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最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第22讲 原电池 化学电源（练透）
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这是一份最新高考化学一轮复习【讲通练透】 第22讲 原电池 化学电源（练透），文件包含第22讲原电池化学电源练透教师版docx、第22讲原电池化学电源练透学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共30页， 欢迎下载使用。
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2.精练高考真题，明确方向
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3.摸清问题所在，对症下药
要提高后期的备考质量，还要真正了解学生存在的问题，只有如此，复习备考才能更加科学有效。所以，必须加大信息反馈，深入总结学情，明确备考方向，对症开方下药，才能使学生的知识结构更加符合高考立体网络化要求，才能实现基础→能力→分数的转化。
4.切实回归基础，提高能力
复习训练的步骤包括强化基础，突破难点，规范作答，总结方法，通过这样的总结，学生印象深刻，应用更加灵活。
第22讲 原电池 化学电源
（模拟精练+真题演练）
完卷时间：50分钟
可能用到的相对原子质量：H 1 N14 O 16 Na 23 Mg 24
一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12×5分）
1．（2023·安徽安庆·安庆一中校考三模）pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为：E=0.059pH+K(E的单位为V，K为常数)。下 列说法正确的是
A．参比电极一定是正极
B．一定温度下，电池电动势越小，待测液中c(H+ )越大
C．pH计工作时，若玻璃电极电势比参比电极低，则玻璃电极反应上每得lml 电子，生成1mlAg单质
D．pH计可以长期浸泡在碱性缓冲液中
【答案】B
【解析】A．电池电动势E与待测溶液pH关系为：E=0.059pH+K，由于pH不确定，E可能大于0，也可能小于0，故不能确定玻璃电极与参比电极电势高低，故参与电极不一定是正极，A错误；B．由E=0.059pH+K可知，c(H+)越大，pH越小，E越小，即电池电动势越小，B正确；C．pH计工作时，若玻璃电极电势比参比电极低，则玻璃电极为电势更低的负极，发生氧化反应，反应上每转移lml 电子， 1ml Ag失去电子变成Ag+，C错误；D．pH计中含有玻璃泡，其含有SiO2，长期浸泡在碱性缓冲液中会与OH-反应，D错误；故选B；
2．（2023·辽宁大连·统考二模）某科研小组用电化学方法将转化为实现再利用，转化的基本原理如图所示，下列叙述正确的是
A．光能全部转化成电能
B．M上的电极反应方程式为
C．该电池工作时溶液中移向N极
D．若消耗标况下，溶液中转移的电子数目为
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为原电池，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧气和氢离子，N电极为正极，酸性条件下二氧化碳做正极得到电子生成一氧化碳和氢离子。
【解析】A．由图可知，该装置为光能转化为化学能，化学能转化为电能的装置，原电池工作时，光能不可能完全转化为电能，故A错误；B．由分析可知，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，故B正确；C．由分析可知，M电极为负极，N电极为正极，则原电池工作时，阴离子硫酸根离子移向负极M电极，故C错误；D．原电池工作时，溶液只能实现离子的定向运动，不能转移电子，故D错误；故选B。
3．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）我国科研人员将单独脱除的反应与的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备：，不能自发进行；②单独脱除：，能自发进行。协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是
A．左侧电极电势比右侧电极电势低
B．产生的电极反应：
C．反应过程中不需补加稀
D．协同转化总反应：
【答案】D
【解析】A．左侧为电池的阴极，右侧为电池的阳极，阳极的电极电势比阴极的电极电势高，故左侧电极电势比右侧电极电势低，A正确；B．由图可知产生的电极反应为，B正确；C．H+与电子所带的电荷数相等，当反应进行时，右侧消耗H+的量等于迁移的氢离子的量，硫酸的总量不发生变化，所以不需要补加硫酸，C正确；D．根据反应图可得，负极的反应式为，正极的反应式为，故协同转化的总反应为，D错误；故选D。
4．（2023·江西南昌·统考二模）沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．外电路的电流方向是从b到a
B．碳棒a附近酸性增强
C．碳棒b存在电极反应： S-6e- +4H2O=+8H+
D．升高温度可提高电池的能量转化效率
【答案】C
【分析】根据光合菌产生的O2得电子结合H+得到H2O，碳棒a为正极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根。
【解析】A．根据分析可知b极为负极，a极为正极，正极的电势高于负极，外电路的电流方向是从a到b，选项A错误；B．a为正极，光合菌产生的O2得电子结合H+得到H2O，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，酸性减弱，选项B错误；C．根据图示，碳棒b存在电极反应：，选项C正确；D．升高温度可能引起光合菌、硫氧菌失去生理活性，降低电池的能量转化效率，选项D错误；答案选C。
5．（2023·全国·模拟预测）天津大学在光催化应用研究取得重大进展，以下是光催化微生物燃料电池的工作原理：
已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)－空穴(h+)。下列说法错误的是
A．电极电势：电极a＞电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b电极反应式：(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O=6nCO2↑+24nH+
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)
【答案】D
【解析】A．根据题图信息判断，在电极b上失电子，转化为，则电极b为负极，电极a为正极，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，故A正确；B．根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子()、空穴()，光生电子会与结合生成水，光生空穴会与电极b产生的电子结合，故B正确；C．在电极b上失电子生成和氢离子，根据得失电子守恒、电荷守恒，电极b发生的电极反应式为，故C正确；D．根据电极反应，右侧溶液中每生成l个，为保持溶液电中性，同时会有l个通过阳膜移向左侧溶液，的数量不变，但右侧电解消耗水，体积减小，c(H+)增大，pH减小，故D错误；选D。
6．（2023·四川遂宁·统考模拟预测）从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最具有发展前途的发电技术。NH3﹣O2燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是
A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应
B．电极b上的电极反应式为2NH3＋6OH--6e-=N2＋6H2O
C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D．电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移
【答案】C
【分析】电极b上，NH3转化为N2和H2O，N元素化合价升高，发生氧化反应，电极b为负极，电极反应式为；电极a为正极，发生还原反应，电极反应式为。
【解析】A．由分析可知，电极a为正极，发生还原反应，O2得到电子，A项正确；B．由分析可知，电极b上的电极反应式为2NH3＋6OH--6e-=N2＋6H2O，B项正确；C．燃料电池将化学能转化为电能，C项错误；D．电池工作时，阳离子移向电池正极，则溶液中的Na＋向电极a迁移，D项正确；答案选C。
7．（2023·广西玉林·统考模拟预测）一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极区的电极反应式为：S-2e-=S
D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80g
【答案】C
【解析】A．根据图示，连接负载时，A电极发生反应 ，A电极发生氧化反应，电极A为负极，故A错误；B．根据图示，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，故B错误；C．根据图示，连接负载时，A电极发生氧化反应，电极A为负极，负极区的电极反应式为：S-2e-=S，故C正确；D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，有2mlNa+通过膜a进入阴极区，2mlOH-通过膜b进入阳极区，所以消耗NaOH的质量为80g，故D错误；选C。
8．（2023·江苏·校联考模拟预测）肼可以用作燃料电池的燃料，一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量在电极表面发生自分解反应生成、、逸出。
下列关于燃料电池的说法正确的是
A．电池工作时化学能完全转化变为电能
B．放电过程中，负极区溶液pH增大
C．负极的电极反应式为：
D．电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等
【答案】D
【分析】燃料电池中，通入氧气的电极为正极，在碱性条件下，发生的电极反应为，，加入燃料肼的电极为负极，发生反应，该反应的总电极反应式为，N2H4+O2=N2+2H2O。
【解析】A．任何实用电池都不可能将化学能完全转变为电能，A错误；B．由图可知放电时负极反应消耗，pH减小，B错误；C．由分析可知，负极反应式是，C错误；D．该电池放电总反应是，即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH物质的量相等，D正确；故答案为D。
9．（2023·辽宁·校联考模拟预测）有关下图所示该熔融碳酸盐燃料电池的说法正确的是
A．电极A上发生的电极反应为
B．脱水操作可以减少能量损失，从而实现化学能向电能的完全转化
C．每消耗，理论上外电路中转移8ml电子
D．A电极电势高于B电极电势，同时电池工作时，向电极B移动
【答案】C
【分析】甲烷和水蒸气发生催化重整反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。A电极一氧化碳、氢气失电子生成水、二氧化碳，A是负极；B电极氧气得电子生成碳酸根离子，B是正极。
【解析】A．甲烷和水蒸气发生催化重整反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。A极参与反应的一氧化碳和氢气的物质的量比为1:3，电极A上发生的电极反应为，故A错误；B．燃料电池放电时，只有一部分能量转化为电能，所以能量转化率不可能达100%，故B错误；C．CH4最终生成二氧化碳、水，C元素化合价由-4升高为+4，根据电子守恒，每消耗，理论上外电路中转移8ml电子，故C正确；D．A是负极、B是正极，A电极电势低于B电极电势，故D错误；选C。
10．（2023·广东韶关·统考二模）近日，某科研团队研制设计了一种高性能碱性阴离子交换膜直接氨燃料电池(DAFC)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电极A为负极，发生氧化反应
B．若交换膜中通过0.3ml ，A电极区消耗2.24LNH3
C．电极B的电极反应式为
D．电流方向：电极B→灯泡→电极A→电极B
【答案】B
【解析】A．根据图示，NH3在A电极失电子生成氮气和水，电极A为负极，发生氧化反应，故A正确；B．A电极反应式，若交换膜中通过0.3ml ，说明外电路中转移0.3ml电子，A电极消耗0.1ml NH3，没有明确是否为标准状况，氨气的体积不一定是2.24L，故B错误；C．B是正极，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极B的电极反应式为，故C正确；D．NH3在A电极失电子生成氮气和水，电极A为负极，B为正极，电流方向：电极B→灯泡→电极A→电极B，故D正确；选B。
11．（2023·江西赣州·统考一模）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH—，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．a膜是阴离子膜，b膜是阳离子膜
B．充电时Zn电极反应式为Zn+4OH——2e—=
C．放电时多孔Pd纳米片附近pH升高
D．当放电时，复合膜层间有lmlH2O解离时，正极区溶液增重23g
【答案】D
【分析】由图可知，a膜是释放出氢离子的阳离子交换膜，b膜是释放出氢氧根离子的阴离子交换膜，放电时，锌电极为原电池的负极，释放出的氢氧根离子向负极移动，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn+4OH——2e—=，多孔Pd纳米片为正极，释放出的氢离子向正极移动，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，充电时，与直流电源负极相连的锌电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，电极反应式为+2e—= Zn+4OH—，释放出的氢离子向正极移动中和溶液中的氢氧根离子，多孔Pd纳米片为阳极，释放出的氢氧根离子向阳极移动，碱性条件下甲酸在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为HCOOH+2 OH——2e—= CO2+2H2O。
【解析】A．由分析可知，a膜是释放出氢离子的阳离子交换膜，b膜是释放出氢氧根离子的阴离子交换膜，故A错误；B．由分析可知，充电时，锌电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，电极反应式为+2e—= Zn+4OH—，释放出的氢离子向正极移动中和溶液中的氢氧根离子，故B错误；C．由分析可知，放电时，多孔Pd纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液pH减小，故C错误；D．由分析可知，放电时，多孔Pd纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，复合膜层间有lml水解离时，外电路转移1ml电子，则正极增加的质量为(1ml×44g/ml×+1ml×1g/ml)= 23g，故D正确；故选D。
12．（2023·河南·校联考一模）科学家发明了一种Mg—PbO2电池，电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH，通过M和N两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域(已知：a>b)，装置如图，下列说法不正确的是
A．Na+通过M膜移向B区，离子交换膜N为阴离子交换膜
B．B区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Mg电极反应为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2
D．消耗2.4 g Mg时，C区域电解质溶液减少16.0 g
【答案】B
【分析】由图和题给信息可知，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应电极反应式为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2，A区溶液中氢氧根离子浓度减小，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，二氧化铅为正极，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，电极反应式为PbO2+4H++SO+2e—=PbSO4+2H2O，C区溶液中消耗氢离子的物质的量大于硫酸根离子，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大。
【解析】A．由分析可知，原电池工作时，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，故A正确；B．由分析可知，原电池工作时，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大，故B错误；C．由分析可知，放电时，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应电极反应式为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2，故C正确；D．由分析可知，原电池工作时，消耗2.4 g镁时，放电转移电子×2=0.2ml，C区放电消耗0.4ml氢离子、0.1ml硫酸根离子，同时有0.1ml硫酸根离子移向B区，相当于溶液中减少0.2ml硫酸，同时生成0.2ml水，则C区实际减少质量为0.2ml×98g·ml-1-0.2ml×18g·ml-1=16.0g，故D正确；故选B。
二、主观题（共3小题，共40分）
1．（14分）（2023·全国·高三专题练习）填空。
(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。
①电极b为 极。
②电极b上的电极反应为 。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为 极，Y极的电极反应式为 。
②Y极生成1 ml Cl2时， ml Li+移向 (填“X”或“Y”)极。
(3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：
①该电池中外电路电子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。
②A电极附近甲醇发生的电极反应为 。
【答案】（除标注外，每空2分）(1)正（1分） CO2+2e-+2H+=HCOOH
(2)正（1分） 2Cl- -2e-=Cl2↑ 2 X
(3)从A到B CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
【解析】（1）①根据图示可知：在电极b上CO2得到电子被还原产生HCOOH，所以b电极为正极；
②在电极b上CO2得到电子被还原产生HCOOH，则b电极的电极反应式为：CO2+2e-+2H+=HCOOH；
（2）①根据图示可知：在X电极上H+得到电子被还原产生H2，故电极X为正极；Y电极上Cl-失去电子被氧化产生Cl2，故Y电极的电极反应式为2Cl- -2e-=Cl2↑；
②在电极Y上Cl-失去电子被氧化产生Cl2，Y电极的电极反应式为2Cl- -2e-=Cl2↑，每反应产生1 ml Cl2，反应过程中转移2 ml电子，阳极反应消耗2 ml Cl-，则根据电荷守恒可知会有2 ml Li+向X电极移动；
（3）①根据图示可知：在A电极上甲醇失去电子被氧化产生CO2，同时产生H+，故A电极作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从电极A通过外电路流向电极B；
②在A电极附近，甲醇失去电子被被氧化产生CO2，同时产生H+，故A电极发生的电极反应为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。
2．（16分）（2023·全国·高三专题练习）根据原理图判断下列电池的电极名称、电解质溶液中离子移动的方向。
【答案】(每空1分)负极 正极 左 右 正极 负极 Ⅲ Ⅳ 负极 正极 左 右 负极 正极 Ⅶ
【解析】(1)微生物处理有机废水电池：根据原理图可知该装置为原电池，电极Ⅱ上O2H2O，故电极Ⅱ得电子作正极，则电极Ⅰ为负极；在原电池中阳离子移向正极，故H+经离子交换膜由左室移向右室；
(2)光解水制与脱硫联合电池：根据原理图可知该装置为原电池，根据电子移动方向可知，电极Ⅲ为正极，电极Ⅳ为负极，在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故移向Ⅲ极，移向Ⅳ；
(3)循环电池：根据原理图可知该装置为原电池，电极Ⅴ上，可知电极Ⅴ失电子为负极，电极Ⅵ为正极，在原电池中阳离子移向正极，由左室移向右室；
(4)熔融盐燃料电池：根据原理图可知该装置为原电池，O2在电极Ⅷ上得电子，电极Ⅷ为正极，则电极Ⅶ为负极，在电极Ⅶ上NO2失电子生成N2O5，电极反应为NO2-e-+NO=N2O5，故氧化物Y是，在原电池中阴离子移向负极，移向Ⅶ极。
3．（10分）（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)双阴极微生物燃料电池处理NH-N废水的工作原理如图(a)所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图(b)所示。
①Y离子交换膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②III室中除了O2→H2O，主要发生的反应还有 (用离子方程式表示)。
③生成3.5gN2，理论上需要消耗 gO2。
(2)西北工业大学的张健教授、德累斯顿工业大学的冯新亮院士等人报道了一种电催化半氢化策略，在室温条件下，水溶液介质中可选择性地将还原为，其原理示意图如下：
①阴极的电极反应式为： 。
②同温同压下，相同时间内，若进口处气体物质的量为a，出口处气体的总体积为进口处的x倍，则转化率为 。
【答案】(每空2分)(1)阳 NH+2O2= NO+H2O+2H+ 26
(2)+2e- +2H2O=+2OH- (2x-2)100%
【解析】（1）①双阴极微生物燃料电池处理NH-N废水的工作原理如图(a)所示，III中O2得电子生成H2O，电极方程式为：4H++O2+4e-=2H2O，则II中CH3COO-转化为CO2生成的H+需要进行III，说明Y是阳离子交换膜；
②由图b可知，III中反应后的溶液进入I中反应，而I中的反应是NON2，说明III中NH转化为了NO，该过程的离子方程式为：NH+2O2= NO+H2O+2H+；
③I中的反应是NON2，电极方程式为：12H++2NO+10e-=N2+6H2O，III中发生反应：4H++O2+4e-=2H2O、NH+2O2= NO+H2O+2H+，3.5gN2的物质的量为=0.125ml，消耗0.25ml NO，转移电子1.25ml电子，则理论上需要消耗O2的物质的量为0.25ml2+=0.8125ml，质量为0.8125ml32g/ml=26g。
（2）①在室温条件下，水溶液介质中可选择性地将还原为，则阴极为上层电极，反应为乙块得到电子发生还原反应生成乙烯，反应为：+2e- +2H2O=+2OH-；
②由图可知，阳极水发生氧化反应生成氧气，总反应为2+2H2O= 2+O2；同温同压下，相同时间内，若进口处气体物质的量为aml，出口处气体的总体积为进口处的x倍，设转化率为y，则反应乙炔为ayml、剩余乙块(a-ay)ml，由总反应可知生成气体总量为1.5ayml，反应后总气体为(1.5a+a-ay)ml，则=x，解得y=(2x-2)100%。
1．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【解析】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
2．（2022·全国·统考高考真题）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
【答案】C
【分析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；
【解析】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
3．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O
【答案】A
【分析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。
【解析】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。
4．（2021·湖南·统考高考真题）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：
下列说法错误的是
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2+2e-=2Br-，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e-=Zn2+，溴离子进入左侧，左侧溴化锌溶液的浓度增加；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。
【解析】A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；B．由分析可知，放电时，溶液中有Zn2+与Br-生成，通过循环回路，左侧储液器中溴化锌的浓度增大，故B错误；C．由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，故C正确；D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。
5．（2021·浙江·统考高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【分析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
【解析】A．断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；答案选C。
6．（2021·福建·统考高考真题）催化剂(Ⅱ)的应用，使电池的研究取得了新的进展。电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。
下列说法错误的是
A．电池可使用有机电解液
B．充电时，由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为
D．、、和C都是正极反应的中间产物
【答案】D
【解析】A．Li是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；B．充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，则由正极（电池中标注“＋”，实际阳极）向负极（电池中标注“－”，实际阴极）迁移，故B正确；C．由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为：，故C正确；D．由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误；故选：D。
电池
原理图
电极名称
离子移动方向
(1)微生物处理有机废水电池
Ⅰ： ；
Ⅱ：
经离子交换膜由 (填“左”或“右”，后同)室移向 室
(2)光解水制与脱硫联合电池
Ⅲ： ；
Ⅳ：
移向 (填“Ⅲ”或“Ⅳ”，后同)极；移向 极
(3)循环电池
Ⅴ： ；
Ⅵ：
由 (填“左”或“右”，后同)室移向 室
(4)熔融盐燃料电池
Ⅶ： ；
Ⅷ：
(氧化物Y是 )
移向
(填“Ⅶ”或“Ⅷ”)极
考纲和考试说明是备考的指南针，认真研究考纲和考试说明，可增强日常复习的针对性和方向性，避免盲目备考，按方抓药，弄清楚高考检测什么，检测的价值取向，高考的命题依据。
2.精练高考真题，明确方向
经过对近几年高考题的横、纵向分析，可以得出以下三点：一是主干知识考查“集中化”，二是基础知识新视角，推陈出新，三是能力考查“综合化”。
3.摸清问题所在，对症下药
要提高后期的备考质量，还要真正了解学生存在的问题，只有如此，复习备考才能更加科学有效。所以，必须加大信息反馈，深入总结学情，明确备考方向，对症开方下药，才能使学生的知识结构更加符合高考立体网络化要求，才能实现基础→能力→分数的转化。
4.切实回归基础，提高能力
复习训练的步骤包括强化基础，突破难点，规范作答，总结方法，通过这样的总结，学生印象深刻，应用更加灵活。
第22讲 原电池 化学电源
（模拟精练+真题演练）
完卷时间：50分钟
可能用到的相对原子质量：H 1 N14 O 16 Na 23 Mg 24
一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12×5分）
1．（2023·安徽安庆·安庆一中校考三模）pH计的工作原理(如图所示)是通过测定电池电动势E(即玻璃电极和参比电极的电势差)而确定待测溶液的pH。电池电动势E与待测溶液pH关系为：E=0.059pH+K(E的单位为V，K为常数)。下 列说法正确的是
A．参比电极一定是正极
B．一定温度下，电池电动势越小，待测液中c(H+ )越大
C．pH计工作时，若玻璃电极电势比参比电极低，则玻璃电极反应上每得lml 电子，生成1mlAg单质
D．pH计可以长期浸泡在碱性缓冲液中
【答案】B
【解析】A．电池电动势E与待测溶液pH关系为：E=0.059pH+K，由于pH不确定，E可能大于0，也可能小于0，故不能确定玻璃电极与参比电极电势高低，故参与电极不一定是正极，A错误；B．由E=0.059pH+K可知，c(H+)越大，pH越小，E越小，即电池电动势越小，B正确；C．pH计工作时，若玻璃电极电势比参比电极低，则玻璃电极为电势更低的负极，发生氧化反应，反应上每转移lml 电子， 1ml Ag失去电子变成Ag+，C错误；D．pH计中含有玻璃泡，其含有SiO2，长期浸泡在碱性缓冲液中会与OH-反应，D错误；故选B；
2．（2023·辽宁大连·统考二模）某科研小组用电化学方法将转化为实现再利用，转化的基本原理如图所示，下列叙述正确的是
A．光能全部转化成电能
B．M上的电极反应方程式为
C．该电池工作时溶液中移向N极
D．若消耗标况下，溶液中转移的电子数目为
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为原电池，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧气和氢离子，N电极为正极，酸性条件下二氧化碳做正极得到电子生成一氧化碳和氢离子。
【解析】A．由图可知，该装置为光能转化为化学能，化学能转化为电能的装置，原电池工作时，光能不可能完全转化为电能，故A错误；B．由分析可知，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，故B正确；C．由分析可知，M电极为负极，N电极为正极，则原电池工作时，阴离子硫酸根离子移向负极M电极，故C错误；D．原电池工作时，溶液只能实现离子的定向运动，不能转移电子，故D错误；故选B。
3．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）我国科研人员将单独脱除的反应与的制备反应相结合，实现协同转化。
①单独制备：，不能自发进行；②单独脱除：，能自发进行。协同转化装置如图(在电场作用下，双极膜中间层的解离为和，并向两极迁移)。下列分析错误的是
A．左侧电极电势比右侧电极电势低
B．产生的电极反应：
C．反应过程中不需补加稀
D．协同转化总反应：
【答案】D
【解析】A．左侧为电池的阴极，右侧为电池的阳极，阳极的电极电势比阴极的电极电势高，故左侧电极电势比右侧电极电势低，A正确；B．由图可知产生的电极反应为，B正确；C．H+与电子所带的电荷数相等，当反应进行时，右侧消耗H+的量等于迁移的氢离子的量，硫酸的总量不发生变化，所以不需要补加硫酸，C正确；D．根据反应图可得，负极的反应式为，正极的反应式为，故协同转化的总反应为，D错误；故选D。
4．（2023·江西南昌·统考二模）沉积物微生物燃料电池(SMFC)可以将沉积物中的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．外电路的电流方向是从b到a
B．碳棒a附近酸性增强
C．碳棒b存在电极反应： S-6e- +4H2O=+8H+
D．升高温度可提高电池的能量转化效率
【答案】C
【分析】根据光合菌产生的O2得电子结合H+得到H2O，碳棒a为正极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根。
【解析】A．根据分析可知b极为负极，a极为正极，正极的电势高于负极，外电路的电流方向是从a到b，选项A错误；B．a为正极，光合菌产生的O2得电子结合H+得到H2O，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，酸性减弱，选项B错误；C．根据图示，碳棒b存在电极反应：，选项C正确；D．升高温度可能引起光合菌、硫氧菌失去生理活性，降低电池的能量转化效率，选项D错误；答案选C。
5．（2023·全国·模拟预测）天津大学在光催化应用研究取得重大进展，以下是光催化微生物燃料电池的工作原理：
已知：电极a在光激发条件下会产生电子(e-)－空穴(h+)。下列说法错误的是
A．电极电势：电极a＞电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b产生的电子结合
C．电极b电极反应式：(C6H10O5)n-24ne-+7nH2O=6nCO2↑+24nH+
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH保持不变(不考虑CO2的溶解)
【答案】D
【解析】A．根据题图信息判断，在电极b上失电子，转化为，则电极b为负极，电极a为正极，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，故A正确；B．根据题图信息判断，电极a在光激发条件下会产生电子()、空穴()，光生电子会与结合生成水，光生空穴会与电极b产生的电子结合，故B正确；C．在电极b上失电子生成和氢离子，根据得失电子守恒、电荷守恒，电极b发生的电极反应式为，故C正确；D．根据电极反应，右侧溶液中每生成l个，为保持溶液电中性，同时会有l个通过阳膜移向左侧溶液，的数量不变，但右侧电解消耗水，体积减小，c(H+)增大，pH减小，故D错误；选D。
6．（2023·四川遂宁·统考模拟预测）从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最具有发展前途的发电技术。NH3﹣O2燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是
A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应
B．电极b上的电极反应式为2NH3＋6OH--6e-=N2＋6H2O
C．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D．电池工作时，溶液中的Na＋向电极a迁移
【答案】C
【分析】电极b上，NH3转化为N2和H2O，N元素化合价升高，发生氧化反应，电极b为负极，电极反应式为；电极a为正极，发生还原反应，电极反应式为。
【解析】A．由分析可知，电极a为正极，发生还原反应，O2得到电子，A项正确；B．由分析可知，电极b上的电极反应式为2NH3＋6OH--6e-=N2＋6H2O，B项正确；C．燃料电池将化学能转化为电能，C项错误；D．电池工作时，阳离子移向电池正极，则溶液中的Na＋向电极a迁移，D项正确；答案选C。
7．（2023·广西玉林·统考模拟预测）一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所示。下列说法正确的是
A．连接负载时，电极A为正极
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．连接负载时，负极区的电极反应式为：S-2e-=S
D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，生成NaOH的质量为80g
【答案】C
【解析】A．根据图示，连接负载时，A电极发生反应 ，A电极发生氧化反应，电极A为负极，故A错误；B．根据图示，电池工作时，膜a、膜b之间生成NaOH，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，故B错误；C．根据图示，连接负载时，A电极发生氧化反应，电极A为负极，负极区的电极反应式为：S-2e-=S，故C正确；D．连接电源时，电路中每通过2NA个电子，有2mlNa+通过膜a进入阴极区，2mlOH-通过膜b进入阳极区，所以消耗NaOH的质量为80g，故D错误；选C。
8．（2023·江苏·校联考模拟预测）肼可以用作燃料电池的燃料，一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量在电极表面发生自分解反应生成、、逸出。
下列关于燃料电池的说法正确的是
A．电池工作时化学能完全转化变为电能
B．放电过程中，负极区溶液pH增大
C．负极的电极反应式为：
D．电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等
【答案】D
【分析】燃料电池中，通入氧气的电极为正极，在碱性条件下，发生的电极反应为，，加入燃料肼的电极为负极，发生反应，该反应的总电极反应式为，N2H4+O2=N2+2H2O。
【解析】A．任何实用电池都不可能将化学能完全转变为电能，A错误；B．由图可知放电时负极反应消耗，pH减小，B错误；C．由分析可知，负极反应式是，C错误；D．该电池放电总反应是，即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH物质的量相等，D正确；故答案为D。
9．（2023·辽宁·校联考模拟预测）有关下图所示该熔融碳酸盐燃料电池的说法正确的是
A．电极A上发生的电极反应为
B．脱水操作可以减少能量损失，从而实现化学能向电能的完全转化
C．每消耗，理论上外电路中转移8ml电子
D．A电极电势高于B电极电势，同时电池工作时，向电极B移动
【答案】C
【分析】甲烷和水蒸气发生催化重整反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。A电极一氧化碳、氢气失电子生成水、二氧化碳，A是负极；B电极氧气得电子生成碳酸根离子，B是正极。
【解析】A．甲烷和水蒸气发生催化重整反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。A极参与反应的一氧化碳和氢气的物质的量比为1:3，电极A上发生的电极反应为，故A错误；B．燃料电池放电时，只有一部分能量转化为电能，所以能量转化率不可能达100%，故B错误；C．CH4最终生成二氧化碳、水，C元素化合价由-4升高为+4，根据电子守恒，每消耗，理论上外电路中转移8ml电子，故C正确；D．A是负极、B是正极，A电极电势低于B电极电势，故D错误；选C。
10．（2023·广东韶关·统考二模）近日，某科研团队研制设计了一种高性能碱性阴离子交换膜直接氨燃料电池(DAFC)，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电极A为负极，发生氧化反应
B．若交换膜中通过0.3ml ，A电极区消耗2.24LNH3
C．电极B的电极反应式为
D．电流方向：电极B→灯泡→电极A→电极B
【答案】B
【解析】A．根据图示，NH3在A电极失电子生成氮气和水，电极A为负极，发生氧化反应，故A正确；B．A电极反应式，若交换膜中通过0.3ml ，说明外电路中转移0.3ml电子，A电极消耗0.1ml NH3，没有明确是否为标准状况，氨气的体积不一定是2.24L，故B错误；C．B是正极，氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极B的电极反应式为，故C正确；D．NH3在A电极失电子生成氮气和水，电极A为负极，B为正极，电流方向：电极B→灯泡→电极A→电极B，故D正确；选B。
11．（2023·江西赣州·统考一模）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H+和OH—，工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．a膜是阴离子膜，b膜是阳离子膜
B．充电时Zn电极反应式为Zn+4OH——2e—=
C．放电时多孔Pd纳米片附近pH升高
D．当放电时，复合膜层间有lmlH2O解离时，正极区溶液增重23g
【答案】D
【分析】由图可知，a膜是释放出氢离子的阳离子交换膜，b膜是释放出氢氧根离子的阴离子交换膜，放电时，锌电极为原电池的负极，释放出的氢氧根离子向负极移动，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn+4OH——2e—=，多孔Pd纳米片为正极，释放出的氢离子向正极移动，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，充电时，与直流电源负极相连的锌电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，电极反应式为+2e—= Zn+4OH—，释放出的氢离子向正极移动中和溶液中的氢氧根离子，多孔Pd纳米片为阳极，释放出的氢氧根离子向阳极移动，碱性条件下甲酸在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为HCOOH+2 OH——2e—= CO2+2H2O。
【解析】A．由分析可知，a膜是释放出氢离子的阳离子交换膜，b膜是释放出氢氧根离子的阴离子交换膜，故A错误；B．由分析可知，充电时，锌电极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，电极反应式为+2e—= Zn+4OH—，释放出的氢离子向正极移动中和溶液中的氢氧根离子，故B错误；C．由分析可知，放电时，多孔Pd纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液pH减小，故C错误；D．由分析可知，放电时，多孔Pd纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，复合膜层间有lml水解离时，外电路转移1ml电子，则正极增加的质量为(1ml×44g/ml×+1ml×1g/ml)= 23g，故D正确；故选D。
12．（2023·河南·校联考一模）科学家发明了一种Mg—PbO2电池，电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH，通过M和N两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域(已知：a>b)，装置如图，下列说法不正确的是
A．Na+通过M膜移向B区，离子交换膜N为阴离子交换膜
B．B区域的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Mg电极反应为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2
D．消耗2.4 g Mg时，C区域电解质溶液减少16.0 g
【答案】B
【分析】由图和题给信息可知，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应电极反应式为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2，A区溶液中氢氧根离子浓度减小，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，二氧化铅为正极，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，电极反应式为PbO2+4H++SO+2e—=PbSO4+2H2O，C区溶液中消耗氢离子的物质的量大于硫酸根离子，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大。
【解析】A．由分析可知，原电池工作时，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，故A正确；B．由分析可知，原电池工作时，A区钠离子通过阳离子交换膜M进入B区，C区溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜B区，则B区中硫酸钠溶液的浓度增大，故B错误；C．由分析可知，放电时，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应电极反应式为Mg+ 2OH—－2e—=Mg(OH)2，故C正确；D．由分析可知，原电池工作时，消耗2.4 g镁时，放电转移电子×2=0.2ml，C区放电消耗0.4ml氢离子、0.1ml硫酸根离子，同时有0.1ml硫酸根离子移向B区，相当于溶液中减少0.2ml硫酸，同时生成0.2ml水，则C区实际减少质量为0.2ml×98g·ml-1-0.2ml×18g·ml-1=16.0g，故D正确；故选B。
二、主观题（共3小题，共40分）
1．（14分）（2023·全国·高三专题练习）填空。
(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。
①电极b为 极。
②电极b上的电极反应为 。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为 极，Y极的电极反应式为 。
②Y极生成1 ml Cl2时， ml Li+移向 (填“X”或“Y”)极。
(3)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：
①该电池中外电路电子的流动方向为 (填“从A到B”或“从B到A”)。
②A电极附近甲醇发生的电极反应为 。
【答案】（除标注外，每空2分）(1)正（1分） CO2+2e-+2H+=HCOOH
(2)正（1分） 2Cl- -2e-=Cl2↑ 2 X
(3)从A到B CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
【解析】（1）①根据图示可知：在电极b上CO2得到电子被还原产生HCOOH，所以b电极为正极；
②在电极b上CO2得到电子被还原产生HCOOH，则b电极的电极反应式为：CO2+2e-+2H+=HCOOH；
（2）①根据图示可知：在X电极上H+得到电子被还原产生H2，故电极X为正极；Y电极上Cl-失去电子被氧化产生Cl2，故Y电极的电极反应式为2Cl- -2e-=Cl2↑；
②在电极Y上Cl-失去电子被氧化产生Cl2，Y电极的电极反应式为2Cl- -2e-=Cl2↑，每反应产生1 ml Cl2，反应过程中转移2 ml电子，阳极反应消耗2 ml Cl-，则根据电荷守恒可知会有2 ml Li+向X电极移动；
（3）①根据图示可知：在A电极上甲醇失去电子被氧化产生CO2，同时产生H+，故A电极作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从电极A通过外电路流向电极B；
②在A电极附近，甲醇失去电子被被氧化产生CO2，同时产生H+，故A电极发生的电极反应为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+。
2．（16分）（2023·全国·高三专题练习）根据原理图判断下列电池的电极名称、电解质溶液中离子移动的方向。
【答案】(每空1分)负极 正极 左 右 正极 负极 Ⅲ Ⅳ 负极 正极 左 右 负极 正极 Ⅶ
【解析】(1)微生物处理有机废水电池：根据原理图可知该装置为原电池，电极Ⅱ上O2H2O，故电极Ⅱ得电子作正极，则电极Ⅰ为负极；在原电池中阳离子移向正极，故H+经离子交换膜由左室移向右室；
(2)光解水制与脱硫联合电池：根据原理图可知该装置为原电池，根据电子移动方向可知，电极Ⅲ为正极，电极Ⅳ为负极，在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故移向Ⅲ极，移向Ⅳ；
(3)循环电池：根据原理图可知该装置为原电池，电极Ⅴ上，可知电极Ⅴ失电子为负极，电极Ⅵ为正极，在原电池中阳离子移向正极，由左室移向右室；
(4)熔融盐燃料电池：根据原理图可知该装置为原电池，O2在电极Ⅷ上得电子，电极Ⅷ为正极，则电极Ⅶ为负极，在电极Ⅶ上NO2失电子生成N2O5，电极反应为NO2-e-+NO=N2O5，故氧化物Y是，在原电池中阴离子移向负极，移向Ⅶ极。
3．（10分）（2023·全国·高三专题练习）回答下列问题：
(1)双阴极微生物燃料电池处理NH-N废水的工作原理如图(a)所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图(b)所示。
①Y离子交换膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②III室中除了O2→H2O，主要发生的反应还有 (用离子方程式表示)。
③生成3.5gN2，理论上需要消耗 gO2。
(2)西北工业大学的张健教授、德累斯顿工业大学的冯新亮院士等人报道了一种电催化半氢化策略，在室温条件下，水溶液介质中可选择性地将还原为，其原理示意图如下：
①阴极的电极反应式为： 。
②同温同压下，相同时间内，若进口处气体物质的量为a，出口处气体的总体积为进口处的x倍，则转化率为 。
【答案】(每空2分)(1)阳 NH+2O2= NO+H2O+2H+ 26
(2)+2e- +2H2O=+2OH- (2x-2)100%
【解析】（1）①双阴极微生物燃料电池处理NH-N废水的工作原理如图(a)所示，III中O2得电子生成H2O，电极方程式为：4H++O2+4e-=2H2O，则II中CH3COO-转化为CO2生成的H+需要进行III，说明Y是阳离子交换膜；
②由图b可知，III中反应后的溶液进入I中反应，而I中的反应是NON2，说明III中NH转化为了NO，该过程的离子方程式为：NH+2O2= NO+H2O+2H+；
③I中的反应是NON2，电极方程式为：12H++2NO+10e-=N2+6H2O，III中发生反应：4H++O2+4e-=2H2O、NH+2O2= NO+H2O+2H+，3.5gN2的物质的量为=0.125ml，消耗0.25ml NO，转移电子1.25ml电子，则理论上需要消耗O2的物质的量为0.25ml2+=0.8125ml，质量为0.8125ml32g/ml=26g。
（2）①在室温条件下，水溶液介质中可选择性地将还原为，则阴极为上层电极，反应为乙块得到电子发生还原反应生成乙烯，反应为：+2e- +2H2O=+2OH-；
②由图可知，阳极水发生氧化反应生成氧气，总反应为2+2H2O= 2+O2；同温同压下，相同时间内，若进口处气体物质的量为aml，出口处气体的总体积为进口处的x倍，设转化率为y，则反应乙炔为ayml、剩余乙块(a-ay)ml，由总反应可知生成气体总量为1.5ayml，反应后总气体为(1.5a+a-ay)ml，则=x，解得y=(2x-2)100%。
1．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
【解析】A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B错误；C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；答案选B。
2．（2022·全国·统考高考真题）电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A．充电时，电池的总反应
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应
【答案】C
【分析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应（Li++e-=Li+）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2），则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；
【解析】A．光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2，A正确；B．充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C．放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D．放电时总反应为2Li+O2=Li2O2，正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2，D正确；答案选C。
3．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O
【答案】A
【分析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。
【解析】A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。
4．（2021·湖南·统考高考真题）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：
下列说法错误的是
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极反应式为Br2+2e-=2Br-，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e-=Zn2+，溴离子进入左侧，左侧溴化锌溶液的浓度增加；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。
【解析】A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；B．由分析可知，放电时，溶液中有Zn2+与Br-生成，通过循环回路，左侧储液器中溴化锌的浓度增大，故B错误；C．由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，故C正确；D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，故D正确；故选B。
5．（2021·浙江·统考高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A．断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B．断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【分析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2。
【解析】A．断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；B．断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确；答案选C。
6．（2021·福建·统考高考真题）催化剂(Ⅱ)的应用，使电池的研究取得了新的进展。电池结构和该催化剂作用下正极反应可能的历程如下图所示。
下列说法错误的是
A．电池可使用有机电解液
B．充电时，由正极向负极迁移
C．放电时，正极反应为
D．、、和C都是正极反应的中间产物
【答案】D
【解析】A．Li是活泼金属能与水发生反应，因此不能采用水溶液作为电解质，应使用有机电解液，故A正确；B．充电时原电池的负极与电源负极相连作阴极，原电池的正极与电源正极相连作阳极，阳离子由阳极向阴极移动，则由正极（电池中标注“＋”，实际阳极）向负极（电池中标注“－”，实际阴极）迁移，故B正确；C．由装置可知，该原电池的正极为二氧化碳得电子生成C单质，电极反应式为：，故C正确；D．由正极的反应历程图示可知，C为最终的产物，不是中间产物，故D错误；故选：D。
电池
原理图
电极名称
离子移动方向
(1)微生物处理有机废水电池
Ⅰ： ；
Ⅱ：
经离子交换膜由 (填“左”或“右”，后同)室移向 室
(2)光解水制与脱硫联合电池
Ⅲ： ；
Ⅳ：
移向 (填“Ⅲ”或“Ⅳ”，后同)极；移向 极
(3)循环电池
Ⅴ： ；
Ⅵ：
由 (填“左”或“右”，后同)室移向 室
(4)熔融盐燃料电池
Ⅶ： ；
Ⅷ：
(氧化物Y是 )
移向
(填“Ⅶ”或“Ⅷ”)极
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