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2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练53一次电池含解析
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这是一份2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练53一次电池含解析，共20页。试卷主要包含了单选题，填空题等内容，欢迎下载使用。
一次电池
一、单选题（共14题）
1．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，负极反应式：Pb-2e-=Pb2+
D．氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应
2．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是
图I碱性锌锰电池
图II铅-硫酸蓄电池
图III电解精炼铜
图IV银锌纽扣电池
A．图Ⅰ所示电池中，正极的电极反应式为Zn－2e+2OH－=Zn(OH)2
B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D．图Ⅳ所示电池工作过程中，电子由Zn极沿导线流向Ag2O极
3．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（ ）
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，正、负电极质量均减轻
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
4．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn 和 Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是
A．正极的电极反应为Ag2O+2e‾+H2O=2Ag+2OH‾
B．Zn极发生氧化反应,Ag2O极发生还原反应
C．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
D．使用时溶液中电子的方向是由Ag2O极流向Zn极
5．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状氯化铵和氯化锌作电解质(其中加入二氧化锰吸收氢气)，电极反应式可简化为Zn－2e－=Zn2＋、2NH4+＋2e－=2NH3↑＋H2↑(氨与锌离子能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论不正确的是( )
A．干电池内发生的是氧化还原反应
B．锌为负极，碳为正极
C．工作时，电子由碳极经过外电路流向锌极
D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器
6．下列有关原电池的说法中，正确的是（ ）
A．碱性锌锰电池的正极反应为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
B．氢氧燃料电池是一种将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型供电装置
C．利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计原电池，可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质溶液
D．锌、铜和稀硫酸构成的原电池工作时，有6.5g锌溶解，就有0.2g气体生成
7．日常所用锌－锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn－2e－＝Zn2＋，2MnO2＋2NH4+＋2e-＝Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌－锰干电池的叙述中，正确的是
A．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
B．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池可实现化学能向电能和电能向化学能的相互转化
8．传统的酸性锌锰电池以NH4Cl溶液为电解质，其电池反应为2MnO2 +Zn +2NH4Cl = 2MnOOH + Zn(NH3)2Cl2，一种改进型防泄漏锌锰电池以ZnCl2溶液作为电解质，其电池反应为8MnO2+ 4Zn+ZnCl2+8H2O=8 MnOOH +ZnCl2·4ZnO·4H2O。关于两种锌锰电池的说法错误的是
A．两种电池的两极活性材料相同
B．改进型锌锰电池属于碱性锌锰电池
C．两种电池的正极反应均为：MnO2+e—+H+=MnOOH
D．改进型电池防泄漏的主要原因是电池工作时消耗大量的水
9．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：，下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子
B．用该电池电解水时，电子通过外电路流向电解池阳极
C．电池正极电极反应式
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
10．锂锰电池是体积小、性能优良的一次电池，该电池反应装置如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列判断正确的是
A．可用水代替电池中的混合有机溶剂 B．电池正极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2
C．该电池可反复充电使用 D．外电路的电流由a流向b
11．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是
A．电池Ⅰ工作时，电子由锌经过电解质溶液流向铜
B．电池Ⅱ是一次电池
C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应
D．电池Ⅳ工作一段时间后，锌筒变软
12．如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为xLi + LiV3O8 = Li1+xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化。已知： LiCl-KCl共晶盐熔点352℃。下列说法正确的是
A．整个过程的能量转化只涉及化学能转化为电能
B．放电时正极反应为：Li1+xV3O8–xe‾=LiV3O8+xLi+
C．放电时Cl‾ 移向LiV3O8电极
D．Li-Si合金熔点高于352℃
13．太阳能光电池由于具有充电快、寿命长等特点，适于很多特殊环境和场合，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是
A．该装置系统中只存在两种能量转化
B．Cu电极上的电极反应为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
C．离子交换膜为质子交换膜，H+从右池移向左池
D．常温下，当装置中有lmolCH4生成时，GaN电极有44.8LO2生成（不考虑O2的溶解性〕
14．如图a酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，下列说法不正确的是
有关数据如下表所示：
图a 图b
A．该电池的正极反应式为MnO2+eˉ+H＋==MnOOH
B．利用干电池，高温电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：1
C．废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离
D．废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法
二、填空题（共6题）
15．(1)生活中常见的碱性锌锰电池，总反应方程式为Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)，负极反应为：_______。
(2)废旧的锌锰电池还含有锌和二氧化锰等物质，用稀硫酸将其溶解，转化为硫酸锌和硫酸锰，其反应的化学方程式为：Zn+MnO2+2H2SO4=ZnSO4+MnSO4+2H2O。再进行电解可以得到锌和二氧化锰。电解装置如下：
图中甲烷燃料电池负极的电极反应为_______。闭合开关K一段时间后，阳极附近溶液的pH_______(填“增大”“不变”或“减小”)，电解池中回收锌与MnO2的总反应离子方程式为_______。
(3)上述反应得到的二氧化锰可以用来制作新型的锰氢二次电池，原理示意图如图所示。
该电池以硫酸锰和硫酸的混合溶液为电解液，碳纤维和Pt/C分别作为电极材料，电池总反应式为：Mn2++2H2OMnO2+2H++H2↑。下列说法正确的是_______。
A．放电时，Pt/C电极为正极
B．放电时，电流由Pt/C电极流向碳纤维电极
C．充电时，阴极反应式为2H++2e-=H2↑
D．硫酸锰是丰富廉价工业盐，该电池成本低
16．现代生产、生活和国防中大量使用电池，各种电池应运而生。请回答下列问题。
(1)碱性锌锦干电池是应用广泛的一次电池。总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2该电池的负极材料是_______，负极电极反应式是_______。
(2)铅蓄电池工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，电池在工作时，PbO2电极附近溶液的酸性将_______(填“增强”、“减弱，'或“不变”)；若该电池反应转移了0.2mol电子，则正极电极理论上增重_______g。
(3)氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的高效、环境友好的发电装置。该电池的构造如图所示，请回答：
电极a为该电池_______(填“正极”或“负极”)，电极b的电极反应为_______。
(4)某实验小组依据氧化还原反应：_______(用离子方程式表示)设计的原电池装置如图，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质盘相差12g，导线中通过_______mol电子。
17．能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题。
(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主页，岩气的资源潜力可能大于常规天然气。下列有关页岩气的叙述错误的是_________(填序号)。
A．页岩气属于新能源
B．页岩气和氧气的反应是放热反应
C．甲烷中每个原子的最外层电子排布都达到8电子稳定结构
D．页岩气可以作燃料电池的负极燃料
(2)有关的电池装置如图：
电池装置
编号
a
b
c
d
①上述四种电池中，属于二次电池的是____(填序号，下同)，属于一次电池的是____。
②a装置中，外电路中电子的流向是______(填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。
③装置中，若电解质改为碱性介质，则负极的电极反应式为___。
(3)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计成原电池，则：
①该电池的电解质溶液可以是___。
②当外电路中转移1 mol e-时，电解质溶液增加的质量是__g。
18．Ⅰ、根据氧化还原反应：2Ag+(aq)+ Cu(s) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s) 设计的原电池如下图所示，其中盐桥为琼脂–饱和KNO3盐桥。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是 ___________；电解质溶液Y是 ____________________。
(2)银电极为电池的 __________ 极，其电极反应式为：___________________________________ 。
(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是 ___________。
A、K+ B、NO3― C、Ag+ D、SO42―
Ⅱ、酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题：
(1)该电池的正极反应式为 ________________________，电池反应的离子方程式为________________________________________
(2)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过 ___________________________________ 分离回收。
(3)滤渣的主要成分是MnO2、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是_________________________________________。
19．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要，电池发挥着重要的作用。请回答下列问题：
(1)电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极材料分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。
①工作时电流从______极流向______极(两空均填“Ag2O”或“Zn”)。
②负极的电极反应式为__________________________。
③工作时电池正极区的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式为______________。
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有__________NA个电子转移。
20．研究电化学原理与应用有非常重要的意义。
（1）锌锰电池（俗称干电池） 是一种一次电池，生活中应用广泛。
①锌锰电池负极上的电极反应式为：______________________________。
②与普通（酸性）锌锰电池相比较，碱性锌锰电池的优点是____________________（回答一条即可）。
（2）铅蓄电池是最常见的二次电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
①充电时阴极反应为：________________________________________。
②用铅蓄电池为电源进行电解饱和食盐水实验（石墨棒为阳极，铁为阴极，食盐水500mL，温度为常温），当电路中有0.05mol电子转移时，食盐水的pH为______（假设溶液体积不变，产物无损耗）。
（3）图1是金属（M）－空气电池的工作原理，我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，电池反应为：___________________________ 。
二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图2所示。Pt2上的电极反应式为：_______________________________________ 。
（4）高铁酸钠（Na2FeO4）易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取：Fe＋2H2O＋2OH−FeO42−＋3H2↑，工作原理如图所示。
装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。电解一段时间后，c（OH−）降低的区域在_____________（填“阴极室”或“阳极室”）；阳极反应为：___________________________。
参考答案
1．C
【详解】
A．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A正确；
B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，则使用过程中锌筒被破坏，故B正确；
C．铅蓄电池工作过程中，负极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，故C错误；
D．氢氧燃料电池中负极上通入氢气，失电子，发生氧化反应，故D正确；
故答案为C。
2．D
【详解】
A．碱性锌锰电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，正极得电子发生还原反应，电极反应为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，故A错误；
B．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，放电过程中硫酸不断被消耗，浓度降低，故B错误；
C．粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它比铜活泼的金属均可被氧化而溶解，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所以溶液中铜离子浓度降低，故C错误；
D．该电池工作时Zn被氧化作负极，Ag2O被还原作正极，原电池中电子由负极经导线流向正极，故D正确；
故答案为D。
3．C
【分析】
干电池中，锌筒为负极，碳棒为正极，只能放电，不能充电。铅蓄电池放电时，Pb棒为负极，Pb失电子后转化成PbSO4附着在负极Pb表面；正极PbO2得电子产物与电解质反应生成PbSO4附着在PbO2表面。若接通直流电源，可进行充电。氢氧燃料电池中，通氢气的电极为负极，通氧气的电极为正极。
【详解】
A．干电池属于一次电池，铅蓄电池属于二次电池，A正确；
B．干电池在长时间使用后，负极锌不断溶解，从而造成锌筒不断被破坏，B正确；
C．铅蓄电池工作过程中，正、负电极都转化为PbSO4，电极质量均增重，C不正确；
D．氢氧燃料电池产生的能量高，电池产物为水，是前景广阔的绿色电源，D正确；
故选C。
4．D
【分析】
根据电池的总反应可知，Zn作负极，Ag2O作正极，负极的电极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，正极的电极反应为Ag2O+ H2O+ 2e‾=2Ag+2OH‾，放电时，电子从负极流向正极，由此进行分析判断。
【详解】
A. Ag被还原，Ag2O作正极，且正极的电极反应为：Ag2O+ H2O+ 2e‾=2Ag+2OH‾，A项正确，不符合题意；
B. Zn作负极，发生氧化反应，Ag2O作正极，发生还原反应，B项正确，不符合题意；
C. Zn作负极， Ag2O作正极，电子从负极流向正极，因此电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，C项正确，不符合题意；
D. 使用时电解质溶液中没有电子，电子是在外电路流动的，D项错误，符合题意；
答案选D。
【点睛】
解答本题时要注意电解质溶液中没有电子，电子是在外电路流动的，同时还要掌握电极反应的书写。
5．C
【详解】
A．锌失电子而作负极，负极上发生氧化反应，碳为正极，正极上发生还原反应，因此电池内发生的是氧化还原反应，故A正确；
B．锌失电子发生氧化反应，锌作负极，则碳为正极，故B正确；
C．干电池工作时，电子从负极锌经外电路流向正极碳，故C错误；
D．NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故D正确；
答案选C。
6．D
【详解】
A.碱性锌锰电池中二氧化锰作正极，正极上得电子发生还原反应，正极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，故A错误；
B.氢氧燃料电池中正负极的反应物质从外部储存装置通入，是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，故B错误；
C.若将反应2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋设计为原电池，根据电池反应，铁失电子，设计电池时应用铁作负极，石墨作正极，FeCl3溶液作电解质，故C错误；
D.锌、铜和稀硫酸构成的原电池工作时，负极上金属锌质量减少，正极上氢离子得电子产生氢气，电池反应式为2H++Zn=H2↑+Zn2+，有6.5g即0.1mol锌溶解，正极上就有0.1mol即0.2g氢气生成，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A.干电池中，锌失电子作负极，石墨作正极，电流从正极石墨经外电路流向负极锌，故A错误；
B.干电池中，锌失电子作负极，石墨作正极，故B错误；
C.干电池长时间连续工作后，锌筒被腐蚀，糊状物可能流出，将腐蚀用电器，故C正确；
D.干电池属于一次电池，所以只能将化学能转化为电能而不能将电能转化为化学能，不能实现化学能与电能的相互转化，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A. 根据两个电池的反应方程式可知，两种电池的负极都是锌，正极都是碳棒(二氧化锰)，两极活性材料相同，故A正确；
B. 改进型锌锰电池以ZnCl2溶液作为电解质，锌离子水解，溶液仍显酸性，属于酸性锌锰电池，故B错误；
C. 根据两个电池的反应方程式可知，两种电池的正极上都是二氧化锰被还原生成MnOOH，反应式均为：MnO2+e—+H+=MnOOH，故C正确；
D. 改进型电池中生成了ZnCl2·4ZnO·4H2O，工作时消耗了大量的水，起到防泄漏的作用，故D正确；
答案选B。
【点睛】
本题的易错点为C，书写正极反应式时要注意电解质溶液的酸碱性，本题中无论是氯化铵溶液还是氯化锌溶液，均水解显酸性。
9．B
【解析】
【详解】
A.原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，故A正确；
B. 用该电池电解水时，电子从负极通过外电路流向电解池阴极，故B错误；
C.根据总的方程式可知，二氧化锰得到电子，二氧化锰是正极，则电池正极电极反应式为2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH(aq)，故C正确；
D.由负极反应式Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2可知，外电路中每通过0.2mol电子，消耗0.1mol锌，锌的质量理论上减小6.5g，故D正确。
答案选B。
【点睛】
该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。
10．B
【分析】
形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极反应式为Li-e-=Li+，MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，结合电极反应式以及原电池原理分析解答。
【详解】
A、因负极材料为Li，Li可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故A错误；B、MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故B正确；C、该电池为一次电池，不能充电，故C错误；D、Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故D错误；故选B。
11．D
【分析】
化学能转化成电能，该装置为原电池装置，利用原电池的工作原理进行分析。
【详解】
A、根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，锌为负极，Cu为正极，即电子从锌电极经外电路流向Cu极，故A错误；
B、电池II为二次电池，故B错误；
C、电池III是燃料电池，负极上发生氧化反应，即氢气发生氧化反应，故C错误；
D、电池IV：Zn为负极，Zn失去电子，转化成Zn2＋，锌筒变薄变软，故D正确。
【点睛】
易错点：A选项中原电池中的电子不会在电解质溶液内定向移动，在原电池中电子由负极通过外电路流向正极，在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即“电子不下线，离子不上线”。
12．D
【解析】
A、整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化，选项A错误；B、放电时正极发生得电子的还原反应，即反应为：正极反应式为xLi++LiV3O8+xe﹣═Li1+xV3O8，选项B错误；C、放电时Cl‾移向负极，移向锂电极，选项C错误；D、根据工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化，得到：Li﹣Si合金熔点高于352℃，选项D正确。答案选D。
点睛：本题考查化学电源新型电池。放电时，电池反应式为xLi+LiV3O8=Li1+xV3O8，负极反应式为xLi﹣xe﹣═xLi+，正极反应式为xLi++LiV3O8+xe﹣═Li1+xV3O8，充电时，阳极、阴极电极反应式与正极、负极电极反应式正好相反，据此分析解答。
13．B
【详解】
A．该装置系统中至少存在光能与电能、化学能、热能之间的转移，故A错误；B．Cu电极是光电池的正极，发生还原反应，由装置图可知，正极上的电极反应为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故B正确；C．离子交换膜为质子交换膜，H+向正极移动，即从左池移向右池，故C错误；D．常温下气体的摩尔体积不是22.4L/mol，当装置中有lmolCH4生成时，生成O2的物质的量为2mol，其体积略大于44.8LO2，故D错误；答案为B。
14．B
【解析】
【详解】
A、正极得到电子，电极反应式为MnO2+eˉ+H＋＝MnOOH，A正确；
B、根据装置图可知阴极水、二氧化碳得到电子，生成氢气和CO。阳极是氧离子失去电子生成氧气，反应式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，因此阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2：1，B错误；
C、氯化锌和氯化铵的溶解度受温度的影响变化不同，两者可以通过重结晶方法分离，C正确；
D、在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法，D正确;
答案选B。
15．Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 CH4-8e-+10OH-=+7H2O 减小 Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+ CD
【详解】
(1)负极发生氧化反应，还原剂失去电子，则该电池的负极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；
(2)图中甲烷燃料电池的负极是通入CH4的电极，则该电池的负极的电极反应为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；则通入O2的电极为燃料电池的正极，故电解池中，铝电极为阴极，石墨电极为阳极，由于电解质溶液为ZnSO4、MnSO4的混合溶液，所以阳极的电极反应为：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，阴极的电极反应为：Zn++2e-=Zn；则闭合开关K一段时间后，阳极附近溶液的pH减小；电解池中回收锌与MnO2的总反应离子方程式为：Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+；
(3) A．放电时，Pt/C电极上，H2作还原剂，发生氧化反应，则Pt/C电极作负极，A错误；
B．放电时，Pt/C电极作负极，碳纤维电极作正极，电流由碳纤维电极经外电路流向Pt/C电极，B错误；
C．充电时，Pt/C电极上发生还原反应，故Pt/C电极作阴极，其电极反应式为2H++2e-=H2↑，C正确；
D．硫酸锰是一种丰富廉价的工业盐，故该电池成本较低，D正确；
故选CD。
16．Zn Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 减弱 6.4 g 负极 O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+Cu2+=Fe2++Cu 0.2
【详解】
(1)碱性锌锦干电池总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，反应中还原剂是锌，失电子发生氧化反应，该电池的负极材料是Zn，负极电极反应式是Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。故答案为：Zn；Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；
(2)铅蓄电池工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，电池在工作时，正极反应式为PbO2+SO+4H++2e-=PbSO4+2H2O，消耗氢离子，PbO2电极附近溶液的酸性将减弱(填“增强”、“减弱，'或“不变”)；由电池反应可知消耗2mol酸转移2mol电子，正极电极理论上增重64g，若该电池反应转移了0.2mol电子，则正极电极理论上增重6.4g。故答案为：减弱；6.4；
(3)电极a上氢气失电子，发生氧化反应，为该电池负极(填“正极”或“负极”)，电极b氧气得电子，发生还原反应，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。故答案为：负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；
(4)Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu；一段时间后，两电极质量相差12g，
导线中通过0.2mol电子。故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；0.2。
17．AC d abc 从Zn流向Cu H2-2e-+2OH-=2H2O FeCl3溶液 28
【详解】
(1)A．页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主要成分是甲烷，属于化石燃料，短期内不能再生，不属于新能源，A错误；
B．页岩气主要成分是甲烷，和氧气反应会放出大量的热，属于放热反应，B正确；
C．甲烷分子中C原子的最外层电子排布达到8电子稳定结构，而H原子最外层达到的是2个电子的稳定结构，C错误；
D．页岩气主要成分是甲烷，在形成燃料电池时，通入的燃料甲烷为燃料电池的负极，D正确；
故合理选项是AC；
(2)①a．该装置是Cu-Zn原电池，属于一次电池；
b．是常见的干电池，属于一次电池；
c．是氢氧燃料电池，属于燃料电池，是一次电池；
d．铅蓄电池在放电时起原电池作用，相当于电源；在充电时，做用电器，属于电解池，由于该装置可以反复充电、放电，因此装置为二次电池；
可见属于二次电池的是d；属于一次电池的是abc；
②在a装置中，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，Cu为正极，电子由Zn通过外电路流向正极Cu；
③若将氢氧燃料电池中的电解质溶液改为碱性，则负极上燃料H2失去电子被氧化变为H+，H+结合溶液中的OH-生成水，故负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
(3)①若将反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计成原电池，由于Fe失去电子，发生氧化反应，所以Fe为负极材料；活动性比Fe弱的金属或能够导电的非金属单质如石墨为正极材料，电解质溶液为含有Fe3+的溶液，可以是FeCl3溶液；
②根据方程式可知：每有1 mol Fe发生反应变为Fe2+进入溶液时，溶液质量增加56 g，此时反应了转移2 mol电子，则当外电路中转移1 mol e-时，电解质溶液增加的质量是m==28 g。
18．Cu AgNO3溶液 正极 2Ag＋＋2e－=2Ag B MnO2+H++e-=MnOOH 2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+ 加热浓缩；冷却结晶 在足量的空气或氧气中加热
【分析】
Ⅰ、由反应方程式可知，该原电池的电极反应式为：正极：2Ag++2e-═2Ag，负极：Cu-2e-═Cu2+，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极。盐桥中的K+移向正极（Ag极）；NO3-移向负极（Cu极），以此解答；
Ⅱ、（1）该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH；
（2）滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，根据溶解度的差异，可通过加热浓缩溶液；
（3）在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰。
【详解】
Ⅰ、（1）硫酸铜溶液所在的电极是负极，所以电极X的材料是Cu；银电极是正极，则电解质溶液Y是AgNO3溶液；
（2）银离子得到电子，银电极为电池的正极，发生的电极反应式为2Ag＋＋2e－=2Ag；
（3）原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是阴离子，应为NO3-；
故答案为B；
Ⅱ、（1）该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH，电极方程式为MnO2+H++e-=MnOOH，负极锌被氧化生成Zn2+，电池总反应式为2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+；
（2）滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，根据溶解度的差异，可通过加热浓缩溶液，到一定程度NH4Cl析出，而ZnCl2保留在水中，达到分离的目的；
答案为：加热浓缩；冷却结晶；
（3）填充物含有碳粉、二氧化锰，且生成MnOOH等，在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰；
答案为：在足量的空气或氧气中加热。
19．Ag2O Zn Zn−2e−+2OH−=Zn(OH)2 增大 CH3OH CH3OH−6e−+H2O=CO2+6H+ 1.2
【分析】
(1)①根据原电池中电流从正极流向负极分析；
②根据原电池负极发生氧化反应书写负极电极反应式；
③根据工作时，正极反应中OH-离子浓度的变化分析电池正极区的pH的变化；
(2)①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。
②负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，据此写出负极反应式；
③根据甲醇和转移电子之间的关系式计算转移电子数。
【详解】
(1)①工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，Ag元素的化合价由+1价降低到0 价，得电子作正极，电流由正极流出，所以工作时电流从Ag2O极流向Zn极，
故答案为Ag2O；Zn；
②根据上述分析，Zn做负极，在碱性溶液中的电极反应为Zn−2e−+2OH−=Zn(OH)2，
故答案为Zn−2e−+2OH−=Zn(OH)2；
③工作时，正极反应为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，所以电池正极区的pH增大，
故答案为增大；
(2)①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇；
故答案为CH3OH；
②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为3O2+12H++12e−=6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH−6e−+H2O=CO2+6H+，
故答案为CH3OH−6e−+H2O=CO2+6H+；
③根据甲醇和转移电子之间的关系式得，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量==1.2 mol，则转移电子个数为1.2NA。
故答案为1.2。
20．Zn－2e－＝Zn2+ 比能量高（或可存储时间长、不易发生电解质的泄漏、或碱性电池使用寿命较长其他合理答案也可） PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－ 13 4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3 O2＋4H+＋4e－＝2H2O 阳极室 Fe＋8OH-－6e－＝FeO42−＋4H2O
【解析】
【分析】
（1）①锌锰电池中，锌的活泼性大，做负极；
②碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，比能量和可储存时间均有提高，据此分析作答；
（2）①充电过程为电解池原理，其阴极得电子，被还原；
②电解饱和食盐水时，阳极氯离子失电子生成氯气，阴极氢离子得电子变为氢气，根据电子转移数与物质之间的关系式计算溶液中氢氧根浓度，进而求出pH；
（3）电池工作时，负极为Al，发生氧化反应，电极反应式为Al-3e-+3OH-=Al（OH）3，正极上通入空气，发生还原反应，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，进而写出总反应式；二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，Pt2电极上通入的是氧气与水，发生还原反应，电解质为质子交换膜，据此分析作答；
（4）用电解法制备高铁酸钠，电解时阳极区铁失去电子发生氧化反应，结合氢氧根离子生成高铁酸根离子和水，据此分析作答。
【详解】
（1）①在锌锰干电池中，锌做负极，其电解反应式为：Zn－2e－＝Zn2+，
故答案为Zn－2e－＝Zn2+；
②碱性锌锰电池的优点是比能量高、可存储时间长、不易发生电解质的泄漏等，
故答案为比能量高（或可存储时间长、不易发生电解质的泄漏、或碱性电池使用寿命较长其他合理答案也可）；
（2）①电解质溶液为硫酸，根据总反应式可知，在阴极区，硫酸铅得电子转化为铅，其电极反应式为：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－，
故答案为PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－；
②电解饱和食盐水发生的总反应为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，2NaOH H22e-,则0.05mol电子转移时，n(OH-) = 0.05 mol，故c(OH-) = = 0.1 mol/L，pH =-lg = 13,
故答案为13；
（3）该电池中，负极为Al，正极通入空气，总反应式为：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，Pt2电极为电源的正极，结合质子交换膜可知，发生的电极反应式为：O2＋4H+＋4e－＝2H2O，
故答案为4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；O2＋4H+＋4e－＝2H2O；
（4）用铁做阳极电解氢氧化钠制备高铁酸钠，阳极室铁失去电子，发生氧化反应，结合氢氧根离子生成高铁酸根离子和水，则电解一段时间后，c（OH−）降低的区域在阳极室，电极反应式为：Fe＋8OH-－6e－＝FeO42−＋4H2O；
故答案为阳极室；Fe＋8OH-－6e－＝FeO42−＋4H2O；
【点睛】
本题电化学知识，理解原电池和电解池的工作原理是解题的关键，在书写电极反应式时要注意不同的环境，其电极反应式可能不同，如本题中二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，正极反应一定要注意电解质溶液的酸性环境。
一次电池
一、单选题（共14题）
1．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，负极反应式：Pb-2e-=Pb2+
D．氢氧燃料电池中负极通入氢气发生氧化反应
2．有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是
图I碱性锌锰电池
图II铅-硫酸蓄电池
图III电解精炼铜
图IV银锌纽扣电池
A．图Ⅰ所示电池中，正极的电极反应式为Zn－2e+2OH－=Zn(OH)2
B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D．图Ⅳ所示电池工作过程中，电子由Zn极沿导线流向Ag2O极
3．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（ ）
A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
C．铅蓄电池工作过程中，正、负电极质量均减轻
D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
4．纽扣电池可作计算器、电子表等的电源。有一种纽扣电池，其电极分别为Zn 和 Ag2O，用KOH溶液作电解质溶液，电池的总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO。关于该电池下列叙述不正确的是
A．正极的电极反应为Ag2O+2e‾+H2O=2Ag+2OH‾
B．Zn极发生氧化反应,Ag2O极发生还原反应
C．使用时电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，Zn是负极
D．使用时溶液中电子的方向是由Ag2O极流向Zn极
5．日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状氯化铵和氯化锌作电解质(其中加入二氧化锰吸收氢气)，电极反应式可简化为Zn－2e－=Zn2＋、2NH4+＋2e－=2NH3↑＋H2↑(氨与锌离子能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论不正确的是( )
A．干电池内发生的是氧化还原反应
B．锌为负极，碳为正极
C．工作时，电子由碳极经过外电路流向锌极
D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器
6．下列有关原电池的说法中，正确的是（ ）
A．碱性锌锰电池的正极反应为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
B．氢氧燃料电池是一种将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型供电装置
C．利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计原电池，可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质溶液
D．锌、铜和稀硫酸构成的原电池工作时，有6.5g锌溶解，就有0.2g气体生成
7．日常所用锌－锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn－2e－＝Zn2＋，2MnO2＋2NH4+＋2e-＝Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌－锰干电池的叙述中，正确的是
A．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒
B．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极
C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器
D．干电池可实现化学能向电能和电能向化学能的相互转化
8．传统的酸性锌锰电池以NH4Cl溶液为电解质，其电池反应为2MnO2 +Zn +2NH4Cl = 2MnOOH + Zn(NH3)2Cl2，一种改进型防泄漏锌锰电池以ZnCl2溶液作为电解质，其电池反应为8MnO2+ 4Zn+ZnCl2+8H2O=8 MnOOH +ZnCl2·4ZnO·4H2O。关于两种锌锰电池的说法错误的是
A．两种电池的两极活性材料相同
B．改进型锌锰电池属于碱性锌锰电池
C．两种电池的正极反应均为：MnO2+e—+H+=MnOOH
D．改进型电池防泄漏的主要原因是电池工作时消耗大量的水
9．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：，下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子
B．用该电池电解水时，电子通过外电路流向电解池阳极
C．电池正极电极反应式
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
10．锂锰电池是体积小、性能优良的一次电池，该电池反应装置如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。下列判断正确的是
A．可用水代替电池中的混合有机溶剂 B．电池正极反应式为MnO2+e-+Li+LiMnO2
C．该电池可反复充电使用 D．外电路的电流由a流向b
11．下列关于化学能转化为电能的四种装置的说法正确的是
A．电池Ⅰ工作时，电子由锌经过电解质溶液流向铜
B．电池Ⅱ是一次电池
C．电池Ⅲ工作时，氢气发生还原反应
D．电池Ⅳ工作一段时间后，锌筒变软
12．如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为xLi + LiV3O8 = Li1+xV3O8。工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化。已知： LiCl-KCl共晶盐熔点352℃。下列说法正确的是
A．整个过程的能量转化只涉及化学能转化为电能
B．放电时正极反应为：Li1+xV3O8–xe‾=LiV3O8+xLi+
C．放电时Cl‾ 移向LiV3O8电极
D．Li-Si合金熔点高于352℃
13．太阳能光电池由于具有充电快、寿命长等特点，适于很多特殊环境和场合，现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是
A．该装置系统中只存在两种能量转化
B．Cu电极上的电极反应为：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
C．离子交换膜为质子交换膜，H+从右池移向左池
D．常温下，当装置中有lmolCH4生成时，GaN电极有44.8LO2生成（不考虑O2的溶解性〕
14．如图a酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，下列说法不正确的是
有关数据如下表所示：
图a 图b
A．该电池的正极反应式为MnO2+eˉ+H＋==MnOOH
B．利用干电池，高温电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：1
C．废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离
D．废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法
二、填空题（共6题）
15．(1)生活中常见的碱性锌锰电池，总反应方程式为Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)，负极反应为：_______。
(2)废旧的锌锰电池还含有锌和二氧化锰等物质，用稀硫酸将其溶解，转化为硫酸锌和硫酸锰，其反应的化学方程式为：Zn+MnO2+2H2SO4=ZnSO4+MnSO4+2H2O。再进行电解可以得到锌和二氧化锰。电解装置如下：
图中甲烷燃料电池负极的电极反应为_______。闭合开关K一段时间后，阳极附近溶液的pH_______(填“增大”“不变”或“减小”)，电解池中回收锌与MnO2的总反应离子方程式为_______。
(3)上述反应得到的二氧化锰可以用来制作新型的锰氢二次电池，原理示意图如图所示。
该电池以硫酸锰和硫酸的混合溶液为电解液，碳纤维和Pt/C分别作为电极材料，电池总反应式为：Mn2++2H2OMnO2+2H++H2↑。下列说法正确的是_______。
A．放电时，Pt/C电极为正极
B．放电时，电流由Pt/C电极流向碳纤维电极
C．充电时，阴极反应式为2H++2e-=H2↑
D．硫酸锰是丰富廉价工业盐，该电池成本低
16．现代生产、生活和国防中大量使用电池，各种电池应运而生。请回答下列问题。
(1)碱性锌锦干电池是应用广泛的一次电池。总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2该电池的负极材料是_______，负极电极反应式是_______。
(2)铅蓄电池工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，电池在工作时，PbO2电极附近溶液的酸性将_______(填“增强”、“减弱，'或“不变”)；若该电池反应转移了0.2mol电子，则正极电极理论上增重_______g。
(3)氢氧燃料电池是一种将化学能转化为电能的高效、环境友好的发电装置。该电池的构造如图所示，请回答：
电极a为该电池_______(填“正极”或“负极”)，电极b的电极反应为_______。
(4)某实验小组依据氧化还原反应：_______(用离子方程式表示)设计的原电池装置如图，反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质盘相差12g，导线中通过_______mol电子。
17．能量转化是化学变化的主要特征之一，按要求回答下列问题。
(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主页，岩气的资源潜力可能大于常规天然气。下列有关页岩气的叙述错误的是_________(填序号)。
A．页岩气属于新能源
B．页岩气和氧气的反应是放热反应
C．甲烷中每个原子的最外层电子排布都达到8电子稳定结构
D．页岩气可以作燃料电池的负极燃料
(2)有关的电池装置如图：
电池装置
编号
a
b
c
d
①上述四种电池中，属于二次电池的是____(填序号，下同)，属于一次电池的是____。
②a装置中，外电路中电子的流向是______(填“从Zn流向Cu”或“从Cu流向Zn”)。
③装置中，若电解质改为碱性介质，则负极的电极反应式为___。
(3)氧化还原反应一般可以设计成原电池。若将反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计成原电池，则：
①该电池的电解质溶液可以是___。
②当外电路中转移1 mol e-时，电解质溶液增加的质量是__g。
18．Ⅰ、根据氧化还原反应：2Ag+(aq)+ Cu(s) = Cu2+(aq)+ 2Ag(s) 设计的原电池如下图所示，其中盐桥为琼脂–饱和KNO3盐桥。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是 ___________；电解质溶液Y是 ____________________。
(2)银电极为电池的 __________ 极，其电极反应式为：___________________________________ 。
(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是 ___________。
A、K+ B、NO3― C、Ag+ D、SO42―
Ⅱ、酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题：
(1)该电池的正极反应式为 ________________________，电池反应的离子方程式为________________________________________
(2)废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通过 ___________________________________ 分离回收。
(3)滤渣的主要成分是MnO2、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是_________________________________________。
19．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要，电池发挥着重要的作用。请回答下列问题：
(1)电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极材料分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反应为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。
①工作时电流从______极流向______极(两空均填“Ag2O”或“Zn”)。
②负极的电极反应式为__________________________。
③工作时电池正极区的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)中国科学院应用化学研究所在甲醇(CH3OH是一种可燃物)燃料电池技术方面获得新突破。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
①该电池工作时，b口通入的物质为______________。
②该电池负极的电极反应式为______________。
③工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，有__________NA个电子转移。
20．研究电化学原理与应用有非常重要的意义。
（1）锌锰电池（俗称干电池） 是一种一次电池，生活中应用广泛。
①锌锰电池负极上的电极反应式为：______________________________。
②与普通（酸性）锌锰电池相比较，碱性锌锰电池的优点是____________________（回答一条即可）。
（2）铅蓄电池是最常见的二次电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。
①充电时阴极反应为：________________________________________。
②用铅蓄电池为电源进行电解饱和食盐水实验（石墨棒为阳极，铁为阴极，食盐水500mL，温度为常温），当电路中有0.05mol电子转移时，食盐水的pH为______（假设溶液体积不变，产物无损耗）。
（3）图1是金属（M）－空气电池的工作原理，我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，电池反应为：___________________________ 。
二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图2所示。Pt2上的电极反应式为：_______________________________________ 。
（4）高铁酸钠（Na2FeO4）易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，可以用电解法制取：Fe＋2H2O＋2OH−FeO42−＋3H2↑，工作原理如图所示。
装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。电解一段时间后，c（OH−）降低的区域在_____________（填“阴极室”或“阳极室”）；阳极反应为：___________________________。
参考答案
1．C
【详解】
A．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A正确；
B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，则使用过程中锌筒被破坏，故B正确；
C．铅蓄电池工作过程中，负极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4，故C错误；
D．氢氧燃料电池中负极上通入氢气，失电子，发生氧化反应，故D正确；
故答案为C。
2．D
【详解】
A．碱性锌锰电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，正极得电子发生还原反应，电极反应为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-，故A错误；
B．铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，放电过程中硫酸不断被消耗，浓度降低，故B错误；
C．粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它比铜活泼的金属均可被氧化而溶解，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所以溶液中铜离子浓度降低，故C错误；
D．该电池工作时Zn被氧化作负极，Ag2O被还原作正极，原电池中电子由负极经导线流向正极，故D正确；
故答案为D。
3．C
【分析】
干电池中，锌筒为负极，碳棒为正极，只能放电，不能充电。铅蓄电池放电时，Pb棒为负极，Pb失电子后转化成PbSO4附着在负极Pb表面；正极PbO2得电子产物与电解质反应生成PbSO4附着在PbO2表面。若接通直流电源，可进行充电。氢氧燃料电池中，通氢气的电极为负极，通氧气的电极为正极。
【详解】
A．干电池属于一次电池，铅蓄电池属于二次电池，A正确；
B．干电池在长时间使用后，负极锌不断溶解，从而造成锌筒不断被破坏，B正确；
C．铅蓄电池工作过程中，正、负电极都转化为PbSO4，电极质量均增重，C不正确；
D．氢氧燃料电池产生的能量高，电池产物为水，是前景广阔的绿色电源，D正确；
故选C。
4．D
【分析】
根据电池的总反应可知，Zn作负极，Ag2O作正极，负极的电极反应为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，正极的电极反应为Ag2O+ H2O+ 2e‾=2Ag+2OH‾，放电时，电子从负极流向正极，由此进行分析判断。
【详解】
A. Ag被还原，Ag2O作正极，且正极的电极反应为：Ag2O+ H2O+ 2e‾=2Ag+2OH‾，A项正确，不符合题意；
B. Zn作负极，发生氧化反应，Ag2O作正极，发生还原反应，B项正确，不符合题意；
C. Zn作负极， Ag2O作正极，电子从负极流向正极，因此电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，C项正确，不符合题意；
D. 使用时电解质溶液中没有电子，电子是在外电路流动的，D项错误，符合题意；
答案选D。
【点睛】
解答本题时要注意电解质溶液中没有电子，电子是在外电路流动的，同时还要掌握电极反应的书写。
5．C
【详解】
A．锌失电子而作负极，负极上发生氧化反应，碳为正极，正极上发生还原反应，因此电池内发生的是氧化还原反应，故A正确；
B．锌失电子发生氧化反应，锌作负极，则碳为正极，故B正确；
C．干电池工作时，电子从负极锌经外电路流向正极碳，故C错误；
D．NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故D正确；
答案选C。
6．D
【详解】
A.碱性锌锰电池中二氧化锰作正极，正极上得电子发生还原反应，正极反应式为MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，故A错误；
B.氢氧燃料电池中正负极的反应物质从外部储存装置通入，是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，故B错误；
C.若将反应2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋设计为原电池，根据电池反应，铁失电子，设计电池时应用铁作负极，石墨作正极，FeCl3溶液作电解质，故C错误；
D.锌、铜和稀硫酸构成的原电池工作时，负极上金属锌质量减少，正极上氢离子得电子产生氢气，电池反应式为2H++Zn=H2↑+Zn2+，有6.5g即0.1mol锌溶解，正极上就有0.1mol即0.2g氢气生成，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A.干电池中，锌失电子作负极，石墨作正极，电流从正极石墨经外电路流向负极锌，故A错误；
B.干电池中，锌失电子作负极，石墨作正极，故B错误；
C.干电池长时间连续工作后，锌筒被腐蚀，糊状物可能流出，将腐蚀用电器，故C正确；
D.干电池属于一次电池，所以只能将化学能转化为电能而不能将电能转化为化学能，不能实现化学能与电能的相互转化，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A. 根据两个电池的反应方程式可知，两种电池的负极都是锌，正极都是碳棒(二氧化锰)，两极活性材料相同，故A正确；
B. 改进型锌锰电池以ZnCl2溶液作为电解质，锌离子水解，溶液仍显酸性，属于酸性锌锰电池，故B错误；
C. 根据两个电池的反应方程式可知，两种电池的正极上都是二氧化锰被还原生成MnOOH，反应式均为：MnO2+e—+H+=MnOOH，故C正确；
D. 改进型电池中生成了ZnCl2·4ZnO·4H2O，工作时消耗了大量的水，起到防泄漏的作用，故D正确；
答案选B。
【点睛】
本题的易错点为C，书写正极反应式时要注意电解质溶液的酸碱性，本题中无论是氯化铵溶液还是氯化锌溶液，均水解显酸性。
9．B
【解析】
【详解】
A.原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，故A正确；
B. 用该电池电解水时，电子从负极通过外电路流向电解池阴极，故B错误；
C.根据总的方程式可知，二氧化锰得到电子，二氧化锰是正极，则电池正极电极反应式为2MnO2(s)+2H2O(l)+2e-=2MnOOH(s)+2OH(aq)，故C正确；
D.由负极反应式Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2可知，外电路中每通过0.2mol电子，消耗0.1mol锌，锌的质量理论上减小6.5g，故D正确。
答案选B。
【点睛】
该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查。该题的关键是明确原电池的工作原理，然后结合题意灵活运用即可。
10．B
【分析】
形成原电池反应时，Li为负极，被氧化，电极反应式为Li-e-=Li+，MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，结合电极反应式以及原电池原理分析解答。
【详解】
A、因负极材料为Li，Li可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，故A错误；B、MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2，故B正确；C、该电池为一次电池，不能充电，故C错误；D、Li为负极，MnO2为正极，原电池工作时，外电路的电流方向从正极到负极，即从b极流向a极，故D错误；故选B。
11．D
【分析】
化学能转化成电能，该装置为原电池装置，利用原电池的工作原理进行分析。
【详解】
A、根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，锌为负极，Cu为正极，即电子从锌电极经外电路流向Cu极，故A错误；
B、电池II为二次电池，故B错误；
C、电池III是燃料电池，负极上发生氧化反应，即氢气发生氧化反应，故C错误；
D、电池IV：Zn为负极，Zn失去电子，转化成Zn2＋，锌筒变薄变软，故D正确。
【点睛】
易错点：A选项中原电池中的电子不会在电解质溶液内定向移动，在原电池中电子由负极通过外电路流向正极，在内电路中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，即“电子不下线，离子不上线”。
12．D
【解析】
A、整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化，选项A错误；B、放电时正极发生得电子的还原反应，即反应为：正极反应式为xLi++LiV3O8+xe﹣═Li1+xV3O8，选项B错误；C、放电时Cl‾移向负极，移向锂电极，选项C错误；D、根据工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使共晶盐融化，得到：Li﹣Si合金熔点高于352℃，选项D正确。答案选D。
点睛：本题考查化学电源新型电池。放电时，电池反应式为xLi+LiV3O8=Li1+xV3O8，负极反应式为xLi﹣xe﹣═xLi+，正极反应式为xLi++LiV3O8+xe﹣═Li1+xV3O8，充电时，阳极、阴极电极反应式与正极、负极电极反应式正好相反，据此分析解答。
13．B
【详解】
A．该装置系统中至少存在光能与电能、化学能、热能之间的转移，故A错误；B．Cu电极是光电池的正极，发生还原反应，由装置图可知，正极上的电极反应为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故B正确；C．离子交换膜为质子交换膜，H+向正极移动，即从左池移向右池，故C错误；D．常温下气体的摩尔体积不是22.4L/mol，当装置中有lmolCH4生成时，生成O2的物质的量为2mol，其体积略大于44.8LO2，故D错误；答案为B。
14．B
【解析】
【详解】
A、正极得到电子，电极反应式为MnO2+eˉ+H＋＝MnOOH，A正确；
B、根据装置图可知阴极水、二氧化碳得到电子，生成氢气和CO。阳极是氧离子失去电子生成氧气，反应式为H2O＋CO2H2＋CO＋O2，因此阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2：1，B错误；
C、氯化锌和氯化铵的溶解度受温度的影响变化不同，两者可以通过重结晶方法分离，C正确；
D、在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，所以欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法，D正确;
答案选B。
15．Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 CH4-8e-+10OH-=+7H2O 减小 Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+ CD
【详解】
(1)负极发生氧化反应，还原剂失去电子，则该电池的负极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；
(2)图中甲烷燃料电池的负极是通入CH4的电极，则该电池的负极的电极反应为CH4-8e-+10OH-=+7H2O；则通入O2的电极为燃料电池的正极，故电解池中，铝电极为阴极，石墨电极为阳极，由于电解质溶液为ZnSO4、MnSO4的混合溶液，所以阳极的电极反应为：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，阴极的电极反应为：Zn++2e-=Zn；则闭合开关K一段时间后，阳极附近溶液的pH减小；电解池中回收锌与MnO2的总反应离子方程式为：Zn2++Mn2++2H2OZn+MnO2+4H+；
(3) A．放电时，Pt/C电极上，H2作还原剂，发生氧化反应，则Pt/C电极作负极，A错误；
B．放电时，Pt/C电极作负极，碳纤维电极作正极，电流由碳纤维电极经外电路流向Pt/C电极，B错误；
C．充电时，Pt/C电极上发生还原反应，故Pt/C电极作阴极，其电极反应式为2H++2e-=H2↑，C正确；
D．硫酸锰是一种丰富廉价的工业盐，故该电池成本较低，D正确；
故选CD。
16．Zn Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 减弱 6.4 g 负极 O2+4e-+2H2O=4OH- Fe+Cu2+=Fe2++Cu 0.2
【详解】
(1)碱性锌锦干电池总反应Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，反应中还原剂是锌，失电子发生氧化反应，该电池的负极材料是Zn，负极电极反应式是Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。故答案为：Zn；Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；
(2)铅蓄电池工作时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，电池在工作时，正极反应式为PbO2+SO+4H++2e-=PbSO4+2H2O，消耗氢离子，PbO2电极附近溶液的酸性将减弱(填“增强”、“减弱，'或“不变”)；由电池反应可知消耗2mol酸转移2mol电子，正极电极理论上增重64g，若该电池反应转移了0.2mol电子，则正极电极理论上增重6.4g。故答案为：减弱；6.4；
(3)电极a上氢气失电子，发生氧化反应，为该电池负极(填“正极”或“负极”)，电极b氧气得电子，发生还原反应，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。故答案为：负极；O2+4e-+2H2O=4OH-；
(4)Fe为负极，发生：Fe-2e-=Fe2-，石墨为正极，发生Cu2++2e-=Cu，总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu；一段时间后，两电极质量相差12g，
导线中通过0.2mol电子。故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；0.2。
17．AC d abc 从Zn流向Cu H2-2e-+2OH-=2H2O FeCl3溶液 28
【详解】
(1)A．页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主要成分是甲烷，属于化石燃料，短期内不能再生，不属于新能源，A错误；
B．页岩气主要成分是甲烷，和氧气反应会放出大量的热，属于放热反应，B正确；
C．甲烷分子中C原子的最外层电子排布达到8电子稳定结构，而H原子最外层达到的是2个电子的稳定结构，C错误；
D．页岩气主要成分是甲烷，在形成燃料电池时，通入的燃料甲烷为燃料电池的负极，D正确；
故合理选项是AC；
(2)①a．该装置是Cu-Zn原电池，属于一次电池；
b．是常见的干电池，属于一次电池；
c．是氢氧燃料电池，属于燃料电池，是一次电池；
d．铅蓄电池在放电时起原电池作用，相当于电源；在充电时，做用电器，属于电解池，由于该装置可以反复充电、放电，因此装置为二次电池；
可见属于二次电池的是d；属于一次电池的是abc；
②在a装置中，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以Zn为负极，Cu为正极，电子由Zn通过外电路流向正极Cu；
③若将氢氧燃料电池中的电解质溶液改为碱性，则负极上燃料H2失去电子被氧化变为H+，H+结合溶液中的OH-生成水，故负极的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
(3)①若将反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计成原电池，由于Fe失去电子，发生氧化反应，所以Fe为负极材料；活动性比Fe弱的金属或能够导电的非金属单质如石墨为正极材料，电解质溶液为含有Fe3+的溶液，可以是FeCl3溶液；
②根据方程式可知：每有1 mol Fe发生反应变为Fe2+进入溶液时，溶液质量增加56 g，此时反应了转移2 mol电子，则当外电路中转移1 mol e-时，电解质溶液增加的质量是m==28 g。
18．Cu AgNO3溶液 正极 2Ag＋＋2e－=2Ag B MnO2+H++e-=MnOOH 2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+ 加热浓缩；冷却结晶 在足量的空气或氧气中加热
【分析】
Ⅰ、由反应方程式可知，该原电池的电极反应式为：正极：2Ag++2e-═2Ag，负极：Cu-2e-═Cu2+，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极。盐桥中的K+移向正极（Ag极）；NO3-移向负极（Cu极），以此解答；
Ⅱ、（1）该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH；
（2）滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，根据溶解度的差异，可通过加热浓缩溶液；
（3）在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰。
【详解】
Ⅰ、（1）硫酸铜溶液所在的电极是负极，所以电极X的材料是Cu；银电极是正极，则电解质溶液Y是AgNO3溶液；
（2）银离子得到电子，银电极为电池的正极，发生的电极反应式为2Ag＋＋2e－=2Ag；
（3）原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是阴离子，应为NO3-；
故答案为B；
Ⅱ、（1）该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH，电极方程式为MnO2+H++e-=MnOOH，负极锌被氧化生成Zn2+，电池总反应式为2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+；
（2）滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，根据溶解度的差异，可通过加热浓缩溶液，到一定程度NH4Cl析出，而ZnCl2保留在水中，达到分离的目的；
答案为：加热浓缩；冷却结晶；
（3）填充物含有碳粉、二氧化锰，且生成MnOOH等，在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰；
答案为：在足量的空气或氧气中加热。
19．Ag2O Zn Zn−2e−+2OH−=Zn(OH)2 增大 CH3OH CH3OH−6e−+H2O=CO2+6H+ 1.2
【分析】
(1)①根据原电池中电流从正极流向负极分析；
②根据原电池负极发生氧化反应书写负极电极反应式；
③根据工作时，正极反应中OH-离子浓度的变化分析电池正极区的pH的变化；
(2)①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇。
②负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，据此写出负极反应式；
③根据甲醇和转移电子之间的关系式计算转移电子数。
【详解】
(1)①工作时电池总反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，Ag元素的化合价由+1价降低到0 价，得电子作正极，电流由正极流出，所以工作时电流从Ag2O极流向Zn极，
故答案为Ag2O；Zn；
②根据上述分析，Zn做负极，在碱性溶液中的电极反应为Zn−2e−+2OH−=Zn(OH)2，
故答案为Zn−2e−+2OH−=Zn(OH)2；
③工作时，正极反应为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，所以电池正极区的pH增大，
故答案为增大；
(2)①据氢离子移动方向知，右侧电极为正极，左侧电极为负极，负极上通入燃料甲醇；
故答案为CH3OH；
②正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为3O2+12H++12e−=6H2O，负极上甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH−6e−+H2O=CO2+6H+，
故答案为CH3OH−6e−+H2O=CO2+6H+；
③根据甲醇和转移电子之间的关系式得，当6.4 g甲醇完全反应生成CO2时，转移电子的物质的量==1.2 mol，则转移电子个数为1.2NA。
故答案为1.2。
20．Zn－2e－＝Zn2+ 比能量高（或可存储时间长、不易发生电解质的泄漏、或碱性电池使用寿命较长其他合理答案也可） PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－ 13 4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3 O2＋4H+＋4e－＝2H2O 阳极室 Fe＋8OH-－6e－＝FeO42−＋4H2O
【解析】
【分析】
（1）①锌锰电池中，锌的活泼性大，做负极；
②碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能好，比能量和可储存时间均有提高，据此分析作答；
（2）①充电过程为电解池原理，其阴极得电子，被还原；
②电解饱和食盐水时，阳极氯离子失电子生成氯气，阴极氢离子得电子变为氢气，根据电子转移数与物质之间的关系式计算溶液中氢氧根浓度，进而求出pH；
（3）电池工作时，负极为Al，发生氧化反应，电极反应式为Al-3e-+3OH-=Al（OH）3，正极上通入空气，发生还原反应，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，进而写出总反应式；二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，Pt2电极上通入的是氧气与水，发生还原反应，电解质为质子交换膜，据此分析作答；
（4）用电解法制备高铁酸钠，电解时阳极区铁失去电子发生氧化反应，结合氢氧根离子生成高铁酸根离子和水，据此分析作答。
【详解】
（1）①在锌锰干电池中，锌做负极，其电解反应式为：Zn－2e－＝Zn2+，
故答案为Zn－2e－＝Zn2+；
②碱性锌锰电池的优点是比能量高、可存储时间长、不易发生电解质的泄漏等，
故答案为比能量高（或可存储时间长、不易发生电解质的泄漏、或碱性电池使用寿命较长其他合理答案也可）；
（2）①电解质溶液为硫酸，根据总反应式可知，在阴极区，硫酸铅得电子转化为铅，其电极反应式为：PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－，
故答案为PbSO4＋2e－＝Pb＋SO42－；
②电解饱和食盐水发生的总反应为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，2NaOH H22e-,则0.05mol电子转移时，n(OH-) = 0.05 mol，故c(OH-) = = 0.1 mol/L，pH =-lg = 13,
故答案为13；
（3）该电池中，负极为Al，正极通入空气，总反应式为：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，Pt2电极为电源的正极，结合质子交换膜可知，发生的电极反应式为：O2＋4H+＋4e－＝2H2O，
故答案为4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3；O2＋4H+＋4e－＝2H2O；
（4）用铁做阳极电解氢氧化钠制备高铁酸钠，阳极室铁失去电子，发生氧化反应，结合氢氧根离子生成高铁酸根离子和水，则电解一段时间后，c（OH−）降低的区域在阳极室，电极反应式为：Fe＋8OH-－6e－＝FeO42−＋4H2O；
故答案为阳极室；Fe＋8OH-－6e－＝FeO42−＋4H2O；
【点睛】
本题电化学知识，理解原电池和电解池的工作原理是解题的关键，在书写电极反应式时要注意不同的环境，其电极反应式可能不同，如本题中二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池中，正极反应一定要注意电解质溶液的酸性环境。
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