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1、递进式进阶18原电池 化学电源“递进式”进阶（step by step）：感知高考核心知识变式再现深度理解真题回访感知高考12020新课标一种高性能的碱性硼化钒（VB2）空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应：该电池工作时，下列说法错误的是A负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L（标准状况）O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为D电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极2. 2020山东（新高考）10微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性
2、电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是A. 负极反应为 B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C. 当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD. 电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1核心知识1.实验探究实验步骤解释或说明锌与稀硫酸发生置换反应产生氢气，而铜则不能结论：原电池是将 能转化为 能的装置；原电池的反应本质是 反应。理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池 ( 正确、不正确 )2原电池的构造与工作原理（以锌铜原电池为例）(1)有关的实验现象锌片 ，铜片 ，硫酸铜溶液颜色 ；电流计的指针 ，
3、装置中的能量变化是 。(2)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型电子流向由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 极，Cl移向 极(3)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用：a.连接 （内、外）电路，形成闭合回路；b. ，使原电池不断产生电流。（4）原电池正负极的判断方法根据组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为_极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为_极。从更本质上说，氧化反应发生在 （正、负）极，还原反应发生在 （正、负）极。根据电流方向或电子流动方向判断
4、。电流由_极经外电路流向_极；电子由_极经外电路流向_极。根据电解质溶液离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向_极，阴离子移_极。根据两极发生的变化来判断。原电池的_ 极失电子发生氧化反应，其_极得电子发生还原反应。根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为_极，增重或有气体逸出的一极为_极。3.常见化学电源及工作原理（1）一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用碱性锌锰干电池电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氢氧化钾特点：用途广泛正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应： ；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。钮扣式锌银电池电解质是
5、；正极材料： 。负极反应： ；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。锂电池LiSOCl2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LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。负极材料为_，电极反应为_。正极的电极反应为_。（2）二次电池：放电后能充电复原继续使用铅蓄电池电池组成：铅、二氧化铅、硫酸特点：广泛用于机动车辆铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 ，正极材料是 。 放电时的反应负极反应： ；正极反应： 。 充电时的反应阴极反应：PbSO42e=PbSO；阳极反应
6、： ；总反应：PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O。（3）“高效、环境友好”的燃料电池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=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用解答燃料电池题目的思维模型氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结负极正极【易混易错】以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)负极：_；正极：_；总反应式：_。(2)碱性介质(如KOH)负极：
7、_；正极：_；总反应式：_。(3)固体电解质(高温下能传导O2)负极：_；正极：_；总反应式：_。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3环境下)负极：_；正极：_；总反应式：_。【易混易错辨析】判断正误，正确的打“”，错误的打“” (1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池 ()(3)若使反应Fe2Fe3=3Fe2以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料()(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)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为
8、2H24e=4H()变式再现1某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图所示。下列说法错误的是()A铜片表面有气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变2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=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H23如图所示装置是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量监测与控制的功能。下列有关说法正确的是()A电流由呼气所在的铂电极流
9、出BH透过质子交换膜移向氧气所在的铂电极C电路中流过2 mol电子时，消耗11.2 L O2D该电池的负极反应式为CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H4一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为：Al3Cn(AlCl4)4AlCl4Al2Cl3Cn(Cn表示石墨)。下列说法中正确的是()A放电时负极反应为2Al6e7Cl=Al2ClB放电时AlCl移向正极C充电时阳极反应为AlCleCn=Cn(AlCl4)D电路中每转移3 mol电子，最多有1 mol Cn(AlCl4)被还原5某同学将反应2Fe32I=2Fe2I2设计成下图所示的原电池：实验步骤及现象如下：闭合开关，指针发
10、生偏转，随后电流计读数逐渐变小，当读数变为零时，打开开关；取少许甲烧杯中溶液，滴入34滴淀粉溶液，溶液显蓝色；取少许乙烧杯中溶液，滴入34滴KSCN溶液，溶液显血红色；向乙烧杯中加入少量FeCl2固体，再次闭合开关，指针向左偏转(最后读数变为零)。【查阅资料】灵敏电流计指针总是偏向电源正极；原电池中存在内阻，会影响反应进程。请回答：(1)步骤中，开始时指针向_(填“左”或“右”)偏转，甲烧杯中发生的电极反应式_。(2)经步骤后，乙烧杯溶液中新增金属阳离子_(填离子符号)。(3)步骤中指针向左偏转，乙烧杯中发生的电极反应式_。(4)要证明2Fe32I2Fe2I2 为可逆反应，你认为上述实验步骤不
11、必做的是_(填序号)。6人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空。(1)蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。负极反应式为_，反应一段时间后负极的质量_(填“增加”“减少”或“不变”)。(2)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如图是甲烷燃料电池原理示意图，该电池的负电极反应式是：_；正极电极反应式为_ _。(3)将铝片和铜片用导线相连，分别插入浓硝酸中(a组)和插入烧碱溶液中(b组)，都形成了原电
12、池，在a组原电池中，负极材料为_；写出b组插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：_。深度理解1钠氯化镍电池以 Al2O3(Al2O3xNa2O)作为固体电解质构成的一种新型电池(2NaNiCl2Ni2NaCl)，其结构如图所示。下列关于该电池的叙述错误的是()A放电时NaCl在熔融电解质中生成B充电时阴极反应：Nae=NaC氯离子通过Al2O3(s)在两电极间移动D如果电池过度放电，AlCl可能被还原2我国研究锂硫电池获得突破，电池的总反应是16LiS88Li2S，充放电曲线如图所示，下列说法不正确的是()A充电时，电能转化为化学能B放电时，锂离子向正极移动C放电时，1 mol Li2S6转化
13、为Li2S4得到2 mol eD充电时，阳极总电极反应式是8S216e=S83科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn2O4)作正极，以0.5 molL1Li2SO4 水溶液作电解质溶液。电池充、放电时，LiMn2O4与Li2Mn2O4可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是()A该电池放电时，溶液中的SO向电极b移动B该电池负极的电极反应式为：2Li2H2O=2LiOHH2C电池充电时，外加直流电源的正极与电极a相连D电池充电时，阳极的电极反应式为：Li2Mn2O4e=LiMn2O4 Li4中国是一个严重缺水的国家，污水治理越来越引起人们重视，可以通
14、过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法不正确的是()A电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极BB极为电池的阳极，电极反应式为CH3COO8e4H2O=2HCO9HC当外电路中有0.2 mol e转移时，通过质子交换膜的H的个数为0.2NADA极的电极反应式为H2e=Cl5我国科技工作者首次提出一种新型的Li电池，该电池正极为含有I、Li的水溶液，负极为固态有机聚合物，电解质溶液为LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。下列有关判断正确的是()A甲是原电池工作原理图，乙是电池充电原理图B放电时，液态电解质溶液的颜色加深C充电时，
15、Li穿过隔膜从右侧移向左侧D放电时，负极反应式为6(1)SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料， 装置如图所示。 若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO一极的电极反应式为_。A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极反应式为_。若A为NO2，B为O2，C为HNO3，负极的电极反应式为_。(2)下图所示的原电池装置中，负极材料是_。正极上能够观察到的现象是_。负极的电极反应式是_。原电池工作一段时间后，若消耗负极5.4 g ，则放出气体_mol。(3)利用反应CuFe2
16、(SO4)3=2FeSO4CuSO4设计一个原电池。在下面方格内画出实验装置图。指出正极材料可以为_，该电极上发生的电极反应为_。真题回访1. 2020天津熔融钠-硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na+xSNa2Sx (x=53，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是A. Na2S4的电子式为B. 放电时正极反应为C. Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D. 该电池是以为隔膜的二次电池22019新课标利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可
17、提供电能 B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H+2MV+ C正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动3. 2020江苏将金属M连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A. 阴极的电极反应式为B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快42019江苏将铁粉和活性炭的混合物用NaCl溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是A铁被氧化的电极反应式为Fe3eFe3
18、+B铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能C活性炭的存在会加速铁的腐蚀D以水代替NaCl溶液，铁不能发生吸氧腐蚀5. 2020新课标节选为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。 (1)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择_作为电解质。阳离子u108/(m2s1V1)阴离子u108/(m2s1V1)Li+4.074.61Na+5.197.40Ca2+6.59Cl7.91K+7.628.27(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_电极溶液中。(3)电
19、池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 molL1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=_。(4)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_，铁电极的电极反应式为_。因此，验证了Fe2+氧化性小于_，还原性小于_。(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_。6. 2020江苏节选CO2/ HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。HCOOH燃料电池。研究 HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极
20、区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。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)。图-2所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过 HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_。7.2019天津卷，11 我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是（ ）A放电时，a电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br- B放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02mol I-被氧化D充电时，a电极接外电源负极8.2019全国卷，28(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)。