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化学选择性必修1第4章 氧化还原反应和电化学4.2原电池和化学电源化学电源——电池优秀巩固练习
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这是一份化学选择性必修1第4章 氧化还原反应和电化学4.2原电池和化学电源化学电源——电池优秀巩固练习，文件包含422原电池和化学电源化学电源分层练习原卷版docx、422原电池和化学电源化学电源分层练习解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
课后分层练
1.下面是几种常见的化学电源的示意图，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，每转移2 ml电子，负极质量减小207 g
D.氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
[答案] C
[解析] A项，干电池是一次电池，铅蓄电池是充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，正确；B项，在干电池中，Zn作负极，被氧化，正确；C项，铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量增加而非减小，错误；D项，氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源，正确。
2.高铁电池是一种新型充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。下列叙述不正确的是（ ）
A.放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2
B.充电时阳极反应式为Fe（OH）3－3e－＋5OH－ FeO42－＋4H2O
C.放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
[答案] C
[解析] 放电时负极发生氧化反应：Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，正极发生还原反应：FeO42－＋3e－＋4H2O Fe（OH）3＋5OH－，放电时正极附近溶液碱性增强，A、D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe（OH）3－3e－＋5OH－ FeO42－＋4H2O，B正确。
3.2019年瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予古迪纳夫等三位科学家，表彰他们在锂离子电池方面的研究成果，钴酸锂电池是他们的研究成果之一，其工作原理为LixC6＋Li（1－x）CO26C＋LiCO2。下列说法正确的是（ ）
A.放电时，Li＋从正极通过导线流向负极
B.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋
C.充电时，电池的负极与电源的正极相连
D.充电时，阴极的电极反应式为LiCO2－xe－ Li（1－x）CO2＋xLi＋
[答案] B
[解析] 放电时，电解质溶液中阳离子（Li＋）从负极移向正极，故A错误；放电时，负极上Li失去电子发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋，故B正确；充电时，电池的负极与电源的负极相连，故C错误；充电时，阴极Li＋得到电子，电极反应式为6C＋xLi＋＋xe－ LixC6，故D错误。
4.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池反应方程式为CH3CH2OH＋O2 CH3COOH＋H2O，下列有关说法正确的是（ ）
A.外电路的电子由正极向负极移动
B.若电路中有0.4 ml电子转移，消耗2.24 L氧气
C.电池正极的反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
D.电池负极的反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－ CH3COOH＋4H＋
[答案] D
[解析] 根据原电池工作原理知，电子从负极经外电路流向正极，故A错误；若电路中有0.4 ml电子转移，消耗O2的物质的量为0.1 ml，没有指明是否为标准状况，无法直接用22.4 L·ml－1计算氧气的体积，故B错误；根据电池反应式知，生成醋酸，因此正极的电极反应式为 O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，故C错误；根据电池反应式知，负极的电极反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－ CH3COOH＋4H＋，故D正确。
5.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，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。下列说法错误的是（ ）
A.电解质LiClO4在电池使用过程中减少
B.外电路的电流方向是由b极流向a极
C.电池正极反应式为MnO2＋e－＋Li＋ LiMnO2
D.不能用水代替电池中的混合有机溶剂
[答案] A
[解析] 根据总反应：Li＋MnO2 LiMnO2，电解质LiClO4在电池使用过程中没有被消耗，A项错误；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，B项正确；MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋ LiMnO2，C项正确；因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，D项正确。
6.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为2Ag＋Zn（OH）2Ag2O＋Zn＋H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A.Ag B.Zn（OH）2 C.Ag2O D.Zn
[答案] D
[解析] 此电池放电时是原电池，反应物应从右边找，在Ag2O、Zn、H2O中Zn失去电子被氧化，故Zn是负极。
7.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O Zn（OH）2＋Mn2O3，下列说法错误的是（ ）
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2＋H2O＋2e－ Mn2O3＋2OH－
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 ml电子，锌的质量理论上减小6.5 g
[答案] C
[解析] 根据原电池原理结合氧化还原反应的有关常识，可判断出原电池的电极及其反应式、电子得失情况及流向。
8.如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为4OH－－4e－ 2H2O＋O2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
[答案] B
[解析] 分析氢氧燃料电池原理示意图可知a极为负极，其电极反应式为2H2－4e－ 4H＋，b极为正极，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，电池总反应为2H2＋O2 2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。
9.固体氧化物燃料电池是由美国西屋公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（ ）
A.有O2放电的a极为电池的负极
B.有H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
D.该电池的总反应为2H2＋O2 2H2O
[答案] D
[解析] 由图上电子的流向可知，a为正极：O2＋4e－ 2O2－，b为负极：2H2＋2O2－－4e－ 2H2O，总反应：2H2＋O2 2H2O，故只有D是正确的。
10.甲醇燃料电池结构示意图如图。甲醇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电极后与氧气反应，电池总反应为2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是（ ）
A.右电极为电池正极
B.负极电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－ CO2↑＋6H＋
C.b处通入空气，a处通入甲醇
D.正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
[答案] D
[解析] 原电池中电子从负极流向正极，电子流出的一端是负极，流入的一端是正极，正极得到电子发生还原反应，所以右电极为电池正极，左电极为电池负极，A项正确；负极是甲醇失去电子发生氧化反应，依据电池总反应和酸性环境可知，负极电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－ CO2↑＋6H＋，B项正确；由上述分析知，右电极为电池正极，b处通入的物质是空气，左电极为电池负极，a处通入的是甲醇，C项正确；正极是氧气得到电子发生还原反应，图中是酸性介质，电极反应产物应为水，电池的正极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，D项错误。
11.据报道，某公司研制了一种由甲醇和氧气，以及强碱作电解质的电池，下列有关此电池的叙述错误的是（ ）
A.溶液中的阳离子移向正极
B.负极反应式：CH3OH＋8OH－－6e－ CO32－＋6H2O
C.电池在使用过程中，电解质溶液的c（OH－）不变
D.当外电路通过6 ml电子时，理论上消耗1.5 ml O2
[答案] C
[解析] 原电池工作时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，A项正确；燃料电池中，负极是燃料失去电子发生氧化反应，反应为CH3OH＋8OH－－6e－ CO32－＋6H2O，B项正确；电池总反应是2CH3OH＋3O2＋4OH－ 2CO32－＋6H2O，电池在使用过程中，电解质溶液中c（OH－）减小，C项错误；消耗1 ml O2可转移 4 ml电子，外电路通过6 ml电子时，消耗1.5 ml O2，D项正确。
12.科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A.电极a为电池的负极
B.电极b上发生的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
C.电路中每流过4 ml电子，在正极消耗44.8 L H2S
D.每17 g H2S参与反应，有1 ml H＋经质子膜进入正极区
[答案] C
[解析] 电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，B项正确；负极反应式为2H2S－4e－ S2＋4H＋，电路中每流过4 ml电子，在负极消耗2 ml H2S，而不是正极，且题中未指明是否为标准状况，C项错误；根据2H2S－4e－ S2＋4H＋知，17 g（0.5 ml）H2S参与反应，生成1 ml H＋经质子膜进入正极区，D项正确。
13.通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题：
（1）在酸式介质中，负极反应的气体为 ，正极反应的气体为 ，酸式电池的电极反应式：负极 ，正极 ；电解质溶液pH （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）在碱式介质中，碱式电池的电极反应式：负极 ，正极 ；电解质溶液pH （填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法中不正确的是 （填字母）。
A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为节能
B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C.分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极反应式相同
D.分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
（4）锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。
电池反应为Li（1－x）MnO4＋xLiLiMnO4，下列有关说法中不正确的是 （填字母）。
A.放电时，电池的正极反应式为Li（1－x）MnO4＋xLi＋＋xe－ LiMnO4
B.放电过程中，石墨没有得失电子
C.该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作
D.充电时，电池上标有“－”的电极应与外接电源的负极相连
[答案]（1）H2 O2 2H2－4e－ 4H＋ O2＋4e－＋4H＋ 2H2O 变大
（2）2H2－4e－＋4OH－ 4H2O O2＋4e－＋2H2O 4OH－ 变小
（3）C （4）C
[解析] （1）在酸式介质中，负极是氢气失去电子生成H＋，电极反应式为2H2－4e－ 4H＋；正极是氧气得到电子生成OH－，OH－结合H＋生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，由于正、负极消耗与生成的氢离子等量，所以H＋的总量不变，而总反应为2H2＋O2 2H2O，水的量增加，H＋浓度减小，pH变大。
（2）在碱式介质中，氢气在负极失去电子生成H＋，H＋结合OH－生成水，电极反应式为2H2－4e－＋4OH－ 4H2O；氧气在正极得到电子生成OH－，电极反应式为 O2＋4e－＋2H2O 4OH－，由于正、负极生成与消耗的OH－等量，所以OH－的总量不变，而总反应为2H2＋O2 2H2O，水的量增加，OH－浓度减小，pH变小。
（3）电解水获得H2，消耗较多的电能，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为节能，A正确；氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极反应式分别为H2－2e－ 2H＋、H2－2e－＋2OH－ 2H2O，不相同，C错误；以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应均为2H2＋O2 2H2O，D正确。
（4）根据电池总反应可知，放电时Li失去电子，电池负极反应式为xLi－xe－ xLi＋，由总反应减去负极反应式可得正极反应式为Li（1－x）MnO4＋xLi＋＋xe－ LiMnO4，A正确；放电过程中，根据总反应Li（1－x）MnO4＋xLi LiMnO4可判断石墨没有发生得失电子，B正确；Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作，C错误；充电过程是放电的逆过程，外界电源的负极提供的电子使原电池负极发生还原反应，所以标有“－”的电极应与外接电源的负极相连，D正确。
1.如图是铅蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是（ ）
A.铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B.该电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO2板
C.该电池工作时，负极的电极反应式为Pb－2e－＋SO42－ PbSO4
D.该电池工作时，H＋移向Pb板
[答案] D
[解析] 铅蓄电池是充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；在该电池中Pb板为负极，则电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO2板，B项正确；该电池工作时，负极的电极反应式为Pb－2e－＋SO42－ PbSO4，C项正确；在原电池工作时，阳离子向正极移动，则该电池工作时H＋移向PbO2板，D项错误。
2.镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2
有关该电池的说法正确的是（ ）
A.充电时阳极反应：Ni（OH）2－e－＋OH－ NiOOH＋H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
[答案] A
[解析] 充电时阳极发生氧化反应，即为Ni（OH）2＋OH－－e－ NiOOH＋H2O，A项正确；充电时，电能转化为化学能，B项错误；由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd－2e－＋2OH－ Cd（OH）2，负极碱性变弱，C项错误；正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O 2Ni（OH）2＋2OH－，放电时，OH－由正极向负极移动，D项错误。
3.中科院深圳研究院成功开发出一种新型铝—石墨双离子电池，可大幅度提升电动汽车的使用性能，其工作原理如图所示。充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，而铝电极发生铝—锂合金化反应。下列叙述正确的是（ ）
A.放电时，电解质中的Li＋向左端电极移动
B.充电时，与外加电源负极相连一端电极反应式为AlLi－e－ Li＋＋Al
C.放电时，正极反应式为Cn（PF6）＋e－ PF6－＋Cn
D.充电时，若转移0.2 ml电子，则铝电极增重5.4 g
[答案] C
[解析] 由图中电子流动方向可知，放电时左边Al为原电池的负极、右边石墨电极为正极，放电时Li＋向右边电极移动，A错误；充电时，与外加电源负极相连一端为阴极，电极反应与原电池负极反应式相反，即Al＋Li＋＋e－ AlLi，B错误；由题意“充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应”可知，放电时，正极为阴离子PF6－从石墨电极解离而出，反应式为Cn（PF6）＋e－ PF6－＋Cn，C正确；充电时，Al电极反应式为Li＋＋Al＋e－ AlLi，则转移0.2 ml电子，铝电极上增重0.2 ml Li，质量为0.2 ml×7 g·ml－1＝1.4 g，D错误。
4.利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成燃料电池，则下列说法正确的是（ ）
①每消耗1 ml CH4可以向外电路提供8 ml e－
②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－ CO32－＋7H2O
③负极上O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
④电池放电过程中，溶液的pH不断升高
A.①② B.①③
C.①④ D.③④
[答案] A
[解析] 该电池反应的实质是甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，生成的二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水。甲烷中碳元素为－4价，碳酸根离子中碳元素为＋4价，则每消耗1 ml CH4可以向外电路提供8 ml e－，①正确；燃料甲烷在负极上失去电子，结合氢氧根离子生成碳酸根离子，②正确；氧气在正极上得到电子，结合水生成氢氧根离子，③错误；由电池的总反应：CH4＋2O2＋2OH－ CO32－＋3H2O可知，放电过程中消耗了氢氧根离子，因此溶液的pH不断降低，④错误。
5.肼（N2H4）－空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为20%～30%的KOH溶液，电池反应方程式为N2H4＋O2 N2＋2H2O。下列关于该电池工作时的说法中正确的是（ ）
A.溶液的pH保持不变
B.溶液中的阴离子向正极移动
C.正极的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
D.负极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－4H2O＋N2↑
[答案] D
[解析] A项，因为有水生成，溶液的pH会减小，错误；B项，原电池中，溶液中的阴离子总是移向电池的负极，错误；C项，溶液介质为碱性，正极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，错误；D项，负极上发生失去电子的氧化反应，即N2H4＋4OH－－4e－ 4H2O＋N2↑，正确。
6.如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能，下列有关说法正确的是（ ）
A.电流由呼气所在的铂电极流出
B.H＋通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极
C.电路中流过2 ml电子时，消耗11.2 L O2
D.该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－ 2CO2↑＋12H＋
[答案] B
[解析] 呼气所在的电极发生乙醇转化为醋酸的氧化反应，故为负极，而电流由正极流出，A项错误；H＋通过质子交换膜流向正极（氧气所在的铂电极），B项正确；正极反应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，电路中流过2 ml 电子时，消耗0.5 ml O2，在标准状况下的体积为11.2 L，但题中未指明是否为标准状况，C项错误；该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－ CH3COOH＋4H＋，D项错误。
7.某新型充电电池构造如图所示，工作时（需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使LiCl－KCl共晶盐熔化）某电极（记为X）的反应式之一为xLi＋＋xe－＋LiV3O8 Li（1＋x）V3O8。下列说法正确的是（ ）
A.放电时，正极上的电极反应式为Li－e－ Li＋
B.放电时，电池反应为xLi＋LiV3O8 Li（1＋x）V3O8
C.充电时，X电极与电源负极相连
D.充电时，X电极的质量增加
[答案] B
[解析] 由题干所给电极反应式可知，X电极发生得到电子的还原反应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiV3O8，则Li－Si合金是负极，负极的电极反应式为 Li－e－ Li＋，结合X电极的电极反应式可知，放电时电池反应为xLi＋LiV3O8 Li（1＋x）V3O8，A项错误，B项正确；充电时，X电极应与电源正极相连，C项错误；充电时X电极的电极反应与放电时X电极的电极反应互为逆反应，则充电时X电极的质量减轻，D项错误。
8.某电动汽车中的锂离子电池的工作原理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.该电池放电时，Li＋从正极脱嵌，经过电解质溶液和离子交换膜嵌入负极
B.该电池放电时，正极的电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋
C.该电池充电时，阳极的电极反应式为LiFePO4＋xe－ Li1－xFePO4＋xLi＋
D.该电池工作时，负极材料每减少a g，转移a7 ml电子
[答案] D
[解析] 该电池放电时，Li＋从负极脱嵌，经过电解质溶液和离子交换膜嵌入正极，A项错误；该电池放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋，B项错误；该电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4－xe－ Li1－xFePO4＋xLi＋，C项错误；该电池工作时，由负极的电极反应式LixC6－xe－ 6C＋xLi＋可知，负极材料每减少7 g，转移1 ml电子，故负极材料每减少a g，转移a7 ml 电子，D项正确。
9.一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法正确的是（ ）
A.电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg（OH）2
B.正极反应式为Mg－2e－ Mg2＋
C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D.电子的移动方向由a经电解质到b
[答案] A
[解析] 负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－ Mg（OH）2，正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，得失电子相同的条件下，将正、负极电极反应式相加得电池总反应为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg（OH）2，故A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故D错误。
10.一种碳纳米管（里面储存有H2）二次电池的装置如图所示。该电池的电解质溶液为6 ml·L－1的KOH溶液，下列有关说法不正确的是（ ）
A.储存H2的碳纳米管作电池的负极
B.电池的负极反应式为H2＋2OH－－2e－ 2H2O
C.电池的正极反应式为NiOOH＋H2O＋e－ Ni（OH）2＋OH－
D.放电时，电池总反应为2H2＋O2 2H2O
[答案] D
[解析] 该二次电池中H2在负极上失去电子被氧化，在碱性介质中生成水，电池的负极反应式为H2＋2OH－－2e－ 2H2O。由图示可知，正极上NiOOH被还原为Ni（OH）2，电池的正极反应式为NiOOH＋H2O＋e－ Ni（OH）2＋OH－，正极反应式的计量数扩大2倍与负极电极反应式相加即得总反应为2NiOOH＋H2 2Ni（OH）2，故D错。
11.电极反应为Zn＋2OH－－2e－ ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋2OH－。
根据上述反应式，做下列题目：
（1）判断下列叙述中正确的是 。
A.在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B.使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极，Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
（2）写出电池的总反应： 。
（3）使用时，负极区的pH （填“增大”“减小”或“不变”，下同），正极区的pH 。
[答案] （1）C
（2）Zn＋Ag2O ZnO＋2Ag
（3）减小 增大
[解析] （1）判断原电池的正、负极，可以从两个方面：①微观：电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。②宏观：活泼的一极是负极，不活泼的一极是正极，电子是从负极沿导线流入正极，据此判断Zn为负极，发生氧化反应，Ag2O为正极，发生还原反应，将两极反应式相加得总反应，由总反应知，使用过程中KOH的量不变，故C正确。
（2）将正、负极的电极反应式合并就可得到总反应：Zn＋Ag2O ZnO＋2Ag。
（3）负极反应时，消耗OH－，则负极区pH减小，正极反应时，生成了OH－，故正极区pH增大。
12.燃料电池是利用燃料（如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等）与O2反应从而将化学能转化为电能的装置。
依据材料回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池（NaOH作电解质溶液）的负极反应式为 ，正极反应式为 ，放电过程中溶液的pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示，有关说法正确的是 （填字母）。
a.电池工作时，Na＋向负极移动
b.电子由电极2经外电路流向电极1
c.电池总反应为4NH3＋3O2 2N2＋6H2O
d.电极2发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
（3）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
①A为生物燃料电池的 （填“正”或“负”）极。
②正极反应式为 。
负极反应式为 。
③放电过程中，H＋由 极区向 极区迁移（填“正”或“负”）。
④在电池反应中，每消耗1 ml氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L。
⑤该电池 （填“能”或“不能”）在高温下工作。
（4）CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高，请回答：
①a极电极反应式为 。
②工作时，O2－由电极 向电极 移动（填“a”或“b”，下同），电子由电极 通过传感器流向电极 。
[答案] （1）CH4＋10OH－－8e－ CO32－＋7H2O
O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ 减小 （2）c
（3）①正 ②O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋ ③负 正 ④22.4 ⑤不能
（4）①CO＋O2－－2e－ CO2 ②b a a b
[解析] （1）负极为CH4失去电子被氧化，在碱性条件下转化为CO32－，故负极反应式为CH4＋10OH－－8e－ CO32－＋7H2O；正极O2在碱性条件下得到电子生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－ CO32－＋3H2O。随着放电反应的进行，OH－不断消耗，pH减小。
（2）先分析进出电极物质的化合价，判断电池正负极，NH3→N2，N元素化合价升高，故电极1为原电池负极，电极2为原电池正极，电池工作时，Na＋向正极移动，电子由电极1经外电路流向电极2，电极2电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，电极1电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－ N2＋6H2O。
（3）①O2→H2O发生还原反应，故A为燃料电池的正极，B为燃料电池的负极。②由于电解质中含有H＋，故正极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋。③放电过程中，H＋由负极区向正极区迁移。④葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O，即1 ml O2～1 ml CO2，每消耗1 ml O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L。⑤由于微生物是蛋白质，高温下会发生变性，故该电池不能在高温下工作。
（4）根据元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－ CO2，b电极为正极，电极反应式为O2＋4e－ 2O2－，总反应式为2CO＋O2 2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。
13.Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2 4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为 ，发生的电极反应式为 。
（2）电池正极发生的电极反应式为 。
（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，
反应的化学方程式为 。
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
[答案] （1）Li Li－e－ Li＋
（2）2SOCl2＋4e－ 4Cl－＋S＋SO2↑
（3）出现白雾、有刺激性气味气体生成 SOCl2＋H2O SO2↑＋2HCl↑
（4）因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
[解析] 分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。
（1）负极材料为Li（还原剂），电极反应式为Li－e－ Li＋。
（2）正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－ 4Cl－＋S＋SO2↑。
（3）题中给出有碱液吸收时的产物，则SOCl2与少量水反应的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。
（4）因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。
课后分层练
1.下面是几种常见的化学电源的示意图，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，每转移2 ml电子，负极质量减小207 g
D.氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源
[答案] C
[解析] A项，干电池是一次电池，铅蓄电池是充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，正确；B项，在干电池中，Zn作负极，被氧化，正确；C项，铅蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量增加而非减小，错误；D项，氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源，正确。
2.高铁电池是一种新型充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。下列叙述不正确的是（ ）
A.放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2
B.充电时阳极反应式为Fe（OH）3－3e－＋5OH－ FeO42－＋4H2O
C.放电时每转移3 ml电子，正极有1 ml K2FeO4被氧化
D.放电时正极附近溶液的碱性增强
[答案] C
[解析] 放电时负极发生氧化反应：Zn－2e－＋2OH－ Zn（OH）2，正极发生还原反应：FeO42－＋3e－＋4H2O Fe（OH）3＋5OH－，放电时正极附近溶液碱性增强，A、D正确，C不正确；充电时阳极发生氧化反应：Fe（OH）3－3e－＋5OH－ FeO42－＋4H2O，B正确。
3.2019年瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予古迪纳夫等三位科学家，表彰他们在锂离子电池方面的研究成果，钴酸锂电池是他们的研究成果之一，其工作原理为LixC6＋Li（1－x）CO26C＋LiCO2。下列说法正确的是（ ）
A.放电时，Li＋从正极通过导线流向负极
B.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋
C.充电时，电池的负极与电源的正极相连
D.充电时，阴极的电极反应式为LiCO2－xe－ Li（1－x）CO2＋xLi＋
[答案] B
[解析] 放电时，电解质溶液中阳离子（Li＋）从负极移向正极，故A错误；放电时，负极上Li失去电子发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋，故B正确；充电时，电池的负极与电源的负极相连，故C错误；充电时，阴极Li＋得到电子，电极反应式为6C＋xLi＋＋xe－ LixC6，故D错误。
4.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，电池反应方程式为CH3CH2OH＋O2 CH3COOH＋H2O，下列有关说法正确的是（ ）
A.外电路的电子由正极向负极移动
B.若电路中有0.4 ml电子转移，消耗2.24 L氧气
C.电池正极的反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
D.电池负极的反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－ CH3COOH＋4H＋
[答案] D
[解析] 根据原电池工作原理知，电子从负极经外电路流向正极，故A错误；若电路中有0.4 ml电子转移，消耗O2的物质的量为0.1 ml，没有指明是否为标准状况，无法直接用22.4 L·ml－1计算氧气的体积，故B错误；根据电池反应式知，生成醋酸，因此正极的电极反应式为 O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，故C错误；根据电池反应式知，负极的电极反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－ CH3COOH＋4H＋，故D正确。
5.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，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。下列说法错误的是（ ）
A.电解质LiClO4在电池使用过程中减少
B.外电路的电流方向是由b极流向a极
C.电池正极反应式为MnO2＋e－＋Li＋ LiMnO2
D.不能用水代替电池中的混合有机溶剂
[答案] A
[解析] 根据总反应：Li＋MnO2 LiMnO2，电解质LiClO4在电池使用过程中没有被消耗，A项错误；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，B项正确；MnO2为正极，被还原，电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋ LiMnO2，C项正确；因负极材料为Li，可与水反应，则不能用水代替电池中的混合有机溶剂，D项正确。
6.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为2Ag＋Zn（OH）2Ag2O＋Zn＋H2O，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A.Ag B.Zn（OH）2 C.Ag2O D.Zn
[答案] D
[解析] 此电池放电时是原电池，反应物应从右边找，在Ag2O、Zn、H2O中Zn失去电子被氧化，故Zn是负极。
7.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解质溶液，电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O Zn（OH）2＋Mn2O3，下列说法错误的是（ ）
A.电池工作时，锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2MnO2＋H2O＋2e－ Mn2O3＋2OH－
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2 ml电子，锌的质量理论上减小6.5 g
[答案] C
[解析] 根据原电池原理结合氧化还原反应的有关常识，可判断出原电池的电极及其反应式、电子得失情况及流向。
8.如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为4OH－－4e－ 2H2O＋O2↑
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
[答案] B
[解析] 分析氢氧燃料电池原理示意图可知a极为负极，其电极反应式为2H2－4e－ 4H＋，b极为正极，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，电池总反应为2H2＋O2 2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。
9.固体氧化物燃料电池是由美国西屋公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（ ）
A.有O2放电的a极为电池的负极
B.有H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
D.该电池的总反应为2H2＋O2 2H2O
[答案] D
[解析] 由图上电子的流向可知，a为正极：O2＋4e－ 2O2－，b为负极：2H2＋2O2－－4e－ 2H2O，总反应：2H2＋O2 2H2O，故只有D是正确的。
10.甲醇燃料电池结构示意图如图。甲醇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电极后与氧气反应，电池总反应为2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是（ ）
A.右电极为电池正极
B.负极电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－ CO2↑＋6H＋
C.b处通入空气，a处通入甲醇
D.正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
[答案] D
[解析] 原电池中电子从负极流向正极，电子流出的一端是负极，流入的一端是正极，正极得到电子发生还原反应，所以右电极为电池正极，左电极为电池负极，A项正确；负极是甲醇失去电子发生氧化反应，依据电池总反应和酸性环境可知，负极电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－ CO2↑＋6H＋，B项正确；由上述分析知，右电极为电池正极，b处通入的物质是空气，左电极为电池负极，a处通入的是甲醇，C项正确；正极是氧气得到电子发生还原反应，图中是酸性介质，电极反应产物应为水，电池的正极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，D项错误。
11.据报道，某公司研制了一种由甲醇和氧气，以及强碱作电解质的电池，下列有关此电池的叙述错误的是（ ）
A.溶液中的阳离子移向正极
B.负极反应式：CH3OH＋8OH－－6e－ CO32－＋6H2O
C.电池在使用过程中，电解质溶液的c（OH－）不变
D.当外电路通过6 ml电子时，理论上消耗1.5 ml O2
[答案] C
[解析] 原电池工作时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，A项正确；燃料电池中，负极是燃料失去电子发生氧化反应，反应为CH3OH＋8OH－－6e－ CO32－＋6H2O，B项正确；电池总反应是2CH3OH＋3O2＋4OH－ 2CO32－＋6H2O，电池在使用过程中，电解质溶液中c（OH－）减小，C项错误；消耗1 ml O2可转移 4 ml电子，外电路通过6 ml电子时，消耗1.5 ml O2，D项正确。
12.科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A.电极a为电池的负极
B.电极b上发生的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
C.电路中每流过4 ml电子，在正极消耗44.8 L H2S
D.每17 g H2S参与反应，有1 ml H＋经质子膜进入正极区
[答案] C
[解析] 电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，B项正确；负极反应式为2H2S－4e－ S2＋4H＋，电路中每流过4 ml电子，在负极消耗2 ml H2S，而不是正极，且题中未指明是否为标准状况，C项错误；根据2H2S－4e－ S2＋4H＋知，17 g（0.5 ml）H2S参与反应，生成1 ml H＋经质子膜进入正极区，D项正确。
13.通常氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，试回答下列问题：
（1）在酸式介质中，负极反应的气体为 ，正极反应的气体为 ，酸式电池的电极反应式：负极 ，正极 ；电解质溶液pH （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）在碱式介质中，碱式电池的电极反应式：负极 ，正极 ；电解质溶液pH （填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）氢氧燃料电池汽车作为上海世博园中的交通工具之一，下列有关说法中不正确的是 （填字母）。
A.太阳光催化分解水制氢气比电解水制氢气更为节能
B.氢氧燃料电池作为汽车动力更能保护环境
C.分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极反应式相同
D.分别以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应式相同
（4）锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。
电池反应为Li（1－x）MnO4＋xLiLiMnO4，下列有关说法中不正确的是 （填字母）。
A.放电时，电池的正极反应式为Li（1－x）MnO4＋xLi＋＋xe－ LiMnO4
B.放电过程中，石墨没有得失电子
C.该电池也能在KOH溶液的环境中正常工作
D.充电时，电池上标有“－”的电极应与外接电源的负极相连
[答案]（1）H2 O2 2H2－4e－ 4H＋ O2＋4e－＋4H＋ 2H2O 变大
（2）2H2－4e－＋4OH－ 4H2O O2＋4e－＋2H2O 4OH－ 变小
（3）C （4）C
[解析] （1）在酸式介质中，负极是氢气失去电子生成H＋，电极反应式为2H2－4e－ 4H＋；正极是氧气得到电子生成OH－，OH－结合H＋生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，由于正、负极消耗与生成的氢离子等量，所以H＋的总量不变，而总反应为2H2＋O2 2H2O，水的量增加，H＋浓度减小，pH变大。
（2）在碱式介质中，氢气在负极失去电子生成H＋，H＋结合OH－生成水，电极反应式为2H2－4e－＋4OH－ 4H2O；氧气在正极得到电子生成OH－，电极反应式为 O2＋4e－＋2H2O 4OH－，由于正、负极生成与消耗的OH－等量，所以OH－的总量不变，而总反应为2H2＋O2 2H2O，水的量增加，OH－浓度减小，pH变小。
（3）电解水获得H2，消耗较多的电能，而在催化剂作用下利用太阳能来分解H2O获得H2更为节能，A正确；氢氧燃料电池产物H2O无污染，能有效保护环境，B正确；以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的负极反应式分别为H2－2e－ 2H＋、H2－2e－＋2OH－ 2H2O，不相同，C错误；以稀H2SO4、KOH溶液为介质的氢氧燃料电池的总反应均为2H2＋O2 2H2O，D正确。
（4）根据电池总反应可知，放电时Li失去电子，电池负极反应式为xLi－xe－ xLi＋，由总反应减去负极反应式可得正极反应式为Li（1－x）MnO4＋xLi＋＋xe－ LiMnO4，A正确；放电过程中，根据总反应Li（1－x）MnO4＋xLi LiMnO4可判断石墨没有发生得失电子，B正确；Li能与KOH溶液中的H2O反应，导致电池无法正常工作，C错误；充电过程是放电的逆过程，外界电源的负极提供的电子使原电池负极发生还原反应，所以标有“－”的电极应与外接电源的负极相连，D正确。
1.如图是铅蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是（ ）
A.铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能
B.该电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO2板
C.该电池工作时，负极的电极反应式为Pb－2e－＋SO42－ PbSO4
D.该电池工作时，H＋移向Pb板
[答案] D
[解析] 铅蓄电池是充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；在该电池中Pb板为负极，则电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO2板，B项正确；该电池工作时，负极的电极反应式为Pb－2e－＋SO42－ PbSO4，C项正确；在原电池工作时，阳离子向正极移动，则该电池工作时H＋移向PbO2板，D项错误。
2.镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiOOH＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2
有关该电池的说法正确的是（ ）
A.充电时阳极反应：Ni（OH）2－e－＋OH－ NiOOH＋H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
[答案] A
[解析] 充电时阳极发生氧化反应，即为Ni（OH）2＋OH－－e－ NiOOH＋H2O，A项正确；充电时，电能转化为化学能，B项错误；由总反应可知，放电时，负极Cd发生氧化反应：Cd－2e－＋2OH－ Cd（OH）2，负极碱性变弱，C项错误；正极反应为2NiOOH＋2e－＋2H2O 2Ni（OH）2＋2OH－，放电时，OH－由正极向负极移动，D项错误。
3.中科院深圳研究院成功开发出一种新型铝—石墨双离子电池，可大幅度提升电动汽车的使用性能，其工作原理如图所示。充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应，而铝电极发生铝—锂合金化反应。下列叙述正确的是（ ）
A.放电时，电解质中的Li＋向左端电极移动
B.充电时，与外加电源负极相连一端电极反应式为AlLi－e－ Li＋＋Al
C.放电时，正极反应式为Cn（PF6）＋e－ PF6－＋Cn
D.充电时，若转移0.2 ml电子，则铝电极增重5.4 g
[答案] C
[解析] 由图中电子流动方向可知，放电时左边Al为原电池的负极、右边石墨电极为正极，放电时Li＋向右边电极移动，A错误；充电时，与外加电源负极相连一端为阴极，电极反应与原电池负极反应式相反，即Al＋Li＋＋e－ AlLi，B错误；由题意“充电过程中，石墨电极发生阴离子插层反应”可知，放电时，正极为阴离子PF6－从石墨电极解离而出，反应式为Cn（PF6）＋e－ PF6－＋Cn，C正确；充电时，Al电极反应式为Li＋＋Al＋e－ AlLi，则转移0.2 ml电子，铝电极上增重0.2 ml Li，质量为0.2 ml×7 g·ml－1＝1.4 g，D错误。
4.利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成燃料电池，则下列说法正确的是（ ）
①每消耗1 ml CH4可以向外电路提供8 ml e－
②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－ CO32－＋7H2O
③负极上O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－
④电池放电过程中，溶液的pH不断升高
A.①② B.①③
C.①④ D.③④
[答案] A
[解析] 该电池反应的实质是甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，生成的二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水。甲烷中碳元素为－4价，碳酸根离子中碳元素为＋4价，则每消耗1 ml CH4可以向外电路提供8 ml e－，①正确；燃料甲烷在负极上失去电子，结合氢氧根离子生成碳酸根离子，②正确；氧气在正极上得到电子，结合水生成氢氧根离子，③错误；由电池的总反应：CH4＋2O2＋2OH－ CO32－＋3H2O可知，放电过程中消耗了氢氧根离子，因此溶液的pH不断降低，④错误。
5.肼（N2H4）－空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质为20%～30%的KOH溶液，电池反应方程式为N2H4＋O2 N2＋2H2O。下列关于该电池工作时的说法中正确的是（ ）
A.溶液的pH保持不变
B.溶液中的阴离子向正极移动
C.正极的电极反应式：O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
D.负极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－4H2O＋N2↑
[答案] D
[解析] A项，因为有水生成，溶液的pH会减小，错误；B项，原电池中，溶液中的阴离子总是移向电池的负极，错误；C项，溶液介质为碱性，正极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，错误；D项，负极上发生失去电子的氧化反应，即N2H4＋4OH－－4e－ 4H2O＋N2↑，正确。
6.如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能，下列有关说法正确的是（ ）
A.电流由呼气所在的铂电极流出
B.H＋通过质子交换膜流向氧气所在的铂电极
C.电路中流过2 ml电子时，消耗11.2 L O2
D.该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－ 2CO2↑＋12H＋
[答案] B
[解析] 呼气所在的电极发生乙醇转化为醋酸的氧化反应，故为负极，而电流由正极流出，A项错误；H＋通过质子交换膜流向正极（氧气所在的铂电极），B项正确；正极反应式为O2＋4e－＋4H＋ 2H2O，电路中流过2 ml 电子时，消耗0.5 ml O2，在标准状况下的体积为11.2 L，但题中未指明是否为标准状况，C项错误；该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋H2O－4e－ CH3COOH＋4H＋，D项错误。
7.某新型充电电池构造如图所示，工作时（需先引发铁和氯酸钾的反应，从而使LiCl－KCl共晶盐熔化）某电极（记为X）的反应式之一为xLi＋＋xe－＋LiV3O8 Li（1＋x）V3O8。下列说法正确的是（ ）
A.放电时，正极上的电极反应式为Li－e－ Li＋
B.放电时，电池反应为xLi＋LiV3O8 Li（1＋x）V3O8
C.充电时，X电极与电源负极相连
D.充电时，X电极的质量增加
[答案] B
[解析] 由题干所给电极反应式可知，X电极发生得到电子的还原反应，故X电极是正极，结合题图知，X电极是LiV3O8，则Li－Si合金是负极，负极的电极反应式为 Li－e－ Li＋，结合X电极的电极反应式可知，放电时电池反应为xLi＋LiV3O8 Li（1＋x）V3O8，A项错误，B项正确；充电时，X电极应与电源正极相连，C项错误；充电时X电极的电极反应与放电时X电极的电极反应互为逆反应，则充电时X电极的质量减轻，D项错误。
8.某电动汽车中的锂离子电池的工作原理如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.该电池放电时，Li＋从正极脱嵌，经过电解质溶液和离子交换膜嵌入负极
B.该电池放电时，正极的电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋
C.该电池充电时，阳极的电极反应式为LiFePO4＋xe－ Li1－xFePO4＋xLi＋
D.该电池工作时，负极材料每减少a g，转移a7 ml电子
[答案] D
[解析] 该电池放电时，Li＋从负极脱嵌，经过电解质溶液和离子交换膜嵌入正极，A项错误；该电池放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－ 6C＋xLi＋，B项错误；该电池充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为LiFePO4－xe－ Li1－xFePO4＋xLi＋，C项错误；该电池工作时，由负极的电极反应式LixC6－xe－ 6C＋xLi＋可知，负极材料每减少7 g，转移1 ml电子，故负极材料每减少a g，转移a7 ml 电子，D项正确。
9.一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法正确的是（ ）
A.电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg（OH）2
B.正极反应式为Mg－2e－ Mg2＋
C.活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D.电子的移动方向由a经电解质到b
[答案] A
[解析] 负极电极反应式为Mg－2e－＋2OH－ Mg（OH）2，正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－，得失电子相同的条件下，将正、负极电极反应式相加得电池总反应为2Mg＋O2＋2H2O 2Mg（OH）2，故A正确，B错误；通入O2的电极是正极，活性炭可以加快O2在正极上的反应速率，故C错误；Mg作负极、活性炭作正极，电子从负极a经外电路到正极b，故D错误。
10.一种碳纳米管（里面储存有H2）二次电池的装置如图所示。该电池的电解质溶液为6 ml·L－1的KOH溶液，下列有关说法不正确的是（ ）
A.储存H2的碳纳米管作电池的负极
B.电池的负极反应式为H2＋2OH－－2e－ 2H2O
C.电池的正极反应式为NiOOH＋H2O＋e－ Ni（OH）2＋OH－
D.放电时，电池总反应为2H2＋O2 2H2O
[答案] D
[解析] 该二次电池中H2在负极上失去电子被氧化，在碱性介质中生成水，电池的负极反应式为H2＋2OH－－2e－ 2H2O。由图示可知，正极上NiOOH被还原为Ni（OH）2，电池的正极反应式为NiOOH＋H2O＋e－ Ni（OH）2＋OH－，正极反应式的计量数扩大2倍与负极电极反应式相加即得总反应为2NiOOH＋H2 2Ni（OH）2，故D错。
11.电极反应为Zn＋2OH－－2e－ ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－ 2Ag＋2OH－。
根据上述反应式，做下列题目：
（1）判断下列叙述中正确的是 。
A.在使用过程中，电解质KOH被不断消耗
B.使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C.Zn是负极，Ag2O是正极
D.Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
（2）写出电池的总反应： 。
（3）使用时，负极区的pH （填“增大”“减小”或“不变”，下同），正极区的pH 。
[答案] （1）C
（2）Zn＋Ag2O ZnO＋2Ag
（3）减小 增大
[解析] （1）判断原电池的正、负极，可以从两个方面：①微观：电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。②宏观：活泼的一极是负极，不活泼的一极是正极，电子是从负极沿导线流入正极，据此判断Zn为负极，发生氧化反应，Ag2O为正极，发生还原反应，将两极反应式相加得总反应，由总反应知，使用过程中KOH的量不变，故C正确。
（2）将正、负极的电极反应式合并就可得到总反应：Zn＋Ag2O ZnO＋2Ag。
（3）负极反应时，消耗OH－，则负极区pH减小，正极反应时，生成了OH－，故正极区pH增大。
12.燃料电池是利用燃料（如H2、CO、CH4、CH3OH、NH3等）与O2反应从而将化学能转化为电能的装置。
依据材料回答下列问题：
（1）甲烷燃料电池（NaOH作电解质溶液）的负极反应式为 ，正极反应式为 ，放电过程中溶液的pH （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨—液氧燃料电池示意图如图所示，有关说法正确的是 （填字母）。
a.电池工作时，Na＋向负极移动
b.电子由电极2经外电路流向电极1
c.电池总反应为4NH3＋3O2 2N2＋6H2O
d.电极2发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
（3）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
①A为生物燃料电池的 （填“正”或“负”）极。
②正极反应式为 。
负极反应式为 。
③放电过程中，H＋由 极区向 极区迁移（填“正”或“负”）。
④在电池反应中，每消耗1 ml氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体 L。
⑤该电池 （填“能”或“不能”）在高温下工作。
（4）CO无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因CO中毒而失去生命。一种CO分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高，请回答：
①a极电极反应式为 。
②工作时，O2－由电极 向电极 移动（填“a”或“b”，下同），电子由电极 通过传感器流向电极 。
[答案] （1）CH4＋10OH－－8e－ CO32－＋7H2O
O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ 减小 （2）c
（3）①正 ②O2＋4H＋＋4e－ 2H2O
C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋ ③负 正 ④22.4 ⑤不能
（4）①CO＋O2－－2e－ CO2 ②b a a b
[解析] （1）负极为CH4失去电子被氧化，在碱性条件下转化为CO32－，故负极反应式为CH4＋10OH－－8e－ CO32－＋7H2O；正极O2在碱性条件下得到电子生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－ CO32－＋3H2O。随着放电反应的进行，OH－不断消耗，pH减小。
（2）先分析进出电极物质的化合价，判断电池正负极，NH3→N2，N元素化合价升高，故电极1为原电池负极，电极2为原电池正极，电池工作时，Na＋向正极移动，电子由电极1经外电路流向电极2，电极2电极反应式为O2＋2H2O＋4e－ 4OH－，电极1电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－ N2＋6H2O。
（3）①O2→H2O发生还原反应，故A为燃料电池的正极，B为燃料电池的负极。②由于电解质中含有H＋，故正极反应式为O2＋4H＋＋4e－ 2H2O，负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋。③放电过程中，H＋由负极区向正极区迁移。④葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O，即1 ml O2～1 ml CO2，每消耗1 ml O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L。⑤由于微生物是蛋白质，高温下会发生变性，故该电池不能在高温下工作。
（4）根据元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－ CO2，b电极为正极，电极反应式为O2＋4e－ 2O2－，总反应式为2CO＋O2 2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。
13.Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2 4LiCl＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为 ，发生的电极反应式为 。
（2）电池正极发生的电极反应式为 。
（3）SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，
反应的化学方程式为 。
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。
[答案] （1）Li Li－e－ Li＋
（2）2SOCl2＋4e－ 4Cl－＋S＋SO2↑
（3）出现白雾、有刺激性气味气体生成 SOCl2＋H2O SO2↑＋2HCl↑
（4）因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应
[解析] 分析反应的化合价变化，可得Li为还原剂，SOCl2为氧化剂。
（1）负极材料为Li（还原剂），电极反应式为Li－e－ Li＋。
（2）正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－ 4Cl－＋S＋SO2↑。
（3）题中给出有碱液吸收时的产物，则SOCl2与少量水反应的产物应为SO2和HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。
（4）因为构成电池的主要成分Li能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。
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