第02周 原电池的工作原理及化学电源
第Ⅰ卷（选择题）
选择题：本题共13个小题，每小题只有一个正确选项，共39分。
1． 下列设备工作时，化学能转化为电能的是（ ）。
A．碱性普通锌锰电池 B．天然气灶 C．风力发电 D．太阳能电池
【答案】A
【解析】原电池装置将化学能转化为电能，A正确；天然气灶将化学能转化为热能，B错误；风力发电将风能转化为电能，C错误；太阳能电池将太阳能转化为电能，D错误。
2.一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A. 氢能属于二次能源
B. 图中能量转化的方式至少有6种
C. 太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
D. 太阳能、风能、氢能都属于新能源
【答案】C
【解析】二次能源是经过转换后利用的能量。燃料电池是将化学能转化为电能，太阳能电池是将太阳能转化为电能。氢能属于二次能源，A正确；图中涉及的能量转化方式有太阳能、风能、水能转化为电能，电能与化学能的相互转化，电能向光能的转化，B正确；太阳能电池的供电原理与燃料电池不同，C错误；太阳能、风能、氢能都属于新能源，D正确。
3.如图是某同学设计的原电池装置，下列说法正确的是（ ）。
A. 电极I上发生氧化反应
B. 电子的移动方向：电极溶液→盐桥溶液→电极II
C. 该原电池的总反应式为
D. 盐桥中K+向左侧移动，Cl-向右侧移动
【答案】D
【解析】某同学设计的原电池装置，电极I上发生还原反应，为原电池正极，电极反应式为，电极II上发生氧化反应，为原电池负极，电极反应式为，据分析解答。电极I为原电池正极，发生还原反应，A错误；电子的移动方向为电极II→导线→电极I，B错误；该原电池的总反应式为，C错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中K+向正极移动，即向左侧移动，Cl-向负极移动，即向右侧移动，D正确。
4．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。
A. 电池工作时，发生氧化反应
B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为
【答案】C
【解析】Zn为原电池的负极，电极反应式为，MnO2为正极，电极反应式为。电池工作时，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，则电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，C正确；由电极反应式可知，反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为，D错误。
5.下列有关原电池的说法不正确的是（ ）。
A. 图甲所示装置中，盐桥中的K+向盛有溶液的烧杯中移动
B. 图乙所示装置中，正极的电极反应式为
C. 图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄
D. 图丁所示装置中，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】甲装置构成原电池，锌作负极，铜作正极；阳离子钾离子移向正极，即装有硫酸铜溶液的烧杯，A错误；
氧化银得电子发生还原反应，即，B正确；锌筒作负极被消耗，故使用一段时间后，锌筒会变薄，C正确；铅蓄电池总反应为，消耗了硫酸的同时生成水和难溶的硫酸铅，故电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D正确。
6．某学习小组查阅资料知，氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是（ ）。
A. 溶液A为溶液
B. 乙烧杯中的电极反应式为
C. 外电路电流方向为从a到b
D. 电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯
【答案】B
【解析】根据题意可知，氧化性：＞Fe3+，则在原电池反应中，乙烧杯中含有高锰酸钾，因此在b电极得电子，b电极为正极，则溶液A含有Fe2+，Fe2+在a电极失电子，a电极为负极，据此作答。由分析可知，Fe2+在a电极失电子，则溶液A含有Fe2+，A错误；乙烧杯中(b电极)发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为，B正确；根据分析可知，a电极为负极，b电极为正极，电流由正极沿导线流入负极，则电流从b经过外电路流向a，C错误；电池工作时，乙池消耗、H+，阳离子消耗更多，则盐桥中K+移向乙池，甲池Fe2+失电子生成Fe3+，正电荷数增多，则盐桥中的移向甲烧杯，D错误。
7．培根型碱性氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2==2H2O，电解液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使生成的H2O蒸发。下列叙述正确的是（ ）。
A. 该电池工作时能发出蓝色火焰
B. 通入H2的一极为正极，通入O2的一极为负极
C. 该电池工作时，电子由通入H2的一极经电解质溶液到通入O2的一极
D. 负极的电极反应式为
【答案】D
【解析】碱性氢氧燃料电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子生成氢氧根离子。
该电池中燃料不燃烧，直接将化学能转化为电能，所以不能发出蓝色火焰，A错误；负极上失电子，正极上得电子，所以通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，B错误；该电池工作时，电子不能在电解质溶液中移动，电子由通入H2的一极经外电路到通入O2的一极，C错误；碱性氢氧燃料电池中，负极氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，D正确。
8.有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是（ ）。
A. 图Ⅰ所示电池中，的作用是作催化剂
B. 图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式：
C. 图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式：
D. 图Ⅳ所示电池中，是还原剂，电池工作过程中被氧化为
【答案】C
【解析】由图可知，Ⅰ中锌筒为锌锰碱性电池的负极，碳棒是正极，二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成三氧化二锰，所以二氧化锰的作用不可能是作催化剂，A错误；由图可知，Ⅱ所示电池放电过程中，二氧化铅为二次电池的正极，酸性条件下二氧化铅在硫酸根离子作用下得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为，B错误；由图可知，Ⅲ为氢氧燃料电池，通入氧气的电极为燃料电池的正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，C正确；Ⅳ中氧化银为银锌纽扣电池的正极，水分子作用下氧化银在正极得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，D错误。
9．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是（ ）。
A. 电池总反应为2C6H12O6+O2 ==2C6H12O7
B. 两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
C. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
D. 消耗18 mg葡萄糖理论上a电极有0.4 mmol电子流入
【答案】D
【解析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应，然后再发生；a电极为正极，发生反应，在这个过程中发生的总反应为。由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的O2在a电极上得电子生成OH-，电极反应式为；b电极为电池负极， Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为，A正确；原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故Na+的迁移方向为b→a，B正确；b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为 Cu2O， Cu2O在b电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，C正确； 根据反应可知，参加反应时转移2 mol电子，的物质的量为0.1 mmol，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mmol电子流入，D错误。
10．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A. O2在电极b上发生氧化反应
B. 溶液中OH-向电极b移动
C. 反应消耗的O2与生成的N2的物质的量之比为3：2
D. 负极的电极反应式为2NH3-6e-==N2＋6H+
【答案】C
【解析】由图可知，NH3被氧化为氮气，Pt电子通入氨气生成氮气，为原电池负极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，则b为正极，氧气得电子被还原，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。
由分析可知，O2在电极b上得到电子，发生还原反应，A错误；由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，原电池内部阴离子移向负极，故溶液中OH-向电极a移动，B错误；由分析可知，a电极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，b电极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，根据得失电子相等可知，反应消耗的O2与生成的N2的物质的量之比为3：2，C正确；由分析可知，a电极即负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D错误。
11．利用微电池技术去除天然气中的并生成的装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）。
A. 微电池负极的电极反应式为
B. 去除过程发生的主要反应为
C. 通入气体一段时间后，去除速率降低的可能原因是铁减少，形成微电池的数量减少
D. 该装置使用一段时间后，内部有大量的铁锈产生
【答案】D
【解析】根据题中信息，生成FeS可知，铁元素的化合价升高被氧化，因此铁作负极，其电极反应式为，A正确；氧气在正极上发生反应，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，总反应为，B正确；通入气体一段时间后，去除速率降低，可能的原因是产生FeS附着在铁表面，阻碍反应进行，也可能是铁减少，形成微电池的数量减少，C正确；铁锈为Fe2O3，根据总反应可知，铁主要被氧化成FeS，D错误。
12．电极电势的测定常用甘汞电极作为参比电极(部分数据如下)。
电极种类 Na+/Na Zn2+/Zn H+/H2 甘汞电极 Cu2+/Cu
电极电势/V -2.71 -0.76 0.00 0.24 0.34
测定过程中，待测电极与甘汞电极组成原电池，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）。
A. 盐桥中Cl-向甘汞电极移动
B. 若M为Cu，则电极反应式是Cu-2e-==Cu2+
C. 甘汞电极电极反应式是2Hg+2C1--2e-==Hg2Cl2
D. 测定过程中，甘汞电极内部KCl晶体可能增多
【答案】D
【解析】正极电势高于负极电势，由表中数据和图示可知，当甘汞电极作正极时，正极得电子，盐桥中的阳离子移向甘汞电极，当甘汞电极作负极时，负极失电子，盐桥中的阴离子移向甘汞电极，A错误；若M为Cu，则甘汞电极为负极，铜作正极，正极得电子，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，B错误；当甘汞电极作负极时，失电子，电极反应式为2Hg+2C1--2e-=Hg2Cl2，但当甘汞电极作正极时，得电子，电极反应式为Hg2Cl2+2e-=2Hg+2C1-，C错误；当甘汞电极作正极，正极得电子，电极反应式为Hg2Cl2+2e-=2Hg+2C1-，为保证溶液呈电中性，盐桥中的钾离子移向甘汞电极；当甘汞电极作负极时失电子，电极反应式为2Hg+2C1--2e-=Hg2Cl2，为保证溶液呈电中性，盐桥的氯离子移向甘汞电极，因此测定过程中，甘汞电极内部KCl晶体可能增多，D正确。
13．利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池总反应为Cu2++4NH3==[Cu(NH3)4]2+。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加同体积、同浓度的CuSO4电镀废液，向甲室通入足量氨气后电池开始工作。下列说法正确的是（ ）。
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 乙室电极反应Cu2+ +2e-==Cu
D. NH3扩散到乙室将不会对电池电动势产生影响
【答案】C
【解析】甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，加入氨水的电极为原电池的负极，电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，加入氨水发生反应：Cu2++4NH3==[Cu(NH3)4]2+，右端为原电池的正极，电极反应式为Cu2+ +2e-==Cu，中间为阴离子交换膜，据此分析解题。向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子，与氨气反应生成[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu电极为负极，A错误；浓差电池浓度差越大，越有利于反应进行，在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，浓度差会缩小，不利电池反应进行，B错误；乙室为正极，Cu2+得到电子生成Cu，电极反应式为Cu2+ +2e-=Cu，C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2+，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，D错误。
第Ⅱ卷（非选择题）
非选择题：包括第14题~第17题4个大题，共61分。
14． 2025年4月24日神舟二十号载人飞船发射成功。载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义。
（1）氢氧燃料电池(如图所示)反应生成的水可作为航天员的饮用水，由图示的电子转移方向判断Y气体是___________，为保证电解质溶液浓度不至于随着反应而变稀，需要在___________(填“正极”或“负极”)添加冷凝装置排出多余水分，负极的电极反应式为__ _________。
（2）我国“神舟”飞船的电源系统有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池等。
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，此时在正极的电极反应方程式是 ，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，正极的电极方程式为 。
【答案】（1）O2或氧气 负极 （2）①太阳或光 ② 减弱 ③
【解析】（1）根据图示，电子由X极流出，Y极流入，则X是负极、Y是正极，正极发生还原反应，Y气体是O2，负极氢气失电子发生氧化反应，生成水，为保证电解质溶液浓度不至于随着反应而变稀，需要在负极添加冷凝装置排出多余水分，负极的电极反应式为。（2）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太阳能转化为电能等；②镉镍蓄电池的工作原理为，Ni元素的化合价降低，发生还原反应，Cd元素的化合价升高，发生氧化反应；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池为飞船供电，正极发生还原反应，正极的反应方程式是，负极的电极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，负极消耗氢氧根离子，负极附近溶液的碱性减弱；③，Zn元素的化合价升高发生氧化反应，Ag元素的化合价降低发生还原反应，电池工作时，正极发生还原反应，正极的电极反应式为。
15．Ⅰ. 由锌片、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如下图所示。
（1）原电池的负极反应是 ，正极反应是 。
（2）电流的方向是 。
（3）一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗_______g锌，有_______个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是_______(设溶液体积不变)。
Ⅱ.现有如图原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
（1）当电解质溶液为稀硫酸时，铁片作 极，铜片上的现象是 。图I中箭头的方向表示 (填“电子”或“电流”)的流向。
（2）当电解质溶液为某溶液时，两极(用M、N表示)的质量变化曲线如图II所示，则该电解质溶液可以是下列中的 (填字母)。
A．稀硫酸 B．CuSO4溶液 C．稀盐酸 D．FeSO4溶液
若电解液为所选溶液，则电极N的电极反应式为 ，溶液中阳离子移动方向是 ，m= g。
【答案】Ⅰ.（1）Zn-2e-==Zn2＋ 2H＋＋2e-==H2↑ （2）由Cu极流向Zn极 （3）4.875 9.03×1022
0.75 mol·L-1 Ⅱ.（1）负 有无色气体生成 电流 （2）B Cu2++2e－==Cu 从M极流向N极 9.2
【解析】Ⅰ.由题干图示信息可知，Zn电极是负极，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+，Cu电极为正极，电极反应式为2H++2e-==H2↑，据此分析解题。（1）由分析可知，原电池的负极反应式是Zn-2e-==Zn2+，正极反应式是2H++2e-==H2↑。
由分析可知，Zn比Cu活泼，故Zn电极为负极，Cu电极为正极，电流的方向是由正极经导线流向负极即由Cu极流向Zn极。（3）产生1.68 L气体，即0.075 mol H2，则通过0.075×2=0.15 mol电子，消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4，所以m(Zn)=0.075 mol×65 g·mol-1=4.875 g，N(e-)=0.15 mol×6.02×1023 mol-1=9.03×1022，c(H2SO4)==0.75 mol·L-1。Ⅱ.(1)根据分析，当电解质溶液为稀硫酸时，铁片为负极，铜片为正极，氢离子在正极上得电子转化为氢气，电极反应为2H++2e-==H2↑，正极上的现象是有无色气体生成；原电池中电子经过导线由负极流向正极，电流的方向与电子流向相反，故图I中箭头的方向由正极指向负极，则表示的为电流的流向。(2)当电解质溶液为某溶液时，两极(用M、N表示)的质量变化曲线如图II所示可知，N电极的质量增加，M电极的质量减少。若稀硫酸为电解质溶液时，铁为负极，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，铜为正极，电极反应为2H++2e-==H2↑，铁电极质量减少，铜电极质量不变，A错误；若CuSO4溶液为电解质溶液时，铁为负极，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，铜为正极，电极反应为Cu2++2e－==Cu，铁电极质量减少，铜电极质量增大，B正确；若稀盐酸为电解质溶液时，铁为负极，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，铜为正极，电极反应为2H++2e-==H2↑，铁电极质量减少，铜电极的质量不变，C错误；若FeSO4溶液为电解质溶液时，不能形成自发进行的氧化还原反应，不能构成原电池，铁电极和铜电极质量不变，D错误；若电解液为CuSO4溶液，铁电极质量减少，铜电极质量增大，结合图示，则电极N代表铜电极，为正极，电极反应式为Cu2++2e－==Cu，M代表铁电极，为负极；原电池中，阳离子向正极移动，则溶液中阳离子移动方向是从M极流向N极，根据图示，M电极减少的质量=6 g-3.2 g=2.8 g，即铁电极的质量减少2.8 g，消耗铁的物质的量为=0.05 mol，根据电极反应：Fe-2e-==Fe2+、Cu2++2e－==Cu可知，消耗1 mol铁转移2 mol电子，同时生成1 mol铜，则消耗0.05 mol铁电极，转移0.1 mol电子，生成
0.05 mol铜，则铜电极增加的质量=0.05 mol×64 g/mol=3.2 g，则m=3.2 g+6 g=9.2 g。
16．Ⅰ.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，回答下列问题。
（1）反应过程中，_______棒质量减少。
（2）负极的电极反应式为 。
（3）反应过程中，当其中一个电极质量增加2 g时，另一电极减轻的质量_______(填“大于”“小于”或“等于”)2 g。
（4）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供和，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。
①反应过程中将进入_______(填“甲”或“乙”)烧杯。
②当外电路中转移0.2电子时，乙烧杯中浓度最大的阳离子是_______。
Ⅱ.为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
已知：溶液呈酸性。回答下列问题。
（1）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择___________(填化学式)作为电解质。
阳离子 阴离子
4.07 HCO 4.61
5.19 NO 7.40
6.59 7.91
7.62 SO 8.27
（2）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入___________(填“铁”或“石墨”)电极溶液中。
（3）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中 增加了。石墨电极上未见析出。可知，石墨电极溶液中___________。
（4）根据(4)、(5)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为 ，铁电极的电极反应式为 。因此，验证了氧化性小于___________，还原性小于___________。
【答案】Ⅰ（1）锌 （2）Zn-2e-==Zn2＋ （3）大于 （4）①乙 ②
Ⅱ（1）KCl （2）石墨 （3）0.09 mol （4）Fe3++e-==Fe2+ Fe-2e-==Fe2+ Fe3+ Fe
【解析】Ⅰ.锌比铜活泼，锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-==Zn2+，铜为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-==Cu。（1）锌棒作负极，在反应中失去电子而溶解，所以质量减小。（2）负极为锌，电极反应式为Zn-2e-==Zn2＋。（3）当转移0.2 mol电子时，铜棒质量增加6.4 g，锌棒质量减少6.5 g，故反应过程中，当铜电极质量增加2 g时，另一电极减少的质量大于2 g。（4）①原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则反应过程中，为了保持溶液的电中性，Cl-将进入甲烧杯，进入乙烧杯；②当外电路中转移0.2 mol电子时，乙烧杯中有0.1 mol Cu2+被消耗，还剩余0.1 mol Cu2+，有0.2 mol进入乙烧杯，故乙烧杯中浓度最大的阳离子是。II．利用该实验装置验证不同化合价铁的氧化还原能力，结合表格的数据，盐桥中的离子不与溶液中的物质反应，电迁移率尽可能的接近，结合阴、阳离子电迁移率(u∞)应尽可能地相近推断盐桥中的电解质，电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，说明铁电极为负极，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中 增加，石墨电极上未见Fe析出，说明Fe电极上是Fe失电子变为Fe2+，石墨电极上是Fe3+得到电子变为Fe2+。（1）盐桥是双液原电池中保证电路通路的装置，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，Li+、Na+、Ca2+ 和K+在溶液中相对稳定，不会与溶液中的物质发生化学反应，但能与Fe2+反应生成FeCO3，与Li+、Na+、Ca2+ 和K+的电迁移率相差较大，且CaSO4微溶，则阴离子应该选择Cl-，与Cl-电迁移率尽可能相近的为K+。
（2）由题中所给信息可知，石墨电极是电子流入的电极，则石墨为原电池的正极，铁电极为负极，原电池内部阳离子移向正极，即盐桥中的阳离子向石墨电极作定向移动。（3）铁电极的电极反应式为Fe-2e-==Fe2+，石墨电极的电极反应式为Fe3++e-==Fe2+，铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol L-1，根据电荷守恒可知，则石墨电极溶液中c(Fe2+)增加了0.04 mol L-1，原溶液中c(Fe2+)为0.05 mol L-1，则石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.04 mol L-1+ 0.05 mol L-1=0.09 mol L-1。（4）铁电极为负极，电极反应为Fe-2e-==Fe2+，石墨电极为正极，电极反应为Fe3++e-==Fe2+，则电池的总反应式为2Fe3++Fe==3Fe2+，Fe3+为氧化剂、Fe为还原剂，Fe2+既是氧化产物又是还原产物，所以氧化性：Fe3+＞Fe2+，还原性：Fe＞Fe2+。
17．依据电化学原理，回答下列问题。
（1）如图是依据氧化还原反应：设计的原电池装置。
①Y上发生的电极反应式为 。
②盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，放电过程盐桥中向左侧烧杯移动的离子主要是_______(填离子符号)。
（2）甲醇(CH3OH)和O2在下列装置中反应可以形成为原电池，其结构示意图如下。
电池总反应为，则a加入的是_______，电极d的电极反应式为 。
（3）某同学设计了如下原电池，两烧杯中液体体积相同且各物质的物质的量浓度均为1 mol L-1。
①发生氧化反应的电极是___________(填“石墨1”或“石墨2”)。
②石墨1电极反应为 。
③一段时间后，，此时理论上___________。
【答案】（1）①2Fe3++Fe==3Fe2+ ② Cl- （2）甲醇
（3）①石墨2 ② +8H++5e-═=Mn2++4H2O ③ 0.7 mol L-1
【解析】（1）①由图可知，电极X是负极，根据题干给的化学方程式可知，Cu作负极，故电极X的材料是Cu，Y为正极，由题干方程式可知，正极反应式为2Fe3++Fe==3Fe2+；②左侧为负极，在原电池中阴离子移向负极，故向左侧烧杯移动的离子主要是Cl-。（2）由图可知，左侧为负极，则a通入的是甲醇，电极d为正极，发生反应：。（3）①酸性高锰酸钾溶液可以将Fe2+氧化为Fe3+，由两烧杯中的物质可推知该原电池的原理为2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O，左侧烧杯中得到电子生成Mn2+，石墨1为正极，右侧烧杯中Fe2+失去电子发生氧化反应生成Fe3+，石墨2为负极；②石墨1为正极，得到电子生成Mn2+，根据得失电子守恒和电荷守恒，配平电极方程式为+8H++5e-═=Mn2++4H2O；③反应未开始时，左侧烧杯中c(KMnO4)=，右侧烧杯中c[Fe2(SO4)3]=，一段时间后，，说明负极区消耗c(KMnO4)=0.06 mol L-1，由化学方程式2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═=2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O可知，右侧烧杯中消耗，则此时理论上1 mol L-1-0.3 mol L-1=0.7 mol L-1。
答案第1页，共2页第02周 原电池的工作原理及化学电源
第Ⅰ卷（选择题）
选择题：本题共13个小题，每小题只有一个正确选项，共39分。
1． 下列设备工作时，化学能转化为电能的是（ ）。
A．碱性普通锌锰电池 B．天然气灶 C．风力发电 D．太阳能电池
2.一种生产和利用氢能的途径如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A. 氢能属于二次能源
B. 图中能量转化的方式至少有6种
C. 太阳能电池的供电原理与燃料电池相同
D. 太阳能、风能、氢能都属于新能源
3.如图是某同学设计的原电池装置，下列说法正确的是（ ）。
A. 电极I上发生氧化反应
B. 电子的移动方向：电极溶液→盐桥溶液→电极II
C. 该原电池的总反应式为
D. 盐桥中K+向左侧移动，Cl-向右侧移动
4．碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。
A. 电池工作时，发生氧化反应
B. 电池工作时，通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为
5.下列有关原电池的说法不正确的是（ ）。
A. 图甲所示装置中，盐桥中的K+向盛有溶液的烧杯中移动
B. 图乙所示装置中，正极的电极反应式为
C. 图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄
D. 图丁所示装置中，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降
6．某学习小组查阅资料知，氧化性：，设计了双液原电池，结构如下图所示。盐桥中装有琼脂与饱和溶液。下列说法正确的是（ ）。
A. 溶液A为溶液
B. 乙烧杯中的电极反应式为
C. 外电路电流方向为从a到b
D. 电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯
7．培根型碱性氢氧燃料电池的总反应为2H2+O2==2H2O，电解液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使生成的H2O蒸发。下列叙述正确的是（ ）。
A. 该电池工作时能发出蓝色火焰
B. 通入H2的一极为正极，通入O2的一极为负极
C. 该电池工作时，电子由通入H2的一极经电解质溶液到通入O2的一极
D. 负极的电极反应式为
8.有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是（ ）。
A. 图Ⅰ所示电池中，的作用是作催化剂
B. 图Ⅱ所示电池放电过程中，正极电极反应式：
C. 图Ⅲ所示装置工作过程中，其正极电池反应式：
D. 图Ⅳ所示电池中，是还原剂，电池工作过程中被氧化为
9．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是（ ）。
A. 电池总反应为2C6H12O6+O2 ==2C6H12O7
B. 两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
C. b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
D. 消耗18 mg葡萄糖理论上a电极有0.4 mmol电子流入
10．电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A. O2在电极b上发生氧化反应
B. 溶液中OH-向电极b移动
C. 反应消耗的O2与生成的N2的物质的量之比为3：2
D. 负极的电极反应式为2NH3-6e-==N2＋6H+
11．利用微电池技术去除天然气中的并生成的装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）。
A. 微电池负极的电极反应式为
B. 去除过程发生的主要反应为
C. 通入气体一段时间后，去除速率降低的可能原因是铁减少，形成微电池的数量减少
D. 该装置使用一段时间后，内部有大量的铁锈产生
12．电极电势的测定常用甘汞电极作为参比电极(部分数据如下)。
电极种类 Na+/Na Zn2+/Zn H+/H2 甘汞电极 Cu2+/Cu
电极电势/V -2.71 -0.76 0.00 0.24 0.34
测定过程中，待测电极与甘汞电极组成原电池，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）。
A. 盐桥中Cl-向甘汞电极移动
B. 若M为Cu，则电极反应式是Cu-2e-==Cu2+
C. 甘汞电极电极反应式是2Hg+2C1--2e-==Hg2Cl2
D. 测定过程中，甘汞电极内部KCl晶体可能增多
13．利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池总反应为Cu2++4NH3==[Cu(NH3)4]2+。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加同体积、同浓度的CuSO4电镀废液，向甲室通入足量氨气后电池开始工作。下列说法正确的是（ ）。
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 乙室电极反应Cu2+ +2e-==Cu
D. NH3扩散到乙室将不会对电池电动势产生影响
第Ⅱ卷（非选择题）
非选择题：包括第14题~第17题4个大题，共61分。
14． 2025年4月24日神舟二十号载人飞船发射成功。载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义。
（1）氢氧燃料电池(如图所示)反应生成的水可作为航天员的饮用水，由图示的电子转移方向判断Y气体是___________，为保证电解质溶液浓度不至于随着反应而变稀，需要在___________(填“正极”或“负极”)添加冷凝装置排出多余水分，负极的电极反应式为__ _________。
（2）我国“神舟”飞船的电源系统有太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池等。
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，此时在正极的电极反应方程式是 ，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，正极的电极方程式为 。
15．Ⅰ. 由锌片、铜片和200 mL稀硫酸组成的原电池如下图所示。
（1）原电池的负极反应是 ，正极反应是 。
（2）电流的方向是 。
（3）一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗_______g锌，有_______个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是_______(设溶液体积不变)。
Ⅱ.现有如图原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
（1）当电解质溶液为稀硫酸时，铁片作 极，铜片上的现象是 。图I中箭头的方向表示 (填“电子”或“电流”)的流向。
（2）当电解质溶液为某溶液时，两极(用M、N表示)的质量变化曲线如图II所示，则该电解质溶液可以是下列中的 (填字母)。
A．稀硫酸 B．CuSO4溶液 C．稀盐酸 D．FeSO4溶液
若电解液为所选溶液，则电极N的电极反应式为 ，溶液中阳离子移动方向是 ，m= g。
16．Ⅰ.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，回答下列问题。
（1）反应过程中，_______棒质量减少。
（2）负极的电极反应式为 。
（3）反应过程中，当其中一个电极质量增加2 g时，另一电极减轻的质量_______(填“大于”“小于”或“等于”)2 g。
（4）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供和，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。
①反应过程中将进入_______(填“甲”或“乙”)烧杯。
②当外电路中转移0.2电子时，乙烧杯中浓度最大的阳离子是_______。
Ⅱ.为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
已知：溶液呈酸性。回答下列问题。
（1）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择___________(填化学式)作为电解质。
阳离子 阴离子
4.07 HCO 4.61
5.19 NO 7.40
6.59 7.91
7.62 SO 8.27
（2）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入___________(填“铁”或“石墨”)电极溶液中。
（3）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中 增加了。石墨电极上未见析出。可知，石墨电极溶液中___________。
（4）根据(4)、(5)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为 ，铁电极的电极反应式为 。因此，验证了氧化性小于___________，还原性小于___________。
17．依据电化学原理，回答下列问题。
（1）如图是依据氧化还原反应：设计的原电池装置。
①Y上发生的电极反应式为 。
②盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，放电过程盐桥中向左侧烧杯移动的离子主要是_______(填离子符号)。
（2）甲醇(CH3OH)和O2在下列装置中反应可以形成为原电池，其结构示意图如下。
电池总反应为，则a加入的是_______，电极d的电极反应式为 。
（3）某同学设计了如下原电池，两烧杯中液体体积相同且各物质的物质的量浓度均为1 mol L-1。
①发生氧化反应的电极是___________(填“石墨1”或“石墨2”)。
②石墨1电极反应为 。
③一段时间后，，此时理论上___________。
答案第1页，共2页
