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1、4.1 原电池分层解读考点一原电池工作原理i.将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中，如图所示，下面有关说法正确的是铜片q 3/锌片 _ T A.Zn是正极，Cu是负极信稀硫能B.电子从Cu片经导线流向Zn片C.Zn极有铜析出D.Cu极上有气泡产生【答案】D【解析】A.将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中构成原电池，由于金属性ZnCu,则Zn是负极，Cu是正极，A错误；B.Zn是负极，Cu是正极，电子从Zn片经导线流向Cu片，B错误；C.Zn是负极，Zn溶解，没有铜析出，C错误；D.Cu是正极，正极上氢离子放电，则Cu极上有气泡产生，D正确；答案选D。2.
2、在盛有稀H2sCU的烧杯中放入用导线连接锌片和铜片，下列叙述正确的是A.S0：向铜片移动B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有02逸出D.铜片上有H2逸出【答案】D【解析】Zn、Cu、硫酸构成的原电池金属锌做负极，金属铜做正极。A.原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，溶液中的S0：移向负极，即向锌片移动，故A错误；B.电子通过导线由锌片流向铜片，故B错误；C.正极上放电的是氢离子，正极有氢气逸出，故C错误;D.金属铜做正极，正极上放电的是氢离子，有氢气逸出，故D正确。故选D。3.下列变化中属于原电池反应的是A.铁锈可用稀盐酸洗去B.在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜C.红热的铁丝与水
3、接触表面形成蓝黑色保护层D.在 Fe与稀H2SO4反应时，加儿滴CuS04溶液，可加快H2的产生【答案】D【解析】A.铁锈可用稀盐酸洗去是因为铁锈能与HC1反应生成FeCb和水，没有形成原电池，故 A 错误;B.金属铝是比较活泼的金属，在空气中放置的时候能与氧气反应，表面迅速被氧化形成致密的保护膜，与原电池无关，故 B 错误；C.红热的铁丝和水直接反应生成黑色的四氧化三铁和氢气，不符合原电池构成条件，故 C 错误；D.加儿滴CuSCM溶液后，铁与CuS04反应生成单质C u,然后铁和铜在稀H2s04溶液中形成原电池，加快了铁与稀H2sCU的反应速率，故 D 正确;故选D。4.下列装置中，能构成
4、原电池的是稀 H2sCh（甲）（乙）（M）只有（甲）B.只有（乙）C.只有（丙）D.除（乙）均可以【答案】C【解析】A.没有用导线连接形成闭合回路，所以不能构成原电池，故 A 错误；B.两电极材料相同，所以不能构成原电池，故 B 错误：C.有两个活泼性不同的电极，且两电极插入电解质溶液中，两电极间构成闭合回路，能自发的进行氧化还原反应，所以该装置能构成原电池，故 C 正确；D.乙醇是非电解质，且电极和乙醇不能自发的发生氧化还原反应，所以不能构成原电池，故 D 错误；故选Co5.如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下。则卡片上的描述合理的是Cu lZ n
5、53：-2021.6.18,实验后的记录:稀 H：SO,C u为正极，Zn为负极C u极上有气泡产生，发生还原反应SO：向C u极移动若有0.5 m ol电子流经导线，则可产生0.25 mol气体电子的流向是：CuZn正极反应式：Cu+2e-=C M+,发生氧化反应A.B.C.D.【答案】A【解析】根据分析可知，Z n为负极，C u为正极，故正确；根据分析，C u电极上发生的电极反应为：2H+2e-=H2f,所以C u极上有气泡产生，发生还原反应，故正确；原电池中，阴离子向负极移动，Z n为负极，则SO：向Z n极移动，故错误；由2H+2sH2T可知，有0.5mol电子流向导线，产生氢气0.2
6、5m ol,故正确；原电池外电路，电子由负极经导线流向正极，电流与电子运动方向相反，电流由正极流向负极，Z n为负极，C u为正极，则电流的流向是：CuZ n,故错误；根据分析，负极反应式:Zn-2e=Zn2+,发生氧化反应，正极反应式：2H+2y=比3发生还原反应，故错误；综上所述正确，故选A。6.南京工业大学IA M团队将蚕茧炭化形成氮掺杂的高导电炭材料，该材料作为微生物燃料电池的电极具有较好的生物相容性，提升了电子传递效率。利用该材料制备的微生物电池可降解污水中的有机物（CH3CH0为例），其装置原理如图所示。下列判断错误的是炭化蚕茧A.该微生物电池在处理废水时还能输出电能B.该微生物电
7、池工作时，电流由b 极经负载流到a 极C.该微生物电池原理图中的离子交换膜为阴离子交换膜D.该微生物电池的负极反应为CH3CHO+3Hq-10e=2CC2 T+10H*【答案】C【解析】A.该微生物电池在处理废水时，将化学能转化为电能，能输出电能，故 A 正 确；B.根据装置图分析，a 电极为原电池的负极，b 电极为正极，该微生物电池工作时，电子由负极a 极经负载流到正极b 极，电流的流向与电子的流向相反，电流由b 极经负载流到a 极，故 B 正确：C.由装置图可知，负极上乙醛放电生成的氢离子经离子交换膜流向正极，离子交换膜为质子交换膜，故c 错误；D.微生物电池中，a 电极为电池的负极，酸性
8、条件下乙醛在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH,CHO+3H?O-10e=2CO2 T+1OH*,故 D 正确。故答案：C7.按要求完成下列各题。（1）氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图中所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许离子通过，氯 气 的 逸 出 口 是（填标号）。精制盐水稀NaOH溶液甲（2）HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图乙所示，两电极区间用允许K+、FT通过的半透膜隔开。乙半透膜电池负极电极反应式为;放电过程中需补充的物质A 为(填 化 学 式)。如图乙所示HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与02的反应，将化学能转
9、化为电能，其反应的 离 了 方 程 式 为。【答案】(1)Na*a(2)HCOO+2OH-2e=HCO；+H,O H2solt 2HCOOH+2OH+O2=2HCO；+2H,Osg2HCOO+O2=2HCO；【解析】(1)工业上常采用电解饱和食盐水的方法制备CU，该过程中，阳极的电极反应式为2C r-2e-=C U T,阴极的电极反应式为2HQ+2e-=凡 T+2OH-,为防止生成的C1?和O H发生反应，通常采用阳离子交换膜，则该装置中的离子膜只允许Na+通过；氯气在阳极产生，逸出口为a。故答案为：Na*；a；(2)原电池工作时，负极发生失电子的氧化反应，根据图示中各电极上物质变化，负极上H
10、COO-被氧化为HCO；,电极反应式为HCOO+2O H-2e-=H C O；+H q,根据图示，加入A 发生的离子反应为4Fe2+4H+O2=4Fev+2H2O,消耗H+，K2s0,从装置中流出，故放电过程中加入的物质A 为H2s04。故答案为：HCOO+2OH-2e=HCO3+H2O；H2SO4；该燃料电池的正极Fe?+和Fe3+存在着循环，正极上本质是0?得到电子，故燃料电池本质是HCOOH和0?反应生成HCO；,结合原子守恒和电荷守恒，其反应的离了方程式为2HCOOH+2OH+O2=2HCO；+2 H q 或2HCOO+O2=2HCO；,故答案为：2HCOOH+2OH.+O2=2HCO
11、；+2 H q 或2HCOCT+O2=2HCO3。8.应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，进行实验:i.K 闭合时，指针偏移。放置一段时间后，指针偏移减小。i i.随后向U形管左侧逐滴加入浓F e 4 S O)溶液，发现电流表指针的变化依次为偏移减小t回到0刻度t逆向偏移。(1)实验i 中银作 极。(2)综合实验i、i i 的现象，得出A g*和F e?+反应的离子方程式是【答案】(1)正(2)F e2+A g+=i F e3+A g【解析】实验i,K闭合时，指针偏移，说明形成了原电池，放置一段时间后，指针偏移减小；实验i i
12、,向 U形管左侧逐滴加入浓F e2(S O4)3溶 液,电流表指针的变化依次为偏移减小一回到0刻度一逆向偏移，实验i i 左侧的电极反应为F e3+e =F e2+；则实验i 左侧的电极反应为F e -e-Fe o(1)根据分析，实验i 左侧Fe?+失电子被氧化成Fe3*,则石墨电极为负极，银作正极；答案为：正。(2)实验i 中，石墨电极电极反应为Fe2+-e=Fe3+,银为正极，电极反应为A g+e=A g；而实验i i 向 U形管左侧加入浓硫酸铁溶液，指针先回到0刻度，最终指针的偏移方向与实验i 相反，可知发生的反应为可逆反应,反应的离子方程式为Fe2+A g+U Fe3+A g；答案为：
13、Fe2+A g+F e3+A go9.回答下列问题(1)N O2 O 2和熔融N aN C h 可制作燃料电池，其原理见图1,石 墨 I 为电池的 极；该电池在(2)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2所示:甲电极 负载一|乙电极多孔碳电极回答下列问题:图2电 池 中 的 负 极 为(填“甲 或 乙”)，甲 的 电 极 反 应 式 为,电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗02的体积(标准状况下)约为 L。【答案】(1)负 NCh+NO 厂 e=N2C5(2)甲 CO(NH2)2+H2O-6e=CO2f+N
14、2T+6H+33.6【解析】(1)该燃料电池中，正极上通入0 2,石墨n为正极，电极反应式为O2+2N2O5+4e=4NC)3,负极上通入N 0 2,石 墨I为负极，电极反应式为NO2+NO；-e=N2O5。(2)根据图示可知，甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电极反应式为CO(NH2)2 +H2O-6e=CO2f+N 2T+6H-,该反应的总方程式为2co(NH2)2+3O2=2CC)2+2N2+4H2O,根据关系式2co(NH2”302可知，电池工作时，理论上每净化 I mol 尿素，消耗 O；的体积为 1.5 m
15、olx22.4 L mol l=33.6 L,考点二化学电源1 0.直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，是一种具有现实意义的节能减排新技术，如图是一种DCFC的结构示意图。下列有关法不正确的是A.负极的电极反应为：C-4e+2CO；-=3CO2B.若电子由电极a 沿导线经负载流向电极b,则入口 A 加入的物质为固体碳C.DCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率相同D.放电过程中放出标准状况下CO211.2L时转移2moi电子【答案】C【解析】A.直接碳燃料电池(DCFC)是一种以固体碳(煤、石墨、活性炭等)为原料的燃料电池，碳为还原剂，在负极反应，因此负
16、极的电极反应为：C-4 e+2CO=3CO2,故 A 正确；B.若电子由电极a 沿导线经负教流向电极b,电极a 为负极，根据A 分析得到入口 A 加入的物质为固体碳，故 B 正确；C.DCFC与煤直接燃烧发电能量的利用率不相同，DCFC是化学能直接转化为电能，煤直接燃烧发电，有一部分化学能转化为了热能，其能量利用率比DCFC能量利用率低，故 C 错误；D.负极的电极反应为：C-4e+2CO；-=3C C h,正极电极反应式为0?+4e+2CCh=2COf,放电过程中放出 Imol CO2转移4mol电子，因此标准状况下CO2U.2L即物质的量().5mol时，转移2mol电子，故 D 正确。综
17、上所述，答案为C。1 1.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是电子从b 流出，经外电路流向aB.HS-在硫氧化菌作用下转化为SO：的反应是：HS+4H2O8e=S0：+9H+C.该电池在高温下进行效率更高D.若该电池有0.4mol电子转移，则有0.45molH+通过质子交换膜【答案】B【解析】A.由分析可知，电极b 是电池的正极，a 是负极，则电子从a 流出，经外电路流向b,故 A 错误;B.由分析可知，电极a 为微生物燃料电池的负极，在硫氧化菌作用下，硫氢根离子在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为
18、HS+4H2O8e=S0：+9H+,故 B 正确；C.微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故 c 错误；D.由分析可知，正极的电极反应式为0?+4e-+4H+=2H9,则当电池有0.4mol电子转移时、负极区有0.4mol氢离子通过质子交换膜加入正极区，故 D 错误；故选B。12.一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中含酚废水中有机物可用CeHQH表示，左、中、右室间分别以离子交换膜分隔。已知C6H50H具有弱酸性和还原性，下列说法错误的是co.离子交换膜A低浓度含酚废水高浓度含酚废水A.左室中的电极反应为C6
19、H50H-28e-+11H2O=6CO,T+28H+B.右室中的电板反应为2NO；+1(V+6H2O=N2 T+120HC.电池中每通过Im oleZ 相同条件下产生CO?与 N?的体积比为2：1D.A 为阴离子交换膜，B 为阳离子交换膜【答案】C【解析】A.由分析可知，左侧电极为负极，在厌氧菌作用下，C6H50H在负极上失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6HsOH-28e-+1110=6CO2 T+28H+,故 A 正确；B.由分析可知，右侧电极为正极，在反厌氧菌作用下，NO：在正极得到电子发生还原反应生成N 2,电极反应式为2NO；+10e-+6HQ=N 2T+12O H-,
20、故 B 正确；C.由得失电子数目守恒可知，电池中每通过Im ole,产生相同条件下CO?与N?的体积比为条5=1 5:7,故 C 错误；D.由分析可知，电池放电时，电解质溶液中Na+离子通过阳离子交换膜B 移向正极，C离子通过阴离子交换膜移向负极，氯化钠溶液变为淡盐水，故 D 正确；故选C13.一种新型NaCaFeO3可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是钠离子交换膜Na电极之 丽 一r有机电解质X有机电解质Cal-eO,电极A.放电时N 为正极,电极反应为:2CaFeO3+2e=2CaFeO2.s+O2-B.充电时，M 应与电源的正极相连接C.放电时，Na+向 M 电极移动D.电极
21、材料中，单位质量放出的电能大小：NaLi【答案】A【解析】A.据分析可知，放电时N 为正极，电极反应为：2CaFeO3+2e=2CaFeO2.5+O3,A 正确:B.由分析可知，M 极为原电池的负极，故充电时，M 应与电源的负极相连接，B 错误；C.放电时，M 电极为负极带正电，Na+向 N 极移动，C 错误；D.电极材料中，N a 的单位质量放出的电能为点，L i的单位质量放出的电能为:，故 Na2【答案】B【解析】A.放电时，N a失电子作负极、N i作正极，电解质溶液中阴离子向负极移动，所以CIO,向负极移动，A 错误：B.放电时，N a失电子作负极、N i作正极，B 正确；C.放电时，
22、电子从负极经导线回到正极，不能流经电解液，C 错误；D.充电时，原来的正极N i作电解池的阳极，N a作电解池阴极，则阳极发生的反应为原来正极反应式的逆反应：2CO+C-4e=3CO2,D 错误；答案选B。1 5.镁一次氯酸盐燃料电池的工作原理如图所示，该电池的总反应为Mg+CQ+H2O=Mg(OH)2+Cl-。下列有关说法正确的是；电极C|；P a 电极C1+OH A.该燃料电池中镁作负极，发生还原反应/CIO41 CIO+H2OB.该电池工作时，正极a 附近的pH将不断增大C.负极的电极反应式为ClO+2e-+H2O=Cl+2OH-D.b 电极发生还原反应，电路中每转移O.lmol电子，理
23、论上生成O.lmolCT【答案】B【解析】A.镁作负极，负极上镁失电子发生氧化反应，A 项错误；B.放电时，该电池正极的电极反应式为CKT+H2O+2e=C+2O H-,所以a 电极附近的pH将不断增大,B 项正确；C.该电池负极的电极反应式为Mg-2e+2OH=Mg(OH)2,C 项错误；D.由图可知，a 电极为正极，发生还原反应，电路中每转移0 1 mol电子，理论:生成0.05 mol C，D项错误：答案选B。1 6.金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如图，下列说法正确的是B.放电时，电池反应为4Li+Ch+2H2O=4LiC)H放电时，通入空气的一极为负极C.有机电解液可以是乙醇等无水有机物D.在更换锂电极的同时，要更换水性电解液【答案】BD【解析】A.放电时，L i电极为负极，故 A 错误;B.放电时，电池反应为4Li+Ch+2H2O=4LiOH,故 B 正确:C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，故 C 错误;D.水性电解液中不断消耗水并有LiOH生成，随着反应的进行，形成LiOH的饱和溶液，不利于Li+的移动，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，故 D 正确;故选BD。