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第02 讲 原电池、化学电源 目录 01 课标达标练 题型01 考查原电池原理 题型02 考查可充电电池 题型03 考查燃料电池 题型04 考查新型电池 题型05 考查离子交换膜电池 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 考查原电池原理 1.（2025·黑龙江·二模）如图所示装置中， 、 电极是石墨电极。A 中盛有棕色的 和 的混合溶液， B 中盛有无色的 和 的混合溶液。当闭合开关 ，并向B 中滴加浓盐酸时，发现灵敏电流 计 的指针向右偏转。一段时间后，当电流计指针回到中间“0”位置时，再向B 中滴加过量浓 溶 液，可观察到电流计指针向左偏转。下列说法正确的是 A．电流计 的指针向右偏转时，化学能转变为电能；向左偏转时，电能转变为化学能 B．电流计 的指针向右偏转时， 电极的电极反应式为 C．电流计 的指针向左偏转时， 电极的电极反应式为 D．由上述实验现象可知，氧化性： 【答案】B 【解析】该装置是原电池，两步都是将化学能转变为电能，A 错误；电流计 的指针向右偏转时， 电极 是负极，电极反应式为 ，正极上 转化为 ，B 正确；电流计 的指针向左偏转时， 电极是负极，电极反应式为 ，C 错误；根据以上分析可知，在酸性溶 液中 的氧化性大于中性溶液中的 ，在碱性溶液中 的氧化性小于中性溶液中的 ，D 错误； 故选B。 2.（25-26 高三上·辽宁大连·期末）一种锂－空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．金属锂作电池的负极 B．电子由金属锂经负载流向石墨烯 C．石墨烯表面发生的电极反应： D．每消耗1molO2，金属锂电极减少28g 【答案】C 【分析】Li—空气电池锂作负极，通入空气的一极为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，原电 池中阳离子移向正极； 【解析】锂为活泼金属，锂(Li)—空气电池中，锂作负极，发生氧化反应，A 正确；原电池中电子由负极 流向正极，则电子由金属锂经负载流向石墨烯，B 正确；通入空气的一极为正极，在碱性条件下氧气被还 原生成氢氧根离子，正极的电极反应： ，C 错误；每消耗1mol O2，转移4mol 电子， 则消耗4mol Li，金属锂电极减少4mol×7g/mol=28g，D 正确；故选C。 02 考查可充电电池 3.（2025·吉林·一模）某全钒液流电池的工作原理如图，下列说法错误的是 A．放电时，正极反应式为 B．充电时，电极m 接直流电源的正极 C．电池总反应为 D．充电时，H+穿过质子交换膜进入电极m 区 【答案】B 【分析】由全钒液流电池工作原理图可知，实线箭头表示放电过程，该装置为原电池。在n 电极上 得 到电子被还原，发生还原反应变为VO2+，故n 极为正极；m 极为负极，在负极m 上，V2+失去电子变为 V3+；虚线箭头表示的是充电过程，该装置为电解池，m 极连接电源负极作阴极，n 极连接电源正极，作阳 极，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。 【解析】由全钒液流电池工作原理图可知：图示表示的实线箭头表示放电过程，装置为原电池。结合元素 化合价的变化可知，放电时，电极n 上 发生还原反应，故n 极为正极，电极反应式为 ，A 正确；根据上述分析可知：在充电时，电极m 为阴极，应该与直流电源的负 极连接，B 错误；放电时，电池负极m 上发生的电极反应式为V2+-e-=V3+，正极上发生还原反应： ，则电池总反应为 ，C 正确；充电时，阳 离子移向阴极m 极，故H+穿过质子交换膜进入电极m 区，D 正确；故选B。 4.（2025·黑龙江·一模）纤维电池是可以为可穿戴设备提供电能的便携式二次电池。一种纤维钠离子电池放 电的总反应为Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，其结构简图如图所示，下列说法正确的 是 A．放电时，M 极的电极电势高于N 极 B．充电时，Na+从M 极迁移到N 极 C．放电时，正极的电极反应式为 D．充电时，若转移x mole-，M 极电极将减少23x g 【答案】C 【分析】纤维钠离子电池放电的总反应为Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，由图可知： 放电时Mn 元素化合价升高，发生氧化反应，M 极为负极，N 极为正极，充电时，M 极为阴极，N 极为阳 极，据此作答。 【解析】根据电池放电总反应：Na0.44MnO2+NaTi2(PO4)3=Na0.44-xMnO2+Na1+xTi2(PO4)3，可知Mn 元素化合价 升高，发生氧化反应，M 极为负极，N 极为正极。放电时，电子由低电势流向高电势，则M 电极的电势比 正极N 极的电势低，A 错误；充电时，M 极为阴极，N 极为阳极，阳离子Na+从阳极N 电极流向阴极M 极，B 错误；放电时，M 电极为负极，N 电极为正极，M 极电极反应式为 ，N 极电极反应式为 ，C 正 确；充电时，M 电极为阴极，阴极的电极反应式为 ，若转移x mol e-， M 极电极将增加23x g，D 错误；故选C。 03 考查燃料电池 5.（2025·辽宁·一模）用于HMF( )转化为FDCA( )的液流燃料电池 (LFFC)的结构和原理示意图如下图所示。该系统采用了酸性-碱性电解液的不对称设计，使用 作为M 极电解液，使用 作为N 极电解液。下列说法正确的是 A．电子由N 极通过外电路转移到M 极 B．M 极的电极反应为 C．理论上，随反应进行需要及时添加 D．理论上，当消耗 时生成 【答案】D 【分析】N 极V 化合价+5→+4，得电子，则N 极为正极，电极反应式为 ，故 M 极为负极，电极反应式为： 。生成的VO2+在NO、HNO3的催化下与氧 气反应生成 和H2O。 【解析】据分析，N 极为正极，M 极为负极，电子由M 极通过外电路转移到N 极，故A 错误；据分析，M 极的电极反应为 ，故B 错误；由图示可知， 通过通入氧气再生， 循环利用，无需添加，故C 错误；根据电子守恒，列出关系式： ，故D 正 确；故选D。 6.（2025·内蒙古·一模）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电流从电极 经导线流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当电极a 消耗标准状况下 时，有 通过质子交换膜 D．验证生成 的操作：取反应后的左室溶液于试管中，向其中加入新制 ，加热，观察现 象 【答案】C 【解析】在燃料电池中，通入燃料的电极a 为负极，通入氧气的电极b 为正极，电流由正极b 经导线流向 负极a，A 选项错误；电极b 为正极，氧气在正极得电子发生还原反应，其电极反应式应为 ，B 选项错误；标准状况下1.12L 的物质的量为 ，根据 电极a 的反应 ，1mol 乙烯反应转移2mol 电子，同时生成2mol ，那 么0.05mol 乙烯反应转移0.1mol 电子，会有0.1mol 通过质子交换膜，C 选项正确；反应后的左室溶液中 可能含有未反应完的 ，应先加 溶液中和硫酸至碱性，再加入新制 加热，否则硫酸会 与 反应影响乙醛检验，D 选项错误；故选C。 04 考查新型电池 7.（2025·辽宁·一模）一种利用微生物或羟基自由基（•OH）将苯酚转化为 和H2O 的原电池—电解池 组合装置如图所示，已知电极均为惰性电极，下列说法错误的是 A．a 极的电极反应式 B．左池中进行的是自发的氧化还原反应 C．d 极电极反应为 D．当该组合装置产生 （标准状况）时，装置中转移的电子数为2.8 【答案】D 【分析】由图可知，左池为原电池，a 极为正极，水分子作用下重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成 氢氧化铬和氢氧根离子，b 极为负极，微生物作用下苯酚和水在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳 和氢离子；右池为电解池，c 极为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，d 极为阳极，水分 子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和羟基自由基，放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生 成二氧化碳和水。 【解析】由分析可知，，a 极为正极，水分子作用下重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成氢氧化铬和 氢氧根离子，电极反应式为 ，故A 正确；由分析可知，右池中发生 的反应为放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生成二氧化碳和水，所以左池中进行的是自发的氧化 还原反应，故B 正确；由分析可知，d 极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和羟基 自由基，电极反应式为 ，故C 正确；由分析可知，b 极为负极，微生物作用下苯酚和 水在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，右池中发生的反应为放电生成的羟基自由基与废 水中的苯酚反应生成二氧化碳和水，则由得失电子数目守恒可知，若装置中转移2.8 NA电子时，生成标准 状况下二氧化碳的为( × + × )×22.4L/mol=26.88L，故D 错误；故选D。 8.（2025·黑龙江·一模）某 电池的切面结构示意图如图所示，放电时的反应为 。下列说法错误的是 A．该电池工作时， 向正极移动 B．聚合物隔膜为阳离子交换膜 C．放电时，正极的电极反应为 D．若初始两电极质量相等，放电转移 个电子，则两电极的质量差为 【答案】D 【分析】根据电池反应： 可知正极反应为： ，负极反应为： 。 【解析】放电时，阳离子向正极移动，则该电池工作时， 向正极移动，A 正确；根据分析可知 通过 隔膜向正极移动，则隔膜为阳离子交换膜，B 正确；根据分析可知放电时正极反应为： ，C 正确；放电转移 个电子，负极减少了 ，正极增加了 ，则两电极的质量差为 ，D 错误；故选D。 05 考查离子交换膜电池 9.（2025·内蒙古·一模）为既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，合作 小组利用反应 设计如图所示电池（离子交换膜为阴离子交换膜）。下列说法 正确的是 A．电流不可以通过离子交换膜 B．电子由电极 经负载流向电极 C．相同状况下，左右两侧电极室中产生的气体体积比为 D．负极反应式为 【答案】D 【分析】由 可知， 中N 元素化合价升高， 中N 元素化合价降低，所 以 在电极A 发生氧化反应，电极A 为负极，电极反应式为 ； 在电 极B 发生还原反应，电极B 为正极，电极反应式为 ，据此回答。 【解析】离子交换膜允许阴离子通过，阴离子定向移动可形成电流，所以电流可以通过离子交换膜，A 错 误；在反应 中， 中N 元素化合价升高， 中N 元素化合价降低，所以 在电极A 发生氧化反应，电极A 为负极； 在电极B 发生还原反应，电极B 为正极。电子由负极 （电极A ）经负载流向正极（电极B ），B 错误；根据电池总反应 ，相同状 况下，左右两侧电极室中产生的 体积比等于物质的量之比为4:3，C 错误；负极上 发生氧化反应， 电解质溶液为KOH 溶液，根据电荷守恒和原子守恒，负极反应式为 ，D 正 确；故选D。 10.（2025·吉林·三模）热再生电池堆—CO2电化学还原池系统(TRBs 一CO2RR)可回收烟气中的低温余热并 将其转化为电能，同时实现CO2转化利用，其工作原理如图。 下列说法正确的是 A．装置Ⅱ中化学能转化为电能 B．可从Pt 电极产生气体中分离并回收CO2 C．碳毡处的电极反应：Cu+4CH3CN-e-=[Cu(CH3CN)4]+ D．阴离子交换膜每通过2molHCO ，就生成3molCO 【答案】B 【分析】由系统名称“热再生电池堆 — CO2电化学还原池系统”判断右测装置Ⅱ为CO2电化学还原池系 统，即电解池，左侧为电池堆(即原电池)。左侧装置原电池的电极反应式为负极：(泡沫铜)Cu + 4CH3CN - e- = [Cu(CH3CN)4]+，正极：(碳毡)Cu2+ + 4CH3CN + e- = [Cu(CH3CN)4]+，右侧电解池的电极反应式为阳 极：(Pt 极)4HCO3 - - 4e- = O2↑ + CO2↑ + 2H2O ，阴极：(Ag/C 极)CO2 + 2e- + H2O = CO + 2OH-。 【解析】装置Ⅱ为电解池，电能转化为化学能，A 错误；Pt 极产生O2和CO2，可从产生气体中分离并回收 CO2，B 正确；碳毡处的电极反应为Cu2+ + 4CH3CN + e- = [Cu(CH3CN)4]+，C 错误；阴离子交换膜每通过2 mol HCO3 -，电路中转移2 mol 电子，生成 1mol CO，D 错误；故选B。 11.（2025·黑龙江·一模）钠离子电池是一种二次电池，主要依靠钠离子在电极之间移动来工作，一种钠离 子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为 ，下列说法正确 的是 A．电池放电时，X 极发生还原反应 B．电池放电时， 透过阳离子交换膜向右侧区域移动 C．电池充电时， 极电极反应式为 D．电池充电时，每转移 ，X 极质量增加 【答案】A 【分析】根据放电时电池反应 可知，放电时 失电子，Y 是负极； 得电子发生还原反应，X 是正极，据此分析回答。 【解析】由分析可知，X 极为正极，正极发生还原反应，故A 正确；放电时，阳离子移向正极，Na+从右 侧区域通过阳离子交换膜移向左侧区域，故B 错误；充电时，X 极发生氧化反应，则X 极为阳极，电极反 应式为： ，故C 错误；电池充电时，X 极电极反应式为： ，转移1mole-，X 极质量减少23g，故D 错误；故选A。 12.（2025·辽宁·三模）胶体电池是铅酸蓄电池的一种发展分类，它是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变 为胶态，具有使用寿命长、安全稳定等优点。如图是一种胶体液流电池工作原理，下列说法不正确的是 A．该电池中较大离子直径约为 B．充电时，储罐乙所在电极接直流电源正极 C．放电时，负极反应为 D．放电时，若外电路转移1mol 电子，理论上储罐甲质量增加1g 【答案】B 【分析】由题干图示信息可知，放电时储罐甲的电极反应为：[H12(VO2)12(RC6H4PO3)8](4-x)-+xe-= [H12(VO2)12(RC6H4PO3)8]4-，发生还原反应，作正极，而储罐乙的电极反应为： ，发生氧化反应，作负极，据此解答。 【解析】胶体的粒子直径为 ，故该胶体液流电池中较大离子直径约为 ，A 正 确；根据电池工作原理图储罐乙充电时，发生电极反应： ，作阴极，接在直 流电源的负极，B 错误；根据电池工作原理图放电时，负极反应为： ，C 正 确；转移1mol 电子时，理论上有 从右向左迁移，则储罐甲质量增加1g，D 正确；故选B。 13.（24-25 高二上·黑龙江哈尔滨·期末）Romanenko 利用微生物电池将 催化还原的工作原理如图所 示，下列说法正确的是 A．电池工作过程中，电子由b 极经导线流向a 极 B．升高温度一定可以提高该电池的工作效率 C．每处理1mol ，理论上可生成CO2(标准状况下)33.6L D．a 极的电极反应式为： 【答案】C 【分析】由图可知，在b 极 被还原生成Cr3+，CH3COOH 在a 极被氧化生成CO2，则a 极为负极，电 极反应式为： ，b 极为正极，电极反应式为： ，据此回答。 【解析】电池工作过程中，电子由负极流向正极，故由a 极经导线流向b 极，A 错误；该电池为微生物电 池，高温条件会杀死微生物，因此不能在高温下工作，B 错误；处理1mol 时转移6mol ，据得 失电子守恒可知，负极上生成 =1.5mol CO2，在标准状况下的体积为1.5mol×22.4L·mol-1=33.6L，C 正 确；a 极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为： ，D 错误； 故选C。 14.（2025·黑龙江·一模） 电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示 意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是 A．石墨电极是负极 B． 电极发生还原反应 C．溶液中 向负极移动 D．石墨电极的电极反应式为： 【答案】D 【分析】由图可知，Mg 为负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，石墨为正极，H2O2具有氧化性，被还原，则 正极上H2O2得电子，且电流从正极流向负极，溶液中阴离子向负极移动。 【解析】由分析可知，Mg 电极为电池的负极，A 错误； 电极失去电子发生氧化反应，B 错误；溶液中 阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，C 错误； 石墨为正极，H2O2具有氧化性，得到电子被还原： ，D 正确；故选D。 15.（2025·内蒙古·一模）一种可充放电 电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为 和 ，随温度升高，消耗 转移的电子数增大。下列说法错误的是 A．充电时，锂电极接电源负极 B．放电时， 和 向进入 的一极迁移 C．放电时，随温度升高，正极区发生 转化为 D．熔融盐中 的物质的量分数影响充放电速率 【答案】C 【分析】Li-O2电池放电时，锂电极为负极，发生反应： ，多孔功能电极为正级，低温时发生 反应： ，随温度升高消耗1mol O2转移的电子数增大，正极区 转化为 ；充电时，锂电池 为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极， 或 失去电子。 【解析】充电时，锂电池为阴极，连接电源负极，A 正确；放电时，阳离子向正极迁移，即Li+、K+向通入 O2的一极迁移，B 正确；根据分析可知，放电时，正极得到电子， 中氧原子为-1 价， 中氧原子为-2 价，因此随温度升高消耗1mol O2转移的电子数增大，正极区 转化为 ，C 错误；由分析可知，电池 总反应方程式为： ，充放电时Li+参与或生成，因此熔融盐中 LiNO3的物质的量分数影响充放电速率，D 正确；故选C。 16.（2025·黑龙江·三模）用如图所示的新型电池可以处理含 的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成 分为 ，还含有 等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的 增大 C．a 极电极反应式： D．若将含有 的废水完全处理，可除去 的质量为292.5g 【答案】D 【分析】如图所示的新型电池可以处理含 的碱性废水，在a 极， 失去电子，被氧化为 和 ， 为负极，电极反应式为 ，则b 极为正极， 得电子被还原为 ，电极反应式为 ，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右 移动，据此回答。 【解析】a 电极失去电子，附近负电荷减少，为了淡化海水，阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，A 正确；由 分析可知，b 为正极，电极反应式为 ，则消耗氢离子， 增大，B 正确；由分析可知，a 极电极反应式： ，C 正确； 的物质的量为 ，根据选 项A 分析可知，消耗 时转移 电子，根据电荷守恒可知，可同时处理 ，其质量为 ，但是海水中还含有 等杂质离子，故除去 的质量小于 ，D 错误；故选D。 17.（2025·吉林·一模）我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电 解液中加入1，3-丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4.下列说法错误的是 A．放电时，多孔碳纳米管电极反应为Mg2+ + 2CO2 + 2e— = MgC2O4 B．充电时，Mg2+通过阳离子交换膜从左室传递到右室 C．PDA 会捕获CO2，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两相反应，利于加快反应速率 D．放电时，每转移1mol 电子，理论上可转化1mol CO2 【答案】B 【分析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4 价降低为+3 价，发生还原反应，所以放电时，多 孔碳纳米管电极为正极，电极方程式为： 、Mg 电极为负极，电极方程式为： ，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极，电极方程式为： ，Mg 电 极为阴极，电极方程式为： ，据此分析； 【解析】根据分析，放电时，多孔碳纳米管电极反应为 ，A 正确；根据分析，充 电时左室为阴极，Mg2+应从右室通过阳离子交换膜到左室，B 错误；根据题意可知，电解液中加入1，3-丙 二胺（PDA）可以捕获CO2，使气相CO2进入液相的PDA 中，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两 相反应，利于加快反应速率，C 正确；根据放电时的电极反应式 可知，每转移 2mol 电子，有2molCO2参与反应，因此每转移1mol 电子，理论上可转化1molCO2，D 正确；故选B。 18.（2025·辽宁·二模）科学家开发出了用于安全快速充电的钠金属电池的弱溶剂电解质(WSE)，一使用了 WSE 的电池工作时的装置如图所示。下列叙述正确的是 A．可以用稀硫酸代替WSE B．放电时， 向a 极迁移 C．WSE 中阴离子呈正六面体结构 D．充电时，b 极的电极反应式为 【答案】D 【分析】装置为原电池，左侧为原电池的负极，电极反应为： ，右侧为原电池的正极，放电时 正极反应方程式为 ；充电量为电解池，则左侧为阴极，电极反应 为 、右侧为阳极，电极反应为： ，据此分析； 【解析】稀硫酸与钠反应，A 错误；放电时，负极发生氧化反应，Na+从硬碳材料中脱出，由负极迁移到正 极与Na3-xV2(PO4)3结合，B 错误； 的价层电子对数 ，为八面体结构，C 错误；充电 时，b 极的电极反应式为 ，D 正确；故选D。 19.（2025·内蒙古·一模）锌-空气二次电池具有性能高、寿命长的可充电等优点，其原理如图所示。下列说 法错误的是 A．放电过程中，b 极的电极电势高于a 极的电极电势 B．放电过程中，OH-由b 极区向a 极区迁移 C．充电过程中，a 极的电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn +4OH- D．充电过程中，a、b 电极附近溶液pH 均不变 【答案】D 【分析】电池工作时，a 电极，Zn 转化为[Zn(OH)4]2-，失电子发生氧化反应，则a 极为负极；b 电极，O2转 化为OH-，得电子发生还原反应，b 极为正极。 【解析】原电池工作时，正极的电极电势高于负极的电极电势，则放电过程中，b 极的电极电势高于a 极 的电极电势，A 正确；放电过程中，阴离子向负极移动，则OH-由b 极区向a 极区迁移，B 正确；充电过程 中，a 极为阴极，[Zn(OH)4]2-得电子转化为Zn 等，电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn+4OH-，C 正确；充电 过程中，a 极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，b 极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，则a、b 电极附近溶液pH 均发生改变，D 错误；故选D。 20.（2025·黑龙江大庆·一模）全钒液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电 能相互转化的，其装置原理如图，下列说法错误的是 A．当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO +2H＋+e-=VO2＋+H2O B．充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色 C．放电过程中氢离子的作用只是参与正极反应 D．充电时若转移的电子数为6.02×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为1mol 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，右侧电极是负极，发生氧化反应，负极反应为：V2+-e-=V3+，左侧为正极，发 生还原反应，正极反应为： +2H++e-= VO2++H2O，充电时，左槽为阳极，发生氧化反应，右槽为阴 极，发生还原反应； 【解析】根据图示信息，当左槽溶液逐渐由黄变蓝，则VO 转化为VO2+，其电极反应式为VO +2H++e- =VO2++H2O，A 不符合题意；充电过程中，右槽为阴极，发生还原反应：V3++e-=V2+，右槽溶液颜色逐渐由 绿色变为紫色，B 不符合题意；放电过程中溶液中的氢离子通过交换膜进入正极区，正极反应为： +2H++e-= VO2++H2O，所以氢离子的作用是参与正极反应、平衡电荷，C 符合题意；充电时若转移的电子数 为6.02×1023个、其物质的量为1mol，结合分析可知，左槽反应为：VO2++H2O-e-= +2H+，则生成2mol H+，同时有1 mol H+从左槽移出，所以左槽溶液中H+的物质的量实际增加了1 mol，左槽溶液中n(H+)的变 化量为1mol，D 不符合题意；故选C。 1.（2025·黑吉辽蒙卷）巧设实验，方得真知。下列实验设计合理的是 A．除去 中的HCl B．制备少量NO 避免其被 氧化 C．用乙醇萃取 中的S D．制作简易氢氧燃料电 池 【答案】B 【解析】碱石灰为NaOH 和CaO 的混合物，既能吸收HCl 又能吸收Cl2，不能用碱石灰除去Cl2中的HCl， 故A 错误；铜丝和稀硝酸反应生成硝酸铜、NO 和水，NO 难溶于水，U 形管左侧与大气隔绝，即NO 存在 于无氧环境中，故B 正确；S 微溶于酒精、易溶于CS2，不能用乙醇萃取CS2中的S，故C 错误；关闭K1、 打开K2时，该装置为电解池，锌为活性阳极，无氧气生成，阴极生成氢气，则打开K1、关闭K2时，不能 形成氢氧燃料电池，故D 错误；故选B。 2. （2025·黑吉辽蒙卷）一种基于 的储氯电池装置如图，放电过程中a、b 极均增重。若将b 极换成 Ag/AgCl 电极，b 极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A. 放电时 向b 极迁移 B. 该电池可用于海水脱盐 C. a 极反应： D. 若以Ag/AgCl 电极代替a 极，电池将失去储氯能力 【答案】D 【解析】放电过程中a、b 极均增重，这说明a 电极是负极，电极反应式为 ，b 电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－ +2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。放电时b 电极是正极，阳离子向正极移动，所以Na+向b 极迁移，A 正确； 负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B 正确；a 电极是负极，电极反应式为 ，C 正确；若以Ag/AgCl 电极代替a 极，此时Ag 失去电子，结 合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D 错误；故选D。 3.（2025·重庆卷）下图为AgCl-Sb 二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M 极为正极 B．放电时，N 极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag 的同时将消耗 D．充电时，M 极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N 电极上 发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为： ，M 电极为负极，电极反应为 ，充电时，N 为阳 极，M 为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】由分析可知，放电时，M 电极为负极，A 错误；由分析可知，放电时，N 电极反应为： ，B 错误；由分析可知，建立电子转移关系式： ，由此可知，消 耗4molAg，同时消耗 ，C 错误；充电时，M 极为阴极，电极反应与原电池相反： ，D 正确；故选D。 4.（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。 和 在电极上发生相互转 化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动 实现制冷。 装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断 比 稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后 和 离子结构的改变 【答案】B 【分析】由图可知，左侧电极发生反应 ，则左侧为阳极，右侧电极反应 为 ，则右侧电极为阴极，据此解答。 【解析】由分析可知，阴极反应为 ，A 正确；已知②处的电解液温度比 ①处的低，则可推断 是吸热反应，则可推断 的能量更低， 比 稳定，B 错误；多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C 正确；题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应） 本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子： 和 因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D 正确；故选B。 5.（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图 a 和图c，其中 获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a 中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【答案】C 【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负 极，电极方程式为： ；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为： 。 【解析】由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A 错误；图a 中，ⅰ到ⅱ过 程为 获得第一个电子的过程，根据题中信息， 获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能 一定最高，B 错误；氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为： ，同时，反应负极每失去 1 个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变， C 正确；由图a、c 可知，氧气催化循环一次需要转移4 个电子，氢气催化循环一次需要转移2 个电子，相 同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D 错误；故选C。 6.（2025·云南卷） 是优良的固态电解质材料， 取代部分 后产生空位，可提升 传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图( 未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是 A．每个晶胞中 个数为12 B．该晶胞在yz 平面的投影为 C． 取代后，该电解质的化学式为 D．若只有 发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的 数目相等 【答案】C 【解析】由晶胞结构可知，Sc 原子分布在晶胞的8 个棱心和4 个面心，由均摊法算出其原子个数为 ，由晶体的化学式 可知，O 原子的个数是Sc 的3 倍，因此，每个晶胞中 O2-个数为12，A 正确；由晶胞结构可知，该晶胞在yz 平面的投影就是其前视图 ，B 正确；Ce4+ 取 代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0 可知，取代后该电解质的化学式为 ，C 错误；Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电 路通过的电量相等，因此，若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ 的Li+数目相等， D 正确；综上所述，本题选C。 7.（2025·江苏卷）以稀 为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为 。 下列说法正确的是 A．电极a 上发生氧化反应生成 B． 通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后， 溶液的 不变 D．外电路每通过 电子，电极b 上产生 【答案】A 【分析】光解过程中，电极a 上电子流出，发生氧化反应，a 为负极，电极反应式为： ；电极b 上电子流入，发生还原反应，b 为正极，电极反应式为： 。 【解析】根据分析，电极a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为： ，生成物有 O2，A 正确；原电池中阳离子向正极移动，电极a 上生成 ，电极b 上消耗 ， 通过质子交换膜从左 室移向右室，B 错误；在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，在光解总 反应是电解水， 溶液中 减少， 溶液浓度增大，pH 减小，C 错误；生成 ，转移 2mol 电子，外电路通过0.01mol 电子时，电极b 上生成 ，D 错误；答案选A。 8.（2025·陕晋青宁卷）下列实验方案不能得出相应结论的是 A B 结论：金属活动性顺序为 结论：氧化性顺序为 C D 结论：甲基使苯环活化 结论：增大反应物浓度，该反应速率加快 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】Fe、Cu、稀硫酸原电池中，电子由活泼金属Fe 流向Cu，Fe、Zn、硫酸原电池中，电子由Zn 流 向Fe，活泼性：Zn>Fe>Cu，A 正确；FeCl3与淀粉KI 溶液反应，溶液变蓝色，则氧化性：Fe3+>I2，新制氯 水加入含KSCN 的FeCl2溶液中，溶液变红色，生成了Fe3+，则氧化性：Cl2>Fe3+，故氧化性： ，B 正确；酸性高锰酸钾分别滴入苯和甲苯中，甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是是甲基被氧化，不 能说明甲基使苯环活化，C 错误；不同浓度的Na2S2O3与相同浓度的稀硫酸反应，浓度大的Na2S2O3先出现 浑浊，说明增大反应物浓度，反应速率加快，D 正确；答案选C。 9.（2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以 形式回收含锂废弃物中的锂元 素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a 附近溶液的 减小 C．电极b 上发生的电极反应式为 D．若海水用 溶液模拟，则每脱除 ，理论上可回收 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为 ，右侧为阳极，电极反应为 ，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠， 氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为 阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。 【解析】由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A 错误；a 电极的反应为 ，pH 变大，B 错 误；由分析可知，电极b 的反应为 ，C 错误；每脱除58.5gNaCl，转移电子 数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D 正确；故选D。 10.（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水( )电解系统(如下图)。以新 型 为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的 说法错误的是 A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1 流向电极4 C．电极3 的反应为： D．理论上，每通过2mol 电子，可产生 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1 为负极，发生氧化反应，电极反应式为： Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，电极2 为正极发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧为电解 池，电极3 为阳极，产生氧气，电极4 产生阴极，产生氢气。 【解析】催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催化效率，A 正确；根据分析，电极1 是负 极，电极4 为阴极，电子从电极1 流向电极4，B 正确；由分析可知，电极3 为阳极，发生氧化反应，生成 氧气，电极3 的反应为： ，C 正确；根据分析可知，电极2 和电极4 均产生氢 气，理论上，每通过2mol 电子，可产生2molH2，D 错误；答案选D。 11.（2025·黑吉辽蒙卷）一种基于 的储氯电池装置如图，放电过程中a、b 极均增重。若将b 极换成 Ag/AgCl 电极，b 极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时 向b 极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a 极反应： D．若以Ag/AgCl 电极代替a 极，电池将失去储氯能力 【答案】D 【分析】放电过程中a、b 极均增重，这说明a 电极是负极，电极反应式为 ，b 电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－ +2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。 【解析】放电时b 电极是正极，阳离子向正极移动，所以 向b 极迁移，A 正确； B．负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B 正确；a 电极是负极，电极反应式 为 ，C 正确；若以Ag/AgCl 电极代替a 极，此时Ag 失去电子， 结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D 错误；答案选D。 12.（2025·浙江卷）一种可充放电 电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为 和 ，随温度升高Q(消耗 转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中 的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时， 优先于 通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q 增大，是因为正极区 转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【分析】 电池放电时，锂电极为负极，发生反应： ，多孔功能电极为正极，低温时发生 反应： ，随温度升高Q 增大，正极区 转化为 ；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多 孔功能电极为阳极， 或 失去电子。 【解析】由分析可知，电池总反应方程式为： 或 ，充放电时有 参与或生成，因此熔融盐中 的物质的量分数影响充放电速率，A 正确； 比 的半径小，因 此 优先于 通过固态电解质膜，B 正确；放电时，正极得到电子， 中氧原子为-1 价， 中氧原子 为-2 价，因此随温度升高Q 增大，正极区 转化为 ，C 错误；充电时，锂电极为阴极，连接电源负 极，D 正确；答案选C。
