第六章 第20讲（2021高考化学一轮复习资料）.docx

1、第第 20 讲讲 原电池原电池 化学电源化学电源 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。 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。 理解应用 在如图所示的 4 个装置中，不能形成原电池的是 (填序号)，并

2、指出原因 。 答案 中酒精是非电解质；中未形成闭合回路 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)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.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 理解应用 “异常”原电池原理的深度分析 (1)铝铜浓硝酸电池 初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于

3、铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行， 使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应： 铜：Cu2e =Cu2； 钝化铝：2NO 32e 4H=2NO 22H2O。 (2)镁铝烧碱溶液电池 镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应，铝：2Al6e 8OH =2AlO 24H2O； 镁：6H2O6e =3H 26OH 。 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定 作负极的思维定势。 (1)原电池工作时，正极表面一定有气泡产生() (2)MgAl 形成的原电池，Mg 一定作负极() (3)在原电池中，正极材料本身一定不

4、参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化反应() (4)实验室制备 H2时，用粗锌(含 Cu、Fe 等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳() (5)铁铜原电池中，负极反应式为 Fe3e =Fe3() (6)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() (7)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() 判断原电池正、负极的 5 种方法 题组一 原电池工作原理 1(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( ) 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(SO2 4

5、)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 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 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(SO2 4)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

6、能通过交换膜的，错误。 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 =6OH3H 2 C中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2 D中 Cu 作正极，电极反应式为 2H 2e=H 2 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反应失去电子作负极，A、C 错；中电池总反应为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2， 负极反应式为 2Al8OH 6e=2AlO 24

7、H2O， 二者相减得到正极反应式为 6H2O6e =6OH3H 2，B 正确；中 Cu 是正极，电极反 应式为 O22H2O4e =4OH，D 错。 3 我国科学家在太阳能光电催化化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展， 相关装置如图所 示。下列说法不正确的是( ) A该装置的总反应为 H2S= 光照 催化剂H2S B能量转化方式主要为“光能电能化学能” Ca 极上发生的电极反应为 Fe2 e=Fe3 Da 极区需不断补充含 Fe3 和 Fe2的溶液 答案 D 解析 该装置发生的有关反应为 H2S2Fe3 =2HS2Fe2(a 极区)、2Fe22e=2Fe3 (a 极)、2H2e=H 2(b 极)

8、， 这三个反应相加，结合反应条件得到总反应 H2S= 光照 催化剂H2S， 故 A、C 正确；该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故 B 正确；a 极区涉及 两步反应，第一步利用氧化态 Fe3 高效捕获 H 2S 得到硫和还原态 Fe 2，第二步是还原态 Fe2 在 a 极表面失去电子生成氧化态 Fe3，这两步反应反复循环进行，所以 a 极区无需补充含 Fe3 和 Fe2的溶液，故 D 错误。 题组二 聚焦“盐桥”原电池 4(2019 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 pH 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

9、=H 2 D烧杯 b 中发生的反应为 2Cl 2e=Cl 2 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：O22H2O4e =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。 5控制合适的条件，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( ) A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电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D电流表读数为零后，在甲中加入 FeC

10、l2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，Fe3 得电子变成 Fe2被还原，I失去电子变成 I 2被 氧化，所以 A、B 正确；电流表读数为零时，Fe3 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。 原电池的工作原理简图 注意 电子移动方向：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

11、膜移向正极。 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。 应用体验 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)在框中画出装

12、置图，指出电极材料和电解质溶液： 不含盐桥 含盐桥 答案 (1)2Fe3 Cu=2Fe2Cu2 (2)Cu2e =Cu2 2Fe3 2e=2Fe2 (3) 不含盐桥 含盐桥 (1)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脂的 KCl 饱和溶液() (2)10 mL 浓度为 1 mol L 1 的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的 CuSO4溶液能加快反应 速率但又不影响氢气生成量() (3)若在海轮外壳上附着一些铜块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀() (4)由于 CaOH2O=Ca(OH)2可以自发进行，且放大量热，故可以设计成原电池() 1(金属的防

13、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 2(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。 3(比较金属活动性)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

14、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性顺序是( ) Aabcd Bbcda Cdabc 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 作原电池负极， b 作原电池正极，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 作原电池负极，c 作正极，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，a 极为原电池正极，活动性：da。 综上所述

15、可知活动性：dabc。 4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： (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，其电极反应式为 。 (3)盐桥中的 NO 3移向 溶液。 答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag e=Ag (3)Cu(NO3)2 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：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn2OH 2e=Zn(OH)

16、2。 正极材料：碳棒。 电极反应：2MnO22H2O2e =2MnOOH2OH。 2纽扣式锌银电池 总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。 电解质是 KOH。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn2OH 2e=Zn(OH) 2。 正极材料：Ag2O。 电极反应：Ag2OH2O2e =2Ag2OH。 3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 LiAlCl4 SOCl2。电池的总反应可表示为 8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。 (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

17、)3SOCl28e =2SSO2 36Cl 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)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l) (1)放电时原电池 负极反应：Pb(s)SO2 4(aq)2e =PbSO 4(s)； 正极反应：PbO2(s)4H (aq)SO2 4(aq)2e =PbSO 4(s)2H2O(l)。 (2)充电时电解池 阴极反应：PbSO4(s)2e =Pb(s)SO2 4(aq)； 阳极反应：PbSO4(s)2H2O(l)2e =PbO 2(s)4H (aq)SO2 4(aq)。 2图解二次电池的充放电 3二次电池的充放电规律

18、 (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，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 (2)工作时的电极反应式： 同一电极上的电极反应式， 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=4H 2O 正极反应式 O24e 4H=2H 2O O22H2O4e =4OH 电池总反应式 2H2O2=2H2O 备注 燃料电池的电

19、极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 2.燃料电池常用的燃料 H2、CO、烃(如 CH4、C2H6)、醇(如 CH3OH)、肼(N2H4)等。 3燃料电池常用的电解质 酸性电解质溶液，如 H2SO4溶液；碱性电解质溶液，如 NaOH 溶液；熔融氧化物； 熔融碳酸盐，如 K2CO3；质子交换膜等。 4燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反 应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为 NaOH 溶液)的反应如下： CH42O2=CO22H2O CO22NaOH=Na2CO3H2O 可得甲烷燃料电池

20、的总反应式：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。 第二步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是 O2，因电解质溶液不同，故其 电极反应也会有所不同： (1)酸性电解质：O24H 4e=2H 2O。 (2)碱性电解质：O22H2O4e =4OH。 (3)固体电解质(高温下能传导 O2 )：O 24e =2O2。 (4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)：O22CO24e =2CO2 3。 第三步，电池的总反应式电池的正极反应式电池的负极反应式。 应用体验 以甲烷燃料电池为例，分析不同的环境下电极反应式的书写。 (1)酸性介质(如 H2SO4) 总

21、反应式： 。 负极： 。 正极： 。 答案 CH42O2=CO22H2O CH48e 2H 2O=CO28H 2O28e 8H=4H 2O (2)碱性介质(如 KOH) 总反应式： 。 负极： 。 正极： 。 答案 CH42O22OH =CO2 33H2O CH48e 10OH=CO2 37H2O 2O28e 4H 2O=8OH (3)固体电解质(高温下能传导 O2 ) 总反应式： 。 负极： 。 正极： 。 答案 CH42O2=CO22H2O CH48e 4O2=CO 22H2O 2O28e =4O2 (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

22、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 0.1 mol 电子时，负极增重 4.8 g() 题组一 根据图示理解化学电源的工作原理 1LiFeS2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 4LiFeS2=Fe2Li2S。下列说法正确的是( ) ALi 为电池的正极 B电池工作时，L

23、i 向负极移动 C正极的电极反应式为 FeS24e =Fe2S2 D将熔融的 LiCF3SO3改为 LiCl 的水溶液，电池性能更好 答案 C 解析 A 项，由Li 0 Li2S 1 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 )移向正极；D 项，由于 2Li2H 2O=2LiOHH2，故不能用 LiCl 的水溶液作为电解质 溶液。 2(2019 济南一模)如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是 ( ) Aa、b 极不能使用同种电极材料 B工作时，a 极的电势低于 b 极的电势 C工作一段时间之后，a 极区溶液的 pH 增大 Db 极的电极反

24、应式为：CH3COO 4H 2O8e =2HCO 39H 答案 D 解析 根据图示：工作时，b 极上 CH3COO HCO 3，碳原子从 0 价升至4 价，b 极是原电 池的负极，则 a 极是电池的正极。a、b 极上发生的反应为电解质溶液的变化，电极材料可同 可异，A 项错误；a 极(正极)的电势高于 b 极(负极)的电势，B 项错误；a 极(正极)电极反应式 为H 2e Cl ，正极每得到 2 mol 电子时，为使溶液保 持电中性，必有 2 mol H 通过质子交换膜进入 a 极溶液，同时电极反应消耗 1 mol H，故工 作一段时间之后，a 极区溶液中 H 浓度增大，pH 减小，C 项错误

25、；据图中物质转化，考虑 到质量守恒和电荷守恒关系，b 极(负极)反应为 CH3COO 4H 2O8e =2HCO 39H ，D 项正确。 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 =S2 x(或 2Na xS2e=Na 2Sx) 导电和隔离钠与硫 题组二 二次电池的充放电 4 镍镉(NiCd)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：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22

26、Ni(OH)2，有关该电池 的说法正确的是( ) A充电时阳极反应：Ni(OH)2OH e=NiOOHH 2O B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 作负极，Ni 的化合价降低，NiOOH 作正极，则充电时 Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为 Ni(OH)2OH e=NiOOHH 2O，A 项 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 Cd2OH 2e =Cd(OH) 2，Cd 电极周围 OH 的浓度减小，C 项错误；

27、放电时 OH向负极移动，D 项 错误。 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 Li1xCoO2 LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是( ) A放电时，Li 在电解质中由负极向正极迁移 B放电时，负极的电极反应式为 LixC6xe =xLiC 6 C充电时，若转移 1 mol e ，石墨(C 6)电极将增重 7x g D充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2xe =Li 1xCoO2xLi 答案 C 解析 放电时，负极反应为 LixC6xe =xLiC 6，正极反应为 Li1xCoO2xe xLi =LiCoO2，A、B 正确；充电时，阴

28、极反应为 xLi C 6xe =Li xC6，转移 1 mol e 时，石 墨 C6电极将增重 7 g，C 项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2 xe =Li 1xCoO2xLi ，D 项正确。 6(2020 哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学模拟)一种突破传统电池设计理念的镁 锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三 层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后，可由太阳能电池充电。 下列说法不正确的是( ) A放电时，Mg(液)层的质量减小 B放电时正极反应为：Mg2 2e=Mg C该电池充电时，MgSb

29、(液)层发生还原反应 D该电池充电时，Cl 向中层和下层分界面处移动 答案 C 解析 A 项，放电时，负极 Mg 失电子生成镁离子，则 Mg(液)层的质量减小，正确；B 项， 正极镁离子得电子得到 Mg，则放电时正极反应为：Mg2 2e=Mg，正确；C 项，该电池 充电时，MgSb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D 项，该电池充电时， 阴离子向阳极移动，即 Cl 向中层和下层分界面处移动，正确。 题组三 燃料电池 7.某种熔融碳酸盐燃料电池以 Li2CO3、K2CO3为电解质、以 CH4为燃料时，该电池工作原理 如图。下列说法正确的是( ) Aa 为 CH4，b 为 CO2 B

30、CO2 3向正极移动 C此电池在常温下也能工作 D正极的电极反应式为 O22CO24e =2CO2 3 答案 D 解析 电极反应式如下： 负极：CH48e 4CO2 3=5CO22H2O 正极：2O28e 4CO 2=4CO 2 3 根据图示中电子的移向，可以判断 a 处通入甲烷，b 处通入空气，CO2 3应移向负极，由于电 解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。 8(2020 苏州联考)科学家设计出质子膜 H2S 燃料电池，实现了利用 H2S 废气资源回收能量 并得到单质硫。质子膜 H2S 燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是( ) A电极 a 为电池的负极 B电极 b 上发

31、生的电极反应：O24H 4e=2H 2O C电路中每通过 4 mol 电子，在正极消耗 44.8 L H2S D每 17 g H2S 参与反应，有 1 mol H 经质子膜进入正极区 答案 C 解析 根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故 电极 b 为正极，电极 a 为负极，A 项正确；电极 b 为正极，氧气得电子生成水，B 项正确； 从装置图可以看出，电池总反应为 2H2SO2=S22H2O，电路中每通过 4 mol 电子，正极 应该消耗 1 mol O2，负极应该有 2 mol H2S 反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不 一定是 44.8 L，故

32、 C 错误；17 g H2S 即 0.5 mol H2S，每 0.5 mol H2S 参与反应会消耗 0.25 mol O2，根据正极反应式 O24H 4e=2H 2O，可知有 1 mol H 经质子膜进入正极区，故 D 正确。 9熔融盐 NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物 Y，下列有关说法正确的是( ) A石墨为正极，石墨为负极 BY 的化学式可能为 NO C石墨的电极反应式为 NO2NO 3e =N 2O5 D石墨上发生氧化反应 答案 C 1解答燃料电池题目的思维模型 2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

33、物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 (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。 1(2019 浙江 4 月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 下列说法不正确的是( ) A甲：Zn2 向 Cu 电极方向移动，Cu 电极附近溶液中 H浓度增加 B乙：正极的电极反应式为 Ag2O2e H 2O=2Ag2OH C丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 答案 A 解析 Zn 较 Cu 活泼，作负极，Zn 失电子变 Zn2 ，电子经导线转移到铜电极，铜

34、电极负电 荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而 Zn2 和 H迁移至铜电极，H氧化性较强，得电子变 H2，因而 c(H )减小，A 项错误；Ag 2O 作正极，得到来自 Zn 失去的电子，被还原成 Ag，结 合 KOH 溶液作电解液，故电极反应式为 Ag2O2e H 2O=2Ag2OH ，B 项正确；Zn 为较活泼电极，作负极，发生氧化反应，电极反应式为 Zn2e =Zn2，锌溶解，因而锌筒 会变薄，C 项正确；铅蓄电池总反应式为 PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq) 放电 充电 2PbSO4(s) 2H2O(l)，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电

35、能力 下降，D 项正确。 2 (2019 全国卷， 13)为提升电池循环效率和稳定性， 科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3D Zn)可以高效沉积 ZnO 的特点，设计了采用强碱性电解质的 3DZnNiOOH 二次电池， 结构如图所示。电池反应为 Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) 放电 充电 ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是( ) A三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积，所沉积的 ZnO 分散度高 B充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(s)H 2O(l) C放电时负极反应为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H 2O(

36、l) D放电过程中 OH 通过隔膜从负极区移向正极区 答案 D 解析 该电池采用的三维多孔海绵状 Zn 具有较大的表面积，可以高效沉积 ZnO，且所沉积 的 ZnO 分散度高，A 正确；根据题干中总反应可知该电池充电时，Ni(OH)2在阳极发生氧化 反应生成 NiOOH， 其电极反应式为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(s)H 2O(l)， B 正确； 放电时 Zn 在负极发生氧化反应生成 ZnO，电极反应式为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s) H2O(l)，C 正确；电池放电过程中，OH 等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D 错误。 3(2019 全国卷，12

37、)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，示意图如图所示。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，同时还可提供电能 B阴极区，在氢化酶作用下发生反应 H22MV2 =2H2MV C正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成 NH3 D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案 B 解析 由题图和题意知，电池总反应是 3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并 形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A 项正确；观察题图知，左边电极 发生氧化反应 MV e=MV2，为负极，不是阴极，B 项错误；

38、正极区 N 2在固氮酶作用 下发生还原反应生成 NH3， C 项正确； 电池工作时， H 通过交换膜， 由左侧(负极区)向右侧(正 极区)迁移，D 项正确。 4(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 3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是( ) A放电时，ClO 4向负极移动 B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2 C放电时，正极反应为 3CO24e =2CO2 3C D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

39、，放电时负极反应： 4Na4e =4Na 正极反应：3CO24e =2CO2 3C 充电时，阴(负)极：4Na 4e=4Na 阳(正)极：2CO2 3C4e =3CO 2 放电时，ClO 4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，放电时吸 收 CO2。 5(1)2017 北京，28(1)可利用原电池装置证明反应 Ag Fe2=AgFe3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 Cr2O2 7的酸性废水 通过铁炭混合物，在微电池正极上 Cr2O2 7转化为 Cr 3，其电极反应式为 。 (3)

40、2016 北京理综，26(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO 3)已成为环境修复研究的热 点之一。 Fe 还原水体中 NO 3的反应原理如图所示。 作负极的物质是 。 正极的电极反应式是 。 答案 (1)FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加 KSCN 溶液，后者红色加深 (2)Cr2O2 714H 6e=2Cr37H 2O (3)铁 NO 38e 10H=NH 43H2O 基础知识训练 1(2020 成都模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流表、橙汁、烧杯 等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( ) A原电池是将化学能转化成电

41、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 2普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，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 42MnO2=Zn(NH3)2 2Mn 2O3H2O。 下列关于锌锰干电池的说法 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

42、复原 B电池负极反应式为 2MnO22NH 42e =Mn 2O32NH3H2O C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 0.1 mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5 g 答案 C 解析 普通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 g mol 1 0.1 mol 2 3.25 g，D 项错误。 3如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是( ) A铅蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能 B电池工作时，电子由 Pb 板通过导线流向 PbO

43、2板 C电池工作时，负极反应为 Pb2e SO2 4=PbSO4 D电池工作时，H 移向 Pb 板 答案 D 4(2019 济南质检)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( ) Aa 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：H22e =2H C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，O2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

44、被氧化为 H ，总反应为 2H 2O2=2H2O，电池工作一段时间后， 装置中 c(H2SO4)减小，则 C 项错误；根据电池总反应：2H2O2=2H2O，CH42O2=CO2 2H2O，可知消耗等物质的量的 H2和 CH4，CH4消耗 O2较多。 5有关如图所示原电池的叙述不正确的是( ) A电子沿导线由 Cu 片流向 Ag 片 B正极的电极反应是 Ag e=Ag CCu 片上发生氧化反应，Ag 片上发生还原反应 D反应时盐桥中的阳离子移向 Cu(NO3 )2溶液 答案 D 6(2019 山东淄博实验中学高考模拟)研究小组进行如下表所示的原电池实验： 实验编号 实验装置 实验现象 连接好装置 5 分钟后，灵敏电流 表指针向左偏转，两侧铜片表面 均无明显现象 连接好装置，开始时左侧铁片表面持续 产生气泡，5 分钟后，灵敏电流表指针 向右偏转，右侧铁片表面无明显现象 下列关于该实验的叙述中，正确的是( ) A两装置的盐桥中，阳离子均向右侧移动 B实验中，左侧的铜被腐蚀 C实验中，连接装置 5 分钟后，左侧电极的电极反应式为：2H 2e=H 2 D实验和实验中，均有 O2得电子的反应发生 答案 D 解析 电子移动的方向从负极流向正极，即左侧铜为正极，右侧铜为负极，根据原电池工 作原理，阳离子向正极移动，即向左侧移动，5 min 后，灵敏电流表指针向右偏转，说明 左侧铁作负极