是
图 1
A. 该装置是将化学能转变为电能
B. 正极的电极反应：2C O2+2e
−=C2O4
2−
C. 每得到1mol A l2(C2O4)3，电路中转移3mol电子
D. 利用该技术可捕捉大气中的C O2
【答案】C
【解析】略
2.我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合K 2、断开K 1时，制氢并储能；断
开K 2、闭合K 1时，供电。已知Zn(OH )2与Al(OH )3的性质相似。下列说法正确的是
43
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A. 制氢时，太阳能直接转化为化学能
B. 制氢时，每产生1mol H 2，X电极的质量增加2g
C. 供电时，Zn电极发生的反应为Zn−2e
−+2O H
−= Zn(OH )2
D. 供电时，电子流向为：Zn电极→用电器→X电极
【答案】D
【解析】
A.制氢时，太阳能先转化为电能，电能再转化为化学能，错误；
B．制氢时是电解池，X电极是阳极，发生失电子的氧化反应，电极反应式为
¿(OH )2−e
−+O H
−= NiOOH + H 2O，每产生1mol H 2，转移2mol电子，则X电极的质量减少2 g，错误；
C．Zn(OH )2的性质与Al(OH )3相似，可进一步与O H
−反应，错误；
D.供电时，电子从负极经过用电器流向正极，正确。
3.研究表明，采用新型铁改性的镍金属陶瓷作电极，可以增强对氨利用的催化活性，提高质子陶瓷燃料电
池的性能，工作原理如图。下列说法正确的是
A. Ni金属陶瓷电极作正极
B. 电池工作时，电子经固体电解质向正极移动
C. 负极的电极反应式为2 N H 3−6e
−= N 2+6 H
+
44
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D. 标准状况下消耗22.4 L氨气转移6mol e
−
【答案】C
【解析】
A.电极a是N H 3转化为N 2，失电子为原电池的负极，故A 错误；
B.电子只在外电路中传输，固体电解质甲是质子移动，故B 错误；
C.由图可知，N H 3在负极发生氧化反应生成氮气，其电极方程式为2 N H 3−6e
−= N 2+6 H
+，故C 正确；
D.由电极方程式可知，标准状况下消耗22.4 L氨气即1mol转移3mol e
−，故D 错误。
4.利用[Fe(CN )6]
4−/[Fe(CN )6]
3−介质耦合微生物电化学系统与电催化还原C O2系统，既能净化废水，又
能C O2向高附加值产物转化，其工作原理示意图如图a和图b所示，下列说法错误的是
A. 图a装置和图b装置中的H
+都是从左向右移动
B. 图a装置中甲电极的反应式为：C H 3COO
−−8e
−+7O H
−=2C O2↑+5 H 2O
C. 图b装置中丙电极的电势比丁电极高
D. 图b装置中丁电极中每消耗22.4 LC O2(标准状况)，转移电子数约为3.612×10
24
【答案】B
【解析】
A .a中氢离子向正极右侧迁移，b中氢离子向阴极右侧迁移，故A 说法正确；
B.a装置中甲电极上乙酸根离子失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，反应式为：
45
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C H 3COO
−−8e
−+2 H 2O =2C O2↑+7 H
+ ，故B 说法错误；
C.图b装置中丙电极为阳极、丁电极为阴极，则丙的电势比丁电极高，故C 说法正确；
D.图b装置中丁电极二氧化碳转化为甲醇，电子转移情况为 C O2∼6e
− ，则每消耗 22.4 LC O2 (标准状况
下为1mol)，转移电子数约为6×6.02×10
23= 3.612×10
24 ，故D 说法正确；
故选B。
5.下列四个常用电化学装置的叙述错误的是
图I水果电池
图II干电池
图III铅蓄电池
图IV 氢氧燃料电池
A. 图I所示电池中，电子从锌片流出
B. 图II所示干电池中石墨作负极
C. 图III所示电池为二次电池
D. 图IV 所示电池中正极反应为：O2+ 4 H
++ 4 e
−=2 H 2O
【答案】B
【解析】
A.图I水果电池中，锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，电子由负极流向正极，A 正确；
B.图II为酸性锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，石墨作正极，B 错误；
C.图III为铅蓄电池，铅作负极，二氧化铅作正极，是二次电池，即可充电的电池，C 正确；
D.图IV 为氢氧燃料电池，氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，氧气得电子生成氧离子，氧离子在水溶
液中不能稳定存在，要找氢结合，而电解质溶液呈酸性，因此正极电极反应式为：
O2+ 4 H
++ 4 e
−=2 H 2O ，D 正确；
答案选B。
6.生活垃圾中的含氮物质( N H 4
+、N H 3)排放会造成严重的水体富营养化，一种利用好氧硝化细菌处理含
46
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氨废液的装置如图所示，下列说法不正确的是 ( )
A. X极为负极，电极反应式为 8 N H 3−6e
−= N 2+6 N H 4
+
B. 硝化细菌最适宜在弱碱性环境中生存，为提高硝化效率，应将硝化池密封并加入少量Y 极溶液
C. N O3
−、N H 4
+、N H 3三种含氮粒子的键角依次减小
D. 该装置在处理含氮废液的同时产生电能，为解决环境和能源问题提供了新的途径
【答案】A
【解析】
A .由上述分析可知，X电极为负极，Y 电极为正极，负极反应式为2 N H 3−6e
−= N 2+6 H
+，故A 错误；
B.Y 电极为正极，正极反应式为2 N O3
−+10e
−+6 H 2O =12O H
−+ N 2，溶液呈碱性，硝化细菌最适宜在
弱碱性环境中生存，可提高硝化效率，故B 正确；
C.N O3
−中N原子的价层电子对数为3+ 5+1−2×3
2
=3，VSEPR模型为平面三角形，键角为120°，N H 4
+
中N原子的价层电子对数为4+ 5−1−4
2
= 4，VSEPR模型为正四面体，键角为109°28′，N H 3中N原子
的价层电子对数为3+ 5−3
2
= 4，含有1对孤电子对，键角小于109°28′，即N O3
−、N H 4
+、N H 3的键角依
次减小，故C 正确；
47
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D.该利用好氧硝化细菌处理含氨废液的装置为原电池，可对外供电，同时也为解决环境和能源问题提供了
新的途径，故D 正确；
故选：A。
7.为探究电解过程中溶液pH的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，
忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是
A. 0−t1时：4 AgN O3+2 H 2O
电解̲̲
4 Ag+O2↑+ 4 HN O3，t1−t2时：2 H 2O
电解̲̲
2 H 2↑+O2↑
B. 若进行到t2时刻共有0.224 L气体(标况下)产生，则外电路有0.04 mol电子通过
C. 若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D. 电解到t1时刻，加入1.16 gA g2O可使溶液复原
【答案】B
【解析】
A.银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的O H
−被氧化生成氧气，
0−t1时：4 AgN O3+2 H 2O
电解̲̲
4 Ag+O2↑+ 4 HN O3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还
原生成氢气，t1−t2时：2 H 2O
电解̲̲
2 H 2↑+O2↑，故A 正确；
B. 进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH为1，硝酸银溶液中 c( A g
+)=0.1mol⋅L
−1 ，
48
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n( A g
+)=0.1mol/ Lx 0.1 L=0.01mol，由反应得消耗 0.01mol A g
+ 电子转移0.01mol，设此过程生成
氧气的物质的量为 n(O2) ，
4 A g
+
∼
O2
4
1
0.01mol
n(O2)
， 4
1 = 0.01mol
n(O2) ， n(O2)=0.0025mol ，
V (O2)=0.0025 x 22.4 L/mol =0.056 L，t1−t2电解水生成的气体体积为0.224 L−0.056 L=0.168 L，
其中氧气和氢气体积比为1：2，电解水生成的氧气体积为0.056 L，氧气的物质的量
为 n(O2)=
0.056 L
22.4 L/mol =0.0025mol ，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B 错误；
C.若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为： H❑
2∼2e
− ，t1时，电子转移0.01mol，理论
上负极消耗的氢气物质的量为0.005mol，故C 正确；
D.电解到t1时刻，生成了0.01mol的银和0.025mol氧气，0.01mol硝酸，加入1.16 gA g2O其物质的量
为 1.16
232 mol =0.005mol ，0.005molA g2O与0.01mol硝酸恰好完全反应生成0.01mol硝酸银和
0.005mol水，可使溶液复原，故D 正确；
故选：B。
8.电子科技大学和德国明斯特大学共同研发一种用于可充电Zn−空气电池(ZABs)的低成本非碱性醋酸锌[
简写为Zn(OAc)2]电解质，与传统的碱性ZABs相比，具有优异的循环性能和在空气中的稳定性，放电时
最终产物是Z n5(OH )8(C H 3COO)2⋅2 H 2O(ZHA )，工作原理如图。下列说法正确的是( )
49
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A. 放电时电子通过导线移向甲电极
B. 若使用碱性电解质，会造成负极锌的不可逆转化，影响充电效果
C. 放电时，每转移1mol e
−，理论上会产生0.2molZHA
D. 充电时，OA c
−向电极甲移动
【答案】B
【解析】
A .放电时电子通过导线移向正极乙电极，故A 错误；
B.若使用碱性电解质，负极电极反应为：Zn−2e
−+2O H
−= Zn(OH )2，Zn(OH )2不溶会造成负极锌的
不可逆转化，影响充电效果，故B 正确；
C.放电时，根据守恒关系每摩尔Zn(OAc)2转化为Z n5(OH )8(C H 3COO)2⋅2 H 2O(ZHA )，需要电极产
生4 molZ n
2+，则需要转移8mol e
−，所以每转移1mol e
−，理论上会产生0.175molZHA，故C 错误；
D.充电时，OA c
−向电极的阳极乙移动，故D 错误；
故选：B。
9.锂钒氧化物二次电池的工作原理为：V 2O5+ xLi ⇌
充电
放电
LixV 2O5，如图是用该电池电解含镍酸性废水制备
单质镍的装置示意图，下列说法正确的是
50
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A. 电解过程中Y 电极上的电极反应为：2C l
−−2e
−=C l2↑
B. 电解过程中，b中NaCl溶液的物质的量浓度会减小
C. 锂钒氧化物二次电池可以用LiCl水溶液作为电解液
D. 锂钒氧化物二次电池充电时，B电极发生还原反应
【答案】D
【解析】
A .电解含镍酸性废水制备单质镍，镀镍铁棒为阴极，电解过程中Y 电极上的电极反应为：N i
2++2e
−=∋¿，
故A 错误；
B.电解过程中，c中氯离子通过阴离子交换膜进入b、a中钠离子通过阳离子交换膜进入b，b中NaCl溶液
的物质的量浓度会增大，故B 错误；
C.锂能与水反应，锂钒氧化物二次电池不能用LiCl水溶液作为电解液，故C 错误；
D.A是锂钒氧化物二次电池的正极，充电时，负极发生还原反应，故D 正确；
选D。
10.
Sc
《
杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H 2O2的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确
的是 ( )
A. a极为正极，发生还原反应
B. X膜为阳离子交换膜
C. 当外电路通过2mol e
−时，消耗22.4 LO2
D. 该装置可实现化学能与电能间的完全转化
【答案】B
【解析】
A .在该原电池中，a极通入氢气，发生氧化反应，是原电池的负极，故A 错误；
51
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B.a极生成的H
+需要穿过X膜进入到电解质中与H O2
−结合，X膜是阳离子交换膜，故B 正确；
C.当外电路流过4 mol e
−时，根据b极的电极反应式可知需要消耗2molO2，但本题中未指明是否为标准状
况，不能确定O2体积一定为44.8 L，故C 错误；
D.原电池不可能实现化学能与电能的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能，故
D 错误；
故选：B。
11.我国科学家研发了一种水系可逆Zn−C O2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解
液，充电、放电时，复合膜层间的H 2O解离成H
+和O H
−，工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A. a膜是阳离子膜，b膜是阴离子膜
B. 放电时负极的电极反应式为Zn+ 4O H
−−2e
−= Zn(OH )4
2−
C. 充电时C O2在多孔Pd纳米片表面转化为甲酸
D. 外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H 2O解离
【答案】C
【解析】
A.复合膜中H 2O解离成H
+和O H
−，根据图中复合膜中H
+通过a膜、O H
−通过b膜可知，a膜是阳离子膜，
b膜是阴离子膜，故A 正确；
52
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B.放电时，阳离子移向正极、阴离子移向负极，图中H
+通过a膜移向多孔Pd纳米片、O H
−通过b膜移向
Zn，则Zn为负极、多孔Pd纳米片为正极，负极上Zn失去电子生成Zn(OH )4
2−，负极电极反应为
Zn+ 4O H
−−2e
−= Zn(OH )4
2−，故B 正确；
C.原电池中Zn为负极、多孔Pd纳米片为正极，充电时Zn为阴极、多孔Pd纳米片为阳极，阳极上
HCOOH发生失去电子的氧化反应生成C O2，故C 错误；
D.复合膜中H 2O⇌H
++O H
−，由于电子所带电荷数与H
+或O H
−所带电荷数相等，所以外电路中每通过
1mol电子，通过a膜的H
+或通过b膜的O H
−物质的量均为1mol，即复合膜层间有1mol H 2O解离，故D
正确。
故选C。
12.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C H 4为原料，熔融碳酸盐为电解
质)如图所示。下列说法正确的是
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C H 4−8e
−+ 4C O3
2−❑̲̲5C O2+2 H 2O
D. 该电池所用的隔膜一定属于阳离子交换膜
【答案】A
【解析】
B项电子流向不经过电解质；C项a极反应物不是 C H 4 ；D项电池所用的隔膜无法判断是否为阳离子交换
53
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膜。
13.一种自充电的盐水电池植入到肿瘤表面可用于抗肿瘤治疗。电池放完电后，无需外接电源即能实现某
个电极的化学自充电，该电极材料充放电原理如图。下列说法错误的是( )
A. 该电极为电池负极
B. 放电过程中，该电极附近pH减小
C. 化学自充电时发生的反应可表示为PNTCDA −H + n
2 O2→PNTCDA +n H 2O
D. 放电过程中，外电路通过0.02mol电子，该材料质量增加0.02g
【答案】AB
【解析】略
14.(11分)在人类生产、生活对能量的需求日益增长的今天，研究化学反应及其能量变化，合理利用常规
能源和开发新能源具有十分重要的意义。能源是人类赖以生存和发展不可缺少的因素。请回答下列问题：
(1)一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是
,
),
放电,充电)Fe(OH )2+∋(OH )2。则该电池放电时发生还原反应的物质是_______(填标号)。
A.NiO2 B. Fe C . Fe(OH )2 D .∋(OH )2
(2)科学家制造出了一种使用固体电解质的燃料电池，其效率很高，可用于航天航空。如图甲所示装置中，
以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入C H 4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y 2O3的Zr O2固体，
它在高温下能传导O
2−。则c电极的名称为_______(填“正极”或“负极”)，d电极上的电极反应式为
_____________________________。
54
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(3)绿色电源“直接二甲醚(C H 3OC H 3)燃料电池”的工作原理如图乙所示。H
+的移动方向为由
__________(填“ A” 或“ B” ，下同)电极到___________ 电极。写出B电极的电极反应式：
_____________________________。
(4)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定
放电电压。高铁电
池的总反应为3 Zn+2 K 2 FeO4+8 H 2O
❑
充电
放电 3 Zn(OH )2+2 Fe(OH )3+ 4 KOH。
①放电时，正极发生_______(填“ 氧化” 或“ 还原” )反应。已知负极的电极反应式为
Zn−2e
−+2O H
−= Zn(OH )2，则正极的电极反应式为_______________________________。
②放电时，_______(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强
【答案】(1) A(2)正极 C H 4+ 4O
2−−8e
−=C O2+2 H 2O(3) A B O2+ 4 H
++ 4 e
−=2 H 2O
(4) ①还原 FeO4
2−+3e
−+ 4 H 2O = Fe(OH )3+5O H
− ②正
【解析】
(1)根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据元素化合价变化，可判断该电
池负极发生反应的物质为Fe，发生氧化反应，正极为NiO2，发生还原反应，故答案为A；(2)根据图示，
电流由c经导线流向d，所以c是正极、d是负极；c电极氧气得电子生成氧离子，c电极反应式是
O2+ 4 e
−=2O
2−，d电极甲烷失电子生成二氧化碳和水，d电极反应式为
C H 4+ 4O
2−−8e
−=C O2+2 H 2O；(3)通入氧气的电极B为正极，则电极A为负极，在原电池中阳离子
由负极移向正极，故氢离子由A移向B；B电极为正极，氧气得电子生成水，故电极方程式为
55
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O2+ 4 H
++ 4 e
−=2 H 2O；(4)①放电时，正极得电子，发生还原反应，放电时总反应为
3 Zn+2 K 2 FeO4+8 H 2O =3 Zn(OH )2+2 Fe(OH )3+ 4 KOH，
负
极
反
应
式
为
Zn−2e
−+2O H
−= Zn(OH )2，将总反应式减去负极反应得正极反应式为
FeO4
2−+3e
−+ 4 H 2O = Fe(OH )3+5O H
−；
②放
电
时
，
正
极
反
应
式
为
FeO4
2−+3e
−+ 4 H 2O = Fe(OH )3+5O H
−，
生
成
氢
氧
根
离
子
，
负
极
反
应
式
为
Zn−2e
−+2O H
−= Zn(OH )2，消耗氢氧根离子，因此放电时，正极附近溶液的碱性增强
15.用零价铁( Fe)去除水体中的硝酸盐( N O3
−)已成为环境修复研究的热点之一。
(1)Fe还原水体中N O3
−的反应原理如右图所示。
①作负极的物质是 _____。
②正极的电极反应式是 _____。
(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定N O3
−的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH =2.5
pH = 4.5
N O3
−的去除率
接近100 %
< 50 %
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态
pH = 4.5时，N O3
−的去除率低。其原因是 _____。
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(3)实验发现：在初始pH = 4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的
F e
2+可
以明显提高N O3
−的去除率。对F e
2+的作用提出两种假设：
Ⅰ. F e
2+直接还原N O3
−；
Ⅱ. F e
2+破坏FeO(OH )氧化层。
①做对比实验，结果如右图所示。可得到的结论是 _____。
②同位素示踪法证实F e
2+能与FeO(OH )反应生成F e3O4。结合该反应的离子方程式，解释加入F e
2+提
高N O3
−去除率的原因： _____。
(4)其他条件与(2)相同，经1小时测定N O3
−的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH =2.5
pH = 4.5
N O3
−的去除率
约10 %
约3 %
❑1小时pH
接近中性
接近中性
与(2)中数据对比，解释(2)中初始pH不同时，N O3
−去除率和铁的最终物质形态不同的原因： _____。
【答案】(1)①Fe
② N O3
−+8e
−+10 H
+= N H 4
++3 H 2O
(2)FeO(OH )不导电，阻碍电子转移
(3)①本实验条件下， F e
2+ 不能直接还原 N O3
− ；在Fe和F e
2+共同作用下能提高 N O3
− 的去除率
② F e
2++2 FeO(OH )= F e3O4+2 H
+ ，F e
2+将不导电的FeO(OH )转化为可导电的F e3O4，利于电子
转移
(4)初始pH低时，产生的F e
2+充足；初始pH高时，产生的F e
2+不足
【解析】略
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