1、专题10原电池新型化学电源1(2019全国卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案B解析该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温高压条件，A正确；该生物燃料电池中，左端电极反应式为MVe=MV2，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H22MV2=2H2MV，B错误；右端电极反
2、应式为MV2e=MV，是正极，在正极区N2得到电子生成NH3，发生还原反应，C正确；原电池中，内电路中H通过交换膜由负极区向正极区移动，D正确。2(2019全国卷) 为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l)ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn
3、(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区答案D解析三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，A正确；二次电池充电时作为电解池使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，B正确；二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，C正确；二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，D错误。3(2019北京海淀高
4、三期末)锌锰碱性干电池是依据原电池原理制成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是()A两者正极材料不同BMnO2的放电产物可能是KMnO4C两者负极反应均为Zn失电子D原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象答案B解析题左图为干电池，干电池的正极材料是碳，题右图为原电池，正极材料是铜单质，两者正极材料不同，故A正确；干电池中MnO2应作氧化剂，Mn的化合价降低，故B错误；所给装置中Zn均为负极，失去电子，故C正确；根据自放电现象的定义，Zn与稀硫酸能够发生反应，即原电池中Zn与稀硫酸存在自放电现象，故D正确
5、。4(2019广西柳州市高三模拟)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是()AO2在电极b上发生还原反应B溶液中OH向电极a移动C正极的电极反应式为O24e4H=2H2OD负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O答案C解析该装置是原电池，a电极为原电池的负极，b电极为原电池的正极，电解质溶液为碱性。O2在电极b上得到电子发生还原反应，电极反应式为：O24e2H2O=4OH，故A正确、C错误；溶液中OH向负极移动，就是OH向电极a移动，故B正确；NH3在负极失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为2NH36e6OH=N26H2O，故D正确
6、。5(2019河北武邑中学高三调研)某同学利用氧化还原反应：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O设计如图所示原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是()Ab电极上发生还原反应B外电路电子的流向是从a到bC电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯Da电极上发生的反应为MnO8H5e=Mn24H2O答案D解析根据原电池的工作原理：负极失电子，发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，则b电极为负极，a电极为正极，b极上电极反应式：Fe2e=Fe3，A错误；外电路电子流向是从b流向a，B错误；根据原电池的工作原理：阴离子向负极移动，阳离子向正
7、极移动，SO向b极移动，C错误；总电极反应式：2MnO10Fe216H=2Mn210Fe38H2O，a极是正极得电子，电极反应式总电极反应式b极反应式，得出：2MnO16H10e=2Mn28H2O，化简得：MnO8H5e=Mn24H2O，D正确。6(2019山东济宁高三期末)锂铜空气燃料电池是低成本高效电池。该电池通过一种复杂的铜“腐蚀”现象产生电能，其中放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH。下列说法不正确的是()A放电时，Li透过固体电解质向Cu极移动B通空气时，铜被腐蚀，产生Cu2OC放电时，正极的电极反应式为：Cu2O2H2e=2CuH2OD整个反应过程中，氧化剂为O2答案
8、C解析放电时，阳离子向正极移动，则Li透过固体电解质向Cu极移动，故A正确；放电过程为2LiCu2OH2O=2Cu2Li2OH，可以知道通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，故B正确；电解质溶液为碱性，则正极的电极反应式为Cu2O2eH2O=2Cu2OH，故C错误；通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，放电时Cu2O转化为Cu，则整个反应过程中，铜相当于催化剂，得电子的物质是氧气，所以氧气为氧化剂，故D正确。7(2019昆明市高三复习诊断测试理科综合能力测试)利用铜和石墨作电极，在盐酸介质中，铜与氢叠氮酸(HN3)构成原电池，总反应方程式为2Cu2ClHN33H=2CuCl(s)N2NH。下列
9、判断正确的是()A电子从石墨电极流向铜电极B溶液中Cl向石墨电极移动C每转移1 mol电子，负极减重64 gD正极反应式为HN32e3H=N2NH答案D解析该装置为原电池，铜为负极，石墨为正极，电子从铜电极流向石墨电极，故A错误；溶液中Cl向铜电极移动，故B错误；负极为铜电极，结合电池总反应得到，负极的电极反应式为CuCle=CuCl(s)，负极生成了CuCl(s)，质量增重了，故C错误；用总反应式减去负极反应式得到正极反应式为HN32e3H=N2NH，故D正确。8(2019成都七中高三期末)某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是()Ab极发生氧化反应B高温下该电池效率更高C若有
10、机物为甲烷，则该电池整个过程的总反应式为：CH42O2=CO22H2OD硫氧化菌参加的反应为：HS8e4H2O=SO9H答案C解析由H的移动方向可判断出b是电池的正极，发生还原反应，A错误；在高温下硫酸盐还原菌、硫氧化菌会失去生物活性，因而在高温下微生物被杀死，效率更低，B错误；根据图示可知硫酸盐还原菌将SO还原为HS，若有机物为CH4，则发生反应CH4SOH=HSCO22H2O，硫氧化菌又将HS转化为SO，发生氧化反应，电极反应式是HS4H2O8e=SO9H，b电极发生还原反应，电极反应为：O24e4H=2H2O，总反应方程式为CH42O2=CO22H2O，C正确、D错误。9(2019广州高
11、三调研测试)一种钌(Ru)基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如下，电池工作时发生的反应为：RuRu*(激发态)Ru*RueI2e3I2Ru3I2RuI下列关于该电池的叙述错误的是()A电池中镀Pt导电玻璃为正极B电池工作时，I在镀Pt导电玻璃上放电C电池工作时，电解质中I和I浓度不会减少D电池工作时，是将太阳能转化为电能答案B解析根据电池工作时电子从透明导电玻璃流入镀Pt导电玻璃，则透明导电玻璃为负极，镀Pt导电玻璃为正极，A项正确；电池工作时，镀Pt导电玻璃为正极，电极反应为I2e=3I，正极上为I放电，B项错误；根据电池工作时发生的反应可知，I在正极上得电子被还原为I，后I又被Ru氧化
12、为I，I和I相互转化，电解质中I和I浓度不会减少，C项正确；电池工作时，是将太阳能转化为电能，D项正确。10(2019山东济南高三期末)金属硫电池价格低廉，使用寿命长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型MgS电池放电时的总反应为：MgnS=MgSn。下列关于该电池的说法中正确的是()A负极材料为金属镁，正极材料为固体硫B电解质溶液可选用硫酸铜溶液C放电时，溶液中的阳离子向负极移动D将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池答案D解析根据总反应方程式可知，在反应中Mg失去电子，所以金属镁作原电池的负极，而固态S不能导电，因此不能作电极，A错误；若电解质溶液选用硫酸铜溶液，则在正极
13、上就不能是S获得电子变为阴离子，B错误；放电时，溶液中的阳离子向负电荷较多的正极移动，C错误；若将金属镁换成金属钠或锂，由于这两种金属的活动性也很强，因此也可以形成原电池，D正确。11(2019佛山市高三质检)科学家很早就提出锂空气电池的概念，它直接使用金属锂作电极，从空气中获得O2，和以LiFePO4作电极的锂离子电池相比，增大了电池的能量密度(指标之一是单位质量电池所储存的能量)。下图是某种锂空气电池的装置示意图，放电时，下列说法不正确的是()A金属锂为负极B若隔膜被腐蚀破损，不会影响该电池正常使用C多孔碳电极上发生的电极反应为：O22H2O4e=4OHD锂空气电池能量密度大的原因之一是转
14、移等量电子时，金属锂比LiFePO4质量小答案B解析Li是活泼金属，根据装置示意图，金属锂为负极，故A正确；锂是活泼金属，能与水发生反应，隔膜被腐蚀破损后，锂与水接触，锂与水反应，影响该电池正常使用，故B错误；根据装置示意图，多孔碳电极为正极，电解质溶液显碱性，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故C正确；锂作负极，其电极反应式为Lie=Li，LiFePO4作电极时，电极反应式为FePO4Lie=LiFePO4，根据电池能量密度的定义，相同质量时，Li失去电子物质的量多，锂空气电池能量密度大的原因之一是转移等量电子时，金属锂比LiFePO4质量小，故D正确。12. (2019湖南邵东创新实验
15、学校高三月考)利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是()A电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极A的电极反应式为2NH36e=N26HD当有4.48 L NO2被处理时，转移电子数为0.8NA答案B解析由反应6NO28NH3=7N212H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极，电流由正极B经导线流向负极A，故A错误；正极反应为6NO224e12H2O=3N224OH，负极反应为2NH36e6OH=N
16、23H2O，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，故B正确、C错误；D没有明确4.48 L NO2是否是标准状况下，故D错误。13(2019福建三明高三期末)某课题组以纳米Fe2O3作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石墨的复合材料)，通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电，成功地实现了对磁性的可逆调控(如图)。下列说法正确的是()A放电时，正极的电极反应式为Fe2O36Li6e=2Fe3Li2OB该电池可以用水溶液作电解质溶液C放电时，Fe作电池的负极，Fe2O3作电池的正极D充电完成后，电池被磁铁吸引答案A解析正极发生还原反应，Fe2O3得电子被还原，所以放电时电池正
17、极的电极反应式为Fe2O36Li6e=3Li2O2Fe，A正确；锂和水能发生反应，所以不可以用水溶液为电解质溶液，B错误；放电时，金属锂和石墨的复合材料作电池的负极，纳米Fe2O3作电池的正极，C错误；充电时，Fe作为阳极生成Fe2O3，磁铁不可吸引Fe2O3，D错误。14(2019福建六校联盟高三联考)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池如图1所示，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。下列说法错误的是()At1 s前，Al片的电极反应式为：2Al3H2O6e=Al2O36HBt1 s时，因Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻
18、碍了Al继续反应Ct1 s之后，负极Cu失电子，电流方向发生改变D烧杯中发生反应的离子方程式为：2NO22OH=2NOH2O答案D解析t1 s前，Al片作负极，发生氧化反应，其电极反应式为2Al3H2O6e=Al2O36H，A项正确；t1 s时，随着反应进行铝表面钝化形成的氧化膜阻碍了Al继续反应，B项正确；t1 s后Cu作负极发生氧化反应，电流方向发生改变，C项正确；NO2溶于NaOH溶液中生成NaNO3和NaNO2，即烧杯中发生反应的离子方程式为2NO22OH=NONOH2O，D项错误。15(2019四川绵阳高三诊断)我国科学家成功研制出新型铝石墨烯(Cn)可充电电池，电解质为阳离子(EM
19、IM)与阴离子(AlCl)组成的离子液体，该电池放电过程示意图如图所示。下列说法错误的是()A放电时铝为负极，发生氧化反应B放电时正极的反应为：CnAlCle=CnAlCl4C充电时石墨烯与电源的正极相连D充电时的总反应为：3Cn4Al2Cl=Al4AlCl3CnAlCl4答案B解析放电时铝为负极，被氧化生成Al2Cl，发生氧化反应，A正确；放电时，正极发生还原反应，电极反应为CnAlCl4e=CnAlCl，B错误；充电时，Cn为阳极，发生氧化反应，电极反应式为CnAlCle=CnAlCl4，C正确；阴极发生还原反应，电极反应为4Al2Cl3e=Al7AlCl，根据得失电子守恒可得充电时的总反
20、应为：3Cn4Al2Cl=Al4AlCl3CnAlCl4，D正确。16(2019北京东城高三期末)氮化镓(GaN)与Cu可组成如图所示的人工光合系统，该装置能以CO2和H2O为原料合成CH4，下列说法正确的是()ACu电极上发生氧化反应B溶液中H向GaN电极移动C该系统的功能是将化学能转化为电能D相同条件下，理论上产生的O2和CH4气体体积比为21答案D解析铜电极上通入了CO2，生成了CH4，发生了还原反应，A项错误；H作为内电路中的阳离子，移向正极(Cu电极)，B项错误；该系统实现了将太阳能转化为电能和化学能，C项错误；从得失电子守恒的角度看，4H2O2O28eCO2CH4，D项正确。17(
21、2019A10联盟高三月考)硫化氢的回收既解决了环境污染问题，也可变废为宝。其反应原理为：2H2S(g)O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632 kJmol1。在酸性固体电解质环境下，硫化氢的处理原理图如下图所示。下列说法正确的是()A负载中电流自上而下流动B电极a的电极反应式为2H2S4e=S24HC电子由电极a经质子固体电解质膜流向电极bD1 mol H2S气体完全反应得到固体S2和水蒸气放热316 kJ答案B解析通H2S的一极电极a为负极，通氧气的一极电极b为正极，故电流从正极流出，故负载中电流的流向应该为自下而上，A错误；负极发生氧化反应，电极反应式为2H2S4e=S24H，B正确
22、；电子只能在电极和导线中流动，不能进入固体电解质，C错误；反应中水的状态是液态水，不是水蒸气，D错误。18(2019广东汕头高三期末)我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置，利用如图装置可实现：H2SO2=H2O2S。已知甲池中有如下的转化：下列说法错误的是()A该装置可将光能转化为电能和化学能B该装置工作时，溶液中的H从甲池经过全氟磺酸膜进入乙池C甲池碳棒上发生电极反应：AQ2H2e=H2AQD乙池处发生反应：H2SI=3IS2H答案B解析该装置是原电池装置，根据图中信息知是将光能转化为电能和化学能的装置，A正确；原电池中阳离子移向正极，甲池中碳棒是正极，所以氢离子从乙池移向甲池，B错误；甲池
23、中碳棒是正极，该电极上发生得电子的还原反应，即AQ2H2e=H2AQ，C正确；在乙池中，硫化氢失电子生成硫单质，I得电子生成I，发生的反应为H2SI=3IS2H，D正确。19(2019南昌二中高三考试)某化学小组构想将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3，其原理如图所示，其中A、B为多孔导电材料。下列说法一定正确的是()A该电池工作时，电子的流向外电路由A到B，内电路由B到A形成闭合回路B电极B附近的HNO3浓度增大CA电极的反应为：NO2eH2O=NO2H，NO3e2H2O=NO4HD该电池工作时，每消耗11.2 L O2(标准状况)，可以除去含1 mol NO和NO2的混合
24、尾气答案C解析将汽车尾气(NO、NO2)转化为重要的化工原料HNO3，则通入氧气的电极B是正极，A是负极。电子的流向外电路由负极到正极，即A到B，电子不能经过电解质，故A错误；B电极上电极反应式为O24e4H=2H2O，有水生成，硝酸根离子不参加反应，所以硝酸根离子的物质的量不变，溶液体积增大，所以硝酸根离子浓度减小，电极B附近的c(H)减小，电极B附近的HNO3浓度减小，故B错误；该原电池中，通入尾气(NO、NO2)的电极是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极A表面的反应为NO2eH2O=NO2H，NO3e2H2O=NO4H，故C正确；该电池工作时，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为
25、O24e4H=2H2O，每消耗11.2 L即0.5 mol O2(标准状况下)，即转移2 mol电子，根据得失电子守恒，结合电极反应情况：NO3e、NO2e，可除去含NO和NO2的混合尾气介于2 mol之间，故D错误。20(2019湖南永州高三模拟)中国科学家利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2，其工作原理如图。下列关于该电池的说法正确的是()A该电池若用隔膜可选用阴离子交换膜B石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度C放电时，LiCoO2极发生的电极反应为：LiCoO2xe=Li1xCo
26、O2xLiD对废旧的该电池进行“放电处理”，让Li嵌入石墨烯中而有利于回收答案B解析根据电池反应式可知，负极反应式为LixC6xe=C6xLi，正极反应式为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式是负极、正极反应式的逆反应。放电时锂离子由负极移向正极，所以该电池不可选用阴离子交换膜，故A错误；放电时，LiCoO2极是正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为：Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，故C错误；根据电池反应式可知，充电时锂离子嵌入石墨中，故D错误。21(2019陕西高三教学质检)最近我国科学家在液流电池研究方面取得新进展。一种硫/碘体系(KI/K2S2)的液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是()A放电时，电池右侧为负极，发生氧化反应B放电时，电池左侧的电极反应为S2e=2S2C充电时，电池的总反应为3IS=I2S2D充电时，电解质溶液中K经交换膜向右侧移动答案C解析由液流电池工作原理图示可以看出，放电时左池是S2失电子，发生氧化反应，为负极，A错误；放电时，电池左侧的电极反应为2S22e=S，B错误；充电时，电池的总反应为3IS=I2S2，C正确；充电时为电解池，电解质溶液中阳离子移向阴极，也就是原电池的负极，K经交换膜向左侧移动，D错误。
