《专题四第2讲.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题四第2讲.pdf（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 专题四 第 2 讲 第 2 页 第 2 讲 原电池 化学电源【2019备考】最新考纲：1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池的分析，涉及正负极判断、离子电子流向、两极反应，如 2019 年碳酸盐燃料电池，2019 年 MgH2O2电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极方程式的书写，如 2019 年 T20(1)、2019 年 T20(3)AlAg2O 电池总反应等。预测 2019年高考延续这一命题特点，一是在选择题考查新型电池的
2、分析，二是在填空题中考查电极反应方程式的书写，特别关注新型电池的分析。考点一 原电池的工作原理 知识梳理 1.原电池的概念：将化学能转化为电能的装置。2.原电池的构成条件(1)能自发地发生氧化还原反应。(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。负极：活泼性较强的金属。正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。(3)电极均插入电解质溶液中。(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。3.工作原理 示例：铜锌原电池 电极反应 负极(锌)：Zn2e=Zn2(氧化反应)正极(铜)：Cu22e=Cu(还原反应)总反应式：ZnCu2=CuZn2 第 3 页 名师助学：辨明三个移动方向：电
3、子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极沿导线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如 MgAlNaOH 溶液组成的原电池，Al 作负极。盐桥的组成和作用：盐桥中装有饱和的 KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。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.原电池原理的三大应用(1)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在 Zn 与稀 H2SO4反应时加入少量 CuSO4溶液能使产生 H2的反应速率加快。(2)比较金属活动性强弱
4、 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。(3)设计制作化学电源 首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。如：根据反应 2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2 设计的原电池为：题组诊断 原电池的工作原理 1.基础知识判断，正确的打“”，错误的打“”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()(4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()第
5、 4 页(5)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()(6)CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能()(7)在内电路中，电子由正极流向负极()(8)某原电池反应为 Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的 KCl 饱和溶液()2.如图所示，在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极 X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为：X外电路Y B.若两电极分别为 Fe 和碳棒，则 X 为碳棒，Y 为 Fe C.X 极上发生的
6、是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应 D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 XY 解析 外电路的电子流向为 X外电路Y，电流方向与其相反，A 项错误；若两电极分别为 Fe 和碳棒，则 Y 为碳棒，X 为 Fe，B 项错误；X 极失电子，作负极，Y 极上发生的是还原反应，X 极上发生的是氧化反应，C 项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D 项正确。答案 D 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 作负极，中 Fe 作负极 B.中 Mg 作正极，电极反应式为 6H2O6e=6OH3H2 C.中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e=Fe2 D
7、.中 Cu 作正极，电极反应式为 2H2e=H2 解析 中 Mg 不与 NaOH 溶液反应，而 Al 能和 NaOH 溶液反应失去电子作负极；中 Fe 在浓 HNO3中钝化，Cu 和浓 HNO3反应失去电子作负极，则 Fe 作正极，A、C 错误；中电池总反应为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为 2Al8OH6e=2AlO24H2O，二者相减得到正极反应式为 第 5 页 6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu作正极，电极反应式为 O22H2O4e=4OH，D 错误。答案 B【归纳总结】1.原电池正、负极判断方法 2.原电池正、负极判断的注意点(1)原电池正、负极的
8、判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。(2)判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如题 3 图。原电池工作原理的应用 4.四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A.B.C.D.解析 相连，电流从流出，金属活动性：；相连，为正极，金属活动性：；相连，上有气泡逸出，则上为 H放电，为正极，金属活动性：；相连，的质量减少
9、，则为负极，金属活动性：。故金属活动性：，B 项正确。答案 B 5.把适合题意的图像填在横线上(用 A、B、C、D 表示)。(1)将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 第 6 页 CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是 。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是 。(3)将(1)中的 CuSO4溶液改成 CH3COONa 溶液，其他条件不变，则图像是 。解析 加入 CuSO4溶液，Zn 置换出 Cu，形成原电池，加快反应速率。
10、(1)a 中Zn 减少，H2体积减小；(2)中由于 H2SO4定量，产生 H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COOHCH3COOH，a 中 c(H)减少，反应速率减小，但产生 H2的体积不变，所以 C 项正确。答案(1)A(2)B(3)C 6.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。请回答下列问题：(1)电极 X 的材料是 ；电解质溶液 Y 是 ；(2)银电极为电池的 极，发生的电极反 ；X 电极上发生的电极反应为 ；(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。解析 原电池中负极发生氧化反应，正极发
11、生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极 X 的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液 Y 是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为，负极：Cu2e=Cu2，正极Age=Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。答案(1)铜(或 Cu)AgNO3溶液(2)正 2Ag2e=2Ag Cu2e=Cu2(3)负(Cu)正(Ag)考点二 化学电源 知识梳理 第 7 页 1.一次电池 碱性锌锰干电池 负极材料：Zn 电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2 正极材料：碳棒 电极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH 总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 锌银电
12、池 负极材料：Zn 电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2 正极材料：Ag2O 电极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH 总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：总反应式：2H2O2=2H2O(1)酸性介质 负极：2H24e=4H 正极：O24H4e=2H2O(2)碱性介质 负极：2H24OH4e=4H2O 正极：O22H2O4e=4OH(3)熔融的金属氧化物作介质 负极：2H24e2O2=2H2O 正极：O24e=2
13、O2 第 8 页(4)碳酸盐作介质 负极：2H24e2CO23=2H2O2CO2 正极：O24e2CO2=2CO23 提醒：原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应，O2在正极发生还原反应。书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响(溶液的酸碱性、传导离子)。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。题组诊断 “常考不衰”的燃料电池 1.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()A.电子由 O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反应 C.该电池的负极反应式为：CH3C
14、H2OH3H2O12e=2CO212H D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 解析 燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，A 错误、B 正确；由图可知负极反应物为 CH3CH2OH(碳元素的化合价平均显2价)，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0价)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，C 项错误。答案 AC 2.(2019南京学情调研)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为：2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)24
15、，下列说法正确的是()A.充电时，电解质溶液中 K向阳极移动 B.充电时，电解质溶液中 c(OH)逐渐减小 第 9 页 C.放电时，负极的电极反应式为 Zn4OH2e=Zn(OH)24 D.放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)解析 放电时，Zn 为负极，发生反应：Zn4OH2e=2Zn(OH)24，O2在正极反应：O24e2H2O=4OH；充电时，阴极反应：Zn(OH)242e=Zn4OH，阳极反应：4OH4e=O22H2O。A 项，充电时，OH移向阳极，错误；B 项，充电时，总反应为：2Zn(OH)24=2ZnO24OH2H2O，c(OH)增大，错误；D
16、项，电路中通过 2 mol 电子时，消耗 0.5 mol O2，错误。答案 C 3.(2019江苏化学，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A.反应 CH4H2O=催化剂3H2CO，每消耗 1 mol CH4转移 12 mol 电子 B.电极 A 上 H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2O C.电池工作时，CO23向电极 B 移动 D.电极 B 上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO23 解析 A 项，C4H4C2O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移 6 mol 电子，错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以 A电极即负极上 H2参与
17、的电极反应为：H22eCO23=CO2H2O，错误；C 项，原电池工作时，阴离子移向负极，而 B 极是正极，错误；D 项，B 电极即正极上 O2参与的电极反应为：O24e2CO2=2CO23，正确。答案 D【方法技巧】新型充电电池 4.(2019南京盐城一模)最近我国科学家发明“可充电钠二氧化碳电池”(如下图)，放电时电池总反应为：4Na3CO2=2Na2CO3C。下列说法错误的是()第 10 页 A.充电时，钠箔与外接电源的负极相连 B.电池工作温度可能在 200 以上 C.放电时，Na向正极移动 D.放电时，正极的电极反应为：4Na3CO24e=2Na2CO3C 解析 从电池的总反应可知，
18、钠单质为电源的负极，充电时接电源的负极，A 项正确；钠的熔点低，高温下会熔化，B 项错误；放电时，发生原电池反应，负极：Nae=Na，正极：3CO24e4Na=2Na2CO3C，Na在负极生成，正极消耗，移向正极，C、D 正确。答案 B 5.(2019通扬泰淮三调)一种钒多卤化物电池结构示意图如图所示，电池和储液罐均存储有反应物和酸性电解质溶液。电池中发生的反应为 2VCl2BrCl22VCl3Br。下列说法正确的是()A.VCl2存储在正极储液罐内 B.放电时 H从负极区移至正极区 C.充电时电池的负极与电源的正极相连 D.充电时阳极反应为 Br2Cl2e=BrCl2 解析 放电时原电池反应
19、，V 由2 价升高到3 价，发生氧化反应：V2e=V3，作负极；正极发生还原反应：BrCl22e=Br2Cl。VCl2存储在负极储液罐内，A 错误；正极区，阴离子数增多，H移向正极平衡电荷，B项正确；充电时负极接电源的负极，C 错误；充电时阳极反应为正极的逆反应，正确。答案 BD【归纳总结】可充电电池原理示意图 1.判断正、负极反应物，正确推断生成物 第 11 页(1)金属单质参加反应一般作负极参加反应。(2)还可以从电子流向、反应类型(负氧正还)等判断。(3)燃料电池燃料在负极反应，O2在正极反应。推断生成物一是要注意溶液的性质，如碱性条件下，不能生成 CO2，应生成 CO23；二是注意题给
20、图示或信息，如 Zn 作负极反应，在不同的条件下产物可能是 Zn2、ZnO、Zn(OH)2等。2.根据化合价升降配平得失电子数目。3.根据溶液的性质及电荷守恒补项平衡电荷。注意利用传导离子(碱性溶液中的OH、酸性溶液中的 H、熔融金属氧化物中的 O2、熔融碳酸盐中的 CO23)平衡电荷，传导离子往往在一极生成，另一极消耗。选择题中经常考查离子的移动方向，判断的前提依然是正、负两极电极反应式的书写。例如乙醇氧气燃料电池在酸性、熔融金属氧化物、熔融碳酸盐作介质下负极反应式，C2H6O 12e 2CO2，反应物总带 12 个正电荷，生成物无负电荷，利用传导离子平衡电荷分别有：C2H6O 12e 2C
21、O212H、C2H6O 12e6CO23 8CO2、C2H6O 12e6O2 2CO2，再根据原子守恒配平。4.根据原子守恒补 H2O 等配平，检查三大守恒。电极方程式的书写 1.按要求完成下列填空(1)化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图 1 所示，写出该电池的负极反应式：。(2)甲醇燃料电池的工作原理如图 2 所示，则该电池负极的电极反应式为 。(3)“镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图 3 所示，该电池的正极反应式为 。(4)图 4 是直接硼氢化钠过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近的 pH 将 (填“增
22、大”“减小”或“不变”)，负极的电极反应式 第 12 页 为 。(5)(2019无锡一模)以 NO2、O2、熔融 NaNO3组成的燃料电池装置如下图 5 所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物 Y，则该电极反应式为 。(6)(2019江苏化学)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有 Cr2O27的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上 Cr2O27转化为 Cr3，其电极反应式为 解析(1)由图 1 可知 O2在正极反应，则 H2NCONH2在负极和 H2O 反应生成CO2和 N2：H2NCONH2H2ON2CO2，N 的化合价从3 升高到 0 价，由电子守恒有：H2NCONH2H2
23、O6eN2CO2，利用 H平衡电荷：H2NCONH2H2O6e=N2CO26H。(2)同理 CH3OH 在负极反应生成 CO2。(3)ClO在正极发生还原反应生成 Cl。(4)正极：H2O22e=2OH，pH 增大。负极 BH4(H 显1 价)BO2。(5)NO2和 O2生成一种氧化物(N2O5)。电极上O2发生还原反应，电极上NO2发生氧化反应生成N2O5：NO2eN2O5，利用传导离子 NO3平衡电荷：NO2NO3e=N2O5。(6)Cr2O27得 6e生成Cr3，溶液呈酸性，有：Cr2O276e14H=2Cr37H2O。答案(1)CO(NH2)2H2O6e=CO2N26H(2)CH3OH
24、H2O6e=CO26H(3)ClO2eH2O=Cl2OH(4)增大 BH4 8e8OH=BO26H2O(5)NO2NO3 e=N2O5(6)Cr2O276e14H=2Cr37H2O 新型电池分析 2.(2019徐宿连三模)以 N2和 H2为反应物、溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可 第 13 页 制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法不正确的是()A.b 电极为负极，发生氧化反应 B.a 电极发生的反应为 N28H6e=2NH4 C.A 溶液中所含溶质为 NH4Cl D.当反应消耗 1 mol N2时，则消耗的 H2为 67.2 L 解析 A 项，b 极 H2发生氧化反应，为负极，正
25、确；B 项，a 极 N2发生还原反应，由于溶液呈酸性，生成 NH4，正确；C 项，N2和 H2生成氨气，由于加入盐酸，生成 NH4Cl，所以 A 为 NH4Cl，正确；D 项，没有状态，无法计算 H2的体积，错误。答案 D 3.(2019苏锡常镇一调)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如下图。下列说法正确的是()A.该装置是将电能转变为化学能 B.正极的电极反应为：C2O242e=2CO2 C.每得到 1 mol 草酸铝，电路中转移 3 mol 电子 D.利用该技术可捕捉大气中的 CO2 解析 原电池将化学能转化为电能，A 项错误；正极发生得电子的还原反应：2CO24e=C2O24，
26、B 项错误；得到 1 mol Al2(C2O4)3转移 6 mol 电子，C 项错误。答案 D 4.(2019南京三模)锂空气电池充放电基本原理如图所示，下列说法不正确的是()A.充电时，锂离子向阴极移动 B.充电时阴极电极反应式为 Lie=Li C.放电时正极电极反应式为 O24e2H2O=4OH D.负极区的有机电解液可以换成水性电解液 解析 A 项，放电时，负极：Lie=Li，正极：O24e2H2O=4OH。第 14 页 因此充电时，阴极：Lie=Li，阳极：4OH 4e=2H2OO2，充电时，锂离子向阴极移动，A、B、C 正确。D 项，若换成水性电解质，锂能与水反应生成LiOH 和 H
27、2，错误。答案 D【知识网络回顾】1.(2019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()A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的 c(SO24)减小 C.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 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(SO24)不变，错误；C 项，在乙池中 Cu22e=Cu，同时甲池中的 Zn2通过阳离子交换膜
28、进入乙池中，则有 Cu2Zn2，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。答案 C 2.(2019苏州期中)NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如图所示的装置对 NO2进行回收利用，装置中 a、b 均为多孔石墨电极。下列说法正确的是()A.a 为电池的负极，发生还原反应 B.电子流向 a 电极用电器b 电极溶液a 电极 C.一段时间后，b 极附近 HNO3浓度增大 D.电池总反应为 4NO2O22H2O=4HNO3 第 15 页 解析
29、 A 项，燃烧电池，O2在正极发生还原反应，NO2在负极发生氧化反应，错误；B 项，“电子不入水”，溶液中是离子的定向移动，错误；C 项，b 极区发生反应：O24H4e=2H2O，负极区发生反应：4NO24e4H2O=8H4NO3，错误。答案 D 3.(2019盐城质检)快速充电电池的电解液为 LiAlCl4SOCl2，电池的总反应为4LiClSSO24Li2SOCl2。下列说法正确的是()A.该电池的电解质可为 LiCl 水溶液 B.该电池放电时，负极发生还原反应 C.充电时阳极反应式为 4ClSSO24e=2SOCl2 D.放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极 解
30、析 A 项，该电池的电解质溶液不能是 LiCl 的水溶液，因为 Li 能和水发生反应，错误；B 项，电池放电时，负极发生氧化反应，错误；D 项，放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。答案 C 4.(1)H2S 是一种无色、有毒且有恶臭味的气体。煤的低温焦化，含硫石油开采、提炼，橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有 H2S 产生。有人研究设计了一种硫化氢空气燃料电池，总反应式为 2H2SO2=2S2H2O，简易结构如图1 所示。硫化氢应通入到电极 (填“a”或“b”)。b 极发生的电极反应为 。(2)(2019苏北四市一模)天然气是一种重要的清洁能源和
31、化工原料，其主要成分为甲烷。科学家用氮化镓材料与铜组装如图 2 的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以 CO2和 H2O 合成 CH4。写出铜电极表面的电极反应式 。第 16 页 为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量 (填“盐酸”或“硫酸”)。(3)GET 公司开发的 LiSO2Cl2军用电池，其示意图如图 3 所示，已知电池总反应为 2LiSO2Cl2=2LiClSO2，则电池工作时，正极的电极反应式为 。(4)(2019泰州一模)利用固体氧化物电解池(SOEC)通过电解方式分解氮氧化物如图 4，该电源的 b 端是 极，写出电解池中通入 NO 的电极反应式：。答案(1)b H
32、2SO22e=SH2O(2)CO28e8H=CH42H2O 硫酸(3)SO2Cl22e=2ClSO2(4)负 2NO4e=N22O2 1.下列电池工作时，O2在正极放电的是()解析 A 项，锌锰干电池的正极为二氧化锰得电子，A 错误；B 项，燃料电池正极为氧气得电子，B 正确；铅蓄电池正极为二氧化铅得电子，C 错误；镍镉电池的正极为氢氧化镍得电子，D 错误。答案 B 2.把 a、b、c、d 四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若a、b 相连，a 为负极；c、d 相连，d 上有气泡逸出；a、c 相连，a 极减轻；b、d 相连，b 为正极。则四种金属的活泼性顺序为()A.abcd
33、B.acbd C.acdb D.bdca 第 17 页 解析 依据金属的活泼性相对强弱的判断及原电池的正、负极的判断可知：a、b相连，a 为负极，则 ab；c、d 相连，d 上有气泡逸出，则 c 为负极，即 cd；a、c 相连，a 极减轻，a 为负极，即 ac；b、d 相连，b 为正极，则 db。答案 C 3.(2019江苏化学)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是()A.Mg 电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的 pH 增大 D.溶液中 Cl向正极移动 解析 MgH2O2海
34、水电池，活泼金属作负极，发生氧化反应：Mg2e=Mg2，H2O2在正极发生还原反应：H2O22e=2OH(由于中性溶液生成 OH)，A 项、B 项错误，C 项正确。由于负极阳离子(Mg2)增多，Cl向负极移动平衡电荷，D 错误。答案 C 4.某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断合理的是()A.若铬比铁活泼，则电子经外电路由铁电极流向铬电极 B.若铬比铁活泼，则铁电极反应式为 2H2e=H2 C.若铁比铬活泼，则溶液中 H向铁电极迁移 D.若铁电极附近溶液 pH 增大，则铁比铬活泼 解析 若铬比铁活泼，则铬为负极，铁为正极，电子由负极(铬)流向正极(铁)，正极反应为
35、2H2e=H2，A 项错误，B 项正确；C 项，若铁比铬活泼，则铁为负极，铬为正极，溶液中的 H在正极(铬)得电子，H向铬电极迁移，错误；D 项，铁电极附近 pH 增大，说明 H得电子生成 H2，铁电极为正极，铬为负极，错误。第 18 页 答案 B 5.下图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A.电极上发生还原反应，作原电池的正极 B.电极的电极反应式为：Cu22e=Cu C.该原电池的总反应为：2Fe3Cu=Cu22Fe2 D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子 解析 从电极的活泼性，可知电极是负极，电极是正极，分别发生还原反应和氧化反应，A 对 B 错。进而可知总反应是
36、 2Fe3Cu=Cu22Fe2，C 项正确。D 项盐桥的作用是平衡电荷，使原电池形成稳定的电流，错误。答案 AC 6.(2019南通、泰州一模)锌空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时 Zn 转化为 ZnO。该电池工作时下列说法正确的是()A.氧气在石墨电极上发生氧化反应 B.该电池的负极反应为 ZnH2O2e=ZnO2H C.该电池放电时 OH向石墨电极移动 D.该电池充电时应将 Zn 电极与电源负极相连 解析 氧气在石墨电极上发生还原反应，A 错；电解质溶液呈碱性，不可能有 H生成，B 错；放电时 OH向负极(Zn 极)移动，C 错；Zn 为原电池的负极，充电时为电
37、解池的阴极，与电源负极相连，D 正确。答案 D 7.(2019无锡期末)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置(总反应方程式为 C6H12O66O2=6CO26H2O)，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极区溶液的 pH 减小 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.负极电极反应方程式为：6H2OC6H12O624e=6CO224H 第 19 页 解析 燃料电池，O2在正极反应：4HO24e=2H2O，负极反应为：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H从负极区移向正极区，负极区 pH 减小，A错误，B、C
38、、D 正确。答案 A 8.(2019南通一调)某浓差电池的原理示意如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl 的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法正确的是()A.电子由 X 极通过外电路移向 Y 极 B.电池工作时，Li通过离子导体移向 b 区 C.负极发生的反应为：2H2e=H2 D.Y 极每生成 1 mol Cl2，a 区得到 2 mol LiCl 解析 由图可知 X 极有 H2生成，说明发生反应 2H2e=H2(还原反应)，X 为正极，C 项错误；Y 极有 Cl2生成，说明海水中的 Cl反应：2Cl 2e=Cl2(氧化反应)，Y 为负极，电子由 Y 极经外电路移向 X 极，A 项错误；
39、a区 H反应，正电荷减少，Li通过离子导体移向 a 区，与 Cl结合生成 LiCl 溶液，B 项错误；D 项，Y 极生成 1 mol Cl2，则 a 区 2 mol H反应生成 1 mol H2，2 mol Li移到 a 区，得 2 mol LiCl，正确。答案 D 9.(2019通扬泰淮宿徐二调)某柔性燃料电池(以甲醇为燃料，酸性介质)结构示意如图。下列有关说法正确的是()A.电池工作时，电子由 A 电极经外电路流向 B 电极 B.电池工作时，减少的化学能完全转化为电能 C.A 电极发生的电极反应为：CH3OH6eH2O=CO26H D.B 电极每消耗 1 mol O2，电池中减少 4 mo
40、l H 解析 A 电极为负极，电极反应为 2CH3OH12e2H2O=2CO212H，B 电极为正极，电极反应为：3O212e12H=6H2O，电子从负极流出，经外电路流向正极，A、C 正确；电池工作时，H没有变化，D 项错误；电池工 第 20 页 作时，总有部分化学能转化为热能，B 项错误。答案 AC 10.(2019泰州期末)一种用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是()A.该电池工作时，每消耗 22.4 L NH3转移 3 mol 电子 B.电子由电极 A 经外电路流向电极 B C.电池工作时，OH向电极 B 移动 D.电极 B 上发生的电极反应为：O24
41、H4e=2H2O 解析 A 项，NH3没有指明标准状况，错误；B 项，通入 O2一极为正极，通入NH3为负极，电子由负极流向正极，正确；C 项，原电池中，阴离子(OH)移向负极，错误；D 项，电解质为 NaOH，所以电极反应式中不可能有 H参加，错误。答案 B 11.(2019常州一模)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中的有机物可用 C6H10O5表示。有关说法正确的是()A.b 电极为该电池的负极 B.b 电极附近溶液的 pH 减小 C.a 电极反应式：C6H10O5 24e7H2O=6CO224H D.中间室：Na移向左室，Cl移向右室 解析 在 b 电极上 N
42、O3转变为 N2，发生还原反应，故 b 电极为正极，电极反应式为 2NO310e12H=N26H2O，电极附近 pH 增大，A、B 错误；在a 电极上 C6H10O5失电子生成 CO2和 H，C 正确；电池工作时，电解质溶液中的 Na向正极(b 极)移动，Cl向负极(a 极)移动，D 错误。答案 C 12.(2019南京、盐城一模)最近中美研究人员发明了一种可快速充放电的铝离子电池，该电池电解质为离子液体AlCl3/EMIMCl，放电时有关离子转化如图 第 21 页 所示。下列说法正确的是()A.放电时，负极发生：2AlCl4e=Al2Cl7Cl B.放电时，电路中每流过 3 mol 电子，正
43、极减少 27 g C.充电时，泡沫石墨极与外电源的负极相连 D.充电时，阴极发生：4Al2Cl73e=Al7AlCl4 解析 A 项，负极为 Al，电极反应式为 Al3e7AlCl4=4Al2Cl7，错误；B项，负极的 Al 失去 3 mol e时，质量减少 27g，错误；C 项，充电时，原电池的正极材料接电源的正极，错误；D 项，将原电池的负极颠倒即为电解池的阴极，正确。答案 D 13.(1)理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。根据氧化还原反应 Fe2Fe3=3Fe2设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂饱和KNO3溶液。请回答下列问题：电解质溶液 X 是 ；电解质溶液 Y
44、是 。写出两电极的电极反应式。铁电极 ；石墨电极：。外电路中的电子是从 电极流向 电极。(填“Fe”或“C”)盐桥中向 X 溶液中迁移的离子是 (填字母)。A.K B.NO3 C.Ag D.SO34(2)请将氧化还原反应 3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O 设计成原电池，在下列方框中画出装置图，并写出相应的电极反应式。正极：；负极：。解析(1)根据反应，Fe 作负极，C 作正极，负极电解液中应含有亚铁离子，正极反应为 Fe3eFe2，因而 Y 为含 Fe3的电解质溶液。外电路中电子由负极流向正极。Fe 是负极，因而盐桥中向 X 溶液中迁移的是阴离子即为 第 22 页 NO3。答
45、案(1)FeCl2(或 FeSO4)FeCl3或 Fe2(SO4)3 Fe2e=Fe2 2Fe32e=2Fe2 Fe C B(2)NO33e4H=NO2H2O Cu2e=Cu2 14.(1)(2019常州一模)使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中 CO 含量，其模型如图 1 所示。这种传感器利用了原电池原理，则该电池的负极反应式为 。(2)(2019南京、盐城、连云港二模)利用反应 NO2NH3N2H2O(未配平)消 除NO2的 简 易 装 置 如 图2所 示。电 极b的 电 极 反 应 式为 ；消耗标准状况下 4.48 L NH3时，被消除的 NO2的物质的量为 。(3)(2019无锡
46、一模)利用原电池原理，用 SO2、O2和 H2O 来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式：。(4)(2019南京盐城二模)某锂电池的电解质可传导 Li，电池反应式为：LiC6CoO2C6LiCoO2。电池放电时，负极的电极反应式为 ，Li向 移动(填“正极”或“负极“)。(5)(2019盐城三模)一种镁锂双离子二次电池的装置如下图所示：放电时，迁移至正极区的离子是 。充电时，阳极的电极反应式为 。第 23 页 解析(1)CO 在负极上发生氧化反应生成 CO2，电极反应式为 COH2O2e=CO22H。(2)NO2中 N
47、 显4 价，NH3中 N 显3 价，由反应的转化关系可知，NO2在 b 极上得电子生成 N2的同时得到 OH，电极反应式为 2NO28e4H2O=N28OH；根据得失电子守恒可知，在反应中有关系式 3NO24NH3，故当消耗0.2 mol NH3时，消除的 NO2为 0.15 mol。(3)在该电池的负极上，SO2失电子转变为 SO24，电极反应式为 SO22H2O2e=4HSO24。答案(1)COH2O2e=CO22H(2)2NO28e4H2O=N28OH 0.15 mol(3)SO22H2O2e=4HSO24(4)LiC6e=LiC6 正极(5)Li LiFePO4xe=Li1xFePO4xLi