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課時數智作業(三十一)　原電池　化學電源
(建議用時：40分鐘　總分：40分)
(每小題只有一個選項正確，每小題3分，共18分)
1．(人教版選擇性必修1內容改編)如圖所示為雙液鋅銅原電池。下列有關敘述正確的是(　　)
A．鹽橋的作用是傳導電子
B．在該電池的外電路中，電流由銅片流向鋅片
C．鋅片上發生還原反應：Zn－2e-===Zn2+
D．鹽橋中的K+移向Zn電極
2．(2023·遼寧卷，T11)某低成本儲能電池原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．放電時負極質量減小
B．儲能過程中電能轉變為化學能
C．放電時右側H+通過質子交換膜移向左側
D．充電總反應：Pb＋S＋2Fe3+===PbSO4＋2Fe2+
3．(2025·河南名校聯考)某實驗室開發了一種由MPT溶解的DMSO基電極液和TOOS基電極液組成的新型Li-O2電池雙相電解液，使高性能Li-O2電池日用化成為可能，該電池放電時的工作原理如圖所示：
放電時，下列說法錯誤的是(　　)
A．電子流向：N電極→燈泡→M電極
B．TOOS基電極液可用Li2SO4溶液代替
C．M電極電勢高于N電極電勢
D．M電極的電極反應式為O2＋2e-＋2Li+===Li2O2
4．(2024·九江二模)科學家研制出了一種薄如紙片，可剪裁、能折疊的輕型“紙電池”。將特殊工藝加工后的電極材料涂在紙上，形成效率比普通鋰電池效率高10倍的“紙電池”。其電池總反應為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列有關說法正確的是(　　)
A．電池的正極反應式為2MnO2＋2H+＋2e-===2MnO(OH)
B．涂在紙上的電極材料是Zn和MnO2
C．每生成1 mol MnO(OH)，電池中轉移2NA(NA為阿伏加德羅常數的值)個電子
D．電池中MnO(OH)既是氧化產物又是還原產物
5．(2025·西安模擬)我國科學家在可充、放電式鋅-空氣電池研究方面取得重大進展。電池原理如圖所示，該電池的核心組分是驅動氧化還原反應(ORR)和析氧反應(OER)的雙功能催化劑，KOH溶液為電解質溶液，放電的總反應式為2Zn＋O2＋4OH-＋2H2O===2[Zn(OH)4]2-。下列有關說法不正確的是(　　)
A．放電時電解質溶液中K+向正極移動
B．放電時電池負極反應為Zn－2e-＋4OH-===[Zn(OH)4]2-
C．充電時催化劑降低析氧反應(OER)的活化能
D．充電時陰極生成6.5 g Zn的同時陽極產生2.24 L O2(標準狀況下)
6．(2024·葫蘆島二模)如圖是“海水—河水”濃差電池裝置示意圖(不考慮溶解氧的影響)，其中a、b均為Ag/AgCl復合電極，下列說法不正確的是(　　)
A．b極的電極反應式為AgCl＋e-===Ag＋Cl-
B．內電路中， Na+由a極區向b極區遷移
C．工作一段時間后，兩極NaCl溶液的濃度差減小
D．電路中轉移1 mol e-時，理論上a極區模擬海水的質量減少23 g
7．(7分)CO與H2反應可制備CH3OH，CH3OH可作為燃料使用，用CH3OH和O2組合形成的質子交換膜燃料電池的結構示意圖如圖所示。
電池總反應為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，則電極c是________(填“正極”或“負極”)，電極c的電極反應式為_________________________________。
若線路中轉移2 mol電子，則上述CH3OH燃料電池，消耗的O2在標準狀況下的體積為________L。
8．(8分)研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所示，兩電極區間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。
(1)電池負極的電極反應式為________________________________；放電過程中需補充的物質A為___________________(填化學式)。(5分)
(2)圖中所示的HCOOH燃料電池放電的本質是通過HCOOH與O2的反應，將化學能轉化為電能，其反應的離子方程式為__________________________。(3分)
9．(7分)科學家研發出一種新系統，通過“溶解”水中的二氧化碳，以觸發電化學反應，有效減少碳的排放，其工作原理如圖所示。
(1)系統工作時，a極為________極，b極區的電極反應式為___________________________。(4分)
(2)系統工作時，b極區有少量固體析出，可能的原因是______________。(3分)
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1．B　[鹽橋的作用是傳導離子，形成閉合電路，A錯誤；Zn片上發生氧化反應，C錯誤；K+移向正極(Cu電極)，D錯誤。]
2．B　[放電時，負極發生反應：Pb＋S－2e-===PbSO4，正極發生反應：Fe3+＋e-===Fe2+；充電時，陰極反應為PbSO4＋2e-===Pb＋S，陽極反應為Fe2+－e-===Fe3+。由上述分析可知，放電時，負極由Pb變為PbSO4，電極質量增加，A錯誤；儲能過程為充電過程，充電過程中電能轉化為化學能，B正確；放電時，陽離子向電池正極移動，故放電時左側H+通過質子交換膜移向右側，C錯誤；充電過程的總反應為PbSO4＋2Fe2+===Pb＋S＋2Fe3+，D錯誤。]
3．B　[根據題干描述以及電池工作原理示意圖，可知該電池N為負極，電極反應式為Li－e-===Li+，M為正極，電極反應式為O2＋2e-＋2Li+===Li2O2。由分析可知，N為負極，M為正極，電子流向為N電極→燈泡→M電極，故A正確；TOOS基電極液不能用Li2SO4溶液代替，因為Li是活潑金屬，與水發生反應，故B錯誤；M為正極，N為負極，正極的電勢要高于負極，故C正確；由分析可知，M為正極，電極反應式為O2＋2e-＋2Li+===Li2O2，故D正確。]
4．B　[根據電池總反應Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)可知，反應中Zn被氧化，應為原電池的負極，電極反應式為Zn＋2OH-－2e-===ZnO＋ H2O，MnO2被還原，應為原電池的正極，電極反應式為MnO2＋H2O＋e-===MnO(OH)＋OH-，A錯誤，B正確；每生成1 mol MnO(OH)轉移1 mol電子，電池中轉移NA個電子，C錯誤；鋅元素化合價升高，ZnO是氧化產物，MnO2被還原，MnO(OH)是還原產物，D錯誤。]
5．D　[根據2Zn＋O2＋4OH-＋2H2O===2[Zn(OH)4]2-可知，O元素的化合價降低，被還原，O2所在電極應為原電池正極，Zn元素的化合價升高，被氧化，鋅應為原電池負極，負極反應式為Zn－2e-＋4OH-===[Zn(OH)4]2-，放電時陽離子向正極移動。放電時電解質溶液中帶正電荷的K+向正極移動，故A正確；由總反應式知，放電時負極是活潑金屬鋅失去電子被氧化為Zn2+，Zn2+與OH-反應結合為[Zn(OH)4]2-：Zn－2e-＋4OH-===[Zn(OH)4]2-，故B正確；由總反應式和原理圖知，放電時發生“氧化還原反應(ORR)”，充電時發生“析氧反應(OER)”，“雙功能催化劑”意味著無論放電還是充電均能降低反應活化能，起到催化作用，故C正確；充電時陰極生成6.5 g Zn轉移 0.2 mol e-，而陽極產生2.24 L O2(標準狀況下)，轉移0.4 mol e-，故D錯誤。]
6．D　[由電子移動方向可知，a極為原電池的負極，海水中的氯離子在負極失去電子發生氧化反應生成氯氣，電極反應式為2Cl-－2e-===Cl2↑，b極為正極，氯化銀在正極得到電子發生還原反應生成銀和氯離子，電極反應式為AgCl＋e-===Ag＋Cl-，鈉離子通過陽離子交換膜進入河水中。電路中轉移1 mol 電子時，理論上a極區模擬海水的質量減少58.5 g，故D錯誤。]
7．解析：根據圖中的電子流向知電極c是負極，甲醇發生氧化反應：CH3OH＋H2O－6e-===CO2↑＋6H+，線路中轉移2 mol電子時消耗0.5 mol氧氣，標準狀況下體積為11.2 L。
答案：負極　CH3OH＋H2O－6e-===CO2↑＋6H+　11.2
8．(1)HCOO-＋2OH-－2e-===HC＋H2O　H2SO4　
(2)2HCOOH＋2OH-＋O2===2HC＋2H2O(或2HCOO-＋O2===2HC)
9．解析：系統工作時，a極為Na，失電子，作負極，b極為正極，電極反應式為2CO2＋2H2O＋2e-===2HC＋H2。
答案：(1)負　2CO2＋2H2O＋2e-===2HC＋H2　
(2)Na+移向正極，遇到HC有可能形成NaHCO3的過飽和溶液，有NaHCO3固體析出
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