专题22原电池化学电源1．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是（）实验后的记录：①Cu为负极，Zn为正极②Cu极上有气泡产生，发生还原反应③SO42－向Cu极移动④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体⑤电子的流向是：Cu→Zn⑥正极反应式：Cu＋2e－===Cu2＋，发生氧化反应A．①②③B．②④C．②③④D．③④⑤【答案】B【解析】①Cu为正极，Zn为负极，故①错误；②Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故②正确；③SO42–带负电荷，向负极Zn移动，故③错误；④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25molH2，故④正确；⑤电子的流向是：Zn→Cu，故⑤错误；⑥正极反应式：2H＋＋2e－=H2↑，发生还原反应，故⑥错误；综上②④正确；答案选B。2．ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是( )18
A．该装置可以在高温下工作B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H＋D．该装置工作时，电能转化为化学能【答案】C【解析】A.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；B.原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C.由图片可知，负极为有机废水CH3COO-的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确；D.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。3．如图所示，电化学原理与微生物工艺相组合的电解脱硝法，可除去引起水华的NO3-原理是将NO3-还原为N2。下列说法正确的是（ ）A．若加人的是溶液，则导出的溶液呈碱性B．镍电极上的电极反应式为：C．电子由石墨电极流出，经溶液流向镍电极D．若阳极生成气体，理论上可除去mol【答案】A【解析】A项、阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，所以导出的溶液呈碱性，故A正确；18
B项、镍电极是阴极，是硝酸根离子得电子，而不是镍发生氧化反应，故B错误；C项、电子流入石墨电极，且电子不能经过溶液，故C错误；D项、由电极反应2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，生成1mol氮气消耗2mol的硝酸根离子，所以若阳极生成0.1mol气体，理论上可除去0.2molNO3-，故D错误。4．科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法不正确的是（）A．a为负极，b为正极B．b电极发生氧化反应C．H+从a极向b极移动D．负极反应式为：SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+【答案】B【解析】A．该原电池中，二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；B．b是正极，发生还原反应，故B错误；C．原电池中阳离子向正极，而a是负极、b是正极，所以H+从a极向b极移动，故C正确；D．负极上二氧化硫失电子发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故D正确。5．汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如下图所示，放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是A．Pb作为负极，失去电子，被氧化B．PbO2得电子，被还原C．负极反应是Pb＋SO42-－2e－===PbSO4D．电池放电时，溶液酸性增强【答案】D18
【解析】A．根据电池反应式知，铅失电子发生氧化反应，作负极，故A正确；B．二氧化铅得电子被还原，故B正确；C．负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)，故C正确；D．电池放电时，硫酸参加反应生成水，所以溶质的质量减少，溶剂的质量增加，所以溶液酸性减弱，故D错误。6．研究人员研制出一种可作为鱼雷和潜艇的储备电源的新型电池——锂水电池(结构如图)，使用时加入水即可放电。下列关于该电池的说法不正确的是( )A．锂为负极，钢为正极B．工作时负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋C．工作时OH－向钢电极移动D．放电时电子的流向：锂电极→导线→钢电极【答案】C【解析】A、电池以金属锂和钢为电极材料，LiOH为电解质，锂做负极，钢为正极，钢上发生还原反应，A正确；B、锂水电池中，锂是负极，发生失去电子的氧化反应：Li－e－＝Li+，B正确；C、原电池中，阴离子移向原电池的负极，即放电时OH-向负极锂电极移动，C错误；D、放电时电子流向为负极→导线→正极，即锂电极→导线→钢电极，D正确。7．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，此时硫酸铅电极处生成Pb。下列有关说法正确的是A．输出电能时，外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极B．放电时电解质LiCl－KCl中的Li＋向钙电极区迁移C．电池总反应为Ca＋PbSO4＋2LiClPb＋Li2SO4＋CaCl2D．每转移0.2mol电子，理论上消耗42.5gLiCl【答案】C【解析】A.输出电能时，电子由负极经过外电路流向正极，即从钙电极经外电路流向硫酸铅电极，A项错误；B.Li+带正电，放电时向正极移动，即向硫酸铅电极迁移，B项错误；C.18
负极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，正极电极反应方程式为：PbSO4+2e−+2Li+=Pb+Li2SO4，则总反应方程式为：PbSO4+Ca+2LiCl=Pb+CaCl2+Li2SO4，C项正确；D.钙电极为负极，电极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，根据正负极电极反应方程式可知2e−∼2LiCl，每转移0.2mol电子，消耗0.2molLiCl，即消耗85g的LiCl，D项错误。8．研究人员研发了一种“水电池”，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中，电池的总反应可表示为：5MnO2+2Ag+2NaCl==Na2Mn5O10+2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法不正确的是()A．Na+不断向“水电池”的正极移动B．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．负极反应式：Ag+Cl－+e－=AgClD．AgCl是氧化产物【答案】C【解析】A.电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na+不断向“水”电池的正极移动，A不符合题意；B.根据5MnO2+2e-=Mn5O102-可知，每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，B不符合题意；C.负极反应式为Ag+Cl--e-=AgCl，正极反应式为5MnO2+2e-=Mn5O102-，C符合题意；D.Ag失电子作还原剂，则AgCl是氧化产物，D不符合题意。9．支撑海港码头基础的钢管桩，常用下图的方法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（）A．该保护方法称为外加电流的阴极保护法B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管柱C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整【答案】C【解析】A.钢管桩连接电源的负极，不失电子，所以该保护方法称为外加电流的阴极保护法，故A正确；B.外电路中，电子从高硅铸铁流向电源正极，从电源负极流向钢管桩，故B正确；C.高硅铸铁作为惰性辅助阳极，不被损耗，故C错误；D.18
通入的保护电流应抑制钢管桩电化学腐蚀产生的电流，应该根据环境条件(pH值，离子浓度，温度)变化进行调整，故D正确。10．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e－+H2O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时，下列叙述正确的是A．石墨电极上的电势比Al电极上的低B．Al电极区的电极反应式：A1-3e-+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+C．每消耗27gAl，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同【答案】B【解析】A．根据上述分析，石墨为正极，Al为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，故A错误；B．MnO2得电子为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH)3，负极电极反应式为Al-3e-+3NH3•H2O═Al(OH)3+3NH4+，故B正确；C．电子从负极流向正极，但是电子只能在导线和电极上移动，不能通过溶液，故C错误；D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，负极生成的氢氧化铝会被氢氧化钠溶解，电极反应式不同，故D错误。11．微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是A．电池正极的电极反应：O2+2H2O+4e−4OH−B．电极M附近产生黄绿色气体C．若消耗1molS2−，则电路中转移8mole−D．将装置温度升高到60℃，一定能提高电池的工作效率18
【答案】C【解析】A.由图可知，电解质溶液为酸性，正极的电极反应是O2+4H++4e−2H2O，A项错误；B.M为阴极产生H2，N为阳极产生Cl2，B项错误；C.1molS2−转化成失8mole−，则电路中转移8mole-，C项正确；D.该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度未知，无法确定60℃时电池效率是否升高，D项错误。12．已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如下。下列说法错误的是A．电池工作时，溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移B．Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-C．电池工作结束后，电解质溶液的pH降低D．Al电极质量减轻13.5g，电路中通过9.03×1023个电子【答案】C【解析】A.根电池装置图分析，可知Al较活泼，作负极，而燃料电池中阴离子往负极移动，因而可推知OH-（阴离子）穿过阴离子交换膜，往Al电极移动，A正确；B.Ni为正极，电子流入的一端，因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子，又已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在，可知HO2-得电子变为OH-，故按照缺项配平的原则，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，B正确；C.根电池装置图分析，可知Al较活泼，Al失电子变为Al3+，Al3+和过量的OH-反应得到AlO2-和水，Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，因而总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+OH-，显然电池工作结束后，电解质溶液的pH升高，C错误；D.A1电极质量减轻13.5g，即Al消耗了0.5mol，Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，因而转移电子数为0.5×3NA=9.03×1023，D正确。13．中国是一个严重缺水的国家，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，下列说法不正确的是18
A．电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极B．B极为电池的阳极，电极反应式为CH3COO——8e−+4H2O═2HCO3—+9H+C．当外电路中有0.2mole−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NAD．A极的电极反应式为+H++2e−═Cl−+【答案】B【解析】A．原电池工作时，电流从正极经导线流向负极，即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极，故A正确；B．B极为电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O ═2HCO3-+9H+，B极不是阳极，故B错误；C．根据电子守恒可知，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，故C正确；D．A为正极，得到电子，发生还原反应，正极有氢离子参与反应，电极反应式为+2e-+H+═+Cl-，故D正确。14．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池。锌电池具有容量大、污染少等优点。电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。下列叙述正确的是（）A．锌为正极，空气进入负极反应B．负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2OC．正极发生氧化反应D．电解液可以是乙醇【答案】B【解析】A、在原电池中化合价升高的做负极，从总反应式中可以判断锌化合价升高，所以锌做负极，空气进入正极反应，A错误；B、锌做负极，负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O，B正确；C、正极发生的是还原反应，C错误；D、乙醇是非电解质，不能导电，因此电解液不能是乙醇，D错误。15．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－－4e－＝4H2O、O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，错误的是（）A．氧气通入正极发生氧化反应B．燃料电池的能量转化率不能达到100%C．供电时的总反应为：2H2＋O2＝2H2OD．产物为无污染的水，属于环境友好电池【答案】A【解析】A.氧气得到电子，发生还原反应，因此氧气通入正极发生还原反应，A错误；B.18
燃料电池的能量转化率不能达到100%，B正确；C.正负极反应是相加即得到总反应式，即供电时的总反应为：2H2＋O2＝2H2O，C正确；D.产物为无污染的水，属于环境友好电池，D正确。16．天然气的主要成分为CH4，可将CH4设计成燃料电池来解决能源问题，装置如图所示。在标准状况下，持续通入甲烷，消耗甲烷VL。下列说法错误的是（）A．当0
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