1. 如图是铅酸蓄电池构造示意图，电池的总反应式：，下列说法不正确的是（ ）。
A. 铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B. 电池工作时，电子由板通过导线流向板
C. 电池工作时，负极反应为
D. 电池工作时，移向板
【答案】C
【解析】铅酸蓄电池中，总反应式为Pb+PbO2+4H++2SO=2PbSO4+2H2O，依据元素化合价变化可知：Pb为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，PbO2为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O，电池工作时，电子从负极Pb沿导线流向正极PbO2，内电路中阳离子H+移向正极PbO2，阴离子SO42-移向负极Pb，据此分析解答。 铅蓄电池是可充电电池、是二次电池，充电时作为电解池，将电能转化为化学能储存，A正确； 电池工作时，电子从负极Pb沿导线流向正极PbO2，B正确； 电池工作时，负极Pb失去电子与SO结合生成PbSO4，所以电极反应式为Pb-2e-+SO=PbSO4，C错误；电池工作时，内电路中阳离子H+移向正极PbO2，阴离子SO移向负极Pb，D正确。
2.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。该电池总反应为PbSO4+
2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是（ ）。
A. 正极反应式：Ca+2Cl--2e-=CaCl2
B. 放电过程中，Li+向正极移动
C. 常温时，在正极与负极间接上电流表，指针偏转
D. 每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
【答案】B
【解析】正极发生还原反应，电极方程式为PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，A错误；放电过程中阳离子向正极移动，Li+向正极移动，B正确；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，C错误；根据电极方程式PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，可知每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05mol Pb，质量为10.35g，D错误。
3.《Nature》期刊曾报道一例CH3OH-O2原电池，其工作示意图如下。下列说法不正确的是（ ）。
A. 电极A是负极，发生氧化反应
B. 电极B的电极反应为O2 + 2e- + H+ = HO2-
C. 电解质溶液中H+由电极A流向B极
D. 外电路中通过6 mol电子，生成22.4 L CO2
【答案】D
【解析】通入CH3OH的一极A为负极，失去电子发生氧化反应，电解反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+，A正确；B极为正极，得电子发生还原反应，反应为O2+2e-+H+=HO2-，B正确；阳离子向正极移动，则电解质溶液中H+由A极流向B极，C正确；没有说明是否在标准状况下，无法计算气体的体积，D错误。
4.火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极。放电时，下列说法正确的是（ ）。
A. 将电能转化为化学能
B. 工作时Na+通过电解质移向正极
C. 该新型固态电池电解质可以选择水溶液环境
D. 负极上发生还原反应
【答案】B
【解析】Na为负极、碳纳米管为正极，负极上Na失电子生成Na+，正极上CO2得电子发生还原反应。该装置为原电池，化学能转化为电能，A错误；原电池中阳离子移向正极，则Na+通过电解质移向正极，B正确；Na为负极材料，化学性质活泼，能与水反应生成氢气，则不能选择水溶液作为电解质，C错误；放电时，负极上Na失电子生成Na+，发生氧化反应，D错误。
5.氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的反应如下，总反应为：2H2+O2═2H2O。某极反应：2H2+4OH--4e-═4H2O。下列说法不正确的是（ ）。
A. 氢气通入负极，氧气通入正极
B. 氢氧燃料电池将氢气和氧气燃烧产生的热能全部转化为电能
C. 供电时的正极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-
D. 产物为无污染的水，属于环境友好电池
【答案】B
【解析】氧气化合价降低为燃料电池的正极，燃料氢气化合价升高通入负极，A正确；氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，还会伴有热能等能量的释放，B错误；正极上是氧气得电子的还原反应，碱性环境下电极反应为O2+2H2O + 4e- = 4OH-，C正确；氢氧燃料电池的产物是水，对环境无污染，属于环境友好电池，D正确。
6.盐酸羟胺(NH2OH·HCl)是一种无机物，可用作合成抗癌药，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是（ ）。
A. 该装置能将电能转化为化学能，Pt电极为阳极
B. 图2中，A为，B为
C. 每制取0.1mol NH2OH·HCl，有2.24L(标准状况)H2参与反应
D. 正极电极反应为
【答案】D
【解析】该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，Fe电极NONH2OH·HCl，N元素化合价降低，作正极，Pt电极H2H+，H元素化合价升高，做负极，据此分析。该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，Fe电极NONH2OH·HCl，N元素化合价降低，作正极，Pt电极H2H+，H元素化合价升高，作负极，A错误；根据题意可知，NH2OH具有类似NH3的弱碱性，可以和盐酸反应生成盐酸羟胺，所以缺少的一步为反应为，图2中，A为H+，B为NH3OH+，B错误；由负极区反应可知，H2~2e-，又因为正负极区得失电子应守恒，若要制取0.1mol的NH2OH·HCl，则会转移0.3mol电子，因此可推知消耗0.15molH2，标准状况体积为3.36L，C错误；正极电极反应为，D正确。
7.如图为研究HCOOH燃料电池性能的装置，两电极区间用允许K+和H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是（ ）。
A. 电子由a极经外电路流向b极
B. 该燃料电池负极反应式为
C. 放电过程中需补充的物质X为H2SO4
D. 该装置总反应的离子方程式为
【答案】B
【解析】如图所示，该装置为原电池装置，Fe3+在电极b得到电子变为Fe2+，其电极反应式为，为正极；则电极a为负极，电极反应式为。
HCOOH燃料电池中， HCOOH发生失去电子的反应生成HCO3-，所以电极a为负极，b为正极，电子由 a 电极经外电路流向b电极，A 正确；电极a为负极， HCOOH失去电子生成HCO3-，电极反应式为，B错误；如图，Fe3+在电极b得到电子变为Fe2+，Fe2+与O2在X的作用下反应生成Fe3+和硫酸钾，可知该反应为，则X为H2SO4，C正确；根据负极反应式：，正极区域反应式：，，其总反应为，D正确。
8.有一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以进行废水处理，还能获得电能。下列装置处理含的废水。下列说法正确的是（ ）。
A. a极为负极，发生还原反应
B. 通过隔膜II进入右室
C. 负极反应为
D. 若处理含有29.5g的废水，模拟海水理论上可除NaCl 234g
【答案】D
【解析】由图中物质变化可知，CH3COO-在a极发生氧化反应，生成CO2，因此a极为负极，A错误；a极为负极，Cl-应该透过隔膜I进入左室，B错误；负极反应为，C错误；每消耗1molCH3COO-时，转移电子的物质的量为8mol，消耗8mol NaCl；若处理含有29.5g即0.5molCH3COO-的废水时，模拟海水理论上可除4mol NaCl，即234g，D正确。
9.十九大报告中提出要“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（ ）。
A. 盐桥中Cl-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N2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2NO3-＋10e-＋6H2O=N2↑＋12OH-，周围pH增大
【答案】D
【解析】由图示可知，X极氨气失电子发生氧化反应生成氮气，X是负极；Y电极NO3-得电子发生还原反应生成氮气，Y是正极。处理垃圾渗滤液的装置属于原电池装置，溶液中的阴离子移向负极，所以氯离子向X 极移动，A错误；电池总反应为5NH3+3 NO=4N2+6H2O+3OH-，该反应转移了15个电子，即转移15个电子生成4个氮气，故电路中流过7.5 mol电子时，产生2mol氮气，标准状况下N2的体积为44.8L，B错误；电流由正极流向负极，即电流由Y极沿导线流向X 极，C错误；Y是正极，NO3-得电子发生还原反应生成氮气，2NO＋10e-＋6H2O=N2↑＋12OH-，周围pH 增大，D正确。
10.（1）利用合适的催化剂和太阳光，以稀硫酸为电解质溶液，通过电化学装置也可将CO2转化为CO，装置原理如左下图所示：
该装置中甲为_______(填“正极”或“负极”)，正极反应式为_______。
（2）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如右上图所示。
①该微生物燃料电池，负极为_______(填“a”或“b”)。
②该电池正极电极反应式为_______。
③当电路中有0.5mol电子发生转移，则有_______mol的H+通过质子交换膜。
【答案】（1）负极 CO2+2H++2e-=CO+H2O （2）①a ②O2+4e-+4H+=2H2O ③0.5
【解析】（1）该装置中甲电极上水中的氧失去电子生成氧气，则为负极，则乙为正极，正极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O。（2）①微生物燃料电池中，通氧气的一极是正极，由微生物反应的一极是负极，故负极为a极；②该电池正极是氧气参与反应，电极方程式是O2+4e-+4H+=2H2O；③正极反应式是O2+4e-+4H+=2H2O，转移氢离子数目与电子转移数是1:1，所以当电路中有0.5mol电子发生转移，则0.5 mol的H+通过质子交换膜。
11.（1）飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板的能量转化形式是：_______能转化为电能等。
（2）镉镍蓄电池的工作原理为。当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池为飞船供电，此时在正极反应的物质是_______，负极附近溶液的碱性_______(填“增强”“减弱”或“不变”)。
（3）应急电池在紧急状况下会自动启动，工作原理为，工作时，当消耗32.5gZn时，理论上外电路转移的电子数目为_______。
【答案】（1）太阳或光 （2）NiOOH 减弱 （3）NA
【解析】（1）太阳能电池将太阳能转化为电能。（2）原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，正极反应的物质是NiOOH；负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，氢氧根浓度减小，碱性减弱。（3）32.5gZn的物质的量为0.5mol，根据反应可知1molZn生成Zn（OH）2时转移电子数为2NA，则0.5molZn转移电子数为NA。
真题链接
12. （2024·山东）由下列事实或现象能得出相应结论的是（ ）。
事实或现象 结论
A 向酸性溶液中加入草酸，紫色褪去 草酸具有还原性
B 铅蓄电池使用过程中两电极的质量均增加 电池发生了放电反应
C 向等物质的量浓度的，混合溶液中滴加溶液，先生成白色沉淀
D 为基元反应，将盛有的密闭烧瓶浸入冷水，红棕色变浅 正反应活化能大于逆反应活化能
【答案】AB
【解析】向酸性KMnO4溶液中加入草酸，紫色褪去说明KMnO4被还原成无色Mn2+，则草酸具有还原性，A符合题意；铅蓄电池放电时正极反应为PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O、负极反应为Pb-2e-+=PbSO4，正负极质量都增加，充电时阳极反应为PbSO4+2H2O-2e-= PbO2++4H+、阴极反应为PbSO4+2e-= Pb+，阴、阳极质量都减小，B符合题意；向等物质的量浓度的NaCl、Na2CrO4混合溶液中滴加AgNO3溶液，先生成AgCl白色沉淀，说明先达到AgCl的Ksp，但由于AgCl、Ag2CrO4的类型不相同，不能得出Ksp(AgCl) ＜Ksp(Ag2CrO4)，事实上Ksp(AgCl) ＞Ksp(Ag2CrO4)，C不符合题意；将盛有NO2的密闭烧瓶浸入冷水，红棕色变浅，说明降低温度平衡向正反应方向移动，正反应为放热反应，根据 H=正反应的活化能－逆反应的活化能＜0知，正反应的活化能小于逆反应的活化能，D不符合题意。
13.（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）。
A. Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B. Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C. MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O
D. 电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH)+Mn2++2H2O
【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Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的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H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，C正确；电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确。第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第2课时 化学电源
1. 如图是铅酸蓄电池构造示意图，电池的总反应式：，下列说法不正确的是（ ）。
A. 铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B. 电池工作时，电子由板通过导线流向板
C. 电池工作时，负极反应为
D. 电池工作时，移向板
2.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。该电池总反应为PbSO4+
2LiCl+Ca=CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是（ ）。
A. 正极反应式：Ca+2Cl--2e-=CaCl2
B. 放电过程中，Li+向正极移动
C. 常温时，在正极与负极间接上电流表，指针偏转
D. 每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
3.《Nature》期刊曾报道一例CH3OH-O2原电池，其工作示意图如下。下列说法不正确的是（ ）。
A. 电极A是负极，发生氧化反应
B. 电极B的电极反应为O2 + 2e- + H+ = HO2-
C. 电解质溶液中H+由电极A流向B极
D. 外电路中通过6 mol电子，生成22.4 L CO2
4.火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极。放电时，下列说法正确的是（ ）。
A. 将电能转化为化学能
B. 工作时Na+通过电解质移向正极
C. 该新型固态电池电解质可以选择水溶液环境
D. 负极上发生还原反应
5.氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质的这种电池在使用时的反应如下，总反应为：2H2+O2═2H2O。某极反应：2H2+4OH--4e-═4H2O。下列说法不正确的是（ ）。
A. 氢气通入负极，氧气通入正极
B. 氢氧燃料电池将氢气和氧气燃烧产生的热能全部转化为电能
C. 供电时的正极反应为O2+2H2O+4e-═4OH-
D. 产物为无污染的水，属于环境友好电池
6.盐酸羟胺(NH2OH·HCl)是一种无机物，可用作合成抗癌药，其化学性质类似NH4Cl。工业上主要采用图1所示的方法制备。其电池装置中含Fe的催化电极反应机理如图2所示。不考虑溶液体积变化，下列说法正确的是（ ）。
A. 该装置能将电能转化为化学能，Pt电极为阳极
B. 图2中，A为，B为
C. 每制取0.1mol NH2OH·HCl，有2.24L(标准状况)H2参与反应
D. 正极电极反应为
7.如图为研究HCOOH燃料电池性能的装置，两电极区间用允许K+和H+通过的半透膜隔开。下列说法错误的是（ ）。
A. 电子由a极经外电路流向b极
B. 该燃料电池负极反应式为
C. 放电过程中需补充的物质X为H2SO4
D. 该装置总反应的离子方程式为
8.有一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以进行废水处理，还能获得电能。下列装置处理含的废水。下列说法正确的是（ ）。
A. a极为负极，发生还原反应
B. 通过隔膜II进入右室
C. 负极反应为
D. 若处理含有29.5 g的废水，模拟海水理论上可除NaCl 234 g
9.十九大报告中提出要“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（ ）。
A. 盐桥中Cl-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N2的体积为16.8 L
C. 电流由X极沿导线流向Y极
D. Y极发生的反应为2NO3-＋10e-＋6H2O=N2↑＋12OH-，周围pH增大
10.（1）利用合适的催化剂和太阳光，以稀硫酸为电解质溶液，通过电化学装置也可将CO2转化为CO，装置原理如左下图所示：
该装置中甲为_______(填“正极”或“负极”)，正极反应式为_______。
（2）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如右上图所示。
①该微生物燃料电池，负极为_______(填“a”或“b”)。
②该电池正极电极反应式为_______。
③当电路中有0.5 mol电子发生转移，则有_______mol的H+通过质子交换膜。
11.（1）飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板的能量转化形式是：_______能转化为电能等。
（2）镉镍蓄电池的工作原理为。当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池为飞船供电，此时在正极反应的物质是_______，负极附近溶液的碱性_______(填“增强”“减弱”或“不变”)。
③应急电池在紧急状况下会自动启动，工作原理为，工作时，当消耗32.5 g Zn时，理论上外电路转移的电子数目为_______。
真题链接
12. （2024·山东）由下列事实或现象能得出相应结论的是（ ）。
事实或现象 结论
A 向酸性溶液中加入草酸，紫色褪去 草酸具有还原性
B 铅蓄电池使用过程中两电极的质量均增加 电池发生了放电反应
C 向等物质的量浓度的，混合溶液中滴加溶液，先生成白色沉淀
D 为基元反应，将盛有的密闭烧瓶浸入冷水，红棕色变浅 正反应活化能大于逆反应活化能
13.（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是（ ）。
A. Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B. Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C. MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O
D. 电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH)+Mn2++2H2O
