人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优秀综合训练题

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第2课时 化学电源
1. 通过对常见化学电源的分析，建立对原电池过程系统认识的思维模型，提高对原电池本质的认识。
2. 增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。
一、化学电源概述
(1)化学电源的分类
原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类：
①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。
②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。
③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)判断电池优劣的主要标准
①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。
③电池可储存时间的长短。
(3)化学电池的回收利用
使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。废弃电池要进行回收利用。
(4)化学电源的发展方向
小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐，如镍氢电池、锂离子电池等。
二、化学电源
1．一次电池：锌锰干电池
（1）酸性锌锰干电池
负极材料：Zn 正极材料：碳棒
电解质溶液：ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质
负极：Zn－2e－＋2NHeq \\al(＋,4)===Zn(NH3)eq \\al(2＋,2)＋2H＋
正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)
总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)
（2）碱性锌锰干电池
碱性锌锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
负极材料：Zn ；负极反应物：锌粉
正极材料：碳棒；正极反应物：二氧化锰
电解质溶液：氢氧化钾
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
2. 铅蓄电池
铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
（1）放电时电极反应为：
负极：Pb＋－2e＝PbSO4↓
正极：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O
放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。
（2）充电时电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋
阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋
充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。
铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。
③蓄电池放电和充电的总反应式：
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，性能良好，价格低廉，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中，缺点是比较笨重。
3．氢氧燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。
（1）基本组成及特点
（2）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：
（3）常见燃料电池
①H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。
②电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。
③燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。
（4）特点：①有两个相同的多孔电极，同时电极不参与反应(掺杂适当的催化剂)。②不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内。③能量转换率较高，超过80%(普通燃烧能量转换率30%多)。
4．锂离子电池
反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。
三、盐桥原电池
（1）实验装置
（2）实验现象是①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流表指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。
（3）用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不升高(或无变化)；由此可说明CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原。
（4）离子移动方向
①硫酸锌溶液中：Zn2＋向盐桥移动；
②硫酸铜溶液中：Cu2＋向铜极移动；
③盐桥中：K＋移向正极区(CuSO4溶液)，Cl－移向负极区(ZnSO4溶液)。
（5）盐桥的构成及作用
四、化学电源电极反应式的书写
1. 一般电极方程式的书写
(1)根据电源总反应式或装置确定正、负极的反应物；原电池的正极大多数只起导电作用，而化学电源的正极材料得电子参与电极反应。
(2)根据电源总反应式的产物或装置中微粒的种类确定稳定的产物。特别注意溶液的酸碱性和离子共存问题。
(3)利用氧化还原配平方法配平电极反应式，运用原子守恒和电荷守恒进行检查。
2. 燃料电池电极反应式的书写方法
负极为燃料失电子发生氧化反应。
正极为O2得电子发生还原反应。
如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法：
第一步 确定生成物
CH4eq \(――→,\s\up7(O2))eq \b\lc\[\rc\ (\a\vs4\al\c1(H2O,CO2\(――→,\s\up7(KOH))CO\\al(2－,3)＋H2O))
第二步 确定电子转移和变价元素原子守恒
eq \(C,\s\up6(－4))H4－8e－―→eq \(C,\s\up6(＋4))Oeq \\al(2－,3)＋H2O；
第三步 依据电解质性质，用OH－使电荷守恒
CH4－8e－＋10OH－―→COeq \\al(2－,3)＋H2O；
第四步 依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4－8e－＋10OH－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O。
【例1】（2023秋·广东佛山·高二统考期末）电池具有优良的性能，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．金属Li为正极
B．电子流动方向为：锂电极→有机电解液→石墨电极
C．石墨电极的电极反应式为
D．有机电解液可以换成水性电解液
【答案】C
【分析】石墨上发生，为还原反应，则石墨为正极。
【详解】A．石墨为正极，金属Li为负极，A错误；
B．电子不能在有机电解液中流动，电子流动方向为：锂电极→导线→石墨电极，B错误；
C． 石墨电极上转化为，S元素化合价降低，为还原反应，则电极反应式为，C正确；
D． Li能与水反应，有机电解液不可以换成水性电解液，D错误；
答案选C。
【变式1-1】（2023秋·浙江绍兴·高二统考期末）碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列说法正确的是
A．Zn为正极，MnO2为负极
B．该电池为二次电池
C．负极的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
D．工作时电子由MnO2经外电路流向
【答案】C
【详解】A．碱性锌锰电池的总反应为：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，Zn的化合价升高，失去电子，被氧化，则Zn为负极，Mn元素的化合价降低，得到电子，被还原，MnO2为正极，故A错误；
B．碱性锌锰电池为一次电池，故B错误；
C．Zn为负极，Zn失去电子转化为Zn(OH)2，负极的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，故C正确；
D．Zn为负极，MnO2为正极，原电池中电子从负极经导线流向正极，则工作时电子由经外电路流向MnO2，故D错误；
故选C。
【变式1-2】（2022秋·北京丰台·高二统考期中）如图是一种应用广泛的锂电池，是电解质，是溶剂，反应原理是。下列说法不正确的是
A．该装置将化学能转化为电能B．电子移动方向是由a极流向b极
C．不可以用水代替作溶剂D．b极反应式是
【答案】D
【分析】该装置是原电池，反应原理是，锂作失电子的负极，二硫化亚铁作得电子的正极，电极反应式为FeS2+4Li++4e−=Fe+2Li2S，据此回答。
【详解】A．该装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A正确；
B．根据反应方程式，锂发生氧化反应，a为负极、b为正极，外电路中电子移动方向为由负极流向正极，即由a极流向b极，故B正确；
C．Li能与水反应，所以不能用水代替SO(CH3)2作溶剂，故C正确；
D．b极上FeS2得电子发生还原反应，电极反应式为FeS2+4Li++4e−=Fe+2Li2S，故D错误；
故选D。
【例2】（2022秋·云南楚雄·高二统考期末）磷酸铁锂电池是一种高效、环保的新型电池。电池工作时的总反应为(C为石墨，)，则正极上发生反应的物质是
A．B．C．D．C
【答案】A
【详解】放电时，正极发生还原反应，化合价降低，中Fe元素化合价降低，A项符合题意；故答案选A。
【变式2-1】（2022秋·甘肃兰州·高二兰州一中校考期末）爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，下列对该蓄电池的叙述错误的是
A．放电时，Fe参与负极反应，参与正极反应
B．放电时，电解质溶液中的阴离子向负极移动
C．放电时，负极上的电极反应式为
D．充电时，该蓄电池的负极连接电源的负极
【答案】C
【详解】A．Fe元素化合价由0价变为+2价、Ni元素化合价由+4价变为+2价，则Fe参与负极反应，NiO2参与正极反应，故A正确；
B．放电时为原电池，原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动，阳离子向正极移动，故B正确；
C．根据题意，电解质为碱性溶液，放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，故C错误；
D．放电时，Fe作负极，作正极，充电时，Fe电极连接外部电源的负极做电解池的阴极，即该蓄电池的负极连接电源的负极，故D正确；
故选C。
【变式2-2】（2022秋·河北邢台·高二统考期末）某种电池充放电时的反应原理为。下列物质为放电时负极产物的是
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】放电的总反应式为，负极上发生氧化反应，化合价升高，由放电的总反应式可知Al元素的化合价升高，故负极产物为，故B正确；
故选B。
【变式2-3】（2022秋·天津河西·高二统考期末）下列有关如图所示铅蓄电池的说法正确的是
A．放电时，铅被还原
B．放电时，电解质溶液增大
C．充电时，原极接电源的负极即可复原
D．放电时总反应：
【答案】B
【详解】A．放电时，铅作负极，化合价升高，失去电子，被氧化，故A错误；
B．放电时，铅、二氧化铅和硫酸反应生成硫酸铅和水，硫酸浓度降低，因此电解质溶液增大，故B正确；
C．放电时，极为正极，则充电时，原极接电源的正极即可复原，故C错误；
D．是充电时总反应，放电时总反应为，故D错误。
综上所述，答案为B。
【例3】（2022秋·重庆荣昌·高二重庆市荣昌永荣中学校校考期末）化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示，下列有关描述正确的是
A．电池工作时H＋移向负极
B．该电池用的电解质溶液是KOH溶液
C．甲电极反应式：CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2＋N2＋6H＋
D．电池工作时，理论上每净化1mlCO(NH2)2，消耗33.6LO2
【答案】C
【分析】在原电池中负极失电子，正极得电子，乙电极中O2得电子转化为H2O为正极，则甲电极为负极，尿素失去电子转化为氮气和二氧化碳，据此分析解答。
【详解】A．原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H+移向正极，A错误；
B．该原电池是酸性电解质，质子交换膜只允许氢离子通过，电解质溶液不能使KOH溶液，B错误；
C．负极上是CO(NH2)2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式CO(NH2)2+H2O-6e-=CO2+N2+6H+，C正确；
D．未指明是否是标准状况，无法准确计算氧气的体积，D错误；
故答案为：C。
【变式3-1】（2023秋·山东青岛·高二山东省青岛第十七中学校考期末）某课题组通过以下过程实现了可再生能源和的资源化利用。下列说法错误的是
A．若反应④的离子导体为NaOH溶液，则正极反应为
B．反应②和③均存在极性键的断裂和形成
C．整个过程涉及两种能量形式的转换
D．和在整个转化过程中是中间产物
【答案】C
【详解】A．若反应④的离子导体为NaOH溶液，则碱性环境下的正极反应为，故A正确；
B．反应②中断裂的是非极性键H-H和极性键C=O，形成的是极性键H-O、C-H和C-O，反应③断裂的是极性键，形成的是非极性键和极性键，故B正确；
C．整个过程涉及能量形式的转换有光能→电能→化学能→热能，化学能→热能，故C错误；
D．由图可知，和都是前面反应的产物，也是后面反应的反应物，在整个转化过程中是中间产物，故D正确；
故选C。
【变式3-2】（2023秋·广东深圳·高二红岭中学校考期末）用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示。下列有关说法不正确的是
A．电极2发生还原反应
B．电池工作时，Na+向负极移动
C．电子由电极1经外电路流向电极2
D．电极1的电极反应为
【答案】B
【分析】根据电池的工作原理示意图，知道通氧气的电极2是正极，电极1是负极；
【详解】A．在燃料电池的负极上发生燃料失电子的氧化反应，在正极上氧气发生得电子的还原反应，所以电极2氧气为正极发生还原反应，故A正确；
B．原电池工作时，电解质中的阳离子向正极移动，即Na+向正极移动，故B错误；
C．原电池中，电流是从正极电极2流向负极电极1，则电子由电极1经外电路流向电极2，故C正确；
D．在燃料电池的负极上发生燃料氨气失电子的氧化反应，则碱性环境下电极1发生的电极反应为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故D正确；
故选B。
一、单选题
1．（2023春·安徽·高二校联考期中）氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法错误的是
A．氢能有可能成为人类未来的主要能源
B．反应的
C．氢氧燃料电池放电过程中消耗，则转移电子的数目约为
D．反应的反应中断裂旧共价键的键能之和一反应中形成新共价键的键能之和
【答案】C
【详解】A．氢能热值高、无污染，有可能成为人类未来的主要能源，A正确；
B．反应后气体分子数减少，△S<0，B正确；
C．气体所处温度压强未知，无法计算转移电子数，C错误；
D．反应焓变=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，D正确；
答案选C。
2．（2023秋·广东梅州·高二广东梅县东山中学校联考期末）氢能源汽车在北京冬奥会上大批量使用为减少碳排放立下了大功劳。下列关于氢氧燃料电池的说法正确的是
A．氢氧燃料电池工作时负极通入
B．氢氧燃料电池正极发生氧化反应
C．氢氧燃料电池客车不能在寒冷天气中使用
D．氢氧燃料电池工作时的总反应为
【答案】D
【详解】A．氢氧燃料电池工作时正极通入，故A错误；
B．氢氧燃料电池，正极氧气得电子发生还原反应，故B错误；
C．氢氧燃料电池，可以有效使用辅助系统改善传质、增湿，所以氢氧燃料电池客车能在寒冷天气中使用，故C错误；
D．氢氧燃料电池工作时，氢气和氧气反应生成水，总反应为，故D正确；
选D。
3．（2023春·河北·高一校联考期中）化学电源在生产、生活中应用十分广泛。下列属于一次电池的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【详解】一次电池，又称为干电池，是一种不可重复充电使用的电池，锌锰干电池属于一次电池，手机电池，可充电磷酸铁锂电池，铅蓄电池属于二次电池；答案选B。
4．（2023春·河北张家口·高一河北省尚义县第一中学校考阶段练习）我国的航空航天事业取得了举世瞩目的成就。下列航空航天的设备中实现了由化学能到电能转化的是
A．人造卫星使用的太阳能电池
B．新一代运载火箭使用的氢氧燃料电池
C．利用偏二甲肼（）作为助推剂发射火箭
D．空间站利用电解水供氧系统提供氧气
【答案】B
【详解】A．人造地球卫星上的太阳能电池板是太阳能转化为电能，选项A错误；
B．氢氧燃料电池是将化学能转化为电能，选项B正确；
C．利用偏二甲肼(N2H4 )作为助推剂发射火箭，主要是化学能转化为热能，选项C错误；
D．空间站利用电解水供氧系统提供氧气是电解池的原理，是利用电能转化为化学能，选项D错误；
答案选B。
5．（2023春·福建福州·高二福建省福州格致中学校考期中）沉积物燃料电池可以将沉积物中的化学能直接转化为可用的电能，同时加速沉积物中污染物的去除。工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．该电池可在较高温度下工作
B．硫化物、腐殖质和含碳有机物都是重要的电子供体
C．能量转化过程有涉及：化学能、电能、光能、生物质能
D．硫在碳棒b上发生的电极反应：
【答案】A
【详解】A．该电池多处用到菌类，若高温菌类会死掉，该电池不能在较高的温度下进行，A项错误；
B．硫酸根加入腐殖质及有机物后可转化为低价的硫化物而发生还原反应表现为得电子，所以腐殖质及有机物为电子的供体，硫化物中硫为低价态具有强还原性，它也是重要的电子供体，B项正确；
C．从图看出该装置涉及到化学能、电能、光能、生物质能，C项正确；
D．从图看S在碳棒上转化为硫酸根失电子，D项正确；
故选A。
6．（2023春·湖南长沙·高二长沙市长郡梅溪湖中学校考期中）一种微生物-光电化学复合系统可高效实现固定并生成，其原理如图所示。双极隔膜可向两极室分别提供和。
下列有关说法错误的是
A．a电极发生氧化反应
B．b电极的电极反应式为
C．该系统生成，双极隔膜中有个发生解离
D．该系统是一种极具前景的太阳能-燃料直接转换系统
【答案】C
【分析】由图可知，b极二氧化碳发生还原反应得到甲烷，为正极；a极氢氧根离子失去电子发生氧化反应为负极；
【详解】A．由分析可知，a电极发生氧化反应，故A正确；
B．b电极二氧化碳发生还原反应得到甲烷，电极反应式为，故B正确；
C．该系统生成为1ml，则转移电子8ml，根据电子守恒可知，双极隔膜中有个发生解离，故C错误；
D．该系统通过太阳能将二氧化碳转化为甲烷，是一种极具前景的太阳能-燃料直接转换系统，故D正确；
故选C。
7．（2023春·陕西榆林·高二校联考期中）某微生物燃料电池可用于高浓度有机废水(有机物以代表)和高浓度硝酸根废水的净化，其原理如图所示。下列说法中不正确的是
A．净化污水时，中间室中向左室移动
B．每消耗2ml ，发生迁移的为12ml
C．理论上生成的体积大于(同温同压下)
D．转为过程中会向溶液中释放
【答案】B
【分析】左室中：失电子产生CO2，C元素化合价升高被氧化，作为原电池的负极，电极反应式为；右室为正极，得电子产生N2，N元素化合价降低被还原，电极反应式为；
【详解】A．在原电池中，阴离子向负极移动，即Cl-向左室移动，选项A正确；
B．根据可知，消耗2ml的同时，消耗12mlH+，即有10ml负电荷多余，需要10ml来补充，所以发生转移的为10ml，选项B不正确；
C．使得失电子守恒，则有6CO2~2.4N2，生成6mlCO2的同时生成2.4mlN2，n(CO2)> n(N2)，所以V(CO2)> V(N2)，选项C正确；
D．转为过程中电极反应为，有H+产生，选项D正确；
答案选B。
8．（2023春·北京海淀·高二清华附中校考期中）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示，质子交换膜只允许质子和水通过。下列有关微生物电池的说法不正确的是
A．微生物促进了反应中电子的转移
B．正极反应中有生成
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
D．正极的电极反应式为
【答案】B
【分析】由装置构造可知，在微生物作用下转化为，该侧电极为负极，右侧电极为正极，氧气在正极得电子生成水，电解质溶液中氢离子通过质子交换膜由负极区进入正极区据此分析解答。
【详解】A．微生物促进了转化为，该过程中存在电子转移，故A正确；
B．正极反应为：，没有生成，故B错误；
C．由以上分析可知质子通过交换膜从负极区移向正极区，故C正确；
D．由以上分析可知正极反应为：，故D正确；
故选：B。
9．（2023春·四川成都·高二四川省成都市新都一中校联考期中）一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列说法正确的是

A．电子从电极A经熔融碳酸盐转移到电极B
B．熔融碳酸盐中CO向电极B移动
C．CH4在电极A放电生成CO2
D．反应过程熔融盐中CO的物质的量不变
【答案】D
【分析】由图可知，CO、H2在A电极失电子生成CO2、H2O，电极A是负极，电极B是正极。
【详解】A．电极A是负极，电极B是正极，电子不能经过内电路，故A错误；
B．A是负极、B是正极，熔融碳酸盐中CO向电极A移动，故B错误；
C．CO、H2在电极A放电生成CO2、H2O，故C错误；
D．电池总反应为，反应过程熔融盐中CO的物质的量不变，故D正确；
选D。
10．（2022秋·河北邢台·高二统考期末）第二代钠离子电池是负极为镶嵌在硬碳中的钠、正极为锰基高锰普鲁士白的一种新型二次电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，B极为负极，发生还原反应
B．充电时，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入
C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向B极移动
D．充电时，A极反应为
【答案】B
【详解】A．由题意可知硬碳B为负极，负极失电子发生氧化反应，故A错误；
B．放电时Na失电子生成钠离子，钠离子由负极进入正极，镶嵌在正极，则充电时过程相反，在从阳极脱嵌，在阴极嵌入，故B正确；
C．放电时，电解质溶液中的穿过离子交换膜向正极A极移动，故C错误；
D．充电时，A极作阳极，阳极失电子发生氧化反应，反应为，故D错误；
故选：B。
11．（2023春·江苏扬州·高二扬州中学校考期中）如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是
A．N极为负极，发生氧化反应
B．电池工作时，N极附近溶液pH减小
C．M极发生的电极反应为
D．处理0.1ml 时，有1.4ml 从交换膜左侧向右侧迁移
【答案】C
【分析】由图可知，有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，则M为负极；重铬酸根离子得到电子发生还原反应，则N为正极；
【详解】A．由分析可知，M极为负极，发生氧化反应；N为正极，A错误；
B．电池工作时，重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成Cr3+，反应为，N极附近消耗氢离子，溶液pH变大，B错误；
C．有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，M极发生的电极反应为，C正确；
D．根据电子守恒可知，，则处理0.1ml 时，有0.6ml 从交换膜左侧向右侧迁移，D错误；
12．（2023秋·福建龙岩·高二统考期末）二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含的SO2快速启动，下图为其装置示意图。以下说法正确的是
A．质子流动方向Y→XB．负极区有硫酸生成
C．正极反应物为SO2D．离子导体为O2-
【答案】B
【分析】在原电池中，负极失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，然后根据同一电荷相互排斥，异种电荷相互吸引分析判断。
【详解】A．在X电极上SO2失去电子发生氧化反应产生H2SO4，在Y电极上O2得到电子发生还原反应产生O2-，O2-与溶液中的H+结合形成H2O，因此X为负极，Y为正极，质子移向正负电荷较多的正极Y，即质子流动方向X→Y，A错误；
B．在负极X电极上，SO2失去电子发生氧化反应产生H2SO4，故负极区有硫酸生成，B正确；
C．在负极X上SO2失去电子被氧化产生H2SO4，故负极反应物为SO2，C错误；
D．装置为二氧化硫空气质子交换膜燃料电池，因此电解质溶液为酸性，在酸性溶液中不能大量存在O2-，H+与O2-会反应产生H2O，D错误；
故合理选项是B。
13．（2023秋·云南大理·高二统考期末）燃料电池以熔融的金属氧化物为电解质、为燃料，装置如图所示。下列说法错误的是
A．极的电极反应式为
B．极通入的气体为空气，发生还原反应
C．向极移动
D．每消耗甲烷，导线中转移的电子数为
【答案】D
【分析】由图可知，左侧为电子流出极，故a极作负极，通入甲烷，b极为正极，通入空气(O2)，据此作答。
【详解】A．b极为正极，电极反应式为：2O2+8e-=4O2-，由总反应CH4+2O2=CO2+2H2O，用总反应式减正极反应式可得负极的电极反应式，则a极的电极反应式为，故A正确；
B．b极为正极，通入空气，O2得电子化合价降低，发生还原反应，故B正确；
C．该装置为原电池，阴离子移向负极，则O2-向a极(负极)移动，故C正确；
D．题目未说明标准状况，无法使用22.4L/ml计算甲烷气体的物质的量，故D错误；
故选：D。
14．（2023春·浙江杭州·高二校联考期中）我国科学家成功研制出二次电池，在潮湿条件下的放电反应：，模拟装置如图所示(已知放电时，由负极向正极迁移)。下列说法正确的是
A．放电时，电子由镁电极经电解质溶液流向石墨电极
B．放电时，正极的电极反应式为：
C．充电时，Mg电极接外电源的正极
D．充电时，每生成转移的电子的物质的量为0.2ml
【答案】B
【分析】放电时，Mg做负极，石墨做正极，充电时，Mg连接外加电源负极，石墨连接外加电源的正极。
【详解】A．放电时，电子由镁电极(负极)经导线流向石墨电极(正极)，不经过电解质溶液，故A错误；
B．放电时，石墨作正极，电极反应式为，故B正确；
C．充电时，Mg作阴极，连接电源的负极，故C错误；
D．题目未给标准状况，无法使用22.4L/ml计算气体的物质的量，故D错误；
故答案选B。
15．（2023春·山西太原·高二统考期末）钠离子电池被认为是极具潜力的下一代电化学储能技术，与锂离子电池有类似的工作原理，其工作原理示意如图，放电时电池总反应为，TM代表过渡金属，下列说法不正确的是
A．放电时，含硬碳的铜箔或铝箔一极为负极
B．充电时，阴极发生的反应为
C．放电时，若电路中转移1 ml电子，则有1 ml 生成
D．与钠资源相比，锂储量更丰富且分布广泛
【答案】D
【分析】由图可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成碳和钠离子，含钠过渡金属氧化物的铝箔为正极，Na1-xTMO2在正极得到电子发生还原反应生成NaTMO2；充电时，与直流电源负极相连的含硬碳的铜箔或铝箔为阴极，含钠过渡金属氧化物的铝箔为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，故A正确；
B．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的含硬碳的铜箔或铝箔为阴极，碳作用下钠离子在阴极得到电子发生还原反应生成NaxC，电极反应式为，故B正确；
C．由分析可知，放电时，含硬碳的铜箔或铝箔为原电池的负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成碳和钠离子，电极反应式为，则电路中转移1 ml电子，负极有1ml钠离子生成，故C正确；
D．与锂资源相比，地球上钠资源的储量更丰富且分布广泛，故D错误；
故选D。
16．（2022秋·陕西西安·高二统考期末）燃料电池是利用燃料(如、、等)跟氧气反应从而将化学能转化成电能的装置。下列关于甲烷燃料电池(溶液作电解质)的说法中正确的是
A．正极反应为：
B．负极反应为：
C．放电时负极发生氧化反应，电子从负极经电解质溶液流向正极
D．随着放电的进行，溶液的pH保持不变
【答案】B
【详解】A．因为电解质溶液为，所以该电池的正极反应为：，A错误；
B．燃料电池，燃料为负极，电极反应为：，B正确；
C．放电时负极失电子发生氧化反应，电子从负极经导线流向正极，C错误；
D．总反应为：，反应消耗，所以随着放电的进行，溶液的pH保持减小，D错误；
故选B。
二、原理综合题
17．（2023春·四川乐山·高二四川省峨眉第二中学校校考期中）完成下列题目。
(1)有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2，Zn发生___________反应，电极反应式___________。
(2)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2+O2＝2H2O。试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，负极反应式为___________；正极反应式为___________：
(3)一定条件下，按如图连接装置，电压计指针发生偏转。该原电池工作一段时间后，两电极质量均增大。
①请写出负极反应式 ___________。
②盐桥中的向 ___________方向移动(填左或右)。
【答案】(1) 氧化 Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2
(2) H2 -2e- = 2H+ O2 + 4H+ + 4e- =2H2O
(3) Ag + Cl- - e- = AgCl 左
【详解】（1）电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2，Zn化合价升高，失去电子，发生氧化反应，电极反应式Zn + 2OH- -2e- =Zn(OH)2；
（2）氢氧燃料电池反应为：2H2+O2=2H2O，电解质溶液为盐酸时，负极氢气失去电子，电极反应式为H2-2 e- =2H+；正极氧气得到电子，电极反应式O2 + 4H+ +4e-=2H2O；
（3）①该装置为原电池，左池为负极，Ag失电子，发生氧化反应，生成Ag+，Ag+与Cl-结合生成AgCl沉淀，电极反应式为： Ag + Cl--e- = AgCl，电极质量增加；右池为正极，Ag+得电子，发生还原反应，生成Ag单质，电极反应式为：Ag ++e- =Ag↓，电极质量也增加；
②原电池中阴离子移向负极，故盐桥中的向左侧。
18．（2023春·四川遂宁·高二射洪中学校考期中）根据所学知识回答下列问题：
(1)将FeCl3溶液进行蒸干，得到的固体化学式为_______。
(2)某温度下纯水的c(H+)=4×10-7ml•L-1，若温度不变，滴入稀醋酸，使c(H+)=2.0×10-4ml•L-1，则此溶液中由水电离产生的c(H+)=______ml•L-1。
(3)25℃时，在浓度均为1ml•L-1的(NH4)2SO4、(NH4)2CO3、(NH4)2Fe(SO4)2三种溶液中，若测得其中铵根离子浓度分别为a、b、c(单位为ml•L-1)，由大到小顺序为_______。
(4)在日常生活中经常用Al2(SO4)3和NaHCO3混合溶液作灭火剂，其灭火原理为_______(用离子方程式表示)。
(5)某CuSO4溶液中含有Fe3+杂质，溶液中CuSO4的浓度为0.020ml•L-1，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5ml•L-1时即沉淀完全(注：lg2=0.3)，已知Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38，则除去Cu2+中的Fe3+选择的pH范围是_______。
(6)CH3OH燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成，其中负极的电极反应式为：_______。
【答案】(1)Fe(OH)3
(2)8×10-10
(3)c＞a＞b
(4)Al3++3HCO=Al(OH)3↓+3CO2↑
(5)3.3≤pH＜5
(6)CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O
【详解】（1）氯化铁中铁离子水解，生成氢氧化铁和盐酸，由于盐酸易挥发，因此将溶液进行蒸干，得到的固体化学式为Fe(OH)3。
（2）某温度下纯水的，氢氧根浓度等于氢离子浓度，则，若温度不变，滴入稀醋酸，使，，溶液中的氢氧根浓度是来自水电离出的氢氧根浓度，水电离出的氢离子浓度等于水电离出氢氧根浓度，则此溶液中由水电离产生的。
（3）25℃时，在浓度均为1 ml∙L−1的、、三种溶液中，硫酸铵中铵根单一水解，碳酸铵中铵根离子、碳酸根离子相互促进的双水解，水解程度相对大；硫酸亚铁铵中亚铁离子、铵根离子相互抑制的双水解，水解程度小，若测得其中铵根离子浓度分别为a、b、c(单位为ml∙L−1)，由大到小顺序为c＞a＞b。
（4）在日常生活中经常用和混合溶液作灭火剂，是由于两者发生双水解生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，其灭火原理的离子方程式为。
（5）某溶液中含有杂质，溶液中的浓度为0.020 ml∙L−1，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于时即沉淀完全(注：，则)，已知，，则
除去中的，则残留在溶液中的铁离子浓度小于，铜离子浓度为0.020 ml∙L−1，根据，则，，则pH=4−lg5=3.3，根据，则，，则pH=5，则除去中的选择的pH范围是3.3≤pH＜5。
（6）CH3OH燃料电池中，负极CH3OH失去电子被氧化、在碱性环境中生成CO，则电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O。
19．（2023秋·浙江杭州·高二期末）I． 2022年11月6日，氢燃料电池车现代NEXO中国版亮相进博会，NEXO是全球最畅销的氢燃料电池车。乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图1所示，反应I和反应II的平衡常数随温度变化曲线如图2所示。
(1)试说明反应I能否发生自发反应___________。
(2)反应I、II达平衡后，若在恒温恒压条件下，向体系中充入N2，则CO的体积分数会___________ ( 填“增大” “不变”或“减小”) 。
(3)氢氧燃料电池结构与一般的电池基本相同，装置如下图所示，
请写出正极的电极反应式： ___________。
II．温和型供氧剂CaO2是白色固体，微溶于水，不溶于有机溶剂，可与水缓慢反应，易与酸反应。某实验小组取0. 2355g产品于烧杯，加过量盐酸并煮沸，冷却后加过量Na2C2O4溶液，过滤、洗涤后将沉淀转入锥形瓶中，加足量稀硫酸，用0. 07850ml·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点，重复2~3次，平均消耗标准溶液17. 00mL。
已知： 5CaC2O4 +2KMnO4 +8H2SO4= 5CaSO4 + K2SO4+2MnSO4+ 10CO2 ↑+8H2O
(4)滴定操作可分解为如下几步，按实验操作先后顺序排序___________(填序号)。
A．用标准溶液润洗滴定管2~3次
B．固定盛有标准溶液的滴定管，转动旋塞使尖嘴处充满溶液
C．用标准溶液滴定至终点，读数
D．取标准溶液注入滴定管至“0”刻度线以上2~3cm处
E．调节液面至“0”刻度线以下，读数
(5)样品中CaO2的纯度是___________ % ( 结果保留一位小数)。
(6)根据计算结果，分析造成此结果的可能因素有___________(选填序号)。
A．转移CaC2O4沉淀时，有固体残留在滤纸上
B．洗涤CaC2O4沉淀时，未选涤干净
C．烘干时温度过高，少量CaO2分解为CaO
D．滴定终点读数时，俯视读数
【答案】(1)高温自发
(2)增大
(3)O2+4H++4e-=2H2O
(4)ADBEC
(5)102.0
(6)BC
【详解】（1）由图1可知，反应ⅠCH3CH2OH+H2O2CO+4H2，△S>0，由图2可知，反应Ⅰ平衡常数随温度升高增大，说明正反应为吸热反应，△H>0 ，所以高温下可自发。
（2）在恒温恒压条件下，向体系中充入N2相当于增大了容器的体积，有利于反应Ⅰ正向移动，反应II平衡不移动，CO的体积分数会增大。
（3）由图可知，电解质溶液为酸性环境，正极上氧气得电子结合氢离子生成水，电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O。
（4）滴定管在使用前要检漏，然后用蒸馏水洗涤干净，用标准溶液润洗滴定管2~3次，最后在装液，调整好液面至“0”刻度线以上2~3cm处，固定盛有标准溶液的滴定管，转动旋塞使尖嘴处充满溶液，调节液面至“0”刻度线以下，读数，用标准溶液滴定至终点，读数，所以正确的操作先后顺序排序是ADBEC。
（5）由关系式5CaO2~5CaC2O4 ~2KMnO4得到，n(CaO2)=n(KMnO4)=0.07850 ml·L-10.017L=0.003336ml，样品中CaO2的纯度=100%=102.0%。
（6）A．转移CaC2O4沉淀时，有固体残留在滤纸上，造成CaC2O4损失，则滴定时消耗的KMnO4溶液体积偏小，结果偏低，与计算结果偏高不符；
B．洗涤CaC2O4沉淀时，未选涤干净含有Na2C2O4，消耗KMnO4溶液，导致体积偏大，结果偏高，与计算结果偏高相符；
C．烘干时温度过高，少量CaO2分解为CaO，导致样品质量偏小，结果偏高，与计算结果偏高相符；
D．滴定终点读数时，俯视读数导致读取的体积偏小，结果偏低，与计算结果偏高不符；
故选BC。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池反应式
2H2＋O2===2H2O
电极
电极反应
负极
嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy
正极
钴酸锂(LiCO2)：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
总反应
LixCy＋Li1－xCO2===LiCO2＋Cy
A
B
C
D
手机电池
锌锰干电池
可充电磷酸铁锂电池
铅蓄电池