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高中人教版 (2019)第四章 化学反应与电能第一节 原电池达标测试
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这是一份高中人教版 (2019)第四章 化学反应与电能第一节 原电池达标测试，共29页。试卷主要包含了下列有关电池的说法错误的是，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
第2课时 化学电源
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·四川成都·高二期中）下列有关电池的说法错误的是
A．废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质，不能随意丢弃
B．化学电池可以将化学能全部转化成电能
C．日常生活中用的手机电池是二次电池
D．燃料电池无需将燃料贮存在电池内部
2．（2022·湖南郴州·高二期末）下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是
A．对电极的电极反应为
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
3．（2022·福建龙岩·高二期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是
A．甲中移向铜电极
B．乙中正极反应式为：
C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱
4．（2022·四川遂宁·高二期末）某甲烷燃料电池的构造如图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是
A．b是电池负极
B．电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b
C．出口Y中KOH的质量分数小于ω%
D．a电极的电极反应式为：CH4−8e－+8OH－＝CO2+6H2O
5．（2022·湖南师大附中高二开学考试）一种肼()燃料电池的工作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．a极发生还原反应
B．该装置将电能转化为化学能
C．电池内发生的反应有
D．当有32 g 反应时，消耗22.4 L
6．（2022·福建莆田·高二期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。下列说法错误的是
A．催化重整发生的反应：
B．电池工作时，外电路电子从电极X向电极Y移动
C．电池工作时，内电路向电极Y移动
D．电极X上参与的反应：
7．（2022·四川凉山·高二期末）“定电位”传感器可以用来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．对电极的材料可能为活泼金属锌
B．该方法既能实现完全清除氮氧化物的排放，又能充分利用化学能
C．工作电极上的电极反应式为
D．传感器工作时，电子从工作电极经过放大器后流向对电极
8．（2022·福建省德化第一中学高二开学考试）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1mlO2，则有4mle—回到电源正极
9．（2022·广东东莞·高二期末）茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池，为航标灯提供电能。关于这种电池说法不正确的是
A．铝合金是负极，海水是电解质溶液B．Pt-Fe合金网容易被腐蚀
C．铝合金电极发生氧化反应D．海水中阳离子移向正极区
10．（2022·四川成都·高二期末）下列说法正确的是
A．镍镉电池、锂离子电池和碱性锌锰电池都是二次电池
B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿与电化学原理有关
C．燃料电池是一种高效但会严重污染环境的新型电池
D．铅蓄电池放电时正极是，负极是
培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·福建省福安市第一中学高二阶段练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：负极的电极反应为：
D．图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
12．（2022·浙江温州·高二期末）一种利用金属氟化物的HF溶液作电解质的氢氧燃料电池装置如图所示，装置工作时，下列说法正确的是
A．b极发生氧化反应
B．电子从a极失去，经过导线到达b极，再经过电解质溶液回到a极
C．理论上导线上每通过4ml电子，则需消耗22.4LO2
D．负极电极反应式为H2-2e-+8(HF)2F-=6(HF)3F-
13．（2022·广东深圳·高二期末）一种电化学装置的工作原理：首先，太阳能转化为电能，先对碱性镍铁二次电池充电，实现电能储存；当镍铁电池充电完成后，过剩的电能再接着用于电解水，实现氢能储存。下列说法不正确的是
A．镍铁电池充电时，从B电极移向A电极
B．镍铁电池充电完成后，继续通电所产生的气体I为
C．镍铁电池放电时，理论上每消耗0.1mlNiOOH，则Fe失去电子数为
D．镍铁电池放电时，正极反应为：
14．（2022·贵州黔东南·高二期末）直接硼氢化物()燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A．电极N为负极，电极R为正极，箭头方向为电流移动方向
B．交换膜为质子交换膜，放电时阳离子向电池的正极定向移动
C．放电时，电极N上的电极反应式为
D．电极R通入，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高
15．（2022·河南南阳·高二阶段练习）某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．该电池在高温下进行效率更高
C．在硫氧化菌作用下转化为的反应是：
D．若该电池有8ml电子转移，则有通过质子交换膜
16．（2022·河南南阳·高二阶段练习）下面四种燃料电池中正极的反应产物为水的是
17．（2022·辽宁·高二期中）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是
A．环境温度对该电池会有影响
B．每消耗1mlCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA
C．、均能与氯化铁溶液发生显色反应
D．该电池工作时，外电路中的电流由b极流向a极
18．（2022·辽宁沈阳·高二期末）HCOOH燃料电池的装置如图，两电极间用阳离子交换膜隔开。下列说法正确的是
A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极
B．负极的电极反应式为
C．若X为，通入发生的反应为
D．理论上每消耗标准状况下22.4 L ，有2 ml 通过阳离子交换膜
19．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）下图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解质为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O2=2H2O，完成下列问题：
(1)通H2的一极为电池的_______极(填“正”或“负”)。
(2)b极上的电极反应式为：_______。
(3)每转移0.2ml电子，消耗H2的体积为_______L(标准状况下)。
(4)若将氢气换成甲烷(CH4)，电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若将氢气换成一氧化碳(CO)，电解质溶液更换为固体电解质(传导O2-)，去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为_______。
20．（2022·黑龙江·哈师大附中高二开学考试）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。
(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为，负极电极反应式为_______。工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路板，发生反应，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______。当转移0.2ml电子时，被腐蚀的铜的质量为_______g。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_______。
A铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。
①如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图：
氢氧燃料电池的总反应方程式是_______。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的一极是原电池的_______极，该极的电极反应式是_______。
21．（2022·安徽·六安一中高二期末）燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池，则b电极是___________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为___________。
(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料，该电池负极反应式为___________，工作时的总反应式为___________。
(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入，发生的电极反应式为___________；
②二甲醚()应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为___________；
③电池在放电过程中，电极X周围溶液的___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
22．（2020·江苏徐州·高二期末）锂二次电池新正极材料的探索和研究对锂电池的发展非常关键。
(1) 锂硒电池具有优异的循环稳定性。
①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，则该反应的化学方程式为__。
②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，写出正极的电极反应式：________________。充电时Li＋向________(填“Se”或“Li”)极迁移。
③ Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是________。
(2) Li2S电池的理论能量密度高，其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li2S)。
① Li2S可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得，其中壳聚糖的作用是________。
②取一定量Li2S样品在空气中加热，测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率＝×100%)分析300 ℃后，固体残留率变化的原因是________。
23．（2023·重庆市第七中学校高二阶段练习）载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。
(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的_______极，OH-向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为_______。
(2)在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氧燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1L水，则电池内电子转移的物质的量约为_______ml(保留整数)
(3)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_______。
A
B
C
D
固体氧化物燃料电池
碱性燃料电池
质子交换膜燃料电池
熔融盐燃料电池
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第2课时 化学电源
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·四川成都·高二期中）下列有关电池的说法错误的是
A．废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质，不能随意丢弃
B．化学电池可以将化学能全部转化成电能
C．日常生活中用的手机电池是二次电池
D．燃料电池无需将燃料贮存在电池内部
【答案】B
【详解】A．废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质会污染水体和土壤，所以不能随意丢弃，故A正确；
B．化学电池是将化学能转换为电能的装置，在转换过程中难免会有能量损失，不能将化学能全部转换为电能，故B错误；
C．日常生活中用的手机电池可以反复充电，属于二次电池，故C正确；
D．燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池，故D正确；
故选B。
2．（2022·湖南郴州·高二期末）下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是
A．对电极的电极反应为
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
【答案】B
【详解】A．图示分析可知，在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A正确；
B．半导体电极是负极，负极失去电子发生氧化反应，故B错误；
C．电解质溶液中阳离子向正极移动，即向对电极移动，故C正确；
D．过程分析可知，整个过程中实现了太阳能向电能，电能向化学能的转化，故D正确；
故答案选B。
3．（2022·福建龙岩·高二期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是
A．甲中移向铜电极
B．乙中正极反应式为：
C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱
【答案】B
【详解】A．由图可知，甲为铜锌原电池，锌为原电池的负极，铜为原电池的正极，溶液中氢离子移向正极铜，故A正确；
B．由图可知，乙为纽扣式银锌原电池，锌为原电池的负极，氧化银为原电池的正极，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，电极反应式为Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—，故B错误；
C．由图可知，丙为锌锰干电池，锌筒作负极，放电时，锌发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D．由图可知，丁为铅蓄电池，电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，反应中硫酸被消耗，溶液中离子浓度减小，电解质溶液的酸性减弱，故D正确；
答案选B。
4．（2022·四川遂宁·高二期末）某甲烷燃料电池的构造如图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是
A．b是电池负极
B．电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b
C．出口Y中KOH的质量分数小于ω%
D．a电极的电极反应式为：CH4−8e－+8OH－＝CO2+6H2O
【答案】B
【分析】某甲烷燃料电池的构造如图所示，根据图中分析甲烷是还原剂，因此a为原电池负极，氧气为氧化剂，因此b为原电池正极。
【详解】A．根据前面分析b是电池正极，a是电池负极，故A错误；
B．电流由正极经导线流向负极即电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b，故B正确；
C．KOH溶液中的钾离子穿过D膜向b移动，氧气变为氢氧根离子，因此出口Y中KOH的质量分数大于ω%，故C错误；
D．a电极上甲烷变为碳酸根，其电极反应式为：CH4−8e－+10OH－＝+7H2O，故D错误。
综上所述，答案为B。
5．（2022·湖南师大附中高二开学考试）一种肼()燃料电池的工作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．a极发生还原反应
B．该装置将电能转化为化学能
C．电池内发生的反应有
D．当有32 g 反应时，消耗22.4 L
【答案】C
【分析】由图可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，a为原电池的负极，肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为N2H4-4e-=N2↑+4H+，b为正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，放电生成的亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为。
【详解】A．由分析可知，a为原电池的负极，发生氧化反应，故A错误；
B．由分析可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，故B错误；
C．由分析可知，电池内发生的反应为亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为，故C正确；
D．缺标准状况下条件，无法计算32g肼反应时消耗氧气的体积，故D错误；
故选C。
6．（2022·福建莆田·高二期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。下列说法错误的是
A．催化重整发生的反应：
B．电池工作时，外电路电子从电极X向电极Y移动
C．电池工作时，内电路向电极Y移动
D．电极X上参与的反应：
【答案】C
【分析】该装置为化学电源，根据装置图，电极X中通入CO、H2，生成CO2和H2O，C、H的化合价升高，根据原电池工作原理，电极X为负极，则电极Y为正极，据此分析；
【详解】A．根据装置图，催化重整的方程式为CH4+H2OCO+3H2，故A说法正确；
B．根据上述分析，以及原电池工作原理，电子从电极X经外电路流向电极Y，故B说法正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即CO移向电极X，故C说法错误；
D．CO移向电极X，负极上失去电子，化合价升高，因此氢气在负极上发生电极反应式为H2+ CO-2e-= CO2+H2O，故D说法正确；
答案为C。
7．（2022·四川凉山·高二期末）“定电位”传感器可以用来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．对电极的材料可能为活泼金属锌
B．该方法既能实现完全清除氮氧化物的排放，又能充分利用化学能
C．工作电极上的电极反应式为
D．传感器工作时，电子从工作电极经过放大器后流向对电极
【答案】A
【详解】A．根据图中信息，工作电极表面氮元素化合价降低，作正极，则对电极为负极，因此对电极的材料可能为活泼金属锌，故A正确；
B．该方法是二氧化氮得到电子变为一氧化氮，不能实现完全清除氮氧化物的排放，故B错误；
C．工作电极上二氧化氮得到电子变一氧化氮，其电极反应式为，故C错误；
D．传感器工作时，电子从对电极经过放大器后流向工作电极，故D错误；
综上所述，答案为A。
8．（2022·福建省德化第一中学高二开学考试）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1mlO2，则有4mle—回到电源正极
【答案】A
【分析】由图可知，放电时，金属锂为可充电锂空气电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－=Li＋，纸张中的墨汁为正极，空气中氧气在锂离子作用下得到电子发生还原反应生成过氧化锂，电极反应式为O2＋2Li＋+2e－= Li2O2；充电时，与直流电源负极相连的金属锂为电解池的阴极，电极反应式为Li＋+ e－=Li，纸张中的墨汁为阳极，电极反应式为Li2O2－2e－=O2↑＋2Li＋。
【详解】A．由分析可知，开关K闭合给锂电池充电时，与金属锂相连的X为直流电源负极，故A正确；
B．由分析可知，放电时，纸张中的墨汁为正极，故B错误；
C．放电时，阳离子锂离子由负极经过有机电解质溶液移向正极，故C错误；
D．由分析可知，充电时，纸张中的墨汁为阳极，电极反应式为Li2O2－2e－=O2↑＋2Li＋，则阳极放出1ml氧气有2mle—回到电源正极，故D错误；
故选A。
9．（2022·广东东莞·高二期末）茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池，为航标灯提供电能。关于这种电池说法不正确的是
A．铝合金是负极，海水是电解质溶液B．Pt-Fe合金网容易被腐蚀
C．铝合金电极发生氧化反应D．海水中阳离子移向正极区
【答案】B
【分析】铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池中，铝较铁活泼，作负极，Pt-Fe合金作正极，海水是电解液，电池工作时，负极为Al，发生氧化反应，正极上的空气，发生还原反应。
【详解】A． 铝合金是负极，Al被氧化，应为原电池的负极，海水中含有氯化钠等电解质，可导电，为原电池反应的电解质溶液，故A正确；
B． Pt-Fe合金作正极，Pt-Fe合金网不容易被腐蚀，故B错误；
C． 负极为Al，发生氧化反应，电极反应式为Al-3e-+3OH-=Al(OH)3，故C正确；
D． 电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，故海水中阳离子移向正极区，故D正确；
故选：B。
10．（2022·四川成都·高二期末）下列说法正确的是
A．镍镉电池、锂离子电池和碱性锌锰电池都是二次电池
B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿与电化学原理有关
C．燃料电池是一种高效但会严重污染环境的新型电池
D．铅蓄电池放电时正极是，负极是
【答案】B
【详解】A．碱性锌锰干电池是一次电池，故A错误；
B．铜锌合金，构成原电池，锌是负极，锌失电子被氧化，铜是正极，所以黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿，与电化学原理有关，故B正确；
C．燃料电池如氢氧燃料电池是一种高效但没有污染的新型电池，故C错误；
D．铅蓄电池放电的时候，被氧化，为原电池的负极，被还原，为原电池的正极，D错误；
选B。
培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·福建省福安市第一中学高二阶段练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：负极的电极反应为：
D．图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
【答案】D
【详解】A．原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置中多孔碳材料是正极、锂是负极，所以放电时溶液中Li+从锂电极向多孔碳材料电极迁移，故A错误；
B．该装置中Zn易失电子作负极，故B错误；
C．PbSO4为难溶于水的盐，故负极的电极反应式为Pb+SO-2e-=PbSO4，故C错误；
D．放电时，电池反应式为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，消耗硫酸且生成水，导致反应后硫酸浓度减小，故D正确；
故选D。
12．（2022·浙江温州·高二期末）一种利用金属氟化物的HF溶液作电解质的氢氧燃料电池装置如图所示，装置工作时，下列说法正确的是
A．b极发生氧化反应
B．电子从a极失去，经过导线到达b极，再经过电解质溶液回到a极
C．理论上导线上每通过4ml电子，则需消耗22.4LO2
D．负极电极反应式为H2-2e-+8(HF)2F-=6(HF)3F-
【答案】D
【分析】该装置为燃料电池，利用原电池工作原理进行分析，通燃料一极为负极，即a极为负极，通氧气一极为正极，即b极为正极，据此分析；
【详解】A．b极通入氧气，该电极为正极，根据原电池工作原理，正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故A说法错误；
B．根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中只有阴阳离子的定向移动，电子不经过电解质溶液，故B说法错误；
C．题中没有指明是否是标准状况，因此无法直接运用22.4L/ml进行计算，故C说法错误；
D．根据装置图，负极反应式为H2-2e-+8(HF)2F-=6(HF)3F-，故D说法正确；
答案为D。
13．（2022·广东深圳·高二期末）一种电化学装置的工作原理：首先，太阳能转化为电能，先对碱性镍铁二次电池充电，实现电能储存；当镍铁电池充电完成后，过剩的电能再接着用于电解水，实现氢能储存。下列说法不正确的是
A．镍铁电池充电时，从B电极移向A电极
B．镍铁电池充电完成后，继续通电所产生的气体I为
C．镍铁电池放电时，理论上每消耗0.1mlNiOOH，则Fe失去电子数为
D．镍铁电池放电时，正极反应为：
【答案】C
【分析】由题意可知，放电时，A电极为原电池的正极，在水分子作用下NiOOH在正极得到电子发生还原反应生成Ni(OH)2和氢氧根离子，电极反应式为NiOOH+e—+H2O= Ni(OH)2+OH—，B电极为负极，碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁；电极反应式为Fe—2e—+2OH—=Fe(OH)2，充电时，与光伏电池的正极相连的A电极为电解池的阳极，碱性条件下Ni(OH)2在阳极失去电子发生氧化反应生成NiOOH和水，B电极为阴极，在水分子作用下氢氧化亚铁在阴极得到电子发生还原反应生成铁和氢氧根离子，当镍铁电池充电完成后，继续通电，氢氧根离子在阳极B电极上失去电子发生氧化反应生成氧气和水，水在阴极A电极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子。
【详解】A．由分析可知，镍铁电池充电时，A电极为电解池的阳极，B电极为阴极，氢氧根离子从阴极B电极移向阳极A电极，故A正确；
B．由分析可知，当镍铁电池充电完成后，继续通电，氢氧根离子在阳极B电极上失去电子发生氧化反应生成氧气和水，则继续通电所产生的气体I为氧气，故B正确；
C．由得失电子数目守恒可知，镍铁电池放电时，理论上每消耗0.1mlNiOOH时，铁失去电子数为0.1NA,故C错误；
D．由分析可知，放电时，A电极为原电池的正极，在水分子作用下NiOOH在正极得到电子发生还原反应生成Ni(OH)2和氢氧根离子，电极反应式为NiOOH+e—+H2O= Ni(OH)2+OH—，故D正确；
故选C。
14．（2022·贵州黔东南·高二期末）直接硼氢化物()燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A．电极N为负极，电极R为正极，箭头方向为电流移动方向
B．交换膜为质子交换膜，放电时阳离子向电池的正极定向移动
C．放电时，电极N上的电极反应式为
D．电极R通入，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高
【答案】D
【详解】A．Na+由N极移向R极，可知电极N为负极、电极R为正极，箭头方向为电子移动方向，故A错误；
B．根据图示，Na+透过交换膜，放电时Na+向电池的正极定向移动，故B错误；
C．放电时，N是负极，电极N上的电极反应式为，故C错误；
D．电极R通入，电极反应式为，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高，故D正确；
选D。
15．（2022·河南南阳·高二阶段练习）某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．该电池在高温下进行效率更高
C．在硫氧化菌作用下转化为的反应是：
D．若该电池有8ml电子转移，则有通过质子交换膜
【答案】C
【分析】由氢离子的移动方向可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为，b极为正极，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O2+4e—+4H+=2H2O。
【详解】A．由分析可知，电极b是电池的正极，a是负极，则电子从a流出，经外电路流向b，故A错误；
B．微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故B错误；
C．由分析可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下， 在硫氧化菌作用下转化为的反应是：，故C正确；
D．由分析可知，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，若该电池有8ml电子转移，则有通过质子交换膜进入正极区，故D错误；
答案选C。
16．（2022·河南南阳·高二阶段练习）下面四种燃料电池中正极的反应产物为水的是
【答案】C
【详解】A．电解质为能够传导氧离子的固体氧化物，正极氧气得电子生成氧离子，故A不选；
B．电解质溶液是氢氧化钾，正极上氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，故B不选；
C．存在质子交换膜，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，故C选；
D．电解质为熔融碳酸盐，正极氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子，故D不选；
故选C。
17．（2022·辽宁·高二期中）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是
A．环境温度对该电池会有影响
B．每消耗1mlCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA
C．、均能与氯化铁溶液发生显色反应
D．该电池工作时，外电路中的电流由b极流向a极
【答案】D
【分析】由题干原电池装置示意图可知，a电极发生的电极反应为：+2e-+H+=+Cl-，得到电子，被还原，a电极为正极，b电极发生的电极反应为：CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+，失去电子被氧化，b电极为负极，据此分析解题。
【详解】A．由题干图示信息可知，b电极使用微生物膜，故温度太高，微生物将失效，即环境温度对该电池会有影响，A正确；
B．由分析可知，负极反应为：CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+则每消耗1mlCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA，B正确；
C．、中都含有酚羟基，故二者均能与氯化铁溶液发生显色反应，C正确；
D．由分析可知，a电极为正极，b电极为负极，故该电池工作时，外电路中的电流由正极a极流向负极b极，D错误；
故答案为：D。
18．（2022·辽宁沈阳·高二期末）HCOOH燃料电池的装置如图，两电极间用阳离子交换膜隔开。下列说法正确的是
A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极
B．负极的电极反应式为
C．若X为，通入发生的反应为
D．理论上每消耗标准状况下22.4 L ，有2 ml 通过阳离子交换膜
【答案】A
【分析】根据图示可知，该燃料电池的a极区HCOOH在KOH环境被氧化为，说明a极失去电子，是负极；b极区Fe3+得到电子生成Fe2+，Fe2+通过外循环被O2氧化又生成Fe3+，b是正极；负极区的K+通过阳离子交换膜进入正极区，构成回路。
【详解】A．据分析，a极是负极，b极是正极，电池工作时，电子由a电极(负极)经外电路流向b电极(正极)，A正确；
B．据分析，该电池负极是在KOH环境，负极的电极反应式为，B错误；
C．据分析，Fe2+通过外循环被O2氧化生成Fe3+，若X为，通入发生的反应为，C错误；
D．理论上每消耗标准状况下22.4 L ，物质的量是1ml，则有4ml电子发生转移，有4 ml 通过阳离子交换膜，D错误；
故选A。
19．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）下图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解质为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O2=2H2O，完成下列问题：
(1)通H2的一极为电池的_______极(填“正”或“负”)。
(2)b极上的电极反应式为：_______。
(3)每转移0.2ml电子，消耗H2的体积为_______L(标准状况下)。
(4)若将氢气换成甲烷(CH4)，电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若将氢气换成一氧化碳(CO)，电解质溶液更换为固体电解质(传导O2-)，去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为_______。
【答案】(1)负
(2)O2+4H++4e- = 2H2O
(3)2.24L
(4) CH4+10OH- - 8e- = CO +7H2O 减小
(5)CO-2e- + O2-=CO2
【分析】电池总反应为2H2＋O2=2H2O，氢气失电子发生氧化反应，因此通H2的电极为电池的负极；b极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水；将氢气换成甲烷、一氧化碳，仍然作负极，根据不同的电解质写出电极反应式。
（1）电池总反应为2H2+O2=2H2O，氢气失电子发生氧化反应，通H2的一极为电池的负极，故答案为：负；
（2）b极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水，b极上的电极反应式为：O2+4H++4e- = 2H2O，故答案为：O2+4H++4e- = 2H2O；
（3）由H2-2e-=2H+可知，每转移0.2ml电子，消耗H2 0.1ml，在标准状况下的体积为0.1ml×22.4L/ml=2.24L，故答案为：2.24L；
（4）①若将氢气换成甲烷(CH4)，电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CH4+10OH- - 8e- = CO +7H2O，故答案为：CH4+10OH- - 8e- = CO +7H2O；
②电池的总反应为CH4+2O2+2OH-= CO +3H2O，电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小，故答案为：减小；
（5）若将氢气换成一氧化碳(CO)，电解质溶液更换为固体电解质(传导O2-)，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CO-2e- + O2-=CO2，故答案为：CO-2e- + O2-=CO2。
20．（2022·黑龙江·哈师大附中高二开学考试）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。
(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为，负极电极反应式为_______。工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路板，发生反应，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______。当转移0.2ml电子时，被腐蚀的铜的质量为_______g。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_______。
A铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。
①如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图：
氢氧燃料电池的总反应方程式是_______。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的一极是原电池的_______极，该极的电极反应式是_______。
【答案】(1) 变大
(2) Cu 6.4
(3)B
(4) 负
【解析】（1）原电池负极发生氧化反应，根据铅蓄电池在放电时发生的总反应，Pb发生氧化反应生成PbSO4，负极电极反应式为。反应消耗硫酸，工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH变大。
（2）原电池负极发生氧化反应，反应中Cu发生氧化反应，所以负极所用电极材料为Cu。当转移0.2ml电子时，消耗0.1mlCu，被腐蚀的铜的质量为6.4g。
（3）铝在浓硝酸中钝化，将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，铜是负极；铝能与氢氧化钠生成偏铝酸钠和氢气，将铝片和铜片用导线相连，插入烧碱溶液中，铝是负极，选B。
（4）①氢气和氧气反应生成水，氢氧燃料电池的总反应方程式是。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，甲烷失电子生成碳酸钾，则通入甲烷气体的一极是原电池的负极，负极的电极反应式是。
21．（2022·安徽·六安一中高二期末）燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池，则b电极是___________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为___________。
(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料，该电池负极反应式为___________，工作时的总反应式为___________。
(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入，发生的电极反应式为___________；
②二甲醚()应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为___________；
③电池在放电过程中，电极X周围溶液的___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 正极
(2)
(3) 减小
【解析】(1)B口处通入氧气，氧气得到电子发生还原反应，为电源正极；该电池的负极的电极反应为乙醇在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，；
(2)由图可知，M极水生成氧气，发生氧化反应为电源负极，电极反应式为；该电池N极二氧化碳发生还原反应生成水和一氧化碳，为电源正极，故电池总反应为二氧化碳生成氧气和一氧化碳：；
(3)①氧气应从c处通入，氧气得到电子，发生还原反应生成水，发生的电极反应式为；
②二甲醚()应从b处加入，在X极上失去电子，发生氧化反应生成二氧化碳，电极X上发生的电极反应式为；
③由②分析可知，电池在放电过程中，电极X周围溶液中氢离子浓度变大，减小。
22．（2020·江苏徐州·高二期末）锂二次电池新正极材料的探索和研究对锂电池的发展非常关键。
(1) 锂硒电池具有优异的循环稳定性。
①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，则该反应的化学方程式为__。
②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，写出正极的电极反应式：________________。充电时Li＋向________(填“Se”或“Li”)极迁移。
③ Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是________。
(2) Li2S电池的理论能量密度高，其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li2S)。
① Li2S可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得，其中壳聚糖的作用是________。
②取一定量Li2S样品在空气中加热，测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率＝×100%)分析300 ℃后，固体残留率变化的原因是________。
【答案】 H2SeO3＋2SO2＋H2O===Se＋2H2SO4 2Li＋＋xSe＋2e－===Li2Sex
Li Li2Se6>Li2Se4>Li2Se 提供碳源，将硫酸锂还原(作还原剂) 300 ℃后，样品主要发生两个反应过程：反应1为Li2S被O2氧化生成Li2SO4，反应2为C被O2氧化生成CO2；前期固体残留率增加的原因是反应1为主，后期固体残留率减少的原因反应2为主
【详解】(1)①SO2通入亚硒酸中生成Se，发生氧化还原反应，化学方程式为：；
②由电池工作的原理图可知，Li电极为电池的负极，Se电极为电池的正极，电池放电时Li+能迁移到正极附近与Se结合生成，因此正极的电极反应式为：；电池在充电时，Li电极接外电源的负极，做阴极，Li+是阳离子在电解池中朝阴极迁移，因此Li+在充电时朝Li电极迁移；
③由图可知，与正极碳基体结合时会向外释放能量，如果释放的能量越大，那么结合之后越稳定，因此3中与碳基体结合能力的强弱为；
(2)①Li2S电池的正极材料是碳包裹得Li2S，因此为了获得这种正极材料，就需要壳聚糖在与硫酸锂高温反应时，一方面将硫酸锂还原，另一方面提供包裹Li2S的碳源；
②该Li2S是具有碳包裹结构的Li2S，因此在考虑其固体质量变化时，一方面要考虑Li2S自身被氧化的影响，另一方面也要考虑包裹Li2S的碳在高温下被氧化的影响；所以300 ℃后，样品主要发生两个反应过程：反应1为Li2S被O2氧化生成Li2SO4，反应2为C被O2氧化生成CO2；前期固体残留率增加的原因是反应1为主，后期固体残留率减少的原因是反应2为主。
23．（2023·重庆市第七中学校高二阶段练习）载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。
(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的_______极，OH-向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为_______。
(2)在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氧燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1L水，则电池内电子转移的物质的量约为_______ml(保留整数)
(3)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_______。
【答案】(1) 负 负 O2＋2H2O＋4e-=4OH-
(2)111
(3) 太阳 Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O 减小 Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
【解析】（1）根据电子流向可知，X电极是电子流出的一极，由此判断X极为电池的负极，原电池中阴离子向负极移动，则OH-向负极作定向移动，Y极是正极，氧气得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，故答案：负；负；O2＋2H2O＋4e-=4OH-；
（2）1L水质量为，物质的量为；氢氧燃料电池总反应式为，每生成一个水分子，转移2个电子，故生成1L水，电子转移的物质的量约为，故答案：111；
（3）①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能；其工作原理为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时相当于是电解池，阳极Ni失去电子，其电极反应式为Ni(OH)2－e-+OH-=NiOOH+H2O；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时相当于是原电池，Cd失去电子结合氢氧根离子生成Cd(OH)2，因此负极附近溶液的碱性减小，故答案：太阳；Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O；减小；
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极是Zn失去电子，其电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故答案：紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极是Zn失去电子，其电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故答案：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。A
B
C
D
固体氧化物燃料电池
碱性燃料电池
质子交换膜燃料电池
熔融盐燃料电池
第2课时 化学电源
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·四川成都·高二期中）下列有关电池的说法错误的是
A．废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质，不能随意丢弃
B．化学电池可以将化学能全部转化成电能
C．日常生活中用的手机电池是二次电池
D．燃料电池无需将燃料贮存在电池内部
2．（2022·湖南郴州·高二期末）下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是
A．对电极的电极反应为
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
3．（2022·福建龙岩·高二期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是
A．甲中移向铜电极
B．乙中正极反应式为：
C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱
4．（2022·四川遂宁·高二期末）某甲烷燃料电池的构造如图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是
A．b是电池负极
B．电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b
C．出口Y中KOH的质量分数小于ω%
D．a电极的电极反应式为：CH4−8e－+8OH－＝CO2+6H2O
5．（2022·湖南师大附中高二开学考试）一种肼()燃料电池的工作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．a极发生还原反应
B．该装置将电能转化为化学能
C．电池内发生的反应有
D．当有32 g 反应时，消耗22.4 L
6．（2022·福建莆田·高二期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。下列说法错误的是
A．催化重整发生的反应：
B．电池工作时，外电路电子从电极X向电极Y移动
C．电池工作时，内电路向电极Y移动
D．电极X上参与的反应：
7．（2022·四川凉山·高二期末）“定电位”传感器可以用来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．对电极的材料可能为活泼金属锌
B．该方法既能实现完全清除氮氧化物的排放，又能充分利用化学能
C．工作电极上的电极反应式为
D．传感器工作时，电子从工作电极经过放大器后流向对电极
8．（2022·福建省德化第一中学高二开学考试）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1mlO2，则有4mle—回到电源正极
9．（2022·广东东莞·高二期末）茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池，为航标灯提供电能。关于这种电池说法不正确的是
A．铝合金是负极，海水是电解质溶液B．Pt-Fe合金网容易被腐蚀
C．铝合金电极发生氧化反应D．海水中阳离子移向正极区
10．（2022·四川成都·高二期末）下列说法正确的是
A．镍镉电池、锂离子电池和碱性锌锰电池都是二次电池
B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿与电化学原理有关
C．燃料电池是一种高效但会严重污染环境的新型电池
D．铅蓄电池放电时正极是，负极是
培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·福建省福安市第一中学高二阶段练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：负极的电极反应为：
D．图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
12．（2022·浙江温州·高二期末）一种利用金属氟化物的HF溶液作电解质的氢氧燃料电池装置如图所示，装置工作时，下列说法正确的是
A．b极发生氧化反应
B．电子从a极失去，经过导线到达b极，再经过电解质溶液回到a极
C．理论上导线上每通过4ml电子，则需消耗22.4LO2
D．负极电极反应式为H2-2e-+8(HF)2F-=6(HF)3F-
13．（2022·广东深圳·高二期末）一种电化学装置的工作原理：首先，太阳能转化为电能，先对碱性镍铁二次电池充电，实现电能储存；当镍铁电池充电完成后，过剩的电能再接着用于电解水，实现氢能储存。下列说法不正确的是
A．镍铁电池充电时，从B电极移向A电极
B．镍铁电池充电完成后，继续通电所产生的气体I为
C．镍铁电池放电时，理论上每消耗0.1mlNiOOH，则Fe失去电子数为
D．镍铁电池放电时，正极反应为：
14．（2022·贵州黔东南·高二期末）直接硼氢化物()燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A．电极N为负极，电极R为正极，箭头方向为电流移动方向
B．交换膜为质子交换膜，放电时阳离子向电池的正极定向移动
C．放电时，电极N上的电极反应式为
D．电极R通入，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高
15．（2022·河南南阳·高二阶段练习）某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．该电池在高温下进行效率更高
C．在硫氧化菌作用下转化为的反应是：
D．若该电池有8ml电子转移，则有通过质子交换膜
16．（2022·河南南阳·高二阶段练习）下面四种燃料电池中正极的反应产物为水的是
17．（2022·辽宁·高二期中）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是
A．环境温度对该电池会有影响
B．每消耗1mlCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA
C．、均能与氯化铁溶液发生显色反应
D．该电池工作时，外电路中的电流由b极流向a极
18．（2022·辽宁沈阳·高二期末）HCOOH燃料电池的装置如图，两电极间用阳离子交换膜隔开。下列说法正确的是
A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极
B．负极的电极反应式为
C．若X为，通入发生的反应为
D．理论上每消耗标准状况下22.4 L ，有2 ml 通过阳离子交换膜
19．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）下图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解质为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O2=2H2O，完成下列问题：
(1)通H2的一极为电池的_______极(填“正”或“负”)。
(2)b极上的电极反应式为：_______。
(3)每转移0.2ml电子，消耗H2的体积为_______L(标准状况下)。
(4)若将氢气换成甲烷(CH4)，电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若将氢气换成一氧化碳(CO)，电解质溶液更换为固体电解质(传导O2-)，去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为_______。
20．（2022·黑龙江·哈师大附中高二开学考试）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。
(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为，负极电极反应式为_______。工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路板，发生反应，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______。当转移0.2ml电子时，被腐蚀的铜的质量为_______g。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_______。
A铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。
①如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图：
氢氧燃料电池的总反应方程式是_______。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的一极是原电池的_______极，该极的电极反应式是_______。
21．（2022·安徽·六安一中高二期末）燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池，则b电极是___________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为___________。
(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料，该电池负极反应式为___________，工作时的总反应式为___________。
(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入，发生的电极反应式为___________；
②二甲醚()应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为___________；
③电池在放电过程中，电极X周围溶液的___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
22．（2020·江苏徐州·高二期末）锂二次电池新正极材料的探索和研究对锂电池的发展非常关键。
(1) 锂硒电池具有优异的循环稳定性。
①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，则该反应的化学方程式为__。
②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，写出正极的电极反应式：________________。充电时Li＋向________(填“Se”或“Li”)极迁移。
③ Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是________。
(2) Li2S电池的理论能量密度高，其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li2S)。
① Li2S可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得，其中壳聚糖的作用是________。
②取一定量Li2S样品在空气中加热，测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率＝×100%)分析300 ℃后，固体残留率变化的原因是________。
23．（2023·重庆市第七中学校高二阶段练习）载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。
(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的_______极，OH-向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为_______。
(2)在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氧燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1L水，则电池内电子转移的物质的量约为_______ml(保留整数)
(3)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_______。
A
B
C
D
固体氧化物燃料电池
碱性燃料电池
质子交换膜燃料电池
熔融盐燃料电池
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第2课时 化学电源
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·四川成都·高二期中）下列有关电池的说法错误的是
A．废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质，不能随意丢弃
B．化学电池可以将化学能全部转化成电能
C．日常生活中用的手机电池是二次电池
D．燃料电池无需将燃料贮存在电池内部
【答案】B
【详解】A．废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质会污染水体和土壤，所以不能随意丢弃，故A正确；
B．化学电池是将化学能转换为电能的装置，在转换过程中难免会有能量损失，不能将化学能全部转换为电能，故B错误；
C．日常生活中用的手机电池可以反复充电，属于二次电池，故C正确；
D．燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池，故D正确；
故选B。
2．（2022·湖南郴州·高二期末）下图是半导体光电化学电池光解水制氢的反应原理示意图。在光照下，电子由价带跃迁到导带后，然后流向对电极。下列说法不正确的是
A．对电极的电极反应为
B．半导体电极发生还原反应
C．电解质溶液中阳离子向对电极移动
D．整个过程中实现了太阳能→电能→化学能的转化
【答案】B
【详解】A．图示分析可知，在对电极上发生的反应是水电离出的氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-，故A正确；
B．半导体电极是负极，负极失去电子发生氧化反应，故B错误；
C．电解质溶液中阳离子向正极移动，即向对电极移动，故C正确；
D．过程分析可知，整个过程中实现了太阳能向电能，电能向化学能的转化，故D正确；
故答案选B。
3．（2022·福建龙岩·高二期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是
A．甲中移向铜电极
B．乙中正极反应式为：
C．丙中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄
D．丁使用一段时间后电解质溶液的酸性减弱
【答案】B
【详解】A．由图可知，甲为铜锌原电池，锌为原电池的负极，铜为原电池的正极，溶液中氢离子移向正极铜，故A正确；
B．由图可知，乙为纽扣式银锌原电池，锌为原电池的负极，氧化银为原电池的正极，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，电极反应式为Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—，故B错误；
C．由图可知，丙为锌锰干电池，锌筒作负极，放电时，锌发生氧化反应被消耗，所以锌筒会变薄，故C正确；
D．由图可知，丁为铅蓄电池，电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，反应中硫酸被消耗，溶液中离子浓度减小，电解质溶液的酸性减弱，故D正确；
答案选B。
4．（2022·四川遂宁·高二期末）某甲烷燃料电池的构造如图所示，a、b为电极，C、D为选择性离子交换膜，只允许一种离子通过。下列说法正确的是
A．b是电池负极
B．电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b
C．出口Y中KOH的质量分数小于ω%
D．a电极的电极反应式为：CH4−8e－+8OH－＝CO2+6H2O
【答案】B
【分析】某甲烷燃料电池的构造如图所示，根据图中分析甲烷是还原剂，因此a为原电池负极，氧气为氧化剂，因此b为原电池正极。
【详解】A．根据前面分析b是电池正极，a是电池负极，故A错误；
B．电流由正极经导线流向负极即电流由b沿导线流向a，再由a通过电解质溶液流回b，故B正确；
C．KOH溶液中的钾离子穿过D膜向b移动，氧气变为氢氧根离子，因此出口Y中KOH的质量分数大于ω%，故C错误；
D．a电极上甲烷变为碳酸根，其电极反应式为：CH4−8e－+10OH－＝+7H2O，故D错误。
综上所述，答案为B。
5．（2022·湖南师大附中高二开学考试）一种肼()燃料电池的工作原理如图所示：
下列说法正确的是
A．a极发生还原反应
B．该装置将电能转化为化学能
C．电池内发生的反应有
D．当有32 g 反应时，消耗22.4 L
【答案】C
【分析】由图可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，a为原电池的负极，肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和氢离子，电极反应式为N2H4-4e-=N2↑+4H+，b为正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，放电生成的亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为。
【详解】A．由分析可知，a为原电池的负极，发生氧化反应，故A错误；
B．由分析可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，故B错误；
C．由分析可知，电池内发生的反应为亚铁离子酸性条件下与氧气反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为，故C正确；
D．缺标准状况下条件，无法计算32g肼反应时消耗氧气的体积，故D错误；
故选C。
6．（2022·福建莆田·高二期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。下列说法错误的是
A．催化重整发生的反应：
B．电池工作时，外电路电子从电极X向电极Y移动
C．电池工作时，内电路向电极Y移动
D．电极X上参与的反应：
【答案】C
【分析】该装置为化学电源，根据装置图，电极X中通入CO、H2，生成CO2和H2O，C、H的化合价升高，根据原电池工作原理，电极X为负极，则电极Y为正极，据此分析；
【详解】A．根据装置图，催化重整的方程式为CH4+H2OCO+3H2，故A说法正确；
B．根据上述分析，以及原电池工作原理，电子从电极X经外电路流向电极Y，故B说法正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，即CO移向电极X，故C说法错误；
D．CO移向电极X，负极上失去电子，化合价升高，因此氢气在负极上发生电极反应式为H2+ CO-2e-= CO2+H2O，故D说法正确；
答案为C。
7．（2022·四川凉山·高二期末）“定电位”传感器可以用来监测化工厂的氮氧化物气体是否达到排放标准，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．对电极的材料可能为活泼金属锌
B．该方法既能实现完全清除氮氧化物的排放，又能充分利用化学能
C．工作电极上的电极反应式为
D．传感器工作时，电子从工作电极经过放大器后流向对电极
【答案】A
【详解】A．根据图中信息，工作电极表面氮元素化合价降低，作正极，则对电极为负极，因此对电极的材料可能为活泼金属锌，故A正确；
B．该方法是二氧化氮得到电子变为一氧化氮，不能实现完全清除氮氧化物的排放，故B错误；
C．工作电极上二氧化氮得到电子变一氧化氮，其电极反应式为，故C错误；
D．传感器工作时，电子从对电极经过放大器后流向工作电极，故D错误；
综上所述，答案为A。
8．（2022·福建省德化第一中学高二开学考试）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1mlO2，则有4mle—回到电源正极
【答案】A
【分析】由图可知，放电时，金属锂为可充电锂空气电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－=Li＋，纸张中的墨汁为正极，空气中氧气在锂离子作用下得到电子发生还原反应生成过氧化锂，电极反应式为O2＋2Li＋+2e－= Li2O2；充电时，与直流电源负极相连的金属锂为电解池的阴极，电极反应式为Li＋+ e－=Li，纸张中的墨汁为阳极，电极反应式为Li2O2－2e－=O2↑＋2Li＋。
【详解】A．由分析可知，开关K闭合给锂电池充电时，与金属锂相连的X为直流电源负极，故A正确；
B．由分析可知，放电时，纸张中的墨汁为正极，故B错误；
C．放电时，阳离子锂离子由负极经过有机电解质溶液移向正极，故C错误；
D．由分析可知，充电时，纸张中的墨汁为阳极，电极反应式为Li2O2－2e－=O2↑＋2Li＋，则阳极放出1ml氧气有2mle—回到电源正极，故D错误；
故选A。
9．（2022·广东东莞·高二期末）茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池，为航标灯提供电能。关于这种电池说法不正确的是
A．铝合金是负极，海水是电解质溶液B．Pt-Fe合金网容易被腐蚀
C．铝合金电极发生氧化反应D．海水中阳离子移向正极区
【答案】B
【分析】铝合金、Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池中，铝较铁活泼，作负极，Pt-Fe合金作正极，海水是电解液，电池工作时，负极为Al，发生氧化反应，正极上的空气，发生还原反应。
【详解】A． 铝合金是负极，Al被氧化，应为原电池的负极，海水中含有氯化钠等电解质，可导电，为原电池反应的电解质溶液，故A正确；
B． Pt-Fe合金作正极，Pt-Fe合金网不容易被腐蚀，故B错误；
C． 负极为Al，发生氧化反应，电极反应式为Al-3e-+3OH-=Al(OH)3，故C正确；
D． 电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，故海水中阳离子移向正极区，故D正确；
故选：B。
10．（2022·四川成都·高二期末）下列说法正确的是
A．镍镉电池、锂离子电池和碱性锌锰电池都是二次电池
B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿与电化学原理有关
C．燃料电池是一种高效但会严重污染环境的新型电池
D．铅蓄电池放电时正极是，负极是
【答案】B
【详解】A．碱性锌锰干电池是一次电池，故A错误；
B．铜锌合金，构成原电池，锌是负极，锌失电子被氧化，铜是正极，所以黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生成铜绿，与电化学原理有关，故B正确；
C．燃料电池如氢氧燃料电池是一种高效但没有污染的新型电池，故C错误；
D．铅蓄电池放电的时候，被氧化，为原电池的负极，被还原，为原电池的正极，D错误；
选B。
培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·福建省福安市第一中学高二阶段练习）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．图甲：锂电池放电时，电解质溶液中向锂电极迁移
B．图乙：锌筒作正极
C．图丙：负极的电极反应为：
D．图丙：电池放电过程中，溶液的pH增大
【答案】D
【详解】A．原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置中多孔碳材料是正极、锂是负极，所以放电时溶液中Li+从锂电极向多孔碳材料电极迁移，故A错误；
B．该装置中Zn易失电子作负极，故B错误；
C．PbSO4为难溶于水的盐，故负极的电极反应式为Pb+SO-2e-=PbSO4，故C错误；
D．放电时，电池反应式为Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)，消耗硫酸且生成水，导致反应后硫酸浓度减小，故D正确；
故选D。
12．（2022·浙江温州·高二期末）一种利用金属氟化物的HF溶液作电解质的氢氧燃料电池装置如图所示，装置工作时，下列说法正确的是
A．b极发生氧化反应
B．电子从a极失去，经过导线到达b极，再经过电解质溶液回到a极
C．理论上导线上每通过4ml电子，则需消耗22.4LO2
D．负极电极反应式为H2-2e-+8(HF)2F-=6(HF)3F-
【答案】D
【分析】该装置为燃料电池，利用原电池工作原理进行分析，通燃料一极为负极，即a极为负极，通氧气一极为正极，即b极为正极，据此分析；
【详解】A．b极通入氧气，该电极为正极，根据原电池工作原理，正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故A说法错误；
B．根据原电池工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中只有阴阳离子的定向移动，电子不经过电解质溶液，故B说法错误；
C．题中没有指明是否是标准状况，因此无法直接运用22.4L/ml进行计算，故C说法错误；
D．根据装置图，负极反应式为H2-2e-+8(HF)2F-=6(HF)3F-，故D说法正确；
答案为D。
13．（2022·广东深圳·高二期末）一种电化学装置的工作原理：首先，太阳能转化为电能，先对碱性镍铁二次电池充电，实现电能储存；当镍铁电池充电完成后，过剩的电能再接着用于电解水，实现氢能储存。下列说法不正确的是
A．镍铁电池充电时，从B电极移向A电极
B．镍铁电池充电完成后，继续通电所产生的气体I为
C．镍铁电池放电时，理论上每消耗0.1mlNiOOH，则Fe失去电子数为
D．镍铁电池放电时，正极反应为：
【答案】C
【分析】由题意可知，放电时，A电极为原电池的正极，在水分子作用下NiOOH在正极得到电子发生还原反应生成Ni(OH)2和氢氧根离子，电极反应式为NiOOH+e—+H2O= Ni(OH)2+OH—，B电极为负极，碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁；电极反应式为Fe—2e—+2OH—=Fe(OH)2，充电时，与光伏电池的正极相连的A电极为电解池的阳极，碱性条件下Ni(OH)2在阳极失去电子发生氧化反应生成NiOOH和水，B电极为阴极，在水分子作用下氢氧化亚铁在阴极得到电子发生还原反应生成铁和氢氧根离子，当镍铁电池充电完成后，继续通电，氢氧根离子在阳极B电极上失去电子发生氧化反应生成氧气和水，水在阴极A电极上得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子。
【详解】A．由分析可知，镍铁电池充电时，A电极为电解池的阳极，B电极为阴极，氢氧根离子从阴极B电极移向阳极A电极，故A正确；
B．由分析可知，当镍铁电池充电完成后，继续通电，氢氧根离子在阳极B电极上失去电子发生氧化反应生成氧气和水，则继续通电所产生的气体I为氧气，故B正确；
C．由得失电子数目守恒可知，镍铁电池放电时，理论上每消耗0.1mlNiOOH时，铁失去电子数为0.1NA,故C错误；
D．由分析可知，放电时，A电极为原电池的正极，在水分子作用下NiOOH在正极得到电子发生还原反应生成Ni(OH)2和氢氧根离子，电极反应式为NiOOH+e—+H2O= Ni(OH)2+OH—，故D正确；
故选C。
14．（2022·贵州黔东南·高二期末）直接硼氢化物()燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点，其工作原理如图所示。下列叙述正确的是
A．电极N为负极，电极R为正极，箭头方向为电流移动方向
B．交换膜为质子交换膜，放电时阳离子向电池的正极定向移动
C．放电时，电极N上的电极反应式为
D．电极R通入，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高
【答案】D
【详解】A．Na+由N极移向R极，可知电极N为负极、电极R为正极，箭头方向为电子移动方向，故A错误；
B．根据图示，Na+透过交换膜，放电时Na+向电池的正极定向移动，故B错误；
C．放电时，N是负极，电极N上的电极反应式为，故C错误；
D．电极R通入，电极反应式为，电池放电一段时间后，电极R附近溶液的pH升高，故D正确；
选D。
15．（2022·河南南阳·高二阶段练习）某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．该电池在高温下进行效率更高
C．在硫氧化菌作用下转化为的反应是：
D．若该电池有8ml电子转移，则有通过质子交换膜
【答案】C
【分析】由氢离子的移动方向可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为，b极为正极，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O2+4e—+4H+=2H2O。
【详解】A．由分析可知，电极b是电池的正极，a是负极，则电子从a流出，经外电路流向b，故A错误；
B．微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故B错误；
C．由分析可知，电极a为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下， 在硫氧化菌作用下转化为的反应是：，故C正确；
D．由分析可知，正极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，若该电池有8ml电子转移，则有通过质子交换膜进入正极区，故D错误；
答案选C。
16．（2022·河南南阳·高二阶段练习）下面四种燃料电池中正极的反应产物为水的是
【答案】C
【详解】A．电解质为能够传导氧离子的固体氧化物，正极氧气得电子生成氧离子，故A不选；
B．电解质溶液是氢氧化钾，正极上氧气得电子与水反应生成氢氧根离子，故B不选；
C．存在质子交换膜，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，故C选；
D．电解质为熔融碳酸盐，正极氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子，故D不选；
故选C。
17．（2022·辽宁·高二期中）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如图所示，下列说法错误的是
A．环境温度对该电池会有影响
B．每消耗1mlCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA
C．、均能与氯化铁溶液发生显色反应
D．该电池工作时，外电路中的电流由b极流向a极
【答案】D
【分析】由题干原电池装置示意图可知，a电极发生的电极反应为：+2e-+H+=+Cl-，得到电子，被还原，a电极为正极，b电极发生的电极反应为：CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+，失去电子被氧化，b电极为负极，据此分析解题。
【详解】A．由题干图示信息可知，b电极使用微生物膜，故温度太高，微生物将失效，即环境温度对该电池会有影响，A正确；
B．由分析可知，负极反应为：CH3COO--8e-+4H2O=2+9H+则每消耗1mlCH3COO-，电路中通过的电子数为8NA，B正确；
C．、中都含有酚羟基，故二者均能与氯化铁溶液发生显色反应，C正确；
D．由分析可知，a电极为正极，b电极为负极，故该电池工作时，外电路中的电流由正极a极流向负极b极，D错误；
故答案为：D。
18．（2022·辽宁沈阳·高二期末）HCOOH燃料电池的装置如图，两电极间用阳离子交换膜隔开。下列说法正确的是
A．电池工作时，电子由a电极经外电路流向b电极
B．负极的电极反应式为
C．若X为，通入发生的反应为
D．理论上每消耗标准状况下22.4 L ，有2 ml 通过阳离子交换膜
【答案】A
【分析】根据图示可知，该燃料电池的a极区HCOOH在KOH环境被氧化为，说明a极失去电子，是负极；b极区Fe3+得到电子生成Fe2+，Fe2+通过外循环被O2氧化又生成Fe3+，b是正极；负极区的K+通过阳离子交换膜进入正极区，构成回路。
【详解】A．据分析，a极是负极，b极是正极，电池工作时，电子由a电极(负极)经外电路流向b电极(正极)，A正确；
B．据分析，该电池负极是在KOH环境，负极的电极反应式为，B错误；
C．据分析，Fe2+通过外循环被O2氧化生成Fe3+，若X为，通入发生的反应为，C错误；
D．理论上每消耗标准状况下22.4 L ，物质的量是1ml，则有4ml电子发生转移，有4 ml 通过阳离子交换膜，D错误；
故选A。
19．（2022·四川·棠湖中学高二阶段练习）下图是某氢氧燃料电池的结构示意图，电解质为硫酸溶液。氢气在催化剂作用下提供质子(H＋)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2H2＋O2=2H2O，完成下列问题：
(1)通H2的一极为电池的_______极(填“正”或“负”)。
(2)b极上的电极反应式为：_______。
(3)每转移0.2ml电子，消耗H2的体积为_______L(标准状况下)。
(4)若将氢气换成甲烷(CH4)，电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜。
①则a极的电极反应式为_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若将氢气换成一氧化碳(CO)，电解质溶液更换为固体电解质(传导O2-)，去掉质子交换膜。则a极的电极反应式为_______。
【答案】(1)负
(2)O2+4H++4e- = 2H2O
(3)2.24L
(4) CH4+10OH- - 8e- = CO +7H2O 减小
(5)CO-2e- + O2-=CO2
【分析】电池总反应为2H2＋O2=2H2O，氢气失电子发生氧化反应，因此通H2的电极为电池的负极；b极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水；将氢气换成甲烷、一氧化碳，仍然作负极，根据不同的电解质写出电极反应式。
（1）电池总反应为2H2+O2=2H2O，氢气失电子发生氧化反应，通H2的一极为电池的负极，故答案为：负；
（2）b极为正极，正极上氧气得到电子发生还原反应生成水，b极上的电极反应式为：O2+4H++4e- = 2H2O，故答案为：O2+4H++4e- = 2H2O；
（3）由H2-2e-=2H+可知，每转移0.2ml电子，消耗H2 0.1ml，在标准状况下的体积为0.1ml×22.4L/ml=2.24L，故答案为：2.24L；
（4）①若将氢气换成甲烷(CH4)，电解质溶液更换为NaOH溶液，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CH4+10OH- - 8e- = CO +7H2O，故答案为：CH4+10OH- - 8e- = CO +7H2O；
②电池的总反应为CH4+2O2+2OH-= CO +3H2O，电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小，故答案为：减小；
（5）若将氢气换成一氧化碳(CO)，电解质溶液更换为固体电解质(传导O2-)，去掉质子交换膜，a极仍为负极，a极的电极反应式为CO-2e- + O2-=CO2，故答案为：CO-2e- + O2-=CO2。
20．（2022·黑龙江·哈师大附中高二开学考试）人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息，回答下列问题。
(1)铅蓄电池在放电时发生的总反应为，负极电极反应式为_______。工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路板，发生反应，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为_______。当转移0.2ml电子时，被腐蚀的铜的质量为_______g。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为_______。
A铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置。
①如图是电解质溶液为稀硫酸的氢氧燃料电池原理示意图：
氢氧燃料电池的总反应方程式是_______。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的一极是原电池的_______极，该极的电极反应式是_______。
【答案】(1) 变大
(2) Cu 6.4
(3)B
(4) 负
【解析】（1）原电池负极发生氧化反应，根据铅蓄电池在放电时发生的总反应，Pb发生氧化反应生成PbSO4，负极电极反应式为。反应消耗硫酸，工作后，铅蓄电池里电解质溶液的pH变大。
（2）原电池负极发生氧化反应，反应中Cu发生氧化反应，所以负极所用电极材料为Cu。当转移0.2ml电子时，消耗0.1mlCu，被腐蚀的铜的质量为6.4g。
（3）铝在浓硝酸中钝化，将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，铜是负极；铝能与氢氧化钠生成偏铝酸钠和氢气，将铝片和铜片用导线相连，插入烧碱溶液中，铝是负极，选B。
（4）①氢气和氧气反应生成水，氢氧燃料电池的总反应方程式是。
②将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，甲烷失电子生成碳酸钾，则通入甲烷气体的一极是原电池的负极，负极的电极反应式是。
21．（2022·安徽·六安一中高二期末）燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
(1)以多孔铂为电极，如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池，则b电极是___________(填“正极”或“负极”)，该电池的负极的电极反应式为___________。
(2)科学家研究了转化温室气体的方法，利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料，该电池负极反应式为___________，工作时的总反应式为___________。
(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入，发生的电极反应式为___________；
②二甲醚()应从b处加入，电极X上发生的电极反应式为___________；
③电池在放电过程中，电极X周围溶液的___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 正极
(2)
(3) 减小
【解析】(1)B口处通入氧气，氧气得到电子发生还原反应，为电源正极；该电池的负极的电极反应为乙醇在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，；
(2)由图可知，M极水生成氧气，发生氧化反应为电源负极，电极反应式为；该电池N极二氧化碳发生还原反应生成水和一氧化碳，为电源正极，故电池总反应为二氧化碳生成氧气和一氧化碳：；
(3)①氧气应从c处通入，氧气得到电子，发生还原反应生成水，发生的电极反应式为；
②二甲醚()应从b处加入，在X极上失去电子，发生氧化反应生成二氧化碳，电极X上发生的电极反应式为；
③由②分析可知，电池在放电过程中，电极X周围溶液中氢离子浓度变大，减小。
22．（2020·江苏徐州·高二期末）锂二次电池新正极材料的探索和研究对锂电池的发展非常关键。
(1) 锂硒电池具有优异的循环稳定性。
①正极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液反应制得，则该反应的化学方程式为__。
②一种锂硒电池放电时的工作原理如图1所示，写出正极的电极反应式：________________。充电时Li＋向________(填“Se”或“Li”)极迁移。
③ Li2Sex与正极碳基体结合时的能量变化如图2所示，图中3种Li2Sex与碳基体的结合能力由大到小的顺序是________。
(2) Li2S电池的理论能量密度高，其正极材料为碳包裹的硫化锂(Li2S)。
① Li2S可由硫酸锂与壳聚糖高温下制得，其中壳聚糖的作用是________。
②取一定量Li2S样品在空气中加热，测得样品固体残留率随温度的变化如图3所示。(固体残留率＝×100%)分析300 ℃后，固体残留率变化的原因是________。
【答案】 H2SeO3＋2SO2＋H2O===Se＋2H2SO4 2Li＋＋xSe＋2e－===Li2Sex
Li Li2Se6>Li2Se4>Li2Se 提供碳源，将硫酸锂还原(作还原剂) 300 ℃后，样品主要发生两个反应过程：反应1为Li2S被O2氧化生成Li2SO4，反应2为C被O2氧化生成CO2；前期固体残留率增加的原因是反应1为主，后期固体残留率减少的原因反应2为主
【详解】(1)①SO2通入亚硒酸中生成Se，发生氧化还原反应，化学方程式为：；
②由电池工作的原理图可知，Li电极为电池的负极，Se电极为电池的正极，电池放电时Li+能迁移到正极附近与Se结合生成，因此正极的电极反应式为：；电池在充电时，Li电极接外电源的负极，做阴极，Li+是阳离子在电解池中朝阴极迁移，因此Li+在充电时朝Li电极迁移；
③由图可知，与正极碳基体结合时会向外释放能量，如果释放的能量越大，那么结合之后越稳定，因此3中与碳基体结合能力的强弱为；
(2)①Li2S电池的正极材料是碳包裹得Li2S，因此为了获得这种正极材料，就需要壳聚糖在与硫酸锂高温反应时，一方面将硫酸锂还原，另一方面提供包裹Li2S的碳源；
②该Li2S是具有碳包裹结构的Li2S，因此在考虑其固体质量变化时，一方面要考虑Li2S自身被氧化的影响，另一方面也要考虑包裹Li2S的碳在高温下被氧化的影响；所以300 ℃后，样品主要发生两个反应过程：反应1为Li2S被O2氧化生成Li2SO4，反应2为C被O2氧化生成CO2；前期固体残留率增加的原因是反应1为主，后期固体残留率减少的原因是反应2为主。
23．（2023·重庆市第七中学校高二阶段练习）载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，其发展水平是衡量一个国家综合国力的重要指标。中国正在逐步建立自己的载人空间站“天宫”，神舟十三号载人飞船在北京时间10月16日0时23分点火发射，又一次正式踏上飞向浩渺星辰的征途。
(1)氢氧燃料电池(构造示意图如图)单位质量输出电能较高，反应生成的水可作为航天员的饮用水，氧气可以作为备用氧源供给航天员呼吸。由此判断X极为电池的_______极，OH-向_______(填“正”或“负”)极作定向移动，Y极的电极反应式为_______。
(2)在宇宙飞船或潜艇中，还可利用氢氧燃料电池所产生的水作为饮用水，今欲得常温下1L水，则电池内电子转移的物质的量约为_______ml(保留整数)
(3)“神舟”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将_______能转化为电能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时，阳极的电极反应式为_______；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_______。
【答案】(1) 负 负 O2＋2H2O＋4e-=4OH-
(2)111
(3) 太阳 Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O 减小 Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
【解析】（1）根据电子流向可知，X电极是电子流出的一极，由此判断X极为电池的负极，原电池中阴离子向负极移动，则OH-向负极作定向移动，Y极是正极，氧气得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，故答案：负；负；O2＋2H2O＋4e-=4OH-；
（2）1L水质量为，物质的量为；氢氧燃料电池总反应式为，每生成一个水分子，转移2个电子，故生成1L水，电子转移的物质的量约为，故答案：111；
（3）①飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将太阳能转化为电能；其工作原理为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，充电时相当于是电解池，阳极Ni失去电子，其电极反应式为Ni(OH)2－e-+OH-=NiOOH+H2O；当飞船运行到地影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时相当于是原电池，Cd失去电子结合氢氧根离子生成Cd(OH)2，因此负极附近溶液的碱性减小，故答案：太阳；Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O；减小；
②紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极是Zn失去电子，其电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故答案：紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2，其负极是Zn失去电子，其电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，故答案：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2。A
B
C
D
固体氧化物燃料电池
碱性燃料电池
质子交换膜燃料电池
熔融盐燃料电池
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