4.1 原电池（同步练习）（含解析）-2025-2026学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修第一册

中小学教育资源及组卷应用平台
4.1原电池
一．选择题（共12小题）
1．（2025秋 辽宁期中）全固态锂硫电池的工作原理如图所示。电池工作时，Li2Sx溶于固体电解质，隔膜只允许Li+通过，下列说法错误的是（　　）
A．电池工作时，电极电势：a＞b
B．电池工作时，Li2S2的量会逐渐增多
C．电池充电时，电极a上的电极反应为
D．电池充电时，外电路中流过0.1mol电子，两极材料质量变化的差值|Δm正﹣Δm负|可能为4.0g
2．（2025秋 山东期中）我国某科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钉镍合金纳米催化剂（RuNi/C），并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气（Ni—H2）电池，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．放电时，电流由b极经用电器流向a极，再经KOH溶液流回b极
B．放电一段时间后，溶液的pH几乎不变
C．放电时，
D．外电路中每转移2mole﹣，理论上电极a上消耗22.4LH2
3．（2025秋 天心区校级月考）过氧化氢燃料电池的独特之处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（　　）
A．该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境
B．电池的总反应为2H2O2+2OH﹣+2H+＝4H2O+O2↑
C．当外电路通过0.4mole﹣时，中间室生成K2SO4的质量为34.8g
D．反应中产生22.4L气体（标准状况下），则溶液中转移2mol电子
4．（2025春 凌源市期末）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述不正确的是（　　）
A．锌锰干电池中，锌筒作正极
B．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
C．燃料电池是一种清洁、安全、高效的电池
D．太阳能电池板的主要材料是高纯度的硅
5．（2025 南充模拟）某研究团队利用东海海水和长江江水来制作渗析电池装置如图（不考虑溶解氧的影响），其中电极均为Ag/AgCl金属难溶盐电极，下列说法正确的是（　　）
A．工作一段时间后，ad两区NaCl溶液的浓度差减小
B．内电路中，Cl﹣由c区向b区迁移
C．d区发生的电极反应式为Ag﹣e﹣＝Ag+
D．电路中转移1mole﹣时，理论上d区东海海水的质量减少23g
6．（2025秋 房山区期中）铅蓄电池的结构示意图如图。下列关于铅蓄电池的说法不正确的是（　　）
A．放电时，Pb作正极
B．放电时，H+向正极方向移动
C．充电时，铅蓄电池负极连接电源负极
D．充电时，阳极反应为
7．（2025秋 房山区期中）铜锌原电池的装置如图，下列说法正确的是（　　）
A．Cu是负极材料
B．正极发生氧化反应
C．Zn电极上发生反应Zn﹣2e﹣＝Zn2+
D．盐桥的作用是传导电子
8．（2025 湖北模拟）仿生盐度电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl。装置如图所示，Ⅰ室和Ⅳ室均预加相同浓度的AgNO3溶液，向I室通入氨气后电池开始工作。已知M、N电极材料均为AgCl/Ag，a、c为离子交换膜，b为双极膜，双极膜中H2O解离为H+和OH﹣在电场作用下向两极迁移。下列说法正确的是（　　）
A．M电极为正极
B．a是阳离子交换膜，c是阴离子交换膜
C．Ⅱ室中得到HCl溶液，Ⅲ室中得到NaOH溶液
D．M电极质量每减少21.6g，双极膜内有0.2mol H2O解离
9．（2024秋 西城区校级期末）我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。
下列说法不正确的是（　　）
A．电极a是正极
B．电极b的反应式：N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2↑+4H2O
C．每生成1mol N2，有2mol NaCl发生迁移
D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜
10．（2025秋 清远月考）如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为2Na+FeCl2＝Fe+2NaCl。下列有关该电池说法错误的是（　　）
A．实现了化学能向电能的转化
B．电极b为正极
C．熔融Na发生了还原反应
D．电子由电极a经外电路流向电极b
11．（2025 二模拟）天津大学张兵团队合成了高曲率的NiCo2O4纳米针尖电极催化剂，实现了溴自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A．电势高低：a＞b
B．Ⅰ的结构简式为
C．由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为
D．当合成1mol环氧氯丙烷时，至少有11.2LH2（标准状况）生成
12．（2025秋 惠农区校级期中）中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如图1，电池的工作原理如图2。下列有关说法正确的是（　　）
A．开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源负极
B．放电时，纸张中的纤维素作为锂电池的负极
C．放电时，Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极
D．充电时，若阳极放出1mol O2，则有4mole﹣回到电源正极
二．解答题（共3小题）
13．（2025秋 岳麓区校级月考）2025年，我国新能源电车销量持续超越传统燃油车。
（1）二甲醚[CH3OCH3（g）]燃料电池的工作原理示意图如图所示（图中质子交换膜只允许H+通过）。
①该电池工作时，c口通入的物质是　 　 。
②该电池负极的电极反应式为　 　 。
③工作一段时间，当外电路有6mol电子通过时，理论上负极区质量　 　 （填“增加”或“减少”）　 　 g（忽略气体的溶解）。
（2）锂离子电池具有比能量大、用途广等特点。如图所示为一种锂离子电池的结构，电池反应式为LixC6+Li1﹣xCoO2C6+LiCoO2（x＜1）。
①放电时，b极发生的电极反应式为　 　 。
②充电时，a极接外电源的　 　 极。
③充电时若转移0.02mol电子，理论上a电极将减轻　 　 g。
14．（2025春 黄浦区校级月考）神舟载人飞船发射取得成功，标志着我国航天事业的飞速发展。氢氧燃料电池是短寿命载人航天器电源的一个合适的选择。
如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。
（1）电池的正极是 　 　 。
A.a
B.b
该电极上发生的电极反应是 　 　 。
（2）电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被气体物质带出，在出口加装冷凝器可以将水回收，冷凝器应装在出口 　 　 处。
A.c
B.d
（3）电池工作时，电解质溶液会因稀释及吸收CO2而变质，此时电解质溶液的pH将 　 　 。
A.升高
B.降低
C.无法确定
（4）若放电后电池中KOH溶液的密度为、质量分数为w。取55.0mL该溶液与50.0mL等浓度的盐酸混合，所得混合溶液的密度为、比热容为cJ （kg ℃）﹣1混合后溶液温度升高了t℃。
假设溶液体积可以相加，则由此计算出反应的中和热ΔH＝ 　 　 kJ/mol（用代数式表示）。
（5）火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示，分析其反应机理：该历程分i﹣iv步进行，由第 　 　 步（选项如下）变化中ΔH 　 　 0（填“＞”、“＝”、“＜”）可推断H—O键能大于H—H键能。
A.Ⅰ
B.Ⅱ
C.Ⅲ
D.Ⅳ
（6）载人航天器中氧气的再生是一个重要环节。在金属镍的催化作用下，利用反应A可将人呼出的二氧化碳转化为甲烷和水，配合太阳能电解水可以实现氧气的再生（大体流程如图）
①反应A为CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
已知：2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）ΔH＝﹣483.6kJ mol﹣1
CH4（g）+2O2（g）＝2H2O（g）+CO2（g）ΔH＝﹣802.3kJ mol﹣1
反应A的ΔH＝ 　 　 kJ mol﹣1。
②用CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g）代替反应A，可实现氢、氧元素完全循环利用，缺点是使用一段时间后金属镍催化剂的催化效果会明显下降，其原因是 　 　 。
（7）全氟磺酸质子交换膜广泛用于酸性氢氧燃料电池。其传导质子的原理示意图如图。膜吸水后，—SO3H完全电离，形成富含和H2O的孔道。在电场下，H+可以沿“氢键链”迅速转移，达到质子选择性通过的效果。
下列说法不正确的是 　 　 。
A.与烃作主链相比，全氟代烃主链使—SO3H的酸性增强
B.H+转移时“氢键链”中未发生共价键的断裂与生成
C.聚合时，添加少量全氟代二烯烃作交联剂可形成网状结构，提高膜的机械性能
D.聚合时，通过调整CF2＝CF2和CF2＝CF—SO3H的比例可控制孔道的密度或形貌
15．（2025秋 吴江区校级月考）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种氮烷，可用作火箭燃料。回答下列问题：
（1）火箭推进器中装有肼（N2H4）和过氧化氢。已知下列各物质反应的热化学方程式：
Ⅰ．N2H4（l）+O（g）＝N2（g）+2H2O（g） ΔH＝akJ mol﹣1
Ⅱ．H2O（g）＝H2O（l）
Ⅲ．2H2O2（l）＝2H2O（l）+O2（g）
则N2H4（1）与H2O2（1）反应生成N2（g）和H2O（g）的热化学方程式为　 　 。
（2）肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注。（C1～C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）：
①甲装置C1电极反应式为　 　 ，该装置工作过程中，右侧溶液的pH　 　 （填“变大”、“变小”、“不变”）。
②乙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，膜X为　 　 交换膜（填“阳离子”“阴离子”或“质子”），通电一段时间后，废水中硫酸钠浓度由4.5mol/L降至0.5mol/L，若处理废水1m3，理论上消耗H2O2的物质的量为　 　 （假定水分子不能通过膜X和膜Y）。
③工作时，利用丙装置对Fe电极进行防护，如果能有效防护，写出防护名称，如果不能有效防护，在上空中写出改进措施　 　 。
4.1原电池
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．（2025秋 辽宁期中）全固态锂硫电池的工作原理如图所示。电池工作时，Li2Sx溶于固体电解质，隔膜只允许Li+通过，下列说法错误的是（　　）
A．电池工作时，电极电势：a＞b
B．电池工作时，Li2S2的量会逐渐增多
C．电池充电时，电极a上的电极反应为
D．电池充电时，外电路中流过0.1mol电子，两极材料质量变化的差值|Δm正﹣Δm负|可能为4.0g
【答案】C
【分析】根据Li+移动方向可知，原电池工作时电极a为正极，电极b为负极，负极反应式为Li﹣e﹣＝Li+，正极反应式为S8+2e﹣+2Li+═Li2S8、3Li2S8+2e﹣+2Li+═4Li2S6、2Li2S6+2e﹣+2Li+═3Li2S4、Li2S4+2e﹣+2Li+═2Li2S2，充电时为电解池，电极a为阳极，电极b为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，原电池工作时电极a为正极，电极b为负极，则电极电势：a＞b，故A正确；
B．电池工作时，S8得电子生成Li2S8、Li2S8得电子生成Li2S6、Li2S6得电子生成Li2S4、Li2S4得电子生成Li2S2，即Li2S2的量会逐渐增多，故B正确；
C．电池充电时，电极a为阳极，Li2S2失电子生成Li2S4、Li2S4失电子生成Li2S6、Li2S6失电子生成Li2S8，总反应为8Li2Sx﹣16e﹣＝xS8+16Li+，故C错误；
D．电池充电时为电解池，电极a为阳极，电极b为阴极，阴极反应式为Li++e﹣＝Li，外电路中流过0.1mol电子时阴极增重为0.1mol×7g/mol＝0.7g，若电极a的材料质量增加全部为Li2S2失电子生成S8，4Li2S2﹣8e﹣＝S8+8Li+，外电路中流过0.1mol电子时阳极增重为0.1mol×8×32g/mol＝3.2g；若电极a的材料质量增加全部为Li2S8失电子生成S8，Li2S8﹣2e﹣＝S8+2Li+，外电路中流过0.1mol电子时阳极增重为0.1mol×8×32g/mol＝12.8g，两极材料质量变化的差值|Δm正﹣Δm负|为2.5～12.1g，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查充放电电池工作原理，侧重分析判断能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及反应式书写、离子移动方向是解题关键，题目难度中等。
2．（2025秋 山东期中）我国某科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钉镍合金纳米催化剂（RuNi/C），并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气（Ni—H2）电池，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．放电时，电流由b极经用电器流向a极，再经KOH溶液流回b极
B．放电一段时间后，溶液的pH几乎不变
C．放电时，
D．外电路中每转移2mole﹣，理论上电极a上消耗22.4LH2
【答案】D
【分析】由图可知，原电池工作时电极a上H2失电子生成H2O，电极b上NiOOH得电子生成Ni（OH）2，则电极a为负极，电极b为正极，负极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O，正极反应式为NiOOH+e﹣+H2O＝Ni（OH）2+OH﹣，总反应为2NiOOH+H2＝2Ni（OH）2，据此分析解答。
【解答】解：A．放电时电极a为负极，电极b为正极，电流由b极经用电器流向a极，再经KOH溶液流回b极，故A正确；
B．电池工作时总反应为2NiOOH+H2＝2Ni（OH）2，不消耗KOH和水，则溶液的酸碱性、pH几乎不变，故B正确；
C．放电时电极b为正极，正极上NiOOH得电子生成Ni（OH）2，正极反应式为NiOOH+e﹣+H2O＝Ni（OH）2+OH﹣，故C正确；
D．负极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O，外电路中每转移2mole﹣，理论上电极a上消耗n（H2）＝1mol，但氢气的存在状况未知，其体积不能计算，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查化学电源新型电池工作原理，侧重基础知识检测和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及反应式书写方法即可解答，题目难度中等。
3．（2025秋 天心区校级月考）过氧化氢燃料电池的独特之处在于用H2O2同时作燃料和氧化剂，能高效转换能量。某研究小组利用该电池和离子交换膜进行电解质溶液处理，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（　　）
A．该电池表明H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境
B．电池的总反应为2H2O2+2OH﹣+2H+＝4H2O+O2↑
C．当外电路通过0.4mole﹣时，中间室生成K2SO4的质量为34.8g
D．反应中产生22.4L气体（标准状况下），则溶液中转移2mol电子
【答案】D
【分析】由图中电子移动方向可知，石墨1为负极，石墨2为正极，碱性条件下负极上H2O2被氧化生成O2和H2O，负极反应式为H2O2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O+O2↑，酸性条件下正极上H2O2被还原生成H2O，正极反应式为H2O2+2e﹣+2H+═2H2O，总反应为2H2O2+2OH﹣+2H+＝4H2O+O2↑，放电时负极室溶液中K+通过阳离子交换膜1进入中间室，正极室溶液中通过阴离子交换膜2进入中间室，据此分析解答。
【解答】解：A．该原电池放电时，石墨1为负极，石墨2为正极，负极上H2O2被氧化生成O2和H2O，正极上H2O2被还原生成H2O，即H2O2在酸性环境中的氧化性强于碱性环境，故A正确；
B．负极反应式为H2O2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O+O2↑，正极反应式为H2O2+2e﹣+2H+═2H2O，则总反应为2H2O2+2OH﹣+2H+＝4H2O+O2↑，故B正确；
C．当外电路通过0.4mole﹣时，有0.4mol K+通过阳离子交换膜1进入中间室，有0.2mol 通过阴离子交换膜2进入中间室，则中间室生成0.2mol K2SO4，其质量为0.2mol×174g/mol＝34.8g，故C正确；
D．电子不能进入溶液，溶液中是通过阴、阳离子的定向移动导电，不是电子导电，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查化学电源新型电池工作原理，侧重分析判断能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及反应式书写、离子或电子移动方向是解题关键，题目难度中等。
4．（2025春 凌源市期末）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述不正确的是（　　）
A．锌锰干电池中，锌筒作正极
B．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应
C．燃料电池是一种清洁、安全、高效的电池
D．太阳能电池板的主要材料是高纯度的硅
【答案】A
【分析】A．锌锰干电池中，锌筒作负极，碳棒作正极；
B．蓄电池充电硫酸铅发生反应生成铅、二氧化铅和硫酸；
C．燃料电池放电过程中生成物无污染，能量利用率可达90%以上；
D．硅是良好的半导体材料，可用于制造太阳能电池和芯片。
【解答】解：A．锌锰干电池中，锌筒作负极，碳棒作正极，故A错误；
B．蓄电池充电时，硫酸铅转化为铅、二氧化铅和硫酸，发生了氧化还原反应，故B正确；
C．燃料电池放电过程中生成物无污染，能量利用率可达90%以上，是一种清洁、安全、高效的电池，故C正确；
D．硅是良好的半导体材料，可用于制造太阳能电池，即太阳能电池板的主要材料是高纯度的硅，故D正确；
故选：A。
【点评】本题考查原电池原理，侧重辨析能力和基础知识检测，明确干电池、蓄电池、燃料电池、太阳能电池等电池工作原理是解题关键，注意太阳能电池不属于化学电池，题目难度不大。
5．（2025 南充模拟）某研究团队利用东海海水和长江江水来制作渗析电池装置如图（不考虑溶解氧的影响），其中电极均为Ag/AgCl金属难溶盐电极，下列说法正确的是（　　）
A．工作一段时间后，ad两区NaCl溶液的浓度差减小
B．内电路中，Cl﹣由c区向b区迁移
C．d区发生的电极反应式为Ag﹣e﹣＝Ag+
D．电路中转移1mole﹣时，理论上d区东海海水的质量减少23g
【答案】A
【分析】由图可知，电子从右侧电极流出，则右侧电极为负极，发生电极反应：Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl；左侧电极为正极，发生电极反应：AgCl+e﹣＝Ag+Cl﹣。钠离子透过阳离子交换膜进入河水中（a、c室），b室的Cl﹣过阴离子交换膜，由b区向c区迁移，据此解答。
【解答】解：A．电子从右侧电极流出，右侧电极为负极，Ag放电产生的银离子结合溶液中的Cl﹣生成氯化银，同时Na+由d区向c区迁移；左侧电极为正极，氯化银放电生成Cl﹣，同时Na+由b区向a区迁移，所以工作一段时间后，d区NaCl浓度减小，而a区氯化钠浓度增大，ad两区氯化钠溶液的浓度差减小，故A正确；
B．右侧电极为负极，Cl﹣为阴离子，将向负极迁移，则内电路中，Cl﹣透过阴膜，由b区向c区迁移，故B错误；
C．右侧电极为负极，d区发生的电极反应式为：Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl，故C错误；
D．d区发生电极反应：Ag﹣e﹣+Cl﹣＝AgCl，即Ag放电产生的Ag+结合溶液中的Cl﹣生成AgCl，同时Na+由d区向c区迁移，当电路中转移1mole﹣时，理论上d区东海海水减少1mol Cl﹣、1mol Na+，即质量减少58.5g，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
6．（2025秋 房山区期中）铅蓄电池的结构示意图如图。下列关于铅蓄电池的说法不正确的是（　　）
A．放电时，Pb作正极
B．放电时，H+向正极方向移动
C．充电时，铅蓄电池负极连接电源负极
D．充电时，阳极反应为
【答案】A
【分析】放电时，铅是铅蓄电池的负极，硫酸根离子作用下铅在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，二氧化铅是正极，酸性条件下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O；充电时，铅蓄电池负极连接电源的负极做阴极，正极连接电源正极做阳极。
【解答】解：A．Pb被氧化，是铅蓄电池的负极，故A错误；
B．放电时候，阳离子向正极移动，放电时，H+向正极方向移动，故B正确；
C．充电时，铅蓄电池负极连接电源的负极做阴极，故C正确；
D．充电时，正极连接电源正极做阳极，水分子作用下，PbSO4在阳极失去电子发生氧化反应生成PbO2、氢离子和硫酸根离子，电极反应式为PbSO4﹣2e﹣+2H2O＝PbO2+4H+，故D正确；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池与电解池的综合等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
7．（2025秋 房山区期中）铜锌原电池的装置如图，下列说法正确的是（　　）
A．Cu是负极材料
B．正极发生氧化反应
C．Zn电极上发生反应Zn﹣2e﹣＝Zn2+
D．盐桥的作用是传导电子
【答案】C
【分析】解决铜锌原电池的问题，需依据原电池的工作原理（负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，离子通过盐桥移动导电）分析每个选项。
【解答】解：A．在铜锌原电池中，Zn 的金属活动性比 Cu 强，Zn 更易失电子，所以Zn是负极，Cu是正极，故A错误；
B．原电池中，正极得电子，发生还原反应；负极失电子，发生氧化反应，故B错误；
C．Zn 作为负极，失电子发生氧化反应，电极反应为 Zn﹣2e﹣＝Zn2+，故C正确；
D．盐桥的作用是传导离子（使两个半电池形成闭合回路，维持电荷平衡），电子是通过导线传导的，不是盐桥，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了铜锌原电池的工作原理，能够判断出正负极是解答本题的关键。
8．（2025 湖北模拟）仿生盐度电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl。装置如图所示，Ⅰ室和Ⅳ室均预加相同浓度的AgNO3溶液，向I室通入氨气后电池开始工作。已知M、N电极材料均为AgCl/Ag，a、c为离子交换膜，b为双极膜，双极膜中H2O解离为H+和OH﹣在电场作用下向两极迁移。下列说法正确的是（　　）
A．M电极为正极
B．a是阳离子交换膜，c是阴离子交换膜
C．Ⅱ室中得到HCl溶液，Ⅲ室中得到NaOH溶液
D．M电极质量每减少21.6g，双极膜内有0.2mol H2O解离
【答案】D
【分析】Ⅰ室通入足量的NH3发生反应为，Ⅰ室中Ag+浓度减小，M电极反应为Ag﹣e﹣＝Ag+，故M为负极；N为正极，电极反应为Ag++e﹣＝Ag。双极膜产生的OH﹣进入Ⅱ室，H+进入Ⅲ室；又知仿生盐度电池可将海水中的NaCl转化为NaOH和HCl，故Ⅱ室中的Cl﹣进入I室，Ⅲ室中的Na+进入Ⅳ室，故a、c分别是阴离子交换膜和阳离子交换膜。
【解答】解：A．Ⅰ室通入足量的NH3发生反应为，Ⅰ室中Ag+浓度减小，M电极反应为Ag﹣e﹣＝Ag+，M为负极，故A错误；
B．由上述分析可知，a是阴离子交换膜，c是阳离子交换膜，故B错误；
C．由分析可推断出Ⅱ室中得到NaOH溶液，Ⅲ室中得到HCl溶液，故C错误；
D．M电极质量每减少21.6g，即负极参与反应的Ag为0.2mol，则有0.2mol OH﹣定向移动到Ⅱ室，故双极膜内解离的H2O为0.2mol，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
9．（2024秋 西城区校级期末）我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。
下列说法不正确的是（　　）
A．电极a是正极
B．电极b的反应式：N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2↑+4H2O
C．每生成1mol N2，有2mol NaCl发生迁移
D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜
【答案】C
【分析】该装置为原电池，电极a上氢离子得电子生成氢气，则a为正极，电极反应为2H++2e﹣＝H2↑，电极b上，N2H4在碱性条件下失去电子生成N2，b为负极，电极反应为N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2↑+4H2O，根据电解池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，则钠离子经c移向左侧（a），氯离子经d移向右侧（b），c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，据此解答。
【解答】解：A．该装置为原电池，电极a上氢离子得电子生成氢气，电极a是正极，故A正确；
B．根据分析，电极b的反应式：N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2↑+4H2O，故B正确；
C．根据N2H4﹣4e﹣+4OH﹣＝N2↑+4H2O，每生成1mol N2，转移4mol电子，根据电荷守恒，有4mol NaCl发生迁移，故C错误；
D．根据分析，离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
10．（2025秋 清远月考）如图是某科研小组研制电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为2Na+FeCl2＝Fe+2NaCl。下列有关该电池说法错误的是（　　）
A．实现了化学能向电能的转化
B．电极b为正极
C．熔融Na发生了还原反应
D．电子由电极a经外电路流向电极b
【答案】C
【分析】此装置为原电池，a侧为负极失电子发生氧化反应Na﹣e﹣＝Na+，b侧为正极得电子发生还原反应Fe2++2e﹣＝Fe，据此分析。
【解答】解：A．电池是将化学能转化为电能的装置，该装置为原电池，实现了化学能向电能的转化，故A正确；
B．反应中金属钠失电子发生氧化反应，为负极（电极a），氯化亚铁中亚铁离子得电子发生还原反应，为正极（电极b），故B正确；
C．熔融Na中Na元素化合价从0价升高到+1价，失电子发生氧化反应，而非还原反应，故C错误；
D．电子由负极（电极a）经外电路流向正极（电极b），故D正确；
故选：C。
【点评】本题主要考查化学电源新型电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
11．（2025 二模拟）天津大学张兵团队合成了高曲率的NiCo2O4纳米针尖电极催化剂，实现了溴自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A．电势高低：a＞b
B．Ⅰ的结构简式为
C．由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为
D．当合成1mol环氧氯丙烷时，至少有11.2LH2（标准状况）生成
【答案】D
【分析】由图可知，右电极上H2O被还原生成H2，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X﹣和OH﹣同时且等量放电：X﹣﹣e﹣＝X 、OH﹣﹣e﹣＝OH 。据此作答。
【解答】解：A．根据分析，左边电极a为阳极，b为阴极，所以电势高低：a＞b，故A正确；
B．根据图示，Ⅰ与 OH结合生成Ⅱ，所以Ⅰ是，故B正确；
C．根据图示，由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为，故C正确；
D．当合成1mol环氧氯丙烷时，阳极上X﹣和OH﹣各失去1mol电子，共转移2mol电子，根据2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑，转移2mol电子时，生成1mol H2，即22.4L H2（标准状况），故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
12．（2025秋 惠农区校级期中）中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如图1，电池的工作原理如图2。下列有关说法正确的是（　　）
A．开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源负极
B．放电时，纸张中的纤维素作为锂电池的负极
C．放电时，Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极
D．充电时，若阳极放出1mol O2，则有4mole﹣回到电源正极
【答案】A
【分析】A．充电时，直流电源阴极与电池负极相连，；
B．纤维素不导电，石墨导电；
C．原电池放电时，电解质中的阳离子移向正极；
D．充电时为电解池，若阳极放出1mol O2，则失去4mole﹣，阴极得4mole﹣。
【解答】解：A．充电时，直流电源阴极与电池负极（金属锂）相连，故X为直流电源负极，故A正确；
B．纤维素不导电，石墨导电，故放电时，纸张表面毛笔书写后留下的石墨作电池正极，故B错误；
C．原电池放电时，电解质中的Li+离子移向正极，故C错误；
D．充电时为电解池，若阳极放出1mol O2，则失去4mole﹣，阴极得4mole﹣，故D错误；
故选：A。
【点评】本题主要考查原电池和电解池的工作原理，包括离子的移动、电极的判断等知识，为高频考点，题目难度不大。
二．解答题（共3小题）
13．（2025秋 岳麓区校级月考）2025年，我国新能源电车销量持续超越传统燃油车。
（1）二甲醚[CH3OCH3（g）]燃料电池的工作原理示意图如图所示（图中质子交换膜只允许H+通过）。
①该电池工作时，c口通入的物质是　O2（或空气）　 。
②该电池负极的电极反应式为　CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+ 。
③工作一段时间，当外电路有6mol电子通过时，理论上负极区质量　减少　 （填“增加”或“减少”）　27　 g（忽略气体的溶解）。
（2）锂离子电池具有比能量大、用途广等特点。如图所示为一种锂离子电池的结构，电池反应式为LixC6+Li1﹣xCoO2C6+LiCoO2（x＜1）。
①放电时，b极发生的电极反应式为　LixC6﹣xe﹣＝xLi++C6 。
②充电时，a极接外电源的　正　 极。
③充电时若转移0.02mol电子，理论上a电极将减轻　0.14　 g。
【答案】（1）①O2（或空气）；
②CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+；
③减少；27；
（2）①LixC6﹣xe﹣＝xLi++C6；
②正；
③0.14。
【分析】（1）①由氢离子移动方向可知，右侧电极为正极，左侧电极为负极；二甲醚[CH3OCH3（g）]酸性燃料电池中通入二甲醚的一极为负极，通入氧气的一极为正极；
②在酸性电解质溶液中，二甲醚燃料电池中通入燃料即二甲醚的一极为负极，发生氧化反应；
③当外电路有6 mol电子通过时，理论上消耗0.5 mol二甲醚的同时生成1 mol CO2，通过质子交换膜移出6 mol H+；
（2）①电池总反应式为LixC6+Li1﹣xCoO2C6+LiCoO2（x＜1），根据图中信息可知放电时b极为负极；
②放电时a极为正极；
③充电时，a电极为阳极，LiCoO2发生Li+脱嵌变为Li1﹣xCoO2。
【解答】解：（1）①由氢离子移动方向可知，右侧电极为正极，左侧电极为负极；二甲醚[CH3OCH3（g）]酸性燃料电池中通入二甲醚的一极为负极，通入氧气的一极为正极，故该电池工作时，c口通入的物质是氧气（或空气），
故答案为：O2（或空气）；
②在酸性电解质溶液中，二甲醚燃料电池中通入燃料即二甲醚的一极为负极，发生氧化反应，故该电池负极的电极反应式为CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+，
故答案为：CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O＝2CO2+12H+；
③当外电路有6 mol电子通过时，理论上消耗0.5 mol二甲醚的同时生成1 mol CO2，通过质子交换膜移出6 mol H+，因此质量变化为（0.5×46﹣1×44﹣6）g＝﹣27 g，故质量减少27 g，
故答案为：减少；27；
（2）①电池总反应式为LixC6+Li1﹣xCoO2C6+LiCoO2（x＜1），根据图中信息可知放电时b极为负极，b极发生的电极反应式为LixC6﹣xe﹣＝xLi++C6，
故答案为：LixC6﹣xe﹣＝xLi++C6；
②放电时a极为正极，充电时a极接外电源的正极，
故答案为：正；
③充电时，a电极为阳极，LiCoO2发生Li+脱嵌变为Li1﹣xCoO2，若转移0.02 mol电子，a电极将减轻0.14 g，
故答案为：0.14。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生基础知识的掌握情况，试题难度中等。
14．（2025春 黄浦区校级月考）神舟载人飞船发射取得成功，标志着我国航天事业的飞速发展。氢氧燃料电池是短寿命载人航天器电源的一个合适的选择。
如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。
（1）电池的正极是 　b　 。
A.a
B.b
该电极上发生的电极反应是 　O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣ 。
（2）电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被气体物质带出，在出口加装冷凝器可以将水回收，冷凝器应装在出口 　A　 处。
A.c
B.d
（3）电池工作时，电解质溶液会因稀释及吸收CO2而变质，此时电解质溶液的pH将 　B　 。
A.升高
B.降低
C.无法确定
（4）若放电后电池中KOH溶液的密度为、质量分数为w。取55.0mL该溶液与50.0mL等浓度的盐酸混合，所得混合溶液的密度为、比热容为cJ （kg ℃）﹣1混合后溶液温度升高了t℃。
假设溶液体积可以相加，则由此计算出反应的中和热ΔH＝ 　；　 kJ/mol（用代数式表示）。
（5）火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示，分析其反应机理：该历程分i﹣iv步进行，由第 　C　 步（选项如下）变化中ΔH 　＜　 0（填“＞”、“＝”、“＜”）可推断H—O键能大于H—H键能。
A.Ⅰ
B.Ⅱ
C.Ⅲ
D.Ⅳ
（6）载人航天器中氧气的再生是一个重要环节。在金属镍的催化作用下，利用反应A可将人呼出的二氧化碳转化为甲烷和水，配合太阳能电解水可以实现氧气的再生（大体流程如图）
①反应A为CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
已知：2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）ΔH＝﹣483.6kJ mol﹣1
CH4（g）+2O2（g）＝2H2O（g）+CO2（g）ΔH＝﹣802.3kJ mol﹣1
反应A的ΔH＝ 　﹣164.9　 kJ mol﹣1。
②用CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g）代替反应A，可实现氢、氧元素完全循环利用，缺点是使用一段时间后金属镍催化剂的催化效果会明显下降，其原因是 　生成物碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果　 。
（7）全氟磺酸质子交换膜广泛用于酸性氢氧燃料电池。其传导质子的原理示意图如图。膜吸水后，—SO3H完全电离，形成富含和H2O的孔道。在电场下，H+可以沿“氢键链”迅速转移，达到质子选择性通过的效果。
下列说法不正确的是 　B　 。
A.与烃作主链相比，全氟代烃主链使—SO3H的酸性增强
B.H+转移时“氢键链”中未发生共价键的断裂与生成
C.聚合时，添加少量全氟代二烯烃作交联剂可形成网状结构，提高膜的机械性能
D.聚合时，通过调整CF2＝CF2和CF2＝CF—SO3H的比例可控制孔道的密度或形貌
【答案】（1）b；O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；
（2）A；
（3）B；
（4）；
（5）C；＜；
（6）①﹣164.9kJ mol﹣1；
②生成物碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果；
（7）B。
【分析】（1）一般燃料电池通入氧气的一极为正极；
（2）根据电极反应来解答；
（3）KOH溶液会因稀释及吸收CO2而使溶液中氢氧根离子浓度降低，则溶液的pH降低；
（4）中和热：在稀溶液中，强酸与强碱中和生成1mol水放出的热量；
（5）根据图示来解答；
（6）①根据盖斯定律来求解；
②用CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g）反应中生成物的碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果；
（7）酸性氢氧燃料电池种负极的反应为H2﹣2e﹣＝2H+，正极的反应为O2+4H++4e﹣＝2H2O，放电时—SO3H脱出H+和—，H+参与了正极的反应，—吸引H3O+中的H，H+以H2O为载体，沿“氢键链”迅速转移，据此解答。
【解答】解：（1）由图可知，电极b通入氧气，氧气得到电子，发生还原反应，则电极b为正极；电极反应为：O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣，
故答案为：b；O2+4e﹣+2H2O＝4OH﹣；
（2）由图可知，在电极a出通入氢气，电极反应为：H2﹣2e﹣+2OH﹣＝2H2O；则水从c口回收，
故答案为：A；
（3）电解质溶液会因稀释及吸收CO2而变质，都会导致溶液中氢氧根离子浓度的降低，则溶液的pH降低，
故答案为：B；
（4）由信息，放电后电池中KOH溶液的物质的量浓度为mol/L，则强酸与强碱反应的中和热ΔH，Q＝cmΔt＝c×10﹣6×105ρ2×t，n（H2O）＝n（HCl）＝0.05Lmol/L，代入计算得ΔH，
故答案为：；
（5）步骤iii：H （g）+OH（g）+O （g）+H2（g）＝2H （g）+2OH（g），即O （g）+H2（g）＝H （g）+OH（g）该步反应涉及1个H—H键断裂的吸热过程和1个H—O键形成的放热过程，总反应为放热，可推测H—O键能大于H—H键能，
故答案为：C；＜；
（6）①设反应①2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）；反应②CH4（g）+2O2（g）＝2H2O（g）+CO2（g），反应A为CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g），则根据盖斯定律可知，反应A＝2①﹣②，则ΔH＝2×（﹣483.6kJ mol﹣1）﹣（﹣802.3kJ mol﹣1）＝﹣164.9kJ mol﹣1，
故答案为：﹣164.9kJ mol﹣1；
②用CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g）代替反应A，可实现氢、氧元素完全循环利用，催化效果会明显下降，其原因是：生成物碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果，
故答案为：生成物碳颗粒会附着在催化剂表面，影响催化剂效果；
（7）A．采用氟代烃做主链，F的电负性强，使—SO3H更容易电离出H+，导致酸性增强，故A正确；
B．H+在氢键链”转移时，发生H3O+→H2O，发生了共价键的断裂，故B错误；
C．少量全氟代二烯烃作，可以增强—SO3H的酸性，从而增强电池的反应效率，故C正确；
D．CF2＝CF2和CF2＝CF—SO3H的密度不同，通过调整CF2＝CF2和CF2＝CF—SO3H的比例可控制孔道的疏密程度，故D正确；
故答案为：B。
【点评】考查了原电池的有关计算、原电池电极反应式的书写、盖斯定律与热化学方程式等知识点，是常考考点，难度中等。
15．（2025秋 吴江区校级月考）联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种氮烷，可用作火箭燃料。回答下列问题：
（1）火箭推进器中装有肼（N2H4）和过氧化氢。已知下列各物质反应的热化学方程式：
Ⅰ．N2H4（l）+O（g）＝N2（g）+2H2O（g） ΔH＝akJ mol﹣1
Ⅱ．H2O（g）＝H2O（l）
Ⅲ．2H2O2（l）＝2H2O（l）+O2（g）
则N2H4（1）与H2O2（1）反应生成N2（g）和H2O（g）的热化学方程式为　　 。
（2）肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注。（C1～C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变）：
①甲装置C1电极反应式为　　 ，该装置工作过程中，右侧溶液的pH　不变　 （填“变大”、“变小”、“不变”）。
②乙装置用于处理含高浓度硫酸钠的废水，膜X为　阳离子　 交换膜（填“阳离子”“阴离子”或“质子”），通电一段时间后，废水中硫酸钠浓度由4.5mol/L降至0.5mol/L，若处理废水1m3，理论上消耗H2O2的物质的量为　4000mol　 （假定水分子不能通过膜X和膜Y）。
③工作时，利用丙装置对Fe电极进行防护，如果能有效防护，写出防护名称，如果不能有效防护，在上空中写出改进措施　将Fe电极和C5电极互换　 。
【答案】（1）；
（2）①；不变；
②阳离子；4000 mol；
③将Fe电极和C5电极互换。
【分析】（1）根据盖斯定律，通过已知反应方程式推导出目标反应的热化学方程式；
（2）根据肼—过氧化氢碱性燃料电池的工作原理，分析各装置的电极反应和溶液pH变化，乙装置处理含高浓度硫酸钠的废水的原理，判断离子交换膜的类型，并计算消耗H2O2的物质的量，根据丙装置的工作原理，判断Fe电极的防护情况，并提出改进措施。
【解答】解：（1）该反应为：Ⅳ．N2H4（l）+2H2O2（l）＝N2（g）+4H2O（g）；根据盖斯定律可知，Ⅳ＝I﹣2×Ⅱ+Ⅲ，则该反应的反应热ΔH＝（a﹣2b+c）kJ mol﹣1，故热化学方程式为，
故答案为：；
（2）①由图可知，Cl电极通入肼，失去电子生成氮气，电极反应为：；C2电极反应为：，则转移4个电子的同时会有4个氢氧根离子转移到左侧溶液，故右侧溶液的pH不变，
故答案为：；不变；
②该装置中C3电极为阳极，阳极上4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑，同时产生H+，正电荷增多，故中间室的硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极室形成硫酸，C4电极为阴极，在阴极上H+放电产生氢气，同时产生OH﹣，阴极室负电荷增多，中间室的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室形成NaOH，当通过4 mol e﹣时，阳极室产生4 mol H+，有2 mol 进入阳极室，阴极室产生4 mol OH﹣，也就有4mol Na+进入阴极室，处理的硫酸钠的物质的量为2 mol，废水中硫酸钠浓度由4.5 mol/L 降至0.5 mol/L，若处理废水1m3，此时处理的硫酸钠的硫酸钠的物质的量为：1000×（4.5mol/L﹣0.5mol/L）＝4000mol，则对应转移为8000 mol，同时消耗过氧化氢为4000 mol，
故答案为：阳离子；4000 mol；
③装置丙为电解池，被保护的电极做阴极，故若要对Fe电极进行防护，应该将Fe电极和C5电极互换，
故答案为：将Fe电极和C5电极互换。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)