17原电池主要考查原电池机构、原电池工作原理、正负极的判断、电极反应式的书写、原电池原理的应用、金属的电化学腐蚀及新型化学电源。1．【2022新课标3卷】一种可充电锂−空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2−x（x=0或1）。下列说法正确的是（）A．放电时，多孔碳材料电极为负极B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D．充电时，电池总反应为Li2O2−x===2Li+(1−)O22．【2022新课标2卷】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池，将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na===2Na2CO3+C，下列说法错误的是（）A．放电时，ClO向负极移动B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2C．放电时，正极反应为：3CO2+4e−===2CO+CD．充电时，正极反应为：Na++e−===Na3．【2022新课标1卷】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO—11\n石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA-Fe2+-e−===EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S===2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时，下列叙述错误的是A．阴极的电极反应：CO2+2H++2e−===CO+H2OB．协同转化总反应：CO2+H2S===CO+H2O+SC．石墨烯上的电势比ZnO—石墨烯上的低D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性4．【2022北京卷】验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。①②③在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是（）A．对比②③，可以判定Zn保护了FeB．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化C．验证Zn保护Fe时不能用①的方法D．将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼5．【2022天津卷】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：11\n（1）O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。电池的负极反应式：________________________。电池的正极反应式：6O2+6e−===6O；6CO2+6O===3C2O；反应过程中O2的作用是___________。该电池的总反应式：________________________________。11\n1.【2022江西临川二中高三第5次考试】有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时，通过传感器将其显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3-Na2O，O2-可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是（）A．瓦斯分析仪工作时，电池内电路中电子由电极b流向电极aB．电极b是正极，O2-由电极a流向电极bC．当固体电解质中有1molO2-通过时，电子转移4molD．电极a的反应式为CH4+5O2−-8e−===CO+2H2O2.【2022郑州高三1月一模】如图所示是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是（）A．放电时，负极反应为3NaBr-2e−===NaBr3+2Na+B．充电时，阳极反应为2Na2S2-2e−===Na2S4+2Na+C．放电时，Na+经过离子交换膜，由b池移向a池D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24LH2时，b池生成17.40gNa2S43.【2022湖南五市十校教研共同体联合考试】某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3和K2CO3为电解质，以CH4为燃料，该电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（）A．电极a为负极，发生氧化反应B．放电时，CO向正极移动C．正极电极反应式为O2+2H2O+4e−===4OH-D．此电池在常温下也能工作4.【2022安徽联考】用氟硼酸(HBF4，属于强酸)代替硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为Pb+PbO2+4HBF42Pb(BF4)2+2H2O，Pb(BF4)211\n为可溶于水的强电解质，下列说法正确的是（）A．放电时，负极反应为PbO2+4HBF4-2e−===Pb(BF4)2+2BF+2H2OB．充电时，当阳极质量减少23.9g时转移0.2mol电子C．放电时，PbO2电极附近溶液的pH增大D．充电时，Pb电极的电极反应式为PbO2+4H++2e−===Pb2++2H2O5.【2022广西柳州毕业班摸底考试】某课外小组运用电化学原理合成氨，其装置结构如图所示。下列有关说法不正确的是（）A．放电时，b极表面H2和CO均被氧化B．该电池工作时，H+由b极区迁移至a极区C．a极的电极反应为N2+6H++6e−===2NH3D．b极区发生反应CO+H2O===CO2+H26.【2022武汉5月调研】某同学做了如下实验:装置现象电流计指针未发生偏转电流计指针发生偏转下列说法中正确的是（）A．加热铁片Ⅰ所在的烧杯，电流计指针会发生偏转B．用KSCN溶液检验铁片Ⅲ、Ⅳ附近溶液，可判断电池的正、负极C．铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率相等D．“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ均未被腐蚀7.【2022南昌3月联考】铝-空气燃料电池具有原料易得、能量密度高等优点，装置如图所示，电池的电解质溶液为KOH溶液。下列说法正确的是（）11\nA．放电时，消耗氧气22.4L(标准状况)，有4molOH−从左往右通过阴离子交换膜B．充电时，电解池阳极区的电解质溶液中c(OH−)逐渐增大C．放电过程的负极反应式：Al+3OH−-3e−===Al(OH)3↓D．充电时，铝电极上发生还原反应8.【2022阜阳二模】利用如图所示电池装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO，其中含有的固体电解质能传导质子(H+)。下列说法正确的是（）A．该过程中有两种形式的能量转化B．a电极表面的反应为4OH−-4e−===2H2O+O2↑C．该装置工作时，H+从b电极区向a电极区移动D．该装置中每生成2molCO，同时生成1molO29.【2022洛阳调研】已知:锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2；锂硫电池的总反应为2Li+SLi2S。有关上述两种电池说法正确的是（）A．锂离子电池放电时，Li+向负极迁移B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C．理论上两种电池的比能量相同D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电10.【2022乐山第二次质检】请回答下列问题。(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置。图2图1①该电池放电时正极的电极反应式为。若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，理论消耗Zn的质量约为g(已知F=96500C·mol-1，结果保留小数点后一位)。11\n②盐桥中盛有饱和KCl溶液，放电时此盐桥中氯离子向(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则放电时钾离子向(填“左”或“右”)移动。③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有。（2）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图3所示，电池正极发生的反应式是，A是(填名称)。图3（3）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图4所示。该电池中O2-可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2-的移动方向为(填“从电极a到电极b”或“从电极b到电极a”)，负极发生的反应式为。图411\n答案与解析一、考点透视1.【答案】D【解析】A．题目叙述为：放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移向正极，所以多孔碳电极为正极，选项A错误。B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流向多孔碳电极（由负极流向正极），选项B错误。C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，选项C错误。D．根据图示和上述分析，电池的正极反应应该是O2与Li+得电子转化为Li2O2−X，电池的负极反应应该是单质Li失电子转化为Li+，所以总反应为：2Li+(1−)O2===Li2O2−X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2−X===2Li+(1－)O2，选项D正确。2.【答案】D【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。A.放电时是原电池，阴离子ClO向负极移动，A正确；B.电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；C.放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e−===2CO+C，C正确；D.充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO+C-4e−===3CO2，D错误。答案选D。3.【答案】C【解析】A.CO2在ZnO—石墨烯电极上转化CO，发生得到电子的还原反应，为阴极，电极反应为CO2+2H++2e−===CO+H2O，A正确。B.根据石墨烯电极上发生的电极反应可知①+②即得到H2S－2e－===2H＋+S，因此总反应式为CO2+H2S===CO+H2O+S，B正确；C.石墨烯电极为阳极，与电源的正极相连，因此石墨烯上的电势比ZnO—石墨烯电极上的高，C错误；D.由于铁离子、亚铁离子均易水解，所以如果采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需要酸性，D正确。答案选C。4.【答案】D【解析】A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+11\n，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误；答案选D。5.【答案】（1）Al–3e−===Al3+（或2Al–6e−===2Al3+）；催化剂；2Al+6CO2===Al2(C2O4)3【解析】（1）明显电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al–3e−===Al3+（或2Al–6e−===2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2===Al2(C2O4)3。二、考点突破1.【答案】D【解析】类似燃料电池，甲烷在a电极失去电子(a极为负极)，被氧化有二氧化碳生成，二氧化碳与O2-结合生成碳酸根离子，负极电极反应式为CH4+5O2−-8e−===CO+2H2O，故D正确；由负极电极反应式可知，当固体电解质中有5molO2-通过时，电子转移8mol，则当有1molO2-通过时，电子转移1.6mol，故C错误；电极b是正极，氧气在此电极上得到电子生成O2-，O2-由正极b流向负极a，电池内电路中电子由负极a流向正极b，故A、B错误。2.【答案】C【解析】由题意知，放电时电池反应式为2Na2S2+NaBr3===Na2S4+3NaBr，Na2S2在负极失电子，NaBr3在正极得电子；充电时，阴极发生的电极反应可以看成原电池负极反应的逆反应，阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应。A项，放电时，负极Na2S2失电子，则负极的电极反应式为2S-2e−===S，错误；B项，充电时，阳极上NaBr失电子转化为NaBr3，则阳极的电极反应式为3Br--2e−===Br，错误；C项，由题图可知a为正极，b为负极，放电时，阳离子移向正极，即Na+经过离子交换膜由b池移向a池，正确；D项，产生H2的体积没有注明气体的状态，无法进行计算，错误。3.【答案】A【解析】燃料电池中通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，根据电子流向知，左边电极a是负极、右边电极b是正极，所以c是CH4，d为空气，负极发生氧化反应，选项A正确；原电池放电时，CO向负极移动，选项B错误；正极上氧气得电子，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+2CO2+4e−===2CO，选项C错误；电解质为熔融碳酸盐，电池工作需要高温条件，选项D错误。4.【答案】C【解析】放电时，负极反应式为Pb-2e−===Pb2+，故A错误；充电时，阳极反应式为Pb2+-2e-+2H2O===PbO2+4H+，当阳极质量增加23.9g时转移0.2mol电子，故B错误；放电时，PbO2+4H++2e−===Pb2++2H211\nO，PbO2电极附近溶液的pH增大，故C正确；充电时，Pb电极的电极反应式为Pb2++2e−===Pb，故D错误。5.【答案】D【解析】电池工作时，电极b处CO失电子被氧化生成CO2，H2失电子被氧化生成H+，选项A正确；a极N2得到电子被还原生成NH3，a极为正极，原电池中阳离子向正极移动，则H+从b极区移向a极区，选项B正确；a极为正极，N2得到电子被还原生成NH3，电极反应为N2+6H++6e−===2NH3，选项C正确；b极为负极，CO和H2失去电子被氧化，分别生成CO2和H+，电极反应为CO+H2O-2e−===CO2+2H+，H2-2e−===2H+，选项D错误。6.【答案】A【解析】加热铁片Ⅰ所在的烧杯，该烧杯中Na+和Cl−的自由移动速率加快，两烧杯中产生电势差，电流计指针发生偏转，A项正确；铁片作负极失去电子发生氧化反应，生成Fe2+，Fe2+与KSCN溶液不反应，故不能用KSCN溶液判断电池的正、负极，B项错误；由题给现象知，左图装置未构成原电池，右图装置构成原电池，且铁片Ⅲ作负极，加快了铁片Ⅲ的腐蚀速率，故铁片Ⅰ、Ⅲ的腐蚀速率一定不相等，C项错误；“电流计指针未发生偏转”，说明铁片Ⅰ、铁片Ⅱ未构成原电池，但两铁片表面均会发生吸氧腐蚀，D项错误。7.【答案】D【解析】根据题图所示，该电池放电的总反应方程式为4Al+3O2+4KOH===4KAlO2+2H2O，离子方程式为4Al+3O2+4OH−===4AlO+2H2O，其中负极为Al，电极反应式为Al-3e−+4OH−===AlO+2H2O。正极为多孔电极，电极反应式为O2+4e−+2H2O===4OH−。标准状况下，22.4L氧气的物质的量为1mol，正极的电极反应式为O2+2H2O+4e−===4OH−，电解质溶液中的阴离子从正极区移向负极区，即OH−从右往左通过阴离子交换膜，故A错误；充电时，电解池阳极发生的电极反应可以看成原电池正极反应的逆反应，电极反应式为4OH−-4e−===O2↑+2H2O，阳极区电解质溶液中c(OH−)逐渐减小，故B错误；根据上述分析，放电过程的负极反应式:Al-3e−+4OH−===AlO+2H2O，故C错误；充电时，铝电极作阴极，发生还原反应，故D正确。8.【答案】D【解析】该过程中的能量转化形式有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能、化学能转化为热能，A项错误。根据题图可知，a电极表面H2O被氧化为O2，a电极表面的反应为2H2O-4e−===4H++O2↑，B项错误。该原电池中，a电极为负极，b电极为正极，H+从a电极区向b电极区移动，C项错误。该装置中每生成2molCO，转移4mol电子，根据a电极表面的反应可知，每转移4mol电子，同时生成1molO2，D项正确。9.【答案】B【解析】锂离子电池放电时Li+(阳离子)向正极迁移，A项错误；锂硫电池放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，发生氧化反应，则充电时，锂电极发生还原反应，B项正确；比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，二者的比能量不同，C项错误；题图中装置是锂硫电池给锂离子电池充电，D项错误。11\n10.【答案】（1）①FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH− 0.2 ②右；左 ③使用时间长、工作电压稳定 （2）N2+8H++6e−===2NH 氯化铵 （3）从电极b到电极a CO+O2--2e−===CO2【解析】（1）①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH−；若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1×10×6096500(mol)。理论消耗Zn的质量为1×10×6096500×1/2×65(g)≈0.2(g)。②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。③题图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。（2）该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2+8H++6e−===2NH；氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。（3）工作时电极b作正极，电极a作负极，O2-由电极b移向电极a；该装置构成原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO+O2--2e−===CO2。11
