高考化學一輪綜合復習 第六章 化學反應與能量變化 第21講 原電池 化學電源練習

第21講原電池化學電源考綱要求1.理解原電池的構成、工作原理及應用，能書寫電極反應和總反應方程式。2.了解常見化學電源的種類及其工作原理。考點一原電池的工作原理及應用1概念和反應本質原電池是把化學能轉化為電能的裝置，其反應本質是氧化還原反應。2原電池的構成條件(1)一看反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應)。(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：電解質溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解質溶液中。3工作原理以鋅銅原電池為例(1)反應原理電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反應Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應類型氧化反應還原反應電子流向由Zn片沿導線流向Cu片鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K移向正極，Cl移向負極(2)鹽橋的組成和作用鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。鹽橋的作用：a.連接內電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產生電流。(1)理論上說，任何自發(fā)的氧化還原反應都可設計成原電池()(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應的一極一定是負極()(3)用Mg、Al分別作電極，用NaOH溶液作電解液構成的原電池，Mg為正極()(4)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生()(5)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動()(6)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極()(7)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()(8)由于CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應設計成原電池()原電池正負極的判斷方法(1)由組成原電池的電極材料判斷。一般是活動性較強的金屬為_極，活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為_極。(2)根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷。電流由_極流向_極；電子由_極流向_極。(3)根據(jù)原電池中電解質溶液內離子的移動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向_極，陰離子移向_極。(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的_極失電子發(fā)生氧化反應，其_極得電子發(fā)生還原反應。(5)根據(jù)現(xiàn)象判斷。一般情況下，溶解的一極為_極，增重或有氣體逸出的一極為_極。答案(1)負正(2)正負負正(3)正負(4)負正(5)負正提示判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活動性順序來判斷，要看反應的具體情況，例如：Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負極，Mg作正極；Fe、Al在濃HNO3中鈍化，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負極，F(xiàn)e、Al作正極。題組一原電池的工作原理1(1)下列裝置屬于原電池的是_。(2)在選出的原電池中，_是負極，電極反應為_；_是正極，電極反應為_。答案(1)(2)FeFe2e=Fe2Cu2H2e=H22(2017信陽質檢)分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是()A中Mg作負極，中Fe作負極B中Mg作正極，電極反應式為6H2O6e=6OH3H2C中Fe作負極，電極反應式為Fe2e=Fe2D中Cu作正極，電極反應式為2H2e=H2答案B解析中Mg不與NaOH溶液反應，而Al能和NaOH溶液反應失去電子，故Al是負極；中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應失去電子作負極，A、C錯；中電池總反應為2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，負極反應式為2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相減得到正極反應式為6H2O6e=6OH3H2，B正確；中Cu是正極，電極反應式為O22H2O4e=4OH，D錯。(1)Fe作負極，發(fā)生氧化反應時，失2e變成Fe2，而不是Fe3。(2)書寫某一極電極反應式時，若書寫困難，也可先寫另一極的電極反應式。用“減法”來處理，即用總的電極反應式減去容易寫出一極的電極反應式(前提是電量守恒)。題組二聚焦“鹽橋”原電池3(2017太原市第五中學高三模擬)根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()A燒杯a中的溶液pH降低B燒杯b中發(fā)生氧化反應C燒杯a中發(fā)生的反應為2H2e=H2D燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl2e=Cl2答案B解析由題給原電池裝置可知，電子經過導線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應：O22H2O4e=4OH，燒杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應：Zn2e=Zn2。4控制適合的條件，將反應2Fe32I?2Fe2I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B反應開始時，甲中石墨電極上Fe3被還原C電流表讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D電流表讀數(shù)為零后，在甲中加入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極答案D解析由圖示結合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3得電子變成Fe2被還原，I失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時，F(xiàn)e3得電子速率等于Fe2失電子速率，反應達到平衡狀態(tài)，C正確；在甲中加入FeCl2固體，平衡2Fe32I?2Fe2I2向左移動，I2被還原為I，乙中石墨為正極，D不正確。題組三原電池工作原理的應用5(2018江門質檢)M、N、P、E四種金屬，已知：MN2=NM2；M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應為E22e=E，N2e=N2。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是()APMNEBENMPCPNMEDEPMN答案A解析由知，金屬活動性：MN；M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動性：PM；N、E構成的原電池中，N作負極，故金屬活動性：NE。綜合可知，A正確。6依據(jù)氧化還原反應：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)設計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有KNO3瓊脂的U形管)。請回答下列問題：(1)電極X的材料是_；電解質溶液Y是_(填化學式)。(2)銀電極為電池的_極，其電極反應為_。(3)鹽橋中的NO移向_溶液。答案(1)CuAgNO3(2)正Age=Ag(3)Cu(NO3)2原電池設計類試題的解題思路(1)利用氧化還原反應知識判斷題給總反應中的氧化反應、還原反應。(2)選擇合適的電極材料和電解質溶液。(3)畫出原電池裝置圖。畫圖時應注意：電極材料、電解質溶液；簡易裝置圖和帶有鹽橋的裝置圖的區(qū)別等。7銀器日久表面會逐漸變黑，這是因為生成了硫化銀。有人設計用原電池原理進行“拋光”，其處理方法：將一定濃度的氯化鈉溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，黑色會褪去，而銀器恢復光澤，且不會損失。試回答：(1)氯化鈉溶液的作用是_。(2)在此原電池反應中，負極發(fā)生的電極反應為_，正極發(fā)生的電極反應為_。(3)反應過程中產生臭雞蛋氣味的氣體，溶液中發(fā)生的反應為_，原電池總反應方程式為_。答案(1)為電解質溶液，起導電作用(2)2Al6e=2Al33Ag2S6e=6Ag3S2(3)2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S解析要善于抓住題給信息，“黑色會褪去，而銀器恢復光澤，且不會損失”，必然發(fā)生Ag2SAg，顯然這是原電池的正極反應，Ag2S2e=2AgS2，負極反應為活潑金屬Al發(fā)生氧化反應：Al3e=Al3。正極生成的S2和負極生成的Al3在溶液中發(fā)生雙水解反應：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，與題意產生臭雞蛋氣味的氣體相吻合。原電池的總反應為上述三個反應的和：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S?？键c二化學電源1日常生活中的三種電池(1)堿性鋅錳干電池一次電池正極反應：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；負極反應：Zn2OH2e=Zn(OH)2；總反應：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)鋅銀電池一次電池負極反應：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正極反應：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；總反應：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是Pb，正極材料是PbO2。放電時的反應a負極反應：PbSO2e=PbSO4；b正極反應：PbO24HSO2e=PbSO42H2O；c總反應：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充電時的反應a陰極反應：PbSO42e=PbSO；b陽極反應：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；c總反應：2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4。注可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應。2“高效、環(huán)境友好”的燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負極反應式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應式2H2O2=2H2O備注燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用對常見化學電源的認識與理解(1)鉛蓄電池放電時，正極與負極質量均增加()(2)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()(3)若使反應Fe2Fe3=3Fe2以原電池方式進行，可用鋅鐵作電極材料()(4)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲存時間長()(5)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉化為電能()(6)氫氧燃料電池在堿性電解質溶液中負極反應為2H24e=4H()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)解析(2)鋰離子電池屬于可充電電池，即二次電池。(3)若用鋅和鐵作電極，則電極反應就變?yōu)閆n2Fe3=Zn22Fe2。(4)MnO2不是催化劑。(5)燃料電池直接將化學能轉變?yōu)殡娔堋?6)負極反應應寫為2H24e4OH=4H2O。以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極反應式的書寫方法。(1)酸性條件總反應式：_；正極反應式：_；負極反應式：_。(2)堿性條件總反應式：_；正極反應式：_；負極反應式：_。(3)固體電解質(高溫下能傳導O2)總反應式：_；正極反應式：_；負極反應式：_。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下總反應式：_；正極反應式：_；負極反應式：_。答案(1)CH42O2=CO22H2O2O28H8e=4H2OCH48e2H2O=CO28H(2)CH42O22OH=CO3H2O2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(3)CH42O2=CO22H2O2O28e=4O2CH44O28e=CO22H2O(4)CH42O2=CO22H2O2O24CO28e=4COCH44CO8e=5CO22H2O題組一根據(jù)圖示理解化學電源1(一次電池的工作原理)(2017銀川一模)普通鋅錳干電池的簡圖如圖所示，它是用鋅皮制成的鋅筒作電極，中央插一根碳棒，碳棒頂端加一銅帽。在石墨碳棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維紙包裹作隔膜，隔膜外是用氯化鋅、氯化銨和淀粉等調成糊狀作電解質溶液。該電池工作時的總反應為Zn2NH2MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。下列關于鋅錳干電池的說法中正確的是()A當該電池電壓逐漸下降后，利用電解原理能重新充電復原B電池負極反應式為2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2OC原電池工作時，電子從負極通過外電路流向正極D外電路中每通過0.1mol電子，鋅的質量理論上減小6.5g答案C解析普通鋅錳干電池是一次電池，不能充電復原，A項錯誤；根據(jù)原電池工作原理，負極失電子，電極反應式為Zn2e=Zn2，B項錯誤；由負極的電極反應式可知，每通過0.1mol電子，消耗鋅的質量是65gmol13.25g，D項錯誤。2鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)外電路的電流方向是由_(填字母，下同)極流向_極。(2)電池正極反應式為_。(3)是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？_(填“是”或“否”)，原因是_。答案(1)ba(2)MnO2eLi=LiMnO2(3)否電極Li是活潑金屬，能與水反應解析(1)結合所給裝置圖以及原電池反應原理，可知Li作負極材料，MnO2作正極材料，所以電子流向是從ab，那么電流方向則是ba。(2)根據(jù)題目中的信息“電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正極的電極反應式為MnO2eLi=LiMnO2。(3)因為負極的電極材料Li是活潑的金屬，能夠與水發(fā)生反應，故不能用水代替電池中的混合有機溶劑。題組二燃料電池3(2017湖南郴州一模)乙醇燃料電池中采用磺酸類質子溶劑，在200左右時供電，電池總反應：C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池示意圖如圖所示。下列說法中正確的是()A電池工作時，質子向電池的負極遷移B電池工作時，電子由b極沿導線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反應：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反應：4HO24e=2H2O答案D4(2017蘭州一診)科學家設計出質子膜H2S燃料電池，實現(xiàn)了利用H2S廢氣資源回收能量并得到單質硫。質子膜H2S燃料電池的結構示意圖如下圖所示。下列說法錯誤的是()A電極a為電池的負極B電極b上發(fā)生的電極反應：O24H4e=2H2OC電路中每通過4mol電子，在正極消耗44.8LH2SD每17gH2S參與反應，有1molH經質子膜進入正極區(qū)答案C解析根據(jù)題目可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點，通氧氣的一極為正極，故電極b為正極，電極a為負極，A項正確；電極b為正極，氧氣得電子生成水，B項正確；從裝置圖可以看出，電池總反應為2H2SO2=S22H2O，電路中每通過4 mol電子，正極應該消耗1 mol O2，負極應該有2 mol H2S反應，但是題目中沒有給定標準狀況下，所以不一定是44.8 L，故C錯誤；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S參與反應會消耗0.25 mol O2，根據(jù)正極反應式O24H4e=2H2O，可知有1 mol H經質子膜進入正極區(qū)，故D正確。(1)要注意介質是什么？是電解質溶液還是熔融鹽或氧化物。(2)通入負極的物質為燃料，通入正極的物質為氧氣。(3)通過介質中離子的移動方向，可判斷電池的正負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。題組三可充電電池5(二次電池的理解與應用)鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，有關該電池的說法正確的是()A充電時陽極反應：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB充電過程是化學能轉化為電能的過程C放電時負極附近溶液的堿性不變D放電時電解質溶液中的OH向正極移動答案A解析放電時Cd的化合價升高，Cd作負極，Ni的化合價降低，NiOOH作正極，則充電時Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽極，電極反應式為Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，A項正確；充電過程是電能轉化為化學能的過程，B項錯誤；放電時負極電極反應式為Cd2OH2e=Cd(OH)2，Cd電極周圍OH的濃度減小，C項錯誤；放電時OH向負極移動，D項錯誤。6(2018柳州模擬)鋅空氣燃料電池可作電動車的動力電源，電解質溶液為KOH溶液，反應為2ZnO22H2O4OH=2Zn(OH)。下列說法正確的是()A放電時，電解質溶液中K移向負極B放電時，電解質溶液的pH不變C充電時，陰極的反應為Zn(OH)2e=Zn4OHD充電時，當有4.48L氧氣(標準狀況下)釋放出來時，則析出固體Zn為13g答案C解析放電時，為原電池，溶液中陽離子向正極移動，即K向正極移動，故A錯誤；放電時，消耗氫氧根離子，堿性減弱，pH減小，故B錯誤；充電時，陰極上發(fā)生得電子的還原反應，則陰極反應為Zn(OH)2e=Zn4OH，故C正確；產生1 mol氧氣，轉移電子為4 mol，充電時，當有4.48 L氧氣(標準狀況下)釋放出來時，轉移電子的物質的量為40.8 mol，根據(jù)Zn2e，則析出固體Zn：65 gmol126 g，故D錯誤。1.充放電電池(1)放電時為原電池，充電時為電解池。(2)充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復其供電能力，因此負極應與電源的負極相連以獲得電子，可簡記為負接負后作陰極，正接正后作陽極。(3)工作時的電極反應式：同一電極上的電極反應式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。2.微專題新型電源及電極反應式的書寫近幾年高考中的新型電池種類繁多，“儲氫電池”“高鐵電池”“海洋電池”“燃料電池”“鋰離子電池”等，這些新型電源常以選擇題的形式呈現(xiàn)。解析這類考題，首先要理解常見的化學電源種類及原電池的工作原理，其次會判斷正負電極或陰陽極，以及會書寫電極反應式等。1電極反應式書寫的一般步驟(類似氧化還原反應方程式的書寫)2已知總方程式，書寫電極反應式(1)書寫步驟步驟一：寫出電池總反應式，標出電子轉移的方向和數(shù)目(ne)。步驟二：找出正、負極，失電子的電極為負極；確定溶液的酸堿性。步驟三：寫電極反應式。負極反應：還原劑ne=氧化產物正極反應：氧化劑ne=還原產物(2)書寫技巧若某電極反應式較難寫時，可先寫出較易的電極反應式，用總反應式減去較易寫的電極反應式，即可得出較難寫的電極反應式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料電池中：總反應式：CH3OCH33O2=2CO23H2O正極：3O212H12e=6H2O負極：CH3OCH33H2O12e=2CO212H特別提醒簡單電極反應中轉移的電子數(shù)，必須與總方程式中轉移的電子數(shù)相同。3氫氧燃料電池在四種常見介質中的電極反應總結負極正極專題訓練1(燃料電池)(2018安順模擬)有一種MCFC型燃料電池，該電池所用燃料為H2，電解質為熔融的K2CO3。電池的總反應為2H2O2=2H2O，負極反應：H2CO2e=H2OCO2。下列說法正確的是()A電路中的電子經正極、熔融的K2CO3、負極后再到正極，形成閉合回路B電池放電時，電池中CO的物質的量將逐漸減少C正極反應為2H2OO24e=4OHD放電時CO向負極移動答案D解析電子不能通過熔融的K2CO3，故A項錯誤；該電池的正極反應為O24e2CO2=2CO，根據(jù)電子守恒，放電時負極消耗CO與正極生成CO的物質的量相等，電池中CO的物質的量不變，故B、C項錯誤；放電時陰離子向負極移動，故D項正確。2LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應可表示為4Li2SOCl2=4LiClSSO2。請回答下列問題：(1)電池的負極材料為_，發(fā)生的電極反應為_。(2)電池正極發(fā)生的電極反應為_。答案(1)鋰4Li4e=4Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2解析分析反應的化合價變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOCl2得電子，被還原，為氧化劑。(1)負極材料為Li(還原劑)，4Li4e=4Li。(2)正極反應式可由總反應式減去負極反應式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。3MgAgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池總反應方程式為2AgClMg=Mg22Ag2Cl，試書寫該電池的正、負極電極反應式。答案負極：Mg2e=Mg2正極：2AgCl2e=2Ag2Cl4鋁空氣海水電池：以鋁板為負極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質溶液，空氣中的氧氣與鋁反應產生電流。電池總反應為4Al3O26H2O=4Al(OH)3；負極：_；正極：_。答案4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH5一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質溶液為6molL1的KOH溶液。(1)寫出放電時的正、負極電極反應式。答案負極：H22e2OH=2H2O；正極：2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(2)寫出充電時的陰、陽極電極反應式。答案陰極：2H2O2e=H22OH；陽極：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O。1(2016全國卷，11)MgAgCl電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()A負極反應式為Mg2e=Mg2B正極反應式為Age=AgC電池放電時Cl由正極向負極遷移D負極會發(fā)生副反應Mg2H2O=Mg(OH)2H2答案B解析根據(jù)題意，Mg海水AgCl電池總反應式為Mg2AgCl=MgCl22Ag。A項，負極反應式為Mg2e=Mg2，正確；B項，正極反應式為2AgCl2e=2Cl2Ag，錯誤；C項，對原電池來說，陰離子由正極移向負極，正確；D項，由于鎂是活潑金屬，則負極會發(fā)生副反應Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正確。2(2017全國卷，11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列說法錯誤的是()A電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S62Li2e=3Li2S4B電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多答案D解析A項，原電池電解質中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應，由總反應可知正極依次發(fā)生S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的還原反應，正確；B項，電池工作時負極電極方程式為Lie=Li，當外電路中流過0.02mol電子時，負極消耗的Li的物質的量為0.02mol，其質量為0.14g，正確；C項，石墨烯具有良好的導電性，故可以提高電極a的導電能力，正確；D項，電池充電時為電解池，此時電解總反應為8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量會越來越少，錯誤。3(2016全國卷，11)鋅空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。下列說法正確的是()A充電時，電解質溶液中K向陽極移動B充電時，電解質溶液中c(OH)逐漸減小C放電時，負極反應為Zn4OH2e=Zn(OH)D放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標準狀況)答案C解析A項，充電時，電解質溶液中K向陰極移動，錯誤；B項，充電時，總反應方程式為2Zn(OH)2ZnO24OH2H2O，所以電解質溶液中c(OH)逐漸增大，錯誤；C項，在堿性環(huán)境中負極Zn失電子生成的Zn2將與OH結合生成Zn(OH)，正確；D項，O24e，故電路中通過2mol電子，消耗氧氣0.5mol，在標準狀況時體積為11.2L，錯誤。4(2015全國卷，11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是()A正極反應中有CO2生成B微生物促進了反應中電子的轉移C質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O66O2=6CO26H2O答案A解析由題意可知，微生物電池的原理是在微生物的作用下，O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應，將化學能轉化為電能，B項正確；氧氣在正極反應，由于質子交換膜只允許H通過，則正極反應為O24e4H=2H2O，沒有CO2生成，A項錯誤；負極發(fā)生反應：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H在負極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項正確；總反應為C6H12O66O2=6CO26H2O，D項正確。5(2015天津理綜，4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應B電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小C電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡答案C解析由圖示可知，該電池總反應為ZnCu2=Zn2Cu，Zn發(fā)生氧化反應，為負極；陽離子交換膜，只允許陽離子和水分子通過，兩池中SO濃度不變。6(1)2016北京理綜，26(1)用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO)已成為環(huán)境修復研究的熱點之一。Fe還原水體中的NO的反應原理如圖所示。作負極的物質是_。正極的電極反應式是_。(2)2013北京理綜，26(4)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理示意圖如下：Pt電極上發(fā)生的是_反應(填“氧化”或“還原”)。寫出NiO電極的電極反應式：_。答案(1)鐵NO8e10H=NH3H2O(2)還原NOO22e=NO21(2018泉州模擬)課堂學習中，同學們利用鋁條、鋅片、銅片、導線、電流計、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結論錯誤的是()A原電池是將化學能轉化成電能的裝置B原電池由電極、電解質溶液和導線等組成C圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，導線中會產生電流D圖中a極為鋅片、b極為銅片時，電子由銅片通過導線流向鋅片答案D解析D項，a極為負極，電子由負極(鋅片)流出。2(2017北京順義區(qū)期末統(tǒng)測)有關下列四個常用電化學裝置的敘述中，正確的是().堿性鋅錳電池.鉛硫酸蓄電池.銅鋅原電池.銀鋅紐扣電池A.所示電池工作中，MnO2的作用是催化劑B所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大C所示電池工作過程中，鹽橋中K移向硫酸鋅溶液D所示電池放電過程中，Ag2O是氧化劑，電池工作過程中被還原為Ag答案D解析堿性鋅錳電池中二氧化錳為氧化劑，A項錯誤；鉛蓄電池放電時電池反應為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，H2SO4濃度減小，B項錯誤；原電池中陽離子向正極移動，故鹽橋中K移向硫酸銅溶液，C項錯誤；該原電池中，正極上氧化銀得電子生成銀，所以Ag2O作氧化劑，D項正確。3有關下圖所示原電池的敘述不正確的是()A電子沿導線由Cu片流向Ag片B正極的電極反應是Age=AgCCu片上發(fā)生氧化反應，Ag片上發(fā)生還原反應D反應時鹽橋中的陽離子移向Cu(NO3)2溶液答案D解析該裝置是原電池裝置，實質上發(fā)生的是Cu與硝酸銀的反應，所以Cu失去電子，發(fā)生氧化反應，則Cu是負極，Ag是正極，電子從負極流向正極，A正確；正極是Ag發(fā)生還原反應，得到電子生成Ag，B正確；根據(jù)以上分析，Cu片上發(fā)生氧化反應，Ag片上發(fā)生還原反應，C正確；原電池中，陽離子向正極移動，所以鹽橋中的陽離子移向AgNO3溶液，D錯誤。4(2018大同質檢)如圖為以Pt為電極的氫氧燃料電池的工作原理示意圖，稀H2SO4為電解質溶液。下列有關說法不正確的是()Aa極為負極，電子由a極經外電路流向b極Ba極的電極反應式：H22e=2HC電池工作一段時間后，裝置中c(H2SO4)增大D若將H2改為CH4，消耗等物質的量的CH4時，O2的用量增多答案C解析a極通入的H2發(fā)生氧化反應，為負極，電子由a極經外電路流向b極，以稀H2SO4為電解質溶液時，負極的H2被氧化為H，總反應為2H2O2=2H2O，電池工作一段時間后，裝置中c(H2SO4)減小，則C項錯誤；根據(jù)電池總反應：2H2O2=2H2O，CH42O2=CO22H2O，可知等物質的量的CH4消耗O2較多。5四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時，的質量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由強到弱的順序是()ABCD答案B解析利用原電池的形成和工作原理解決問題。在外電路中，電流從正極流向負極，則作原電池的負極，作正極，故活動性>；活動性相對較差的金屬作原電池的正極，故金屬的活動性>；有氣泡產生的電極發(fā)生的還原反應，為原電池的正極，故活動性>；質量減少的電極發(fā)生氧化反應生成金屬離子而溶解，為原電池的負極，故活動性>，由此可得金屬活動性：>>>。6可充電氟鎂動力電池比鋰電池具有更高的能量密度和安全性，其電池反應為Mg2MnF3=2MnF2MgF2。下列有關說法不正確的是()A鎂為負極材料B正極的電極反應式為MnF3e=MnF2FC電子從鎂極流出，經電解質流向正極D每生成1molMnF2時轉移1mol電子答案C解析由電池反應知，鎂作還原劑，發(fā)生氧化反應，鎂極為負極，A項不符合題意；電池反應中，三氟化錳發(fā)生還原反應，B項不符合題意；電子由負極(鎂極)流出經外電路流向正極，C項符合題意；錳元素由3價降至2價，D項不符合題意。7(2017泉州市第五中學高三模擬)下圖、分別是甲、乙兩組同學將反應“AsO2I2H?AsOI2H2O”設計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖B燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液。下列敘述中正確的是()A甲組操作時，電流表(A)指針發(fā)生偏轉B甲組操作時，溶液顏色變淺C乙組操作時，C2作正極D乙組操作時，C1上發(fā)生的電極反應為I22e=2I答案D解析裝置中的反應，AsO2I2H?AsOI2H2O，當加入適量濃鹽酸時，平衡向右移動，有電子轉移，但電子不會沿導線通過，所以甲組操作時，電流表(A)指針不會發(fā)生偏轉，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深；向裝置B燒杯中加入NaOH溶液，C2上發(fā)生：AsO2e2OH=AsOH2O，電子沿導線到C1，I22e=2I，所以C2為負極，C1為正極。8“ZEBRA”蓄電池的結構如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導體制作的陶瓷管相隔。下列關于該電池的敘述錯誤的是()A電池反應中有NaCl生成B電池的總反應是金屬鈉還原三價鋁離子C正極反應為NiCl22e=Ni2ClD鈉離子通過鈉離子導體在兩電極間移動答案B解析結合蓄電池裝置圖，利用原電池原理分析相關問題。A項，負極反應為Nae=Na，正極反應為NiCl22e=Ni2Cl，故電池反應中有NaCl生成；B項，電池的總反應是金屬鈉還原二價鎳離子；C項，正極上NiCl2發(fā)生還原反應，電極反應為NiCl22e=Ni2Cl；D項，鈉在負極失電子，被氧化生成Na，Na通過鈉離子導體在兩電極間移動。9(2017長沙市第一中學高三測試)如圖所示為水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是()Aa為電池的正極B電池充電反應為LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D放電時，溶液中Li從b向a遷移答案C解析圖示所給出的是原電池裝置。A項，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負極，即b為負極，a為正極，正確；B項，電池充電時為電解池，反應式為原電池反應的逆反應，正確；C項，放電時，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應的是Mn元素，鋰元素的化合價沒有變化，不正確；D項，放電時為原電池，鋰離子應向正極(a極)遷移，正確。10“神舟7號”宇宙飛船的能量部分來自太陽能電池，另外內部還配有高效的MCPC型燃料電池，該電池可同時供應電和水蒸氣，所用燃料為氫氣，電解質為熔融的碳酸鉀，已知該電池的總反應為2H2O2=2H2O，負極反應為H2CO2e=CO2H2O，則下列推斷中，正確的是()A電池工作時，CO向負極移動B電池放電時，外電路電子由通氧氣的正極流向通氫氣的負極C正極的電極反應：4OH4e=O22H2OD通氧氣的電極為正極，發(fā)生氧化反應答案A解析A項，電池放電時，電解質中陰離子向負極移動、陽離子向正極移動，所以CO向負極移動，正確；B項，原電池放電時，電子從負極沿導線流向正極，即電子從通入氫氣的負極沿導線流向通入氧氣的正極，錯誤；C項，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，電極反應式為O22CO24e=2CO，錯誤；D項，燃料電池中，通入燃料的電極是負極，通入氧化劑的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應，所以該燃料電池中，通入氫氣的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應，錯誤。11高鐵電池是一種新型可充電電池，電解質溶液為KOH溶液，充放電時的總反應式為3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。下列敘述正確的是()A放電時，負極反應式為3Zn6e6OH=3Zn(OH)2B放電時，正極區(qū)溶液的pH減小C充電時，每轉移3mol電子，陽極有1molFe(OH)3被還原D充電時，電池的鋅電極接電源的正極答案A解析A項，根據(jù)總方程式可知，在放電時，負極反應為3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，正確；B項，放電時，正極區(qū)不斷消耗水，產生OH，所以溶液的pH增大，錯誤；C項，充電時，每轉移3mol電子，陽極有1molFe(OH)3被氧化，錯誤；D項，充電時，電池的鋅電極接電源的負極，錯誤。12(2017信陽高三模擬)化學家正在研究尿素動力燃料電池，尿液也能發(fā)電。用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產生凈化的水，又能發(fā)電，尿素燃料電池結構如圖所示，下列有關描述正確的是()A電池工作時H移向負極B該電池用的電解質溶液是KOH溶液C甲電極反應式：CO(NH2)2H2O6e=CO2N26HD電池工作時，理論上每凈化1molCO(NH2)2，消耗33.6LO2答案C解析A項，原電池中陽離子向正極移動，則電池工作時H移向正極，錯誤；B項，該原電池是酸性電解質，質子交換膜只允許氫離子通過，錯誤；C項，負極上是CO(NH2)2失電子生成二氧化碳和氮氣，則負極反應式：CO(NH2)2H2O6e=CO2N26H，正確；D項，電池的總反應式：2CO(NH2)23O2=2CO22N24H2O，每凈化1molCO(NH2)2，消耗1.5molO2，則在標準狀況下氧氣為33.6L，由于沒說明是標準狀況，所以氧氣的體積不能求算，錯誤。13(2018伊春模擬)鉛蓄電池的主要構造如圖所示，它是目前使用量最大的二次電池(設工作時固體生成物附集在電極板上)。(1)當某一電極反應式為PbO2(s)2eSO(aq)4H(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)時，電池中的能量轉化形式為_，此時另一個電極發(fā)生的反應類型為_。(2)充電時PbO2(s)電極應與電源的_極相連，充電時總反應方程式為_。(3)放電生成的固體會附聚在電極表面，若工作中正極質量增重96g時，理論上電路中轉移的電子數(shù)為_NA，此過程中電池消耗_molH2SO4。答案(1)化學能轉化為電能氧化反應(2)正2PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)(3)33解析(1)由電池構造圖知，鉛是負極，PbO2是正極，故當PbO2得到電子時，表明此時電池處于放電過程，化學能轉化為電能。此過程中，負極發(fā)生氧化反應。(3)放電時正極反應為PbO2(s)2eSO(aq)4H(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)，由電極反應式知，當有1molPbO2發(fā)生反應生成1molPbSO4時，正極質量增加了64g，同時電路中轉移2mol電子。當正極質量增加96g時，表明有1.5molPbO2發(fā)生了反應，轉移的電子數(shù)為3NA，由電池總反應知共消耗3molH2SO4。14高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進行中。如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置：(1)該電池放電時正極的電極反應式為_；若維持電流強度為1A，電池工作十分鐘，理論消耗Zn_g(已知F96500Cmol1)。(2)鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向_(填“左”或“右”)移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向_(填“左”或“右”)移動。(3)圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有_。答案(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH0.2(2)右左(3)使用時間長、工作電壓穩(wěn)定解析(1)放電時高鐵酸鉀為正極，正極發(fā)生還原反應，電極反應式為FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH；若維持電流強度為1A，電池工作十分鐘，轉移電子的物質的量為11060965000.0062176mol。理論消耗Zn的質量0.0062176mol2650.2g(已知F96500Cmol1)。(2)電池工作時，陰離子移向負極，陽離子移向正極，所以鹽橋中氯離子向右移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向左移動。(3)圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點是使用時間長、工作電壓穩(wěn)定。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD81