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第25 讲 原电池 化学电源
1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(
)
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池中c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
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】C
【解析】 A 项，由锌的金属活动性大于铜可知，铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成
Cu，错误；B 项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中c(SO)不变，错误；C 项，在
乙池中发生反应Cu2 ＋＋2e －===Cu ，同时甲池中的Zn2 ＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于
M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确。
2．M、N、P、E 四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M
表面有大量气泡逸出；③N、E 用导线连接放入E 的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－
===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A．P＞M＞N＞E
B．E＞N＞M＞P
C．P＞N＞M＞E
D．E＞P＞M＞N
【答案】A
【解析】 由①知，金属活动性：M＞N；M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出，
说明M 作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E 构成的原电池中，N 作负极，故金属活动性：N＞
E。
3．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，
钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误
的是( )
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A．放电时，ClO 向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO＋C
D．充电时，阳极反应为Na＋＋e－===Na
【答案】D
【解析】 根据电池的总反应知，放电时，负极反应：4Na－4e－===4Na＋，正极反应：3CO2＋4e－
===2CO＋C。充电时，阴极反应：4Na＋＋4e－===4Na，阳极反应：2CO＋C－4e－===3CO2↑。放电时，ClO
向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放CO2，放电时吸收CO2。
4．如下图装置，下列说法正确的是 ( )
A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH 均增大
【答案】D
【解析】装置Ⅰ中Zn 是负极，Zn 失去电子变为Zn2＋，装置Ⅱ中Fe 是负极，负极反应式为Fe－2e－＝Fe2
＋，A 错误；装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极均是H＋获得电子变为H2逸出，B 错误；装置Ⅰ中盐桥中的阳离子向左
侧烧杯移动，装置Ⅱ中盐桥中的阳离子向右侧烧杯移动，C 错误；放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ
右侧烧杯中均是H＋放电，使溶液中c(OH－)增大，溶液pH 增大，D 正确。
5、下列有关原电池的说法正确的是( )
A.将反应2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋设计为原电池，则可用Zn 为负极，Fe 为正极，FeCl3为电解质
B.铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极
C.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH 溶液中，Mg 较活泼作负极
【答案】B
【解析】反应中Fe 失电子，Fe 作负极，应选用活泼性比Fe 弱的金属（或石墨）作正极，Zn 比铁活泼，故
A 错误；Al 遇到浓硝酸会钝化，Cu 与浓硝酸反应，Cu 作负极，故B 正确；电子由负极(锌)流向正极(铜)，
故C 错误；由Al、Mg、NaOH 组成的原电池，Al 作负极失电子生成AlO，故D 错误。
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6、将两根质量相同的铜棒和锌棒，用导线相连接后插入CuSO4溶液中，经过一段时间后，取出洗净后干
燥并称重，两棒质量相差6.45 g，导线中通过的电子的物质的量为( )
A.0.1 mol
B.0.2 mol
C.0.3 mol
D.0.4 mol
【答案】A
【解析】负极:Zn-2e-=Zn2+，Zn 失去2 mol e-，减重65 g;正极:Cu2++2e-=Cu，Cu2+得到2 mol e-，增重64 g。此
时两极质量相差:65 g+64 g=129 g，而已知两棒质量相差6.45 g，计算可得应转移0.1 mol e-。
Zn+Cu2+=Zn2+ + Cu ∆m 2e-
65g 64g 129g 2mol
6.45 g 0.1 mol
7．我国化学工作者提出一种利用有机电极(PTO/HQ)和无机电极(MnO2/石墨毡)在酸性环境中可充电的电池，
其放电时的工作原理如图所示：
下列说法正确的是( )
A．放电时，MnO2/石墨毡为负极，发生还原反应
B．充电时，有机电极和外接电源的正极相连
C．放电时，MnO2/石墨毡电极的电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
D．充电时，每消耗1 mol PTO，理论上外电路中转移电子为4 mol
【答案】D
【解析】 根据放电时的工作原理图可知，MnO2/石墨毡电极上MnO2→Mn2＋，MnO2发生得电子的还原反
应，则MnO2/石墨毡电极为正极，正极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，有机电极为负极，负
极反应式为HQ－4e－===PTO＋4H＋，放电时，溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。
8．一种由甲醇(CH3OH)、氧气、氢氧化钾溶液组成的新型电池，其总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH －
===2CO＋6H2O。下列关于该电池的推断正确的是( )
A．负极发生：O2＋2H2O－4e－===4OH－
B．电子由正极流出经外电路流入负极
C．甲醇发生还原反应
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D．电池工作一段时间后，电解质溶液中氢氧化钾的物质的量浓度降低
【答案】D
【解析】碱性甲醇燃料电池，负极通甲醇，正极通氧气。负极上甲醇被氧化，发生氧化反应，电极反应式
为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A、C 项错误；原电池中电子由负极流出经外电路流入正极，B 项
错误；根据总反应可知，电池工作过程中需要消耗OH－，故电池工作一段时间后，电解质溶液中KOH 的
物质的量浓度降低，D 项正确。
9．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是( )
A．正极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl 溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子
【答案】D
【解析】根据电池总反应2Ag＋Cl2===2AgCl 可知，Ag 失电子，做负极，氯气在正极上得电子生成氯离子。
A.正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，故A 错误；B.放电时，交换膜左侧
溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，
故B 错误；C.根据电池总反应2Ag＋Cl2===2AgCl 可知，用NaCl 溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C
错误；D.放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧会有0.01 mol 氢离子通过阳离子交换膜向正极
移动，同时会有0.01 mol Ag 失去0.01 mol 电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以
氯离子会减少0.01 mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子，故D 正确。
10、将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100 mL 相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题:
（1）下列说法中正确的是 (填序号)。
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小 D.两烧杯中H+的浓度均减小
（2）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲 乙(填“>”“<”或“=”)。
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（3）当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时，理论上通过导线的电子数目为
。
（4）当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶
液中c(H+)=0.1 mol·L-1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)=
。
【答案】（1）BD （2）> （3） 0.1NA或6.02×1022 （4）1.0 mol·L-1
【解析】（1）甲符合原电池构成条件，所以属于原电池，乙不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，A
项错误；乙不能构成原电池，氢离子在锌片上得电子发生还原反应，所以乙中铜片上没有明显变化，B 项
正确；甲中铜片作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以铜片质量不变，乙中锌片和氢离子发生置换
反应，所以质量减小，C 项错误；两烧杯中反生的反应都是锌和氢离子发生氧化还原反应导致溶液中氢离
子浓度减小，D 项正确。
（2）甲能构成原电池，乙不能构成原电池，作原电池负极的金属反应加快，所以在相同时间内，两烧杯
中产生气泡的速率：甲>乙。
（3）甲中，铜电极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑，根据电极反应式知，当产生
1.12 L 气体时，通过电子的物质的量=
1.12 L
22.4 L·mol
-1×2=0.1 mol，则通过导线的电子数目为0.1NA或
6.02×1022。
（4）当乙中产生1.12 L(标准状况)即0.05 mol 氢气时，根据2H+~H2↑，则消耗的氢离子物质的量是0.1
mol，剩余的氢离子的物质的量是0.1 mol，所以原稀硫酸中氢离子的物质的量是0.2 mol，硫酸的物质的量
是0.1 mol，原稀硫酸中c(H2SO4)=0.1mol
0.1 L
=1.0 mol·L-1。
1．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(
)
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
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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】C
【解析】 A 项，由锌的活泼性大于铜可知，铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子生成Cu，发生还原反
应，错误；B 项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C 项，在乙
池中发生反应：Cu2 ＋＋2e －===Cu ，同时甲池中的Zn2 ＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于
M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D 项，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。
2．某化学实验探究小组探究MnO2与某些盐溶液的反应，设计如下装置。左侧烧杯中加入50 mL 6 mol·L－1
硫酸，右侧烧杯中加入50 mL 6 mol·L－1的CaCl2溶液，盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶。当闭合开关
K 时，电流表中出现指针偏转，下列说法正确的是( )
A．该实验装置属于电解池
B．左侧烧杯中的电极反应式为MnO2＋ 4H＋＋2e－===Mn2＋＋ 2H2O
C．C 电极上发生还原反应，产生的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
D．若盐桥换成装有含KNO3饱和溶液的琼胶，则C 电极上产生的气体的总量不变
【答案】B
【解析】 没有外接电源，不属于电解池，A 错误；左侧烧杯为正极区，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－
===Mn2＋＋2H2O，B 正确；C 电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C 错误；由
于盐桥中的阴离子移向负极区，故若盐桥换成装有含KNO3饱和溶液的琼胶，则负极区Cl－的物质的量减
少，C 电极上产生的气体的总量减少，D 错误。
3．酸性锌锰电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由炭粉、MnO2、ZnCl2 和
NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnO(OH)。下列说法错误的是( )
A．该电池的负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
B．该电池的正极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
C．维持电流为0.5 A，电池工作5 分钟，理论上消耗0.05 g Zn(已知F＝96 500 C·mol－1)
D．酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏
【答案】B
【解析】外壳为金属锌，作负极，电解质显酸性，则负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A 项正确；中间是碳
棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnO(OH) ，则正极反应式为MnO2 ＋e －＋H ＋
===MnO(OH)，B 项错误；维持电流为0.5 A，电池工作5 分钟，则通过的电荷量Q＝It＝0.5×5×60 C＝150
C，因此转移电子的物质的量是≈0.001 55 mol,1 mol Zn 在反应中失去2 mol 电子，则理论消耗Zn 的质量是
×65 g·mol－1≈0.05 g，C 项正确；酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏，单位
质量所输出的电能少且可储存时间短，连续放电时间短等，D 项正确。
4．用氟硼酸(HBF4，属于强酸)代表硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更
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优良，总反应方程式为：Pb＋PbO2＋4HBF42Pb(BF4)2＋2H2O，Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质。
下列说法正确的是 ( )
A．放电时，负极反应为：PbO2＋4H＋＋2e－Pb2＋＋2H2O
B．充电时，当阳极质量增加23.9 g 时转移0.4 mol 电子
C．放电时，正极区电解质溶液的pH 增大
D．充电时，Pb 电极与电源的正极相连
【答案】C
【解析】 放电时，负极上应该是金属铅失电子发生氧化反应，A 错误；充电时阳极发生氧化反应：Pb＋
＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋，产生1 mol PbO2，增重1 mol×239 g/mol＝239 g，转移电子2 mol，当阳极质
量增加23.9 g 时转移0.2 mol 电子，B 错误；放电时正极上发生还原反应：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋
2H2O，氢离子浓度减小，所以pH 增大，C 正确；充电时，Pb 电极和电源的负极相连，D 错误。
5．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场
酒精检测。下列说法不正确的是( )
A．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
B．该电池的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
C．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极
D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
【答案】A
【解析】本题的关键是读图。由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH 出来的是CH3COOH，负极的电极
反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A 错误；氧气为正极，酸性条件下生成H2O，B 正确；
电流由正极流向负极，C 正确；酒精含量越高，转移的电子数越多，电流越大，D 正确。
6．某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A．a 极为负极
B．b 极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．电解质溶液中的OH－ 移向a 极
D．该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH 将变大
【答案】D
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【解析】A.该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a 为负极，故A 正确；B.氧气在正极
上得电子生成氢氧根离子， b 极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B 正确；C.碱性条件下，氨
气失电子生成氮气和水，则a 极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，电解质溶液
中的OH－ 移向a 极，故C 正确；D.该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，
则pH 减小，故D 错误。
7．锂(Li)空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－
D．电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH
【答案】C
【解析】A 项中，锂(Li)空气电池中金属锂在反应中是还原剂作负极，发生氧化反应，正确；B 项中，负极
的电极反应是Li－e－===Li＋，生成的Li＋移向正极，即通过有机电解质向水溶液处移动，正确；C 项中，
由于存在水溶液，水参与了正极的电极反应，电极反应应该是O2＋4e－＋2H2O===4OH－，不正确；D 项中，
综合负极的电极反应和正极的电极反应，电池总反应是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，正确。
8．最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．右边吸附层中发生了还原反应
B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O
C．电池的总反应是2H2＋O2===2H2O
D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO 向左移动
【答案】C
【解析】观察“全氢电池”的工作原理图示可知，将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢原
子中的一个电子被分离出来，左边吸附层是H2进入的一极，属于负极，发生氧化反应，则右边吸附层为正
极，发生还原反应，A 选项正确；H2进入的一极是负极，由于是在NaOH 溶液的环境中，所以负极的电极
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反应是H2－2e－＋2OH－ ===2H2O，B 选项正确；电子经外电路，由燃料电池的负极到达正极，与氢离子
(质子)结合为H2，所以不存在2H2＋O2 ===2H2O，电池的总反应是HClO4＋NaOH===NaClO4＋H2O(H2在反
应前后被消去)，C 选项不正确；在原电池中，由于右侧消耗氢离子(质子)，左侧产生氢离子(质子)，为了
平衡电荷，电解质溶液中Na＋向右移动，ClO 向左移动，D 选项正确。
9．我国科学家最近发明“可充电Na－CO2 电池”，示意图如下图。该电池的工作原理为4Na＋
3CO22Na2CO3＋C。下列说法错误的是 ( )
A．放电时，Na＋由钠箔端向多壁碳纳米管端移动
B．放电时，正极的电极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C
C．该电池不宜在高温下使用
D．充电时，钠箔与外接电源的正极相连
【答案】D
【解析】放电时为原电池，钠箔上Na 失电子生成Na＋，故钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，原电池中
阳离子向正极移动，即Na＋由钠箔端向多壁碳纳米管移动，故A 正确；放电时正极发生还原反应，二氧化
碳得电子生成单质碳，电极反应式为4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C，故B 正确；钠箔在高温下易熔化，
所以温度不能过高，故C 正确；充电时，钠箔端将Na＋转化为单质钠，发生还原反应，作电解池的阴极，
所以与外接电源的负极相连，故D 错误。
10．全钒液流电池是一种活性物质循环流动的液态电池，以溶解于一定浓度硫酸中的不同价态的钒离子为
电极反应的活性物质，基本工作原理示意图如下：
回答下列问题：
(1)硫酸是铅酸蓄电池的电解质，在铅酸蓄电池中负极的电极反应式是__________________。
(2) 全钒液流电池放电时，左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，则电极b 的电极反应式是
_____________________________________________________________________________。
若有0.2 mol 电子转移，质子交换膜左侧电解液质量________(填“增加”或“减少”)，质量为________。
(3)全钒液流电池充电时，电极a 应连接电源的________极，电极反应式为_____________。
【答案】 (1)Pb－2e－＋SO===PbSO4 (2) V2＋－e－===V3＋ 增加 0.2 g (3)正 VO2＋＋H2O－e－===VO
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＋2H＋
【解析】 (1)在铅酸蓄电池中Pb 为负极，Pb 失去电子和硫酸根离子结合生成硫酸铅。(2)全钒液流电池放
电时，左槽溶液颜色逐渐由黄变蓝，说明VO 转化为VO2＋，钒化合价降低，说明a 极是正极，b 极为负极，
因此电极b 的电极反应式是V2＋－e－===V3＋；电极a 发生反应：VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，若有0.2
mol 电子转移，则有0.2 mol 氢离子转移到左侧，因此质子交换膜左侧电解液质量增加，增加的质量为0.2
mol×1 g·mol－1＝0.2 g。(3)根据前面分析知a 极为正极，b 极为负极，因此全钒液流电池充电时，电极a 应连
接电源的正极，电极反应式为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋。
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