1、1第 20 讲 化学能转化为电能电池考纲要求 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一 原电池的工作原理及应用1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。3工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称 负极 正极电极材料 锌片 铜片电
2、极反应 Zn2e =Zn2 Cu2 2e =Cu反应类型 氧化反应 还原反应电子流向 由 Zn 片沿导线流向 Cu 片盐桥中离子移向盐桥含饱和 KCl 溶液，K 移向正极，Cl 移向负极2(2)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的 KCl、NH 4NO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。4原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受
3、到保护。(4)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生()(4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()(5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极()(6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()1在如图所示的 4 个装置中，不能形成原电池的是_(填序号)，并指出原因
4、_。答案 中酒精是非电解质；中未形成闭合回路。2设计原电池装置证明 Fe3 的氧化性比 Cu2 强。(1)写出能说明氧化性 Fe3 大于 Cu2 的离子方程式：_。(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：负极：_。正极：_。3(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：不含盐桥 含盐桥答案 (1)2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2(2)Cu2e =Cu22Fe 3 2e =2Fe2(3)不含盐桥 含盐桥题组一 原电池的工作原理1(2018成都模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、检流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( )A原电池是将化
5、学能转化成电能的装置B原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，导线中会产生电流D图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片答案 D解析 D 项，a 极为负极，电子由负极(锌片)流出。2(2015天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )4A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SO )减小24C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡答案 C解析 A 项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上
6、 Cu2 得电子发生还原反应生成 Cu，错误；B 项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的 c(SO )24不变，错误；C 项，在乙池中 Cu2 2e =Cu，同时甲池中的 Zn2 通过阳离子交换膜进入乙池中，由于 M(Zn2 )M(Cu2 )，故乙池溶液的总质量增加，正确；D 项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中 Zn2 通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。3分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )A中 Mg 做负极，中 Fe 做负极B中 Mg 做正极，电极反应式为 6H2O6e =6OH 3H 2C中 Fe
7、做负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2D中 Cu 做正极，电极反应式为 2H 2e =H2答案 B解析 中 Mg 不与 NaOH 溶液反应，而 Al 能和 NaOH 溶液反应失去电子，故 Al 是负极；中 Fe 在浓硝酸中钝化，Cu 和浓 HNO3反应失去电子做负极，A、C 错；中电池总反应为2Al 2NaOH 6H2O=2NaAl(OH)4 3H2 ， 负 极 反 应 式 为 2Al 8OH 6e =2Al(OH)4 ，二者相减得到正极反应式为 6H2O6e =6OH 3H 2，B 正确；中 Cu 是正极，电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，D 错。5原电池的工作原理简图注意电子
8、移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。题组二 原电池原理的应用4(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉 a、b，分别加入过量的稀 H2SO4中，同时向 a 中滴入少量的 CuSO4溶液，如图表示产生 H2的体积( V)与时间( t)的关系，其中正确的是( )答案 D解析 a 中 Zn 与 CuSO4溶液反应置换出 Cu，Zn 的量减少，产生 H2的量减少，但 Zn、Cu 和稀 H2SO4形成原电池，加快反应速率，D 项图示符合要求。5(比较金
9、属活动性)有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a 极质量减少；b极质量增加b 极有气体产生；c 极无变化d 极溶解；c 极有气体产生电流从 a 极流向 d极由此可判断这四种金属的活动顺序是( )Aabcd Bbcda6Cdabc Dabdc答案 C解析 把四个实验从左到右分别编号为、，则由实验可知，a 做原电池负极，b 做原电池正极，金属活动性：ab；由实验可知，b 极有气体产生，c 极无变化，则活动性：bc；由实验可知，d 极溶解，则 d 做原电池负极，c 做正极，活动性：dc；由实验可知，电流从 a 极流向 d 极，则 d 极为原电池负极
10、，a 极为原电池正极，活动性：da。综上所述可知活动性：dabc。6(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有( )A与石墨棒相连B与铜板相连C埋在潮湿、疏松的土壤中D与锌板相连答案 D解析 A 项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子做负极，被腐蚀；B 项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子做负极，被腐蚀；C 项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子做负极，被腐蚀；D 项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子做负极，锌被腐蚀，铁被保护。题组三 聚焦“盐桥”原电池7(2018河北高三模拟)根据下图，下列判断中正确的是( )A烧杯 a 中的溶液 p
11、H 降低B烧杯 b 中发生氧化反应C烧杯 a 中发生的反应为 2H 2e =H2D烧杯 b 中发生的反应为 2Cl 2e =Cl2答案 B解析 由题给原电池装置可知，电子经过导线，由 Zn 电极流向 Fe 电极，则 O2在 Fe 电极发生还原反应：O 22H 2O4e =4OH ，烧杯 a 中 c(OH )增大，溶液的 pH 升高；烧杯 b 中，Zn 发生氧化反应：Zn2e =Zn2 。8控制适合的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( )7A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3 被还原C检流计读数为零
12、时，反应达到化学平衡状态D检流计读数为零后，在甲中加入 FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案 D解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe 3 得电子变成 Fe2 被还原，I 失去电子变成 I2被氧化，所以 A、B 正确；电流表读数为零时，Fe 3 得电子速率等于 Fe2 失电子速率，反应达到平衡状态，C 正确；在甲中加入 FeCl2固体，平衡 2Fe3 2I 2Fe2 I 2向左移动，I2被还原为 I ，乙中石墨为正极，D 不正确。9依据氧化还原反应：2Ag (aq)Cu(s)= =Cu2 (aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有 KNO3琼脂的 U 形管)。请回答下列问题：(
13、1)电极 X 的材料是_；电解质溶液 Y 是_(填化学式)。(2)银电极为电池的_极，其电极反应为_。(3)盐桥中的 NO 移向_溶液。 3答案 (1)Cu AgNO 3 (2)正 Ag e =Ag(3)Cu(NO3)2考点二 化学电源一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用1碱性锌锰干电池总反应：Zn2MnO 22H 2O=2MnOOHZn(OH) 2。8负极材料：Zn。电极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2。正极材料：碳棒。电极反应：2MnO 22H 2O2e =2MnOOH2OH 。2纽扣式锌银电池总反应：ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag。电解质是 KOH。负极
14、材料：Zn。电极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2。正极材料：Ag 2O。电极反应：Ag 2OH 2O2e =2Ag2OH 。3锂电池LiSOCl 2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl 2。电池的总反应可表示为 8Li3SOCl 2=6LiClLi 2SO32S。(1)负极材料为_，电极反应为_。(2)正极的电极反应为_。答案 (1)锂 8Li8e =8Li(2)3SOCl28e =2SSO 6Cl 23二、二次电池：放电后能充电复原继续使用1铅蓄电池总反应：Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H 2O(l
15、) 放 电 充 电9(1)放电时原电池负极反应：Pb(s)SO (aq)2e =PbSO4(s)；24正极反应：PbO 2(s)4H (aq)SO (aq)2e =PbSO4(s)2H 2O(l)。24(2)充电时电解池阴极反应：PbSO 4(s)2e =Pb(s)SO (aq)；24阳极反应：PbSO 4(s)2H 2O(l)2e =PbO2(s)4H (aq)SO (aq)。242图解二次电池的充放电3二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后做阴极，正接正后做阳极。(2)工作时的电极反应式：同一电极
16、上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时 pH 的变化趋势也恰好相反。三、 “高效、环境友好”的燃料电池1氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。种类 酸性 碱性负极反应式 2H24e =4H 2H24OH 4e =4H2O正极反应式 O24e 4H =2H2O O22H 2O4e =4OH电池总反应式 2H2O 2=2H2O备注 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用2.解答燃料电池题目的思维模型3解答燃料电池题目的几个关键点(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正
17、极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。10(1)太阳能电池不属于原电池()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()(3)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中 MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长()(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()(6)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H 从正极区向负极区迁移()(7)铅蓄电池工作时，当电路中转移 0.1mol 电子时，负极增重 4.8g()题组一 根据图示理解化学电源1普通锌锰干电池的简图
18、如图所示，它是用锌皮制成的锌筒做电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为 Zn2NH 2MnO 2=Zn(NH3)22 Mn 2O3H 2O。下列关于锌锰干电池的说法 4中正确的是( )A当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原B电池负极反应式为 2MnO22NH 2e =Mn2O32NH 3H 2O 4C原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极D外电路中每通过 0.1mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5g答案 C解析 普通
19、锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A 项错误；根据原电池工作原理，负极失 电 子 ， B 项 错 误 ； 由 负 极 的 电 极 反 应 式 可 知 ， 每 通 过 0.1 mol 电 子 ， 消 耗 锌 的 质 量 是65 gmol1 3.25g，D 项错误。0.1mol22LiFeS 2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为 4LiFeS 2=Fe2Li 2S。下列说法正确的是( )11ALi 为电池的正极B电池工作时，Li 向负极移动C正极的电极反应式为 FeS24e =Fe2S 2D将熔融的 LiCF3SO3改为 LiCl 的水溶液，电池性能更
20、好答案 C解 析 A 项 ， 由 发 生 氧 化 反 应 ， 可 知 Li 为 电 池 负 极 ； B 项 ， 电 池 工 作 时 ， 阳 离 子 (Li )移Li0 Li2S 1 向正极；D 项，由于 2Li2H 2O=2LiOHH 2，故不能用 LiCl 的水溶液作为电解质溶液。3.如图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为 320左右，电池的反应式为2Na xS=Na2Sx，正极的电极反应式为_。M(由 Na2O 和 Al2O3制得)的两个作用是_。答案 xS2e =S (或 2Na xS2e =Na2Sx) 导电和隔离钠与硫2x题组二 可充电电池4(二次电池的理解与应用)镍镉(N
21、iCd)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：Cd2NiOOH2H 2O Cd(OH)22Ni(OH) 2，有关该电池的说法正确的是( ) 放 电 充 电A充电时阳极反应：Ni(OH) 2OH e =NiOOHH 2OB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 放电时 Cd 的化合价升高，Cd 做负极，Ni 的化合价降低，NiOOH 做正极，则充电时Cd(OH)2做阴极，Ni(OH) 2做阳极，电极反应式为 Ni(OH)2OH e =NiOOHH 2O，A 项
22、正确 ； 充 电 过 程 是 电 能 转 化 为 化 学 能 的 过 程 ， B 项 错 误 ； 放 电 时 负 极 电 极 反 应 式 为Cd 2OH 2e =Cd(OH)2，Cd 电极周围 OH 的浓度减小，C 项错误；放电时 OH 向负极移动，D 项错误。125 (2016四 川 理 综 ， 5)某 电 动 汽 车 配 载 一 种 可 充 放 电 的 锂 离 子 电 池 ， 放 电 时 电 池 总 反 应 为Li1 xCoO2Li xC6=LiCoO2C 6(x。4一定条件下，碳钢腐蚀与溶液 pH 的关系如下，下列说法不正确的是( )pH 2 4 6 6.5 8 13.5 14腐蚀快慢
23、较快 慢 较快主要产物 Fe2 Fe3O4 Fe2O3 FeO 2A.在 pH14 溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为 O24H 4e =2H2OB在 pH4 溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀C在 pH6 溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀D在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓答案 A解析 A 项，pH14 的溶液为碱性，正极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，故 A 符合题意；B 项，pH4 溶液为酸性溶液，碳钢主要发生析氢腐蚀，正极反应式为 2H 2e =H2，故 B 不符合题意；C 项，pH6 溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O22H 2O4e =4OH ，故 C 不符合题意；D
24、 项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故 D 不符合题意。18判断金属腐蚀快慢的规律(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。19题组三 金属腐蚀防护措施的设计与选择5某同学进行下列实验操作 现象取一块打磨过的生铁片，在其表面滴一滴含酚酞和 K3Fe(CN)6的食盐水放置一段时间后，生铁片上出
25、现如图所示“斑痕” ，其边缘为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈下列说法不合理的是( )A生铁片发生吸氧腐蚀B中心区的电极反应式为 Fe2e =Fe2C边缘处的电极反应式为 O22H 2O4e =4OHD交界处发生的反应为 4Fe2 O 210H 2O=4Fe(OH)38H 答案 D解析 生铁片边缘处为红色，说明生成了 OH ，O 22H 2O4e =4OH ，生铁片发生吸氧腐蚀，故 A、C 两项合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了Fe2 ，Fe2e =Fe2 ，故 B 项合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化成了氢氧化铁，不是 4Fe2 O 210
26、H 2O=4Fe(OH)38H ，故 D 项不合理。6利用如图装置可以模拟铁的电化学防护。下列说法错误的是( )A若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，可减缓铁的腐蚀B若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处，铁极发生氧化反应C若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，可减缓铁的腐蚀D若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，X 极发生氧化反应答案 B解析 若 X 为锌棒，开关 K 置于 M 处时，锌做负极，铁做正极被保护，A 项正确、B 项错误；若 X 为碳棒，开关 K 置于 N 处，铁连接电源负极做阴极被保护，C 项正确；X 连接电源正极做阳极被氧化，D 项正确。7我国多条高压直流电线路的瓷绝
27、缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁20帽的腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是( )A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B通电时，阴极上的电极反应为 2H2O2e =H22OH C断电时，锌环上的电极反应为 Zn2 2e =ZnD断电时，仍能防止铁帽被腐蚀答案 C解析 锌环与电源的正极相连，为阳极，A 项正确；断电时，Zn 比铁活泼，做负极，电极反应为 Zn2e =Zn2 ，C 项错误。1(2018全国卷，11)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O 2与 Li 在多孔碳材料电极处生成 Li2O2 x(x0 或 1)。下列说法正确的是( )A放电时，多孔碳材料电极为负极
28、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 )O2x2答案 D解析 由题意知，放电时负极反应为 Lie =Li ，正极反应为(2 x)O24Li 4e =2Li2O2 x(x0 或 1)，电池总反应为(1 )O22Li= =Li2O2 x。充电时的x2电池总反应与放电时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为Li2O2 x=2Li(1 )O2，D 项正确；该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，x2A 项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B 项错误；该电池放电
29、时，电解质溶液中 Li 向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的 Li 向锂材料区迁移，21C 项错误。2(2018全国卷，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 NaCO2二次电池。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 3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是( )A放电时，ClO 向负极移动 4B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2C放电时，正极反应为 3CO24e =2CO C23D充电时，正极反应为 Na e =Na答案 D解析 根据电池的总反应知，放电时负极反应：4Na4e =4Na正极反应：3CO 24e
30、=2CO C23充电时，阴(负)极：4Na 4e =4Na阳(正)极：2CO C4e =3CO223放电时，ClO 向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放 CO2，放电时 4吸收 CO2。3(2017全国卷，11)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( )A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整答案 C解析 钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后
31、，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B 正确；C 项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。4(2017全国卷，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其22中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料，电池反应为 16Li xS8=8Li2Sx(2 x8)。下列说法错误的是( )A电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S62Li 2e =3Li2S4B电池工作时，外电路中流过 0.02mol 电子，负极材料减重 0.14gC石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性D电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多答案 D解析 A 项，
32、原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中 Li 移动方向可知，电极 a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生 S8Li2S8Li 2S6Li 2S4Li 2S2的还原反应，正确；B 项，电池工作时负极电极反应式为Lie =Li ，当外电路中流过 0.02mol 电子时，负极消耗的 Li 的物质的量为 0.02mol，其质量为 0.14g，正确；C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极 a 的导电能力，正确；D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx 16Li xS8(2 x8)，故 Li2S2的量会越来越少直至充满电，错误。= = = =
33、 =电 解 5(1)2017北京，28(1)可利用原电池装置证明反应 Ag Fe 2 =AgFe 3 能发生。其中甲溶液是_，操作及现象是_。(2)2016江苏，20(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有 Cr2O 的酸性27废水通过铁炭混合物，在微电池正极上 Cr2O 转化为 Cr3 ，其电极反应式为27_。(3)2016北京理综，26(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO )已成为环境修复研究 3的热点之一。Fe 还原水体中 NO 的反应原理如图所示。 323作负极的物质是_。正极的电极反应式是_。答案 (1)FeSO 4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中
34、溶液，同时滴加KSCN 溶液，后者红色加深(2)Cr2O 14H 6e =2Cr3 7H 2O27(3)铁 NO 8e 10H =NH 3H 2O 3 4A 组1在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是( )A该电池是一次电池B该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极C该电池含有的金属元素中毒性最大的是 HgD该电池工作时，外电路中每通过 0.2mol 电子，锌的质量理论上减少 3.25g答案 D解析 电池工作时，锌失去电子，电极反应式为 Zn2e =Zn2 ，所以外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上应减少 6.5 g，所以 D 项错
35、误。2(2018哈尔滨高三一模)观察如图装置，下列说法正确的是( )Aa、b 接检流计，该装置为原电池24Ba、b 接直流电源，该装置为电解池Ca、b 接直流电源，铁可能不易被腐蚀Da、b 接检流计或接直流电源，铁都可能是负极答案 C解析 A 项，a、b 接检流计，若液体 c 为非电解质溶液，不满足原电池的构成条件，不能形成原电池，错误；B 项，若液体 c 为非电解质溶液，溶液不导电，所以不能电解，即不是电解池，错误；C 项，若该装置是电解池，Fe 与负极相连做阴极时被保护，即铁可能不易被腐蚀，正确；D 项，接直流电源时，该装置可能为电解池，没有正负极，Fe 做阴极或阳极，错误。3(2018潍
36、坊期中)气体的自动化检测中常常应用根据原电池原理设计的传感器。下图为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。待测气体 部分电极反应产物NO2 NOCl2 HClCO CO2H2S H2SO4则下列说法中正确的是( )A上述气体检测时，敏感电极均作电池负极B检测 Cl2气体时，敏感电极的电极反应式为 Cl22e =2ClC检测 H2S 气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为 O22H 2O4e =4OHD检测 Cl2和 CO 体积分数相同的两份空气样本时，传感器上电流大小、方向相同答案 B解析 A 项
37、，NO 2、Cl 2在正极得电子发生还原反应，H 2S、CO 在负极失电子发生氧化反应，错误；B 项，Cl 2得电子生成 HCl，电极反应式为 Cl22e =2Cl ，正确；C 项，H 2S 失去电子生成硫酸，在酸性条件下，氧气得电子应该生成水，错误；D 项，等体积的 Cl2和 CO 发生原电池反应时，1 mol Cl2得 2 mol 电子，1 mol CO 失去 2 mol 电子，传感器上电流方向相反，错误。4某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr 2O Fe 3 ，设计了盐桥式的原电池，如27图所示。盐桥中装有琼脂与饱和 K2SO4溶液。下列叙述中正确的是( )25A甲烧杯的溶液中发生
38、还原反应B乙烧杯中发生的电极反应为 2Cr3 7H 2O6e =Cr2O 14H 27C外电路的电流方向为从 b 到 aD电池工作时，盐桥中的 SO 移向乙烧杯24答案 C解析 A 项，甲烧杯中发生的反应为 Fe2 e =Fe3 ，为氧化反应，错误；B 项，乙烧杯中发生还原反应，得到电子，错误；C 项，a 极为负极，b 极为正极，外电路的电流由ba，正确；D 项，SO 向负极移动，即移向甲烧杯，错误。245(2018锦州一模)肼(N 2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是( )A电
39、池工作时，正极附近的 pH 降低B当消耗 1molO2时，有 2molNa 由甲槽向乙槽迁移C负极反应式为 4OH N 2H44e =N24H 2OD若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作答案 C解析 电池工作时，O 2在正极发生还原反应：O 22H 2O4e =4OH ，由于生成 OH ，溶液的 pH 增大，A 错误；当消耗 1 mol O2时，电路中转移 4 mol 电子，生成 4 mol OH ，为保持溶液呈电中性，应有 4 mol Na 由甲槽向乙槽迁移，B 错误；N 2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为 4OH N 2H44e =N24H 2O，C 正确；若去掉阳离子交换膜
40、，正极产生的 OH 直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D 错误。6(2019银川质检)如图为以 Pt 为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀 H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是( )26Aa 极为负极，电子由 a 极经外电路流向 b 极Ba 极的电极反应式：H 22e =2HC电池工作一段时间后，装置中 c(H2SO4)增大D若将 H2改为 CH4，消耗等物质的量的 CH4时，O 2的用量增多答案 C解析 a 极通入的 H2发生氧化反应，为负极，电子由 a 极经外电路流向 b 极，以稀 H2SO4为电解质溶液时，负极的 H2被氧化为 H ，总反应为 2H2O 2=2H2O，电池
41、工作一段时间后，装置中 c(H2SO4)减小，则 C 项错误；根据电池总反应：2H2O 2=2H2O，CH 42O 2=CO22H 2O，可知消耗等物质的量的 H2和 CH4，CH 4消耗 O2较多。7可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，其电池反应为Mg2MnF 3=2MnF2MgF 2。下列有关说法不正确的是( )A镁为负极材料B正极的电极反应式为 MnF3e =MnF2F C电子从镁极流出，经电解质流向正极D每生成 1molMnF2时转移 1mol 电子答案 C解析 由电池反应知，镁做还原剂，发生氧化反应，镁极为负极，A 项不符合题意；电池反应中，三氟化锰发生还原反应，B
42、 项不符合题意；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C 项符合题意；锰元素由3 价降至2 价，D 项不符合题意。8(1)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移进入 MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：外电路的电流方向是由_(填“a”或“b” ，下同)极流向_极。27电池的正极反应式为_。(2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：该电池中外电路电子的流动方向为_(填“从 A 到 B”或“从 B 到 A
43、”)。工作结束后，B 电极室溶液的 pH 与工作前相比将_(填“增大” “减小”或“不变” ，溶液体积变化忽略不计)。A 电极附近甲醇发生的电极反应为_。答案 (1)b a MnO 2e Li =LiMnO2(2)从 A 到 B 不变 CH 3OHH 2O6e =6H CO 2解析 (1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知 Li 做负极，MnO 2做正极，所以电子流向是 ab，电流方向则是 ba。根据题给信息“电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通 过 电 解 质 迁 移 进 入 MnO2晶 格 中 ， 生 成 LiMnO2”， 所 以 正 极 的 电 极 反 应 式 为MnO2 e Li =LiMnO2。(2)甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从 A 到 B。B电极上 O2得电子消耗 H ，同时溶液中的 H 移向 B 电极室，所以 B 电极室溶液的 pH 与工作前相比未发生变化。CH 3OH 失电子，生成 CO2和 H ，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电
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