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考点09 原电池原理及其应用——备战2020年浙江新高考一轮复习化学考点一遍过 试卷
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考点09 原电池原理及其应用
一、原电池
1．原电池的基本概念
（1）原电池：把化学能转化为电能的装置。
（2）原电池的电极
负极：电子流出——发生氧化反应；
正极：电子流入——发生还原反应。
（3）原电池的构成条件
①能自发发生氧化还原反应。
②具有两个电极(金属和金属或金属和非金属，当负极材料作为负极反应物参加反应时，电极的活泼性不同)。
③形成闭合回路或在溶液中相互接触。
2．原电池的工作原理 (以Zn−Cu原电池为例]
单液原电池
双液原电池
装置图
电极与电极反应
负极(锌片) Zn−2e−Zn2+ (氧化反应)
正极(铜片) Cu2++2e−Cu (还原反应)
电子流向
由锌片沿导线流向铜片
离子迁移方向
阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移
电池反应方程式
Zn+Cu2+Cu+Zn2+
两类装置
的不同点
还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗
Zn与氧化剂Cu2+不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
（1）原电池负极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，再通过溶液中的离子形成的内电路构成环路。
①在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀，如图所示。
②闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，如图所示。
（2）在原电池中，电流流动方向与电子流动方向相反。
（3）原电池的判定：一看有无外接电源，若有外接电源则为电解池，若无外接电源则可能为原电池；二看电极是否用导线相连并与电解质溶液形成闭合电路；三看电极与电解质溶液是否能发生自发的氧化还原反应。
3．原电池电极反应式的书写
（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键，因此要发现原电池的总反应，其中化合价升高、即氧化反应在负极发生，化合价降低即还原反应在正极发生，不能一味看金属活泼性。例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，原电池的总反应为：，铜失去电子，是负极，其电极反应为：负极：Cu−2e−Cu2+；正极：2+ 4H+ + 2e−2H2O + 2NO2↑；再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，原电池的总反应为：失去电子，是负极，其电极反应为：，则负极：2Al + 8OH−−6e−2+ 2H2O；正极：6H2O+6e−6OH−+3H2↑。
（2）要注意电解质溶液的酸碱性。
电极反应的产物会因为电解质环境的不同而不同，如氧气作为燃料电池的正极反应物，酸式燃料电池正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；碱式燃料电池正极反应式为：；熔融状态下，燃料电池正极反应式为：；若正极同时通入二氧化碳气体，则正极反应式为：……因此，写电极方程式要把“能反应的不共存”原理加以应用，例如：在酸溶液中，电极反应式中不能出现OH−，在碱溶液中，电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以离子形式存在，而不是放出CO2气体；
（3）要考虑电子的转移数目。
在同一个原电池中，得失电子数相等、电荷守恒、元素质量守恒。
（4）要利用总的反应方程式。
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。
注意：介质对电极反应式书写的影响
①中性溶液反应物若是H+得电子或OH−失电子，则H+或OH−均来自于水的电离。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH−。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有H+。
④水溶液中不能出现O2−。
二、原电池原理的应用
化学电源：人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池。如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池，以满足不同的需要。
加快反应速率：如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气，用纯锌生成氢气的速率较慢，而用粗锌可大大加快化学反应速率，这是因为在粗锌中含有杂质，杂质和锌形成了无数个微小的原电池，加快了反应速率。
比较金属的活动性强弱：一般来说，负极比正极活泼。
防止金属的腐蚀：金属的腐蚀指的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应，使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程。在金属腐蚀中，我们把不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀，电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀：在潮湿的空气中，钢铁表面吸附一层薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧气、二氧化碳，含有少量的H+和OH−形成电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳形成了无数个微小的原电池，铁作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀：
负极：2Fe−4e−2Fe2+ 正极：O2+4e−+2H2O4OH−
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。因此可以用更活泼的金属与被保护的金属相连接(吸收阳极的阴极保护法)，或者让金属与电源的负极相连接（外接电源的阴极保护法）均可防止金属的腐蚀。
三、化学电源
1．电池的分类：
2．常见的化学电源
（1）一次电池
①锌银电池
锌银电池负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
电池总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
②
普通锌锰电池
碱性锌锰电池
装置
电极
反应
负极：Zn−2e−Zn2+
正极：2+2MnO2+2e−2NH3+Mn2O3+H2O
总反应：
Zn+2MnO2+2Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O
负极：Zn+2OH−−2e−Zn(OH)2
正极：2MnO2+2H2O+2e−2MnOOH
+2OH−
总反应：
Zn + 2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2
特点
优点：制作简单，价格便宜；
缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快
优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电
（2）二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池
① 放电时的电极反应
负极：Pb(s)+(aq)−2e−PbSO4(s) (氧化反应)
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e−PbSO4(s)+2H2O(l) (还原反应)
总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
② 充电时的电极反应
阴极：PbSO4(s)+2e−Pb(s)+(aq) (还原反应)
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)−2e−PbO2(s)+4H+(aq)+(aq) (氧化反应)
总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
（3）燃料电池
是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。
A、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
装置
电池总反应
2H2+O22H2O
介
质
酸性
(H+)
负极：2H2−4e−4H+
正极：O2+4H++4e−2H2O
中性
(Na2SO4)
负极：2H2−4e−4H+
正极：O2+2H2O+4e−4OH−
碱性
(OH−)
负极：2H2+4OH−−4e−4H2O
正极：O2+2H2O+4e−4OH−
B、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：
①碱性电解质(KOH溶液为例)
总反应式：2CH3OH + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O
正极的电极反应式为：3O2 + 12e− + 6H2O===12OH−
负极的电极反应式为：CH3OH – 6e− +8OH− === CO32−+ 6H2O
②酸性电解质(H2SO4溶液为例)
总反应：2CH3OH +3O2 ===2CO2 + 4H2O
正极的电极反应式为：3O2+12e−+12H+ === 6H2O
负极的电极反应式为：2CH3OH −12e−+2H2O ===12H++ 2CO2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。
C、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2=== K2CO3+3H2O。
负极发生的反应：CH4− 8e− +8OH−===CO2 + 6H2O、CO2 + 2OH−===CO32− + H2O，所以：
负极的电极反应式为：CH4 +10OH− + 8e− === CO32− + 7H2O
正极发生的反应有：O2 + 4e− ===2O2−和O2− + H2O === 2OH−，所以：
正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e− === 4OH−
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。
D、铝—空气—海水电池
我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为：4Al−12e−===4Al3+
正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e−===12OH−
总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。
考向一 原电池工作原理
典例1 某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片制成如图所示的原电池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。下列有关该电池的说法正确的是
A．铜片上的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
B．外电路中电子由铜片经导线流向锌片
C．电池工作时电能直接转化为化学能
D．该电池工作时，若有13克锌被溶解，则铜片上产生标况下4.48 L H2
【解析】A项，在该装置图中，Zn、Cu及电解质溶液构成原电池。由于金属活动性：Zn>Cu，所以Zn为负极，失去电子，Cu为正极，在正极上溶液中的H＋得到电子，生成H2，错误；B项，外电路中电子由负极Zn片经导线流向Cu片，错误；C项，电池工作时，将化学能转化为电能，错误；D项，该电池工作时，若有13克锌被溶解，n(Zn)＝m÷M＝13 g÷65 g/mol＝0.2 mol，则由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铜片上产生标况下V(H2)＝nVm＝0.2 mol ×22.4 L/mol＝4.48 L，正确。
【答案】D
1．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O+6e−6OH−+3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe−3e−Fe3+
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e−H2↑
判断原电池正、负极的七种方法
必定不会出错的方法：
（1）根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
（2）根据电流方向或电子流动方向判断。
在外电路，电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
（3）根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
可作参考的判断方法
（4）由组成原电池的两极材料判断。
一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(但也有一些并不与活泼性一致，如Mg、Al在酸性介质中，Mg作负极，而在碱性介质中，Al作负极)
（5）X极增重或减轻。
工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X极为正极；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。
（6）X极有气体产生。
工作后，X极上有气体产生，一般若发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极。
（7）根据X极附近pH的变化来判断。
析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X极为正极。
考向二 判断金属的活泼性及反应速率
典例1 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
【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。综合可知，A正确。
【答案】A
2．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是
【答案】D
【解析】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，发生：Zn+Cu2+Zn2++Cu，形成原电池，反应速率增大，反应用时少于b，但生成的氢气也少于b，图像应为D。
考向三 燃料电池
典例1 美国G－TEC燃料电池以利用民用燃气为原料气，其结构如下图，有关该电池的说法不正确的是
A．电池工作时，电流由负荷的a流向b
B．电池工作一段时间后，电解质物质的量理论上保持不变
C．通入空气的一极的电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．外电路中每通过0.2 mol电子，所消耗的燃料体积不小于2.24 L(标况下)
【解析】外电路中电流由电池的正极流向负极，A项正确；电解质仅为传导作用，没有变化，B项正确；通入空气的一极是O2得到电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，C项错误；因2H2＋O2===2H2O，2CO＋O2===2CO2，故外电路中每通过0.2 mol电子时，需消耗的标况下的氢气或一氧化碳均为2.24 L，D项正确。
【答案】C
3．糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是
A．该电池不宜在高温下工作
B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2+4e−+4H+===2H2O
C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移
D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6−24e−+6H2O===6CO2↑+
24H+
【答案】D
【解析】酶在高温下会失去生理活性，A项合理；若该电池为酸性介质，则H+会在正极与O2发生反应，正极反应式为：O2+4e−+4H+===2H2O，B项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C6H12O6+36OH−−24e−===6+24H2O，D项不合理。
燃料电池电极反应书写的注意事项
（1）燃料电池的负极是可燃性气体，失去电子发生氧化反应；正极多为氧气或空气，得到电子发生还原反应，可根据电荷守恒来配平。
（2）燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。
（3）燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能生成OH−，碱性溶液中不能生成H+；水溶液中不能生成O2−，而熔融电解质中O2被还原为O2−。
（4）正负两极的电极反应在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应。
考向四 新型电池
典例1 某新型电池以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，负极材料采用Pt，正极材料采用MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．每消耗3 mol H2O2，转移6 mol e－
B．电池工作时Na＋从b极区移向a极区
C．a极上的电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
D．b极材料是MnO2，该电池总反应方程式：NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O
【解析】正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3 mol H2O2，转移的电子为6 mol，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋从a极区移向b极区，故B错误；负极发生氧化反应生成BO，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，故C正确；电极b采用MnO2为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，负极发生氧化反应生成BO，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，故D正确。
【答案】B
4．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是
A．电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极
B．A极的电极反应式为+e−Cl−+
C．当外电路中有0.2 mol e−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA
D．B极为电池的正极，发生还原反应
【答案】C
【解析】由H+的迁移方向知，A为正极、B为负极。电流从正极A沿导线流向负极B，故A错误；A为正极，正极有H+参与反应，电极反应式为+2e−+H+Cl−+，故B错误；据电荷守恒，当外电路中有0.2 mol e−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，故C正确；B为原电池负极，发生氧化反应，故D错误。
一、单选题
1．利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，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，装置如图所示。下列说法不正确的是
A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B．A电极上发生氧化反应，B为正极
C．电极A极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+
D．当有2.24 LNO2(标准状况) 被处理时，转移电子为0.4 mol
【答案】C
【分析】
根据总反应可知NO2被还原，NH3被氧化，所以通入NO2的B极为正极，通入NH3的A极为负极。
【详解】
A．原电池中电流由正极经外电路流向负极，B为正极，A为负极，即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A正确；
B．根据分析可知A电极上NH3失电子发生氧化反应为负极，B电极上NO2得电子被还原为正极，故B正确；
C．电解质溶液呈碱性，所以电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故C错误；
D．2.24 LNO2(标准状况)的物质的量为0.1mol，该反应中NO2中氮元素由+4价变为0价，所以转移的电子为0.4mol，故D正确；
综上所述答案为C。
2．某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图所示。电池总反应为：，下列说法中，正确的是
A．放电时，移向Zn膜
B．充电时，含有Zn膜的碳纳米管纤维一端连接有机高聚物电源正极
C．放电时，电子由锌膜表面经有机高聚物至膜表面
D．放电时，电池的正极反应为：
【答案】D
【详解】
A．放电时Zn为负极，MnO2为正极，则移向MnO2膜，故A错误；
B．放电时Zn为负极，则充电时Zn膜与电源的负极连接，故B错误；
C．放电时电子由锌膜经外电路流向膜表面，故C错误；
D．放电过程正极上是二氧化锰得到电子生成MnOOH，电极反应为，故D正确；
故答案为D。
3．某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法不正确的是
A．盐桥中K+向Y极移动
B．电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为16.8L
C．电子流由X极沿导线流向Y极
D．Y极发生的反应为2＋10e-＋6H2O===N2↑＋12OH—，周围pH增大
【答案】B
【分析】
根据处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图知道：装置属于原电池装置，X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，Y是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电流从正极流向负极，据此回答。
【详解】
A．处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，盐桥中的阳离子移向正极，即盐桥中K+向Y极移动，故A正极；
B．X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，Y是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，则总反应式为：5NH3+3═4N2+6H2O+3OH-，则电路中流过7.5 mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为×4mol×22.4L/mol=44.8L，故B错误；
C．电子从负极经外电路流向正极，即X极沿导线流向Y极，故C正确；
D．Y是正极，发生得电子的还原反应，2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，生成氢氧根离子，周围pH 增大，故D正确；
故答案为B。
4．根据反应设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和溶液。下列说法不正确的是
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．甲烧杯中的电极反应式：
C．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡
D．忽略溶液体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为0.1mol
【答案】D
【分析】
根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极，石墨b是负极。
【详解】
A．由上述分析可知，b是原电池的负极，发生氧化反应，故A项说法正确；
B．甲烧杯中发生还原反应生成Mn2+，电极反应式为+5e−+8H+=Mn2++4H2O，故B项说法正确；
C．电池工作时，甲烧杯中正电荷减少，乙烧杯中正电荷增加，因此盐桥中阳离子向甲烧杯中移动，阴离子向乙烧杯中移动，故C项说法正确；
D．溶液中的Fe2(SO4)3浓度变为1.5mol/L，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的铁离子的物质的量为0.2L×0.5mol/L×2=0.2mol，转移的电子为0.2mol，故D项说法错误；
综上所述，说法不正确的是D项，故答案为D。
5．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是（ ）
A．O2在电极b上发生还原反应
B．溶液中OH-向电极a移动
C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4:5
D．负极的电极反应式为2NH3-6e- +6OH-=N2+6H2O
【答案】C
【分析】
结合图可知，该装置为原电池装置，氨气在a电极失电子得氮气，a极为负极，氧气在b极得电子，b电极为正极，结合原电池相关知识解答。
【详解】
A．b电极为正极，氧气在电极b上得电子，发生还原反应，A正确；
B．原电池中阴离子在电解质溶液中向负极移动，则溶液中OH-向电极a移动，B正确；
C．NH3在负极失电子得N2，O2在正极得电子氧元素变为-2价，根据得失电子守恒有4NH3~12e-~3O2，则消耗NH3与O2的物质的量之比=4:3，C错误；
D．氨气在负极失电子得氮气，结合电解质溶液为KOH溶液写出负极的电极反应式为2NH3-6e- +6OH-=N2+6H2O，D正确。
答案选C。
6．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ/mol，下列说法正确的是（ ）
A．电极a 发生反应为还原反应
B．标准状况下，每 11.2 L H2S 参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区
C．当电极a的质量增加64 g 时，电池内部释放632 kJ 的热能
D．电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e- = 4OH-
【答案】B
【分析】
由2H2S(g)+O2(g) =S2(s)+2H2O(l)可知，O2在正极b发生还原反应，电极反应式为O2+4H++4e- =2H2O，H2S在负极a发生氧化反应，电极反应式为2H2S-4e-=4H++S2。
【详解】
A. 电极a 为负极，发生氧化反应，A错误。
B. 由电极反应式2H2S-4e-=4H++S2可知，标准状况下，每 11.2 L H2S 即0.5 mol H2S参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区，B正确。
C. 反应由化学能转化为电能，电池内部释放的热能小于632 kJ，C错误。
D. 该电池是质子固体做电解质，所以电极反应式为O2+4H++4e- =2H2O，D错误。
7．食品包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧过程与电化学知识相关。下列分析正确的是
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长食品保质期
B．脱氧过程中炭作原电池正极，电极反应为：4H++O2+4e-=2H2O
C．含有0.56 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气168 mL(标准状况)
D．该过程实现了电能到化学能的转化
【答案】C
【分析】
Fe、C和NaCl溶液构成原电池，因为是脱氧剂，说明发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极，C作正极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+、正极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，生成的亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁。
【详解】
A．该装置构成原电池，原电池反应为放热反应，所以脱氧过程为放热反应，故A错误；
B．炭作正极，氧气在正极上得电子发生还原反应，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，故B错误；
C．负极反应式为Fe-2e-=Fe2+、正极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，生成的亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，所以Fe单质最终转化为+3价铁元素，0.56gFe的物质的量为0.01mol，完全转化为+3价铁元素时，转移电子的物质的量为0.03mol，根据转移电子守恒消耗氧气体积×22.4L/mol=168mL，故C正确；
D．原电池将化学能转化为电能，故D错误；
故选：C。
8．下列装置为某实验小组设计的 Cu－Zn 原电池，关于其说法错误的是
A．装置甲中电子流动方向为：Zn→电流表→Cu
B．装置乙比装置甲提供的电流更稳定
C．装置乙盐桥中可用装有琼胶的 Na2CO3饱和溶液
D．若装置乙中盐桥用铁丝替代，反应原理发生改变
【答案】C
【详解】
A，装置甲中，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，电子由负极经导线流向正极，故A正确；
B、装置乙使用了盐桥，起着平衡电荷的作用，比装置甲提供的电流稳定，故B正确；
C、装置乙盐桥中若用 Na2CO3饱和溶液代替KCl饱和溶液，则电池工作时，CO32-移向ZnSO4溶液，Zn2+和CO32-发生反应，产生沉淀堵塞盐桥，不能形成闭合回路，使原电池停止工作，故C错误；
D、若装置乙中盐桥用铁丝替代，右侧中形成Fe、Cu和硫酸铜溶液的原电池，左侧为电解池，反应原理发生改变，故D正确。
故选C。
9．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2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H2O解离成H+和OH-，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a膜是阴离子交换膜，b膜是阳离子交换膜
B．放电时负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)
C．放电时多孔Pd纳米片附近pH不变
D．充电时Zn与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能
【答案】B
【分析】
根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH， 总的电极反应为：Zn+2OH- +2H2O+CO2= Zn(OH)+HCOOH，充电时的电极反应与放电时的反应相反，由此分析。
【详解】
A. 由图可知，a膜释放出氢离子，是阳离子交换膜，b膜释放出氢氧根离子，是阴离子交换膜，故A错误；
B. 根据图示可知，放电时是原电池，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，故B正确；
C. 放电时多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，溶液酸碱增强，pH变小，故C错误；
D. 放电时Zn为负极，充电时Zn与外接直流电源负极相连，将电能转化为化学能，故D错误；
故选B。
10．某学习小组用实验验证牺牲阳极的阴极保护法装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．实验过程加入氯化钠是增大电解质溶液的离子浓度以加快反应速率
B．Zn电极作为负极，发生还原反应
C．向烧杯中滴入铁氰化钾后，铁电极附近出现蓝色沉淀
D．实验过程会观察到电压表指针有偏转，是产生气流所致
【答案】A
【详解】
A. 氯化钠不参与反应，但可以增加导电能力，加快反应速率，故A正确；
B. 锌比铁活泼，锌作负极，化合价升高，被氧化，发生氧化反应，故B错误；
C. 铁氰化钾验证Fe2+，当有蓝色沉淀生成时，说明溶液中含有Fe2+，但Fe不参加反应，溶液中没有Fe2＋，故C错误；
D. 此装置为原电池装置，因此锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，指针偏转，是因为有电流的通过，故D错误；
故选A。
11．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池反应为：Ag2O+Zn =2Ag+ZnO。据此判断下列叙述，其中正确的是( )
A．Ag2O是负极，Zn是正极
B．在使用过程中，电池负极区溶液pH减小
C．在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
【答案】B
【解析】
【分析】
该电池的电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池反应为：Ag2O+Zn =2Ag+ZnO，则正极反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，负极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O。
【详解】
A. 反应中，Ag2O作氧化剂，Zn作还原剂，则Ag2O是正极，Zn是负极，A错误；
B. 负极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，OH-在该区域被消耗，则该区域的pH减小，B正确；
C. 反应中，Zn是负极，Ag2O是正极，则电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,C错误；
D. 反应中，Ag2O作氧化剂，Zn作还原剂，则Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，D错误；
故合理选项为B。
12．如图所示是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是（ ）
A．氢氧燃料电池的正极反应式为
B．干电池工作时，向石墨电极移动
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207g
D．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
【答案】C
【详解】
A．氢氧燃料电池的正极是O2得电子发生还原反应，电极反应式为反应式为，故A正确；
B．干电池的石墨是正极，则电池工作时H+向正极移动，即向石墨电极移动，故B正确；
C．铅蓄电池工作过程中，负极上铅失电子，生成硫酸铅，且硫酸铅在负极上析出，硫酸铅是难溶物质，则负极质量应该增加而非减小，故C错误；
D．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故D正确；
故答案为C。
13．下列说法正确的是（ ）
A．钢铁锈蚀时，Fe失去电子成为Fe3+
B．铅蓄电池（如图）在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀
D．铅蓄电池和碱性锌锰电池都属于二次电池
【答案】C
【详解】
A．钢铁锈蚀时，Fe作负极，铁失去电子生成Fe2+，A不正确；
B．铅蓄电池在放电过程中，负极Pb失电子后与电解质反应生成PbSO4，质量增大，B不正确；
C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，此时钢铁闸门作阴极，可阻止钢铁闸门中的铁失电子，从而防止闸门被腐蚀，C正确；
D．碱性锌锰电池在放电后不能进行充电，属于一次电池，D不正确；
故选C。
14．下列说法正确的是（ ）
A．酸性锌锰干电池是一次电池，碱性锌锰干电池是二次电池
B．铅蓄电池是一次电池，锂离子电池是二次电池
C．燃料电池的能量转化率可达100%
D．废旧电池集中处理的主要目的是防止电池中的重金属污染水源及土壤
【答案】D
【详解】
A.次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，如酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池等，A错误；
B.可充电电池又称二次电池或蓄电池，放电后可通过充电的方式使电池内的活性物质再生而继续使用的电池，如铅蓄电池、锂离子电池等，B错误；
C.燃料电池除将化学能转化为电能外，还有一部分转化为热能，能量转化率小于100%，C错误；
D.电池中含有的汞、镉、锰等重金属会污染土壤和水源，需要集中处理，D正确；
答案选D。
15．某充电宝锂离子电池的总反应为nLi+Li1-nMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MHM+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是( )
A．锂离子电池放电时Li+向正极迁移
B．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式：LiMn2O4－ne－=Li1-nMn2O4+nLi＋
C．图像可表示用镍氢电池给锂离子电池充电
D．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e－=Ni(OH)2+OH－
【答案】C
【详解】
A．原电池“同性相吸”即锂离子电池放电时Li+向正极迁移，故A正确；
B．锂离子电池放电时，Li化合价升高，作负极，Li1-nMn2O4作正极，电极反应式为：nLi＋ + Li1-nMn2O4+ ne－= LiMn2O4，因此锂离子电池充电时，阳极的电极反应式：LiMn2O4－ne－=Li1-nMn2O4+nLi＋，故B正确；
C．根据图像得到锂离子电池放电，镍氢电池充电，因此表示为用锂离子电池给镍氢电池充电，故C错误；
D．镍氢电池放电时，NiOOH中Ni化合价降低，得到电子，是原电池的正极，因此正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e－=Ni(OH)2+OH－，故D正确。
综上所述，答案为C。
16．某非水相可充电电池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．充电时，a接直流电源的负极
B．图中的离子交换膜为阳离子交换膜
C．放电时，正极的电极反应式为
D．放电过程中负极区浓度逐渐增大
【答案】D
【详解】
A．Mg为原电池的负极，所以充电时，a接直流电源的负极，故A正确；
B．交换膜允许通过，应选择阳离子交换膜，故B正确；
C．放电时，正极的电极反应式为，故C正确；
D．放电过程中负极区每生成，就会有通过阳离子交换膜，所以中浓度保持不变，故D错误。
综上所述，答案为D。
17．全钒液流电池的放电原理为＋V2＋＋2H＋＝VO2＋＋V3＋＋H2O，该电池续航能力强，充电时间短。用太阳能电池给全钒液流电池充电的装置示意图如图所示。下列说法错误的是
A．太阳能电池放电时存在化学能转化为电能
B．电极M上的电势低于电极N上的电势
C．交换膜可选择质子交换膜
D．全钒液流电池放电时，N极附近溶液的pH增大
【答案】A
【分析】
根据全钒液流电池的放电原理为＋V2＋＋2H＋＝VO2＋＋V3＋＋H2O，可知放电时，正极反应为+2H++e-=VO2＋+ H2O，负极反应为V2+- e- = V3+，由此可知，充电时，M为阴极，N为阳极，据此分析解答。
【详解】
A. 太阳能电池放电时存在光能转化为电能，A项错误；
B. 由图知，M为阴极，N为阳极，则电极M上的电势低于电极N上的电势，B项正确；
C. 由放电总反应知，阳极反应式为VO2＋+ H2O - e- =+2H+，阴极反应式为V3++e- =V2+，则交换膜适合选择质子交换膜，C项正确；
D. 全钒液流电池放电时，N极反应式为+2H++e-=VO2＋+ H2O，溶液的pH增大，D项正确；
故选A。
18．以完全非碳的Pd包覆纳米多孔金(NPG@Pd)为一体化催化剂的可再充Al-CO2电池示意图如下所示，其正极采用纯CO2作为活性材料，放电时生成碳酸铝和碳。下列说法错误的是：
A．放电时，铝箔失去电子生成A13+，A13+移向正极
B．放电时，电流由正极经负载、铝箱、电解质，回到NPG@Pd电极
C．充电时，阳极反应式为2Al2(CO3)3+3C-12e-=4A13++9CO2↑
D．电池放电和充电时的总反应为2Al+6CO2Al(C2O4)3
【答案】D
【详解】
A.放电时，铝箔作负极，铝失去电子生成Al3+，原电池中阳离子移向正极，故Al3+移向正极，A正确；
B.原电池中电流由正极流向负极，故放电时，电流由正极经负载、铝箱、电解质，回到NPG@Pd电极，B正确；
C.充电时为电解池，阳极发生氧化反应，则阳极反应式为2Al2(CO3)3+3C-12e-=4A13++9CO2↑，C正确；
D.因放电时生成碳酸铝和碳，则电池放电和充电时的总反应为4Al+9CO22Al2(CO3)3+3C，D错误；
答案选D。
19．2020年3月29日，全球新能源汽车领导者比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。“刀片电池”是将传统磷酸铁锂电池电芯加长，使单个电芯形状扁平、窄小，再通过多个“刀片”捆扎形成模组，通过少数几个大模组的组合成电池。“刀片电池”放电时结构如下，正极反应为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4，下列说法错误的是（ ）
A．“刀片电池”和三元锂电池（镣钻锭酸锂电池）相比几乎没有污染
B．放电时，负极反应为LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6
C．充电时，锂离子在阴极脱嵌；放电时，锂离子在正极脱嵌
D．该电池维持电流强度4.825A，工作10分钟，理论上正极增加重量0.21g（已知F=96500C/mol）
【答案】C
【分析】
磷酸铁锂电池放电时，负极反应：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，正极反应：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4；充电时，阳极接正极，电极反应式：LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+，阴极接负极，电极反应式：Li1-xC6+ xLi++ xe-= LiC6。
【详解】
A．“刀片电池”的总反应：LiC6+ Li1-xFePO4= Li1-xC6+LiFePO4，由锂离子的得失转移而发生反应，几乎无污染，A正确，不选；
B．放电时为原电池，负极发生氧化反应，电极反应式为：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，B正确，不选；
C．脱嵌意思是锂从正极材料中出来的过程，充电时，阳极的电极材料产生锂离子，电极反应式为：：LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+，放电时，负极材料产生锂离子，电极反应式为：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，则充电时，锂离子在阳极脱嵌；放电时，锂离子在负极脱嵌，C错误，符合题意；
D．维持电流强度4.825A，工作10分钟，则电量为4.825A×600s=2895C，转移电子的物质的量为，则正极增加重量为：，D正确，不选；
答案选C。
二、非选择题`
20．(1)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。
电池反应为FePO4+LiLiFePO4，电解质为含Li+的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向__极移动(填“正”或“负”)，负极反应为Li-e-=Li+，则正极反应式为___。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是__(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为__。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH__(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】正 FePO4+Li++e-=LiFePO4 a CH4-8e-+10OH-=+7H2O 减小
【详解】
(1)电池反应为FePO4+LiLiFePO4，放电过程是原电池，电池放电时Li+向正极移动，总反应方程式减去负极反应得到正极电极反应：FePO4+Li++e-=LiFePO4；
(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极，a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
②在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=+3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小。
浙江真题题组
1．[2021年4月浙江选考]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．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B．正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−
C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．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】A
【解析】A．Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误；
B．Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−，B项正确；
C．Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；
D．铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。故答案选A。
2．[2018年11月浙江选考]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
2．【答案】C
【解析】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。答案选C。
3．[2018年4月浙江选考]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
3．【答案】C
【解析】A项，在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项正确；
B项，Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项正确；
C项，正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C项错误；
D项，负极的反应式为Li-e-=Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH，故D项正确。综上所述，本题的正确答案为C。
4．[2021年11月浙江选考]金属(M)－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M作电池负极
B．电解质是熔融的MO
C．正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
D．电池反应：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)2
4．【答案】B
【解析】A、金属M失去电子，作电池负极，A正确；B、OH－向负极移动，所以电解质不可能是熔融的MO，B错误；C、氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，C正确；D、根据以上分析可知电池反应：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)2，D正确，答案选B。
点睛：掌握原电池的工作原理是解答的关键，即原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
5．[2021年4月浙江选考]银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如下。下列说法不正确的是
A．Zn电极是负极
B．Ag2O电极发生还原反应
C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
5．【答案】D
【解析】根据给出原电池原理反应，从化合价角度分析，Zn化合价升高失去电子为负极，电解质为KOH，电极方程式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A、C正确；Ag2O化合价降低为正极，被还原，B正确；总反应显示反应过程中消耗水，原溶液显碱性，所以碱性减弱，pH增大。
6．[2021·浙江理综]金属(M)−空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。
已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属−空气电池，Al−空气电池的理论比能量最高
C．M−空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne−4M(OH)n
D．在Mg−空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
6．【答案】C
【解析】明确原电池内部离子的移动方向。A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极表面，正确；B项，根据“已知”信息：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，可知单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为、、，所以铝的比能量比Mg、Zn的高，正确；C项，M−空气电池放电过程中，正极为氧气得到电子生成OH−，错误；D项，为了避免正极生成的OH−移至负极，应选用阳离子交换膜，正确。
7．[2021年4月浙江选考]Mg－H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如下。下列说法不正确的是
A．石墨电极是该电池的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋
D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再由石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
【答案】D
【解析】根据Mg－H2O2电池示意图得出，镁为负极，石墨为正极。A项，石墨电极是该电池的正极，A项正确；B项，石墨为正极，电极上发生还原反应，B项正确；C项，Mg电极为负极，电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋，C项正确；D项，电子不能通过电解质溶液，溶液中为离子导电，D项不正确。
全国真题题组
1.(2020年江苏高考)．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A．阴极的电极反应式为
B．金属M的活动性比Fe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.阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；
B.阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；
C.金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；
D.海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；
故选：C。
2. (2020年山东高考)．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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
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2:1
【答案】B
【解析】
A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；
B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；
C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；
D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；
故答案为B。
3. (2020年天津卷)．熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是
A．Na2S4的电子式为
B．放电时正极反应为
C．Na和Na2Sx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】
A．Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故A正确；
B．放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：，故B正确；
C．放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；
D．放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；
答案选C。
4. 2020年全国1卷）．．科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，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。
下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为
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
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
【答案】D
【解析】
由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn;
A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确，不选；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；
答案选D。
5．[2021新课标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，示意图如下所示。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
【答案】B
【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；
B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；
C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；
D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。故选B。
【点睛】本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。
6．[2021新课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−NiOOH(s)+H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−ZnO(s)+H2O(l)
D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；
B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH− (aq)− e− ＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；
C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH− (aq)− 2e− ＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；
D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH− 通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。答案选D。
7．[2021天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是
A．放电时，a电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
【答案】D
【解析】
【分析】放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn−2e− ═Zn2＋，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，充电时，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− 、阴极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。
【详解】A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，故A正确；
B、放电时，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大，故B正确；
C、充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− ，有0.02molI− 失电子被氧化，故C正确；
D、充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；故选D。
【点睛】本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大。
8．[2018新课标Ⅲ]一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2
【答案】D
【解析】本题考查的是电池的基本构造和原理，应该先根据题目叙述和对应的示意图，判断出电池的正负极，再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。A．题目叙述为：放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），选项B错误。C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D．根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1－)O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-x ＝ 2Li + (1－)O2，选项D正确。
点睛：本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：放电的负极，充电时应该为阴极；放电的正极充电时应该为阳极。
9．[2018新课标Ⅱ]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
A．放电时，ClO4－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− ＝2CO32－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
【答案】D
【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。A．放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；B．电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；C．放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；D．充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。答案选D。
10．[2021新课标Ⅲ]全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
【答案】D
【解析】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4，故A正确；B．原电池工作时，转移0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g，故B正确；C．石墨烯能导电，S8不能导电，利用掺有石墨烯的S8材料作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误。答案为A。
11．[2021·新课标Ⅲ]锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH−+2H2O2。下列说法正确的是
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH−)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH−−2e−
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
【答案】C
【解析】本题的解题关键是电极反应式的书写，首先根据氧化还原反应与原电池的关系，正确判断出Zn为电池负极，O2在正极获得电子，正极反应为O2+4e−+2H2O4OH−，该电极反应极为重要，1 mol O2反应转移4 mol电子，常用于相关计算。A、充电时阳离子向阴极移动，故错误；B、放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故错误；C、放电时，锌在负极失去电子，故正确；D、标准状况下22.4 L氧气的物质的量为1 mol，对应转移4 mol电子，故错误。
12．[2021·四川]某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1−xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6−xe−xLi++C6
C．充电时，若转移1 mol e−，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2−xe−Li1−xCoO2+xLi+
【答案】C
【解析】本题考查了电化学原理，意在考查考生运用电化学原理分析、解决实际问题的能力。明确该电池的充放电原理是解题的关键。电池放电时，阳离子由负极移向正极，A项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO2−xe−Li1−xCoO2+xLi+，D项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：C6+xe−+xLi+LixC6，当转移1 mol电子时，阴极(C6电极)析出1 mol Li，增重7 g，C项错误。
13．[2021·新课标II]Mg−AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是
A．负极反应式为Mg−2e−Mg2+
B．正极反应式为Ag++e−Ag
C．电池放电时Cl−由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
【答案】B
【解析】本题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解答实际问题的能力。该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2+，A项正确；正极反应为AgCl+e−Ag+Cl−，B项错误；电池放电时，Cl−从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑，D项正确。
10．[2021·海南][双选]某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42−+ 10H++6e−Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
【答案】AD
【解析】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2+6e−+8H2O2Fe(OH)3+10OH−，错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D．电池工作时阴离子OH−向负极迁移，正确；故选AD。
【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕原电池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。
14．[2021·上海]图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示
A．铜棒的质量 B．c(Zn2+)
C．c(H+) D．c(SO42−)
【答案】C
【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A．在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B．由于Zn是负极，不断发生反应Zn−2e−Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，错误；C．由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，正确；D．不参加反应，其浓度不变，错误。
一、原电池
1．原电池的基本概念
（1）原电池：把化学能转化为电能的装置。
（2）原电池的电极
负极：电子流出——发生氧化反应；
正极：电子流入——发生还原反应。
（3）原电池的构成条件
①能自发发生氧化还原反应。
②具有两个电极(金属和金属或金属和非金属，当负极材料作为负极反应物参加反应时，电极的活泼性不同)。
③形成闭合回路或在溶液中相互接触。
2．原电池的工作原理 (以Zn−Cu原电池为例]
单液原电池
双液原电池
装置图
电极与电极反应
负极(锌片) Zn−2e−Zn2+ (氧化反应)
正极(铜片) Cu2++2e−Cu (还原反应)
电子流向
由锌片沿导线流向铜片
离子迁移方向
阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移
电池反应方程式
Zn+Cu2+Cu+Zn2+
两类装置
的不同点
还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗
Zn与氧化剂Cu2+不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长
（1）原电池负极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，再通过溶液中的离子形成的内电路构成环路。
①在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀，如图所示。
②闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，如图所示。
（2）在原电池中，电流流动方向与电子流动方向相反。
（3）原电池的判定：一看有无外接电源，若有外接电源则为电解池，若无外接电源则可能为原电池；二看电极是否用导线相连并与电解质溶液形成闭合电路；三看电极与电解质溶液是否能发生自发的氧化还原反应。
3．原电池电极反应式的书写
（1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键，因此要发现原电池的总反应，其中化合价升高、即氧化反应在负极发生，化合价降低即还原反应在正极发生，不能一味看金属活泼性。例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，原电池的总反应为：，铜失去电子，是负极，其电极反应为：负极：Cu−2e−Cu2+；正极：2+ 4H+ + 2e−2H2O + 2NO2↑；再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，原电池的总反应为：失去电子，是负极，其电极反应为：，则负极：2Al + 8OH−−6e−2+ 2H2O；正极：6H2O+6e−6OH−+3H2↑。
（2）要注意电解质溶液的酸碱性。
电极反应的产物会因为电解质环境的不同而不同，如氧气作为燃料电池的正极反应物，酸式燃料电池正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；碱式燃料电池正极反应式为：；熔融状态下，燃料电池正极反应式为：；若正极同时通入二氧化碳气体，则正极反应式为：……因此，写电极方程式要把“能反应的不共存”原理加以应用，例如：在酸溶液中，电极反应式中不能出现OH−，在碱溶液中，电极反应式中不能出现H+，像CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以离子形式存在，而不是放出CO2气体；
（3）要考虑电子的转移数目。
在同一个原电池中，得失电子数相等、电荷守恒、元素质量守恒。
（4）要利用总的反应方程式。
从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。
注意：介质对电极反应式书写的影响
①中性溶液反应物若是H+得电子或OH−失电子，则H+或OH−均来自于水的电离。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH−。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有H+。
④水溶液中不能出现O2−。
二、原电池原理的应用
化学电源：人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池。如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池，以满足不同的需要。
加快反应速率：如实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气，用纯锌生成氢气的速率较慢，而用粗锌可大大加快化学反应速率，这是因为在粗锌中含有杂质，杂质和锌形成了无数个微小的原电池，加快了反应速率。
比较金属的活动性强弱：一般来说，负极比正极活泼。
防止金属的腐蚀：金属的腐蚀指的是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应，使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程。在金属腐蚀中，我们把不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀，电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀：在潮湿的空气中，钢铁表面吸附一层薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧气、二氧化碳，含有少量的H+和OH−形成电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳形成了无数个微小的原电池，铁作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀：
负极：2Fe−4e−2Fe2+ 正极：O2+4e−+2H2O4OH−
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。因此可以用更活泼的金属与被保护的金属相连接(吸收阳极的阴极保护法)，或者让金属与电源的负极相连接（外接电源的阴极保护法）均可防止金属的腐蚀。
三、化学电源
1．电池的分类：
2．常见的化学电源
（1）一次电池
①锌银电池
锌银电池负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
电池总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
②
普通锌锰电池
碱性锌锰电池
装置
电极
反应
负极：Zn−2e−Zn2+
正极：2+2MnO2+2e−2NH3+Mn2O3+H2O
总反应：
Zn+2MnO2+2Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O
负极：Zn+2OH−−2e−Zn(OH)2
正极：2MnO2+2H2O+2e−2MnOOH
+2OH−
总反应：
Zn + 2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2
特点
优点：制作简单，价格便宜；
缺点：新电池会发生自动放电，使存放时间缩短，放电后电压下降较快
优点：克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电
（2）二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池
① 放电时的电极反应
负极：Pb(s)+(aq)−2e−PbSO4(s) (氧化反应)
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+(aq)+2e−PbSO4(s)+2H2O(l) (还原反应)
总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
② 充电时的电极反应
阴极：PbSO4(s)+2e−Pb(s)+(aq) (还原反应)
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)−2e−PbO2(s)+4H+(aq)+(aq) (氧化反应)
总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
（3）燃料电池
是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低。
A、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
装置
电池总反应
2H2+O22H2O
介
质
酸性
(H+)
负极：2H2−4e−4H+
正极：O2+4H++4e−2H2O
中性
(Na2SO4)
负极：2H2−4e−4H+
正极：O2+2H2O+4e−4OH−
碱性
(OH−)
负极：2H2+4OH−−4e−4H2O
正极：O2+2H2O+4e−4OH−
B、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：
①碱性电解质(KOH溶液为例)
总反应式：2CH3OH + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O
正极的电极反应式为：3O2 + 12e− + 6H2O===12OH−
负极的电极反应式为：CH3OH – 6e− +8OH− === CO32−+ 6H2O
②酸性电解质(H2SO4溶液为例)
总反应：2CH3OH +3O2 ===2CO2 + 4H2O
正极的电极反应式为：3O2+12e−+12H+ === 6H2O
负极的电极反应式为：2CH3OH −12e−+2H2O ===12H++ 2CO2
说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。
C、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2=== K2CO3+3H2O。
负极发生的反应：CH4− 8e− +8OH−===CO2 + 6H2O、CO2 + 2OH−===CO32− + H2O，所以：
负极的电极反应式为：CH4 +10OH− + 8e− === CO32− + 7H2O
正极发生的反应有：O2 + 4e− ===2O2−和O2− + H2O === 2OH−，所以：
正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e− === 4OH−
说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式。
D、铝—空气—海水电池
我国首创以铝—空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。
电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为：4Al−12e−===4Al3+
正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e−===12OH−
总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
说明：铝板要及时更换，铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积。
考向一 原电池工作原理
典例1 某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片制成如图所示的原电池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。下列有关该电池的说法正确的是
A．铜片上的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
B．外电路中电子由铜片经导线流向锌片
C．电池工作时电能直接转化为化学能
D．该电池工作时，若有13克锌被溶解，则铜片上产生标况下4.48 L H2
【解析】A项，在该装置图中，Zn、Cu及电解质溶液构成原电池。由于金属活动性：Zn>Cu，所以Zn为负极，失去电子，Cu为正极，在正极上溶液中的H＋得到电子，生成H2，错误；B项，外电路中电子由负极Zn片经导线流向Cu片，错误；C项，电池工作时，将化学能转化为电能，错误；D项，该电池工作时，若有13克锌被溶解，n(Zn)＝m÷M＝13 g÷65 g/mol＝0.2 mol，则由于在整个闭合回路中电子转移数目相等，所以铜片上产生标况下V(H2)＝nVm＝0.2 mol ×22.4 L/mol＝4.48 L，正确。
【答案】D
1．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O+6e−6OH−+3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe−3e−Fe3+
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e−H2↑
判断原电池正、负极的七种方法
必定不会出错的方法：
（1）根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
（2）根据电流方向或电子流动方向判断。
在外电路，电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。
（3）根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
可作参考的判断方法
（4）由组成原电池的两极材料判断。
一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(但也有一些并不与活泼性一致，如Mg、Al在酸性介质中，Mg作负极，而在碱性介质中，Al作负极)
（5）X极增重或减轻。
工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X极为正极；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。
（6）X极有气体产生。
工作后，X极上有气体产生，一般若发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极。
（7）根据X极附近pH的变化来判断。
析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X极为正极。
考向二 判断金属的活泼性及反应速率
典例1 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
【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。综合可知，A正确。
【答案】A
2．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是
【答案】D
【解析】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，发生：Zn+Cu2+Zn2++Cu，形成原电池，反应速率增大，反应用时少于b，但生成的氢气也少于b，图像应为D。
考向三 燃料电池
典例1 美国G－TEC燃料电池以利用民用燃气为原料气，其结构如下图，有关该电池的说法不正确的是
A．电池工作时，电流由负荷的a流向b
B．电池工作一段时间后，电解质物质的量理论上保持不变
C．通入空气的一极的电极反应式是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．外电路中每通过0.2 mol电子，所消耗的燃料体积不小于2.24 L(标况下)
【解析】外电路中电流由电池的正极流向负极，A项正确；电解质仅为传导作用，没有变化，B项正确；通入空气的一极是O2得到电子生成O2－，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，C项错误；因2H2＋O2===2H2O，2CO＋O2===2CO2，故外电路中每通过0.2 mol电子时，需消耗的标况下的氢气或一氧化碳均为2.24 L，D项正确。
【答案】C
3．糖生物电池是一种酶催化燃料电池(EFC)，它使用便宜的酶代替贵金属催化剂，利用空气氧化糖类产生电流。下列有关判断不合理的是
A．该电池不宜在高温下工作
B．若该电池为酸性介质，正极反应式为O2+4e−+4H+===2H2O
C．放电过程中，电池内阳离子向正极迁移
D．若该电池为碱性介质，以葡萄糖为原料并完全氧化，负极反应式为C6H12O6−24e−+6H2O===6CO2↑+
24H+
【答案】D
【解析】酶在高温下会失去生理活性，A项合理；若该电池为酸性介质，则H+会在正极与O2发生反应，正极反应式为：O2+4e−+4H+===2H2O，B项合理；根据原电池反应原理可知，放电过程中阳离子移向正极，C项合理；若该电池为碱性介质，则负极反应式为C6H12O6+36OH−−24e−===6+24H2O，D项不合理。
燃料电池电极反应书写的注意事项
（1）燃料电池的负极是可燃性气体，失去电子发生氧化反应；正极多为氧气或空气，得到电子发生还原反应，可根据电荷守恒来配平。
（2）燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。
（3）燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能生成OH−，碱性溶液中不能生成H+；水溶液中不能生成O2−，而熔融电解质中O2被还原为O2−。
（4）正负两极的电极反应在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应。
考向四 新型电池
典例1 某新型电池以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，负极材料采用Pt，正极材料采用MnO2(既作电极材料又对该极的电极反应具有催化作用)，该电池可用作卫星、深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．每消耗3 mol H2O2，转移6 mol e－
B．电池工作时Na＋从b极区移向a极区
C．a极上的电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O
D．b极材料是MnO2，该电池总反应方程式：NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O
【解析】正极电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3 mol H2O2，转移的电子为6 mol，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则Na＋从a极区移向b极区，故B错误；负极发生氧化反应生成BO，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，故C正确；电极b采用MnO2为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，负极发生氧化反应生成BO，该电池总反应方程式为NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，故D正确。
【答案】B
4．现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法正确的是
A．电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极
B．A极的电极反应式为+e−Cl−+
C．当外电路中有0.2 mol e−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA
D．B极为电池的正极，发生还原反应
【答案】C
【解析】由H+的迁移方向知，A为正极、B为负极。电流从正极A沿导线流向负极B，故A错误；A为正极，正极有H+参与反应，电极反应式为+2e−+H+Cl−+，故B错误；据电荷守恒，当外电路中有0.2 mol e−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，故C正确；B为原电池负极，发生氧化反应，故D错误。
一、单选题
1．利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，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，装置如图所示。下列说法不正确的是
A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B．A电极上发生氧化反应，B为正极
C．电极A极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+
D．当有2.24 LNO2(标准状况) 被处理时，转移电子为0.4 mol
【答案】C
【分析】
根据总反应可知NO2被还原，NH3被氧化，所以通入NO2的B极为正极，通入NH3的A极为负极。
【详解】
A．原电池中电流由正极经外电路流向负极，B为正极，A为负极，即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A正确；
B．根据分析可知A电极上NH3失电子发生氧化反应为负极，B电极上NO2得电子被还原为正极，故B正确；
C．电解质溶液呈碱性，所以电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故C错误；
D．2.24 LNO2(标准状况)的物质的量为0.1mol，该反应中NO2中氮元素由+4价变为0价，所以转移的电子为0.4mol，故D正确；
综上所述答案为C。
2．某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极材料，以吸收溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图所示。电池总反应为：，下列说法中，正确的是
A．放电时，移向Zn膜
B．充电时，含有Zn膜的碳纳米管纤维一端连接有机高聚物电源正极
C．放电时，电子由锌膜表面经有机高聚物至膜表面
D．放电时，电池的正极反应为：
【答案】D
【详解】
A．放电时Zn为负极，MnO2为正极，则移向MnO2膜，故A错误；
B．放电时Zn为负极，则充电时Zn膜与电源的负极连接，故B错误；
C．放电时电子由锌膜经外电路流向膜表面，故C错误；
D．放电过程正极上是二氧化锰得到电子生成MnOOH，电极反应为，故D正确；
故答案为D。
3．某种利用垃圾渗透液实现发电装置示意图如下，当该装置工作时，下列说法不正确的是
A．盐桥中K+向Y极移动
B．电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为16.8L
C．电子流由X极沿导线流向Y极
D．Y极发生的反应为2＋10e-＋6H2O===N2↑＋12OH—，周围pH增大
【答案】B
【分析】
根据处理垃圾渗滤液并用其发电的示意图知道：装置属于原电池装置，X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，Y是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，电解质里的阳离子移向正极，阴离子移向负极，电流从正极流向负极，据此回答。
【详解】
A．处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，盐桥中的阳离子移向正极，即盐桥中K+向Y极移动，故A正极；
B．X是负极，氨气发生失电子的氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O，Y是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，则总反应式为：5NH3+3═4N2+6H2O+3OH-，则电路中流过7.5 mol电子时，共产生标准状况下N2的体积为×4mol×22.4L/mol=44.8L，故B错误；
C．电子从负极经外电路流向正极，即X极沿导线流向Y极，故C正确；
D．Y是正极，发生得电子的还原反应，2+10e-+6H2O═N2↑+12OH-，生成氢氧根离子，周围pH 增大，故D正确；
故答案为B。
4．根据反应设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和溶液。下列说法不正确的是
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．甲烧杯中的电极反应式：
C．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡
D．忽略溶液体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为0.1mol
【答案】D
【分析】
根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极，石墨b是负极。
【详解】
A．由上述分析可知，b是原电池的负极，发生氧化反应，故A项说法正确；
B．甲烧杯中发生还原反应生成Mn2+，电极反应式为+5e−+8H+=Mn2++4H2O，故B项说法正确；
C．电池工作时，甲烧杯中正电荷减少，乙烧杯中正电荷增加，因此盐桥中阳离子向甲烧杯中移动，阴离子向乙烧杯中移动，故C项说法正确；
D．溶液中的Fe2(SO4)3浓度变为1.5mol/L，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的铁离子的物质的量为0.2L×0.5mol/L×2=0.2mol，转移的电子为0.2mol，故D项说法错误；
综上所述，说法不正确的是D项，故答案为D。
5．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是（ ）
A．O2在电极b上发生还原反应
B．溶液中OH-向电极a移动
C．反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4:5
D．负极的电极反应式为2NH3-6e- +6OH-=N2+6H2O
【答案】C
【分析】
结合图可知，该装置为原电池装置，氨气在a电极失电子得氮气，a极为负极，氧气在b极得电子，b电极为正极，结合原电池相关知识解答。
【详解】
A．b电极为正极，氧气在电极b上得电子，发生还原反应，A正确；
B．原电池中阴离子在电解质溶液中向负极移动，则溶液中OH-向电极a移动，B正确；
C．NH3在负极失电子得N2，O2在正极得电子氧元素变为-2价，根据得失电子守恒有4NH3~12e-~3O2，则消耗NH3与O2的物质的量之比=4:3，C错误；
D．氨气在负极失电子得氮气，结合电解质溶液为KOH溶液写出负极的电极反应式为2NH3-6e- +6OH-=N2+6H2O，D正确。
答案选C。
6．十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，意味着对大气污染防治比过去要求更高。硫化氢—空气质子交换膜燃料电池实现了发电、环保的有效结合，已知：2H2S(g)+O2(g) = S2(s)+2H2O(l) △H= -632 kJ/mol，下列说法正确的是（ ）
A．电极a 发生反应为还原反应
B．标准状况下，每 11.2 L H2S 参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区
C．当电极a的质量增加64 g 时，电池内部释放632 kJ 的热能
D．电极b上发生的电极反应为O2+2H2O+4e- = 4OH-
【答案】B
【分析】
由2H2S(g)+O2(g) =S2(s)+2H2O(l)可知，O2在正极b发生还原反应，电极反应式为O2+4H++4e- =2H2O，H2S在负极a发生氧化反应，电极反应式为2H2S-4e-=4H++S2。
【详解】
A. 电极a 为负极，发生氧化反应，A错误。
B. 由电极反应式2H2S-4e-=4H++S2可知，标准状况下，每 11.2 L H2S 即0.5 mol H2S参与反应，有1 mol H+ 经固体电解质膜进入正极区，B正确。
C. 反应由化学能转化为电能，电池内部释放的热能小于632 kJ，C错误。
D. 该电池是质子固体做电解质，所以电极反应式为O2+4H++4e- =2H2O，D错误。
7．食品包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧过程与电化学知识相关。下列分析正确的是
A．脱氧过程是吸热反应，可降低温度，延长食品保质期
B．脱氧过程中炭作原电池正极，电极反应为：4H++O2+4e-=2H2O
C．含有0.56 g铁粉的脱氧剂，理论上最多能吸收氧气168 mL(标准状况)
D．该过程实现了电能到化学能的转化
【答案】C
【分析】
Fe、C和NaCl溶液构成原电池，因为是脱氧剂，说明发生吸氧腐蚀，Fe易失电子作负极，C作正极，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+、正极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，生成的亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁。
【详解】
A．该装置构成原电池，原电池反应为放热反应，所以脱氧过程为放热反应，故A错误；
B．炭作正极，氧气在正极上得电子发生还原反应，电极反应为：2H2O+O2+4e-=4OH-，故B错误；
C．负极反应式为Fe-2e-=Fe2+、正极反应式为2H2O+O2+4e-=4OH-，生成的亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，所以Fe单质最终转化为+3价铁元素，0.56gFe的物质的量为0.01mol，完全转化为+3价铁元素时，转移电子的物质的量为0.03mol，根据转移电子守恒消耗氧气体积×22.4L/mol=168mL，故C正确；
D．原电池将化学能转化为电能，故D错误；
故选：C。
8．下列装置为某实验小组设计的 Cu－Zn 原电池，关于其说法错误的是
A．装置甲中电子流动方向为：Zn→电流表→Cu
B．装置乙比装置甲提供的电流更稳定
C．装置乙盐桥中可用装有琼胶的 Na2CO3饱和溶液
D．若装置乙中盐桥用铁丝替代，反应原理发生改变
【答案】C
【详解】
A，装置甲中，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，电子由负极经导线流向正极，故A正确；
B、装置乙使用了盐桥，起着平衡电荷的作用，比装置甲提供的电流稳定，故B正确；
C、装置乙盐桥中若用 Na2CO3饱和溶液代替KCl饱和溶液，则电池工作时，CO32-移向ZnSO4溶液，Zn2+和CO32-发生反应，产生沉淀堵塞盐桥，不能形成闭合回路，使原电池停止工作，故C错误；
D、若装置乙中盐桥用铁丝替代，右侧中形成Fe、Cu和硫酸铜溶液的原电池，左侧为电解池，反应原理发生改变，故D正确。
故选C。
9．我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2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H2O解离成H+和OH-，工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a膜是阴离子交换膜，b膜是阳离子交换膜
B．放电时负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)
C．放电时多孔Pd纳米片附近pH不变
D．充电时Zn与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能
【答案】B
【分析】
根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为CO2+2H++2e-=HCOOH， 总的电极反应为：Zn+2OH- +2H2O+CO2= Zn(OH)+HCOOH，充电时的电极反应与放电时的反应相反，由此分析。
【详解】
A. 由图可知，a膜释放出氢离子，是阳离子交换膜，b膜释放出氢氧根离子，是阴离子交换膜，故A错误；
B. 根据图示可知，放电时是原电池，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成Zn(OH)，负极的电极反应式为Zn+4OH--2e-=Zn(OH)，故B正确；
C. 放电时多孔Pd纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，溶液酸碱增强，pH变小，故C错误；
D. 放电时Zn为负极，充电时Zn与外接直流电源负极相连，将电能转化为化学能，故D错误；
故选B。
10．某学习小组用实验验证牺牲阳极的阴极保护法装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．实验过程加入氯化钠是增大电解质溶液的离子浓度以加快反应速率
B．Zn电极作为负极，发生还原反应
C．向烧杯中滴入铁氰化钾后，铁电极附近出现蓝色沉淀
D．实验过程会观察到电压表指针有偏转，是产生气流所致
【答案】A
【详解】
A. 氯化钠不参与反应，但可以增加导电能力，加快反应速率，故A正确；
B. 锌比铁活泼，锌作负极，化合价升高，被氧化，发生氧化反应，故B错误；
C. 铁氰化钾验证Fe2+，当有蓝色沉淀生成时，说明溶液中含有Fe2+，但Fe不参加反应，溶液中没有Fe2＋，故C错误；
D. 此装置为原电池装置，因此锌比铁活泼，锌作负极，铁作正极，指针偏转，是因为有电流的通过，故D错误；
故选A。
11．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池反应为：Ag2O+Zn =2Ag+ZnO。据此判断下列叙述，其中正确的是( )
A．Ag2O是负极，Zn是正极
B．在使用过程中，电池负极区溶液pH减小
C．在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
D．Zn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应
【答案】B
【解析】
【分析】
该电池的电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池反应为：Ag2O+Zn =2Ag+ZnO，则正极反应式为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，负极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O。
【详解】
A. 反应中，Ag2O作氧化剂，Zn作还原剂，则Ag2O是正极，Zn是负极，A错误；
B. 负极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，OH-在该区域被消耗，则该区域的pH减小，B正确；
C. 反应中，Zn是负极，Ag2O是正极，则电子由Zn极经外电路流向Ag2O极,C错误；
D. 反应中，Ag2O作氧化剂，Zn作还原剂，则Zn极发生氧化反应，Ag2O极发生还原反应，D错误；
故合理选项为B。
12．如图所示是几种常见的化学电源示意图,有关说法不正确的是（ ）
A．氢氧燃料电池的正极反应式为
B．干电池工作时，向石墨电极移动
C．铅蓄电池工作过程中，每通过2mol电子，负极质量减轻207g
D．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
【答案】C
【详解】
A．氢氧燃料电池的正极是O2得电子发生还原反应，电极反应式为反应式为，故A正确；
B．干电池的石墨是正极，则电池工作时H+向正极移动，即向石墨电极移动，故B正确；
C．铅蓄电池工作过程中，负极上铅失电子，生成硫酸铅，且硫酸铅在负极上析出，硫酸铅是难溶物质，则负极质量应该增加而非减小，故C错误；
D．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故D正确；
故答案为C。
13．下列说法正确的是（ ）
A．钢铁锈蚀时，Fe失去电子成为Fe3+
B．铅蓄电池（如图）在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，可防止闸门被腐蚀
D．铅蓄电池和碱性锌锰电池都属于二次电池
【答案】C
【详解】
A．钢铁锈蚀时，Fe作负极，铁失去电子生成Fe2+，A不正确；
B．铅蓄电池在放电过程中，负极Pb失电子后与电解质反应生成PbSO4，质量增大，B不正确；
C．将海水中钢铁闸门与电源的负极相连，此时钢铁闸门作阴极，可阻止钢铁闸门中的铁失电子，从而防止闸门被腐蚀，C正确；
D．碱性锌锰电池在放电后不能进行充电，属于一次电池，D不正确；
故选C。
14．下列说法正确的是（ ）
A．酸性锌锰干电池是一次电池，碱性锌锰干电池是二次电池
B．铅蓄电池是一次电池，锂离子电池是二次电池
C．燃料电池的能量转化率可达100%
D．废旧电池集中处理的主要目的是防止电池中的重金属污染水源及土壤
【答案】D
【详解】
A.次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，如酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池等，A错误；
B.可充电电池又称二次电池或蓄电池，放电后可通过充电的方式使电池内的活性物质再生而继续使用的电池，如铅蓄电池、锂离子电池等，B错误；
C.燃料电池除将化学能转化为电能外，还有一部分转化为热能，能量转化率小于100%，C错误；
D.电池中含有的汞、镉、锰等重金属会污染土壤和水源，需要集中处理，D正确；
答案选D。
15．某充电宝锂离子电池的总反应为nLi+Li1-nMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MHM+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是( )
A．锂离子电池放电时Li+向正极迁移
B．锂离子电池充电时，阳极的电极反应式：LiMn2O4－ne－=Li1-nMn2O4+nLi＋
C．图像可表示用镍氢电池给锂离子电池充电
D．镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e－=Ni(OH)2+OH－
【答案】C
【详解】
A．原电池“同性相吸”即锂离子电池放电时Li+向正极迁移，故A正确；
B．锂离子电池放电时，Li化合价升高，作负极，Li1-nMn2O4作正极，电极反应式为：nLi＋ + Li1-nMn2O4+ ne－= LiMn2O4，因此锂离子电池充电时，阳极的电极反应式：LiMn2O4－ne－=Li1-nMn2O4+nLi＋，故B正确；
C．根据图像得到锂离子电池放电，镍氢电池充电，因此表示为用锂离子电池给镍氢电池充电，故C错误；
D．镍氢电池放电时，NiOOH中Ni化合价降低，得到电子，是原电池的正极，因此正极的电极反应式：NiOOH+H2O+e－=Ni(OH)2+OH－，故D正确。
综上所述，答案为C。
16．某非水相可充电电池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．充电时，a接直流电源的负极
B．图中的离子交换膜为阳离子交换膜
C．放电时，正极的电极反应式为
D．放电过程中负极区浓度逐渐增大
【答案】D
【详解】
A．Mg为原电池的负极，所以充电时，a接直流电源的负极，故A正确；
B．交换膜允许通过，应选择阳离子交换膜，故B正确；
C．放电时，正极的电极反应式为，故C正确；
D．放电过程中负极区每生成，就会有通过阳离子交换膜，所以中浓度保持不变，故D错误。
综上所述，答案为D。
17．全钒液流电池的放电原理为＋V2＋＋2H＋＝VO2＋＋V3＋＋H2O，该电池续航能力强，充电时间短。用太阳能电池给全钒液流电池充电的装置示意图如图所示。下列说法错误的是
A．太阳能电池放电时存在化学能转化为电能
B．电极M上的电势低于电极N上的电势
C．交换膜可选择质子交换膜
D．全钒液流电池放电时，N极附近溶液的pH增大
【答案】A
【分析】
根据全钒液流电池的放电原理为＋V2＋＋2H＋＝VO2＋＋V3＋＋H2O，可知放电时，正极反应为+2H++e-=VO2＋+ H2O，负极反应为V2+- e- = V3+，由此可知，充电时，M为阴极，N为阳极，据此分析解答。
【详解】
A. 太阳能电池放电时存在光能转化为电能，A项错误；
B. 由图知，M为阴极，N为阳极，则电极M上的电势低于电极N上的电势，B项正确；
C. 由放电总反应知，阳极反应式为VO2＋+ H2O - e- =+2H+，阴极反应式为V3++e- =V2+，则交换膜适合选择质子交换膜，C项正确；
D. 全钒液流电池放电时，N极反应式为+2H++e-=VO2＋+ H2O，溶液的pH增大，D项正确；
故选A。
18．以完全非碳的Pd包覆纳米多孔金(NPG@Pd)为一体化催化剂的可再充Al-CO2电池示意图如下所示，其正极采用纯CO2作为活性材料，放电时生成碳酸铝和碳。下列说法错误的是：
A．放电时，铝箔失去电子生成A13+，A13+移向正极
B．放电时，电流由正极经负载、铝箱、电解质，回到NPG@Pd电极
C．充电时，阳极反应式为2Al2(CO3)3+3C-12e-=4A13++9CO2↑
D．电池放电和充电时的总反应为2Al+6CO2Al(C2O4)3
【答案】D
【详解】
A.放电时，铝箔作负极，铝失去电子生成Al3+，原电池中阳离子移向正极，故Al3+移向正极，A正确；
B.原电池中电流由正极流向负极，故放电时，电流由正极经负载、铝箱、电解质，回到NPG@Pd电极，B正确；
C.充电时为电解池，阳极发生氧化反应，则阳极反应式为2Al2(CO3)3+3C-12e-=4A13++9CO2↑，C正确；
D.因放电时生成碳酸铝和碳，则电池放电和充电时的总反应为4Al+9CO22Al2(CO3)3+3C，D错误；
答案选D。
19．2020年3月29日，全球新能源汽车领导者比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。“刀片电池”是将传统磷酸铁锂电池电芯加长，使单个电芯形状扁平、窄小，再通过多个“刀片”捆扎形成模组，通过少数几个大模组的组合成电池。“刀片电池”放电时结构如下，正极反应为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4，下列说法错误的是（ ）
A．“刀片电池”和三元锂电池（镣钻锭酸锂电池）相比几乎没有污染
B．放电时，负极反应为LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6
C．充电时，锂离子在阴极脱嵌；放电时，锂离子在正极脱嵌
D．该电池维持电流强度4.825A，工作10分钟，理论上正极增加重量0.21g（已知F=96500C/mol）
【答案】C
【分析】
磷酸铁锂电池放电时，负极反应：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，正极反应：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4；充电时，阳极接正极，电极反应式：LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+，阴极接负极，电极反应式：Li1-xC6+ xLi++ xe-= LiC6。
【详解】
A．“刀片电池”的总反应：LiC6+ Li1-xFePO4= Li1-xC6+LiFePO4，由锂离子的得失转移而发生反应，几乎无污染，A正确，不选；
B．放电时为原电池，负极发生氧化反应，电极反应式为：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，B正确，不选；
C．脱嵌意思是锂从正极材料中出来的过程，充电时，阳极的电极材料产生锂离子，电极反应式为：：LiFePO4- xe-= Li1-xFePO4+xLi+，放电时，负极材料产生锂离子，电极反应式为：LiC6-xe-=xLi++Li1-xC6，则充电时，锂离子在阳极脱嵌；放电时，锂离子在负极脱嵌，C错误，符合题意；
D．维持电流强度4.825A，工作10分钟，则电量为4.825A×600s=2895C，转移电子的物质的量为，则正极增加重量为：，D正确，不选；
答案选C。
二、非选择题`
20．(1)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。
电池反应为FePO4+LiLiFePO4，电解质为含Li+的导电固体，且充、放电时电池内两极间的隔膜只允许Li+自由通过而导电。该电池放电时Li+向__极移动(填“正”或“负”)，负极反应为Li-e-=Li+，则正极反应式为___。
(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是__(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为__。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH__(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】正 FePO4+Li++e-=LiFePO4 a CH4-8e-+10OH-=+7H2O 减小
【详解】
(1)电池反应为FePO4+LiLiFePO4，放电过程是原电池，电池放电时Li+向正极移动，总反应方程式减去负极反应得到正极电极反应：FePO4+Li++e-=LiFePO4；
(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极，a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
②在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=+3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小。
浙江真题题组
1．[2021年4月浙江选考]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．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加
B．正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−
C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．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】A
【解析】A．Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，H+氧化性较强，得电子变H2，因而c(H+)减小，A项错误；
B．Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O2Ag＋2OH−，B项正确；
C．Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，C项正确；
D．铅蓄电池总反应式为PbO2 + Pb + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。故答案选A。
2．[2018年11月浙江选考]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
2．【答案】C
【解析】由电子的流动方向可以得知左边为负极，发生氧化反应；右边为正极，发生还原反应，故选项A、B正确；电池的总反应没有O2参与，总反应方程式不存在氧气，故C选项不正确；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故D选项正确。答案选C。
3．[2018年4月浙江选考]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
3．【答案】C
【解析】A项，在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项正确；
B项，Li在负极失去电子变成了Li+，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项正确；
C项，正极氧气得到了电子后与氢结合形成氢氧根，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故C项错误；
D项，负极的反应式为Li-e-=Li+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，电池的总反应则为4Li+O2+2H2O==4LiOH，故D项正确。综上所述，本题的正确答案为C。
4．[2021年11月浙江选考]金属(M)－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M作电池负极
B．电解质是熔融的MO
C．正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
D．电池反应：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)2
4．【答案】B
【解析】A、金属M失去电子，作电池负极，A正确；B、OH－向负极移动，所以电解质不可能是熔融的MO，B错误；C、氧气在正极发生得到电子的还原反应，正极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，C正确；D、根据以上分析可知电池反应：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)2，D正确，答案选B。
点睛：掌握原电池的工作原理是解答的关键，即原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
5．[2021年4月浙江选考]银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如下。下列说法不正确的是
A．Zn电极是负极
B．Ag2O电极发生还原反应
C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
5．【答案】D
【解析】根据给出原电池原理反应，从化合价角度分析，Zn化合价升高失去电子为负极，电解质为KOH，电极方程式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，A、C正确；Ag2O化合价降低为正极，被还原，B正确；总反应显示反应过程中消耗水，原溶液显碱性，所以碱性减弱，pH增大。
6．[2021·浙江理综]金属(M)−空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。
已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属−空气电池，Al−空气电池的理论比能量最高
C．M−空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne−4M(OH)n
D．在Mg−空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
6．【答案】C
【解析】明确原电池内部离子的移动方向。A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极表面，正确；B项，根据“已知”信息：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，可知单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多，则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为、、，所以铝的比能量比Mg、Zn的高，正确；C项，M−空气电池放电过程中，正极为氧气得到电子生成OH−，错误；D项，为了避免正极生成的OH−移至负极，应选用阳离子交换膜，正确。
7．[2021年4月浙江选考]Mg－H2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如下。下列说法不正确的是
A．石墨电极是该电池的正极
B．石墨电极上发生还原反应
C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋
D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再由石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
【答案】D
【解析】根据Mg－H2O2电池示意图得出，镁为负极，石墨为正极。A项，石墨电极是该电池的正极，A项正确；B项，石墨为正极，电极上发生还原反应，B项正确；C项，Mg电极为负极，电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋，C项正确；D项，电子不能通过电解质溶液，溶液中为离子导电，D项不正确。
全国真题题组
1.(2020年江苏高考)．将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是
A．阴极的电极反应式为
B．金属M的活动性比Fe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.阴极的钢铁设施实际作原电池的正极，正极金属被保护不失电子，故A错误；
B.阳极金属M实际为原电池装置的负极，电子流出，原电池中负极金属比正极活泼，因此M活动性比Fe的活动性强，故B错误；
C.金属M失电子，电子经导线流入钢铁设备，从而使钢铁设施表面积累大量电子，自身金属不再失电子从而被保护，故C正确；
D.海水中的离子浓度大于河水中的离子浓度，离子浓度越大，溶液的导电性越强，因此钢铁设施在海水中的腐蚀速率比在河水中快，故D错误；
故选：C。
2. (2020年山东高考)．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NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
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2:1
【答案】B
【解析】
A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；
B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；
C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；
D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；
故答案为B。
3. (2020年天津卷)．熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为(x=5~3，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是
A．Na2S4的电子式为
B．放电时正极反应为
C．Na和Na2Sx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】
A．Na2S4属于离子化合物，4个硫原子间形成三对共用电子对，电子式为，故A正确；
B．放电时发生的是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：，故B正确；
C．放电时，Na为电池的负极，正极为硫单质，故C错误；
D．放电时，该电池是以钠作负极，硫作正极的原电池，充电时，是电解池，为隔膜，起到电解质溶液的作用，该电池为二次电池，故D正确；
答案选C。
4. 2020年全国1卷）．．科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，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。
下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为
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
D．充电时，正极溶液中OH−浓度升高
【答案】D
【解析】
由题可知，放电时，CO2转化为HCOOH，即CO2发生还原反应，故放电时右侧电极为正极，左侧电极为负极，Zn发生氧化反应生成；充电时，右侧为阳极，H2O发生氧化反应生成O2，左侧为阴极，发生还原反应生成Zn;
A．放电时，负极上Zn发生氧化反应，电极反应式为：，故A正确，不选；
B．放电时，CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1molCO2转化为HCOOH时，转移电子数为2mol，故B正确，不选；
C．充电时，阳极上H2O转化为O2，负极上转化为Zn，电池总反应为：，故C正确，不选；
D．充电时，正极即为阳极，电极反应式为：，溶液中H+浓度增大，溶液中c(H+)•c(OH-)=KW，温度不变时，KW不变，因此溶液中OH-浓度降低，故D错误，符合题意；
答案选D。
5．[2021新课标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，示意图如下所示。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
【答案】B
【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池的正极，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，反应的方程式为N2+6H++6MV+=6MV2++NH3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；
B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+−e−= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；
C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e−= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；
D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。故选B。
【点睛】本题考查原池原理的应用，注意原电池反应的原理和离子流动的方向，明确酶的作用是解题的关键。
6．[2021新课标Ⅲ]为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn—NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是
A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH−(aq)−e−NiOOH(s)+H2O(l)
C．放电时负极反应为Zn(s)+2OH−(aq)−2e−ZnO(s)+H2O(l)
D．放电过程中OH−通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO分散度高，A正确；
B、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH− (aq)− e− ＝NiOOH(s)＋H2O(l)，B正确；
C、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH− (aq)− 2e− ＝ZnO(s)＋H2O(l)，C正确；
D、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH− 通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。答案选D。
7．[2021天津]我国科学家研制了一种新型的高比能量锌−碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是
A．放电时，a电极反应为
B．放电时，溶液中离子的数目增大
C．充电时，b电极每增重，溶液中有被氧化
D．充电时，a电极接外电源负极
【答案】D
【解析】
【分析】放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn−2e− ═Zn2＋，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，充电时，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− 、阴极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，只有阳离子能穿过交换膜，阴离子不能穿过交换膜，据此分析解答。
【详解】A、放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，故A正确；
B、放电时，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大，故B正确；
C、充电时，b电极反应式为Zn2＋+2e− =Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br− +2I− −2e− =I2Br− ，有0.02molI− 失电子被氧化，故C正确；
D、充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；故选D。
【点睛】本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，易错选项是B，正极反应式为I2Br− +2e− =2I− +Br− ，溶液中离子数目增大。
8．[2018新课标Ⅲ]一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是
A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D．充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2
【答案】D
【解析】本题考查的是电池的基本构造和原理，应该先根据题目叙述和对应的示意图，判断出电池的正负极，再根据正负极的反应要求进行电极反应方程式的书写。A．题目叙述为：放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），选项B错误。C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D．根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li + (1－)O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-x ＝ 2Li + (1－)O2，选项D正确。
点睛：本题是比较典型的可充电电池问题。对于此类问题，还可以直接判断反应的氧化剂和还原剂，进而判断出电池的正负极。本题明显是空气中的氧气得电子，所以通氧气的为正极，单质锂就一定为负极。放电时的电池反应，逆向反应就是充电的电池反应，注意：放电的负极，充电时应该为阴极；放电的正极充电时应该为阳极。
9．[2018新课标Ⅱ]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
A．放电时，ClO4－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− ＝2CO32－+C
D．充电时，正极反应为：Na++e−＝Na
【答案】D
【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。A．放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；B．电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；C．放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−＝2CO32－+C，C正确；D．充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e−＝3CO2，D错误。答案选D。
10．[2021新课标Ⅲ]全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是
A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
【答案】D
【解析】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，随放电的进行可能发生多种反应，其中可能发生反应2Li2S6+2Li++2e−=3Li2S4，故A正确；B．原电池工作时，转移0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g，故B正确；C．石墨烯能导电，S8不能导电，利用掺有石墨烯的S8材料作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li和S8越多，即电池中Li2S2的量越少，故D错误。答案为A。
11．[2021·新课标Ⅲ]锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH−+2H2O2。下列说法正确的是
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH−)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH−−2e−
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
【答案】C
【解析】本题的解题关键是电极反应式的书写，首先根据氧化还原反应与原电池的关系，正确判断出Zn为电池负极，O2在正极获得电子，正极反应为O2+4e−+2H2O4OH−，该电极反应极为重要，1 mol O2反应转移4 mol电子，常用于相关计算。A、充电时阳离子向阴极移动，故错误；B、放电时总反应为：2Zn+O2+4KOH+2H2O===2K2Zn(OH)4，则充电时生成氢氧化钾，溶液中的氢氧根离子浓度增大，故错误；C、放电时，锌在负极失去电子，故正确；D、标准状况下22.4 L氧气的物质的量为1 mol，对应转移4 mol电子，故错误。
12．[2021·四川]某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1−xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6−xe−xLi++C6
C．充电时，若转移1 mol e−，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2−xe−Li1−xCoO2+xLi+
【答案】C
【解析】本题考查了电化学原理，意在考查考生运用电化学原理分析、解决实际问题的能力。明确该电池的充放电原理是解题的关键。电池放电时，阳离子由负极移向正极，A项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO2−xe−Li1−xCoO2+xLi+，D项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：C6+xe−+xLi+LixC6，当转移1 mol电子时，阴极(C6电极)析出1 mol Li，增重7 g，C项错误。
13．[2021·新课标II]Mg−AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是
A．负极反应式为Mg−2e−Mg2+
B．正极反应式为Ag++e−Ag
C．电池放电时Cl−由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
【答案】B
【解析】本题考查原电池原理的应用，意在考查考生运用化学理论知识解答实际问题的能力。该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2+，A项正确；正极反应为AgCl+e−Ag+Cl−，B项错误；电池放电时，Cl−从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑，D项正确。
10．[2021·海南][双选]某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42−+ 10H++6e−Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
【答案】AD
【解析】A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B．KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2+6e−+8H2O2Fe(OH)3+10OH−，错误；C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D．电池工作时阴离子OH−向负极迁移，正确；故选AD。
【名师点睛】原电池原理是建立在氧化还原和电解质溶液基础上，借助氧化还原反应实现化学能与电能的相互转化，是高考命题重点，题目主要以选择题为主，主要围绕原电池的工作原理、电池电极反应的书写与判断、新型电池的开发与应用等进行命题。
14．[2021·上海]图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示
A．铜棒的质量 B．c(Zn2+)
C．c(H+) D．c(SO42−)
【答案】C
【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A．在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B．由于Zn是负极，不断发生反应Zn−2e−Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，错误；C．由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，正确；D．不参加反应，其浓度不变，错误。
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