1、第第 30 讲讲原电池原电池化学电源化学电源 复习目标1.理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极，能书写电极反 应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。体 会研制新型电池的重要性。3.能够认识和书写新型化学电源的电极反应式。 考点一考点一原电池的工作原理及应用原电池的工作原理及应用 1原电池的概念及构成条件 (1)定义：把化学能转化为电能的装置。 (2)原电池的形成条件 能自发进行的氧化还原反应。 两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插
2、入 电解质溶液或熔融电解质中。 2工作原理(以锌铜原电池为例) 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 电极质量变化减小增大 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 盐桥作用 a.连接内电路形成闭合回路 b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流 3.电极的判断 4原电池的应用 (1)设计制作化学电源 (2)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)。 (3)加快化学反应速率：氧化还原反
3、应形成原电池时，反应速率加快。 (4)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。 (1)NaOH 溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应，此反应可以设计成原电池() 错因：该反应不是氧化还原反应，没有电子转移。 (2)MgAl 形成的原电池，Mg 一定作负极() 错因：若是酸性介质 Mg 作负极，若是碱性介质 Al 作负极。 (3)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() (4)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极() 错因：电子不进入溶液，溶液中阴阳离子定向移动形成电流。 (5)在 Cu|CuSO4|Zn 原
4、电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以 Cu2 向负极移动 () 错因：在外电路中电流由正极流向负极，而在电解质溶液中，阳离子都由负极移向正极。 活泼性强的金属一定是原电池的负极吗？ 答案不一定。一般在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义： (1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 (2)在大部分原电池反应中，金属活泼性较强的作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件 下例外，如： 冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化， 金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应，作负极。 NaOH 溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与 NaOH 溶液反
5、应，作负极， 而金属活动性强的镁只能作正极。 题组一原电池装置及电极的判断 1 在如图所示的 8 个装置中， 属于原电池的是_。 答案 2将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中，以下叙述正确的是() A两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B两烧杯中溶液的 H 浓度都减小 C产生气泡的速率甲比乙慢 D甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 答案B 解析甲装置形成原电池，铜是正极，氢离子放电产生氢气，铜片表面有气泡产生；乙装置 不能构成原电池，锌与稀硫酸反应产生氢气，铜不反应，A 错误；两烧杯中溶液中的 H 均得 到电子被还原为氢气，因此氢离子浓度都减小，B 正确；形成原电池时反应速率加快，则产 生气
6、泡的速率甲比乙快，C 错误；金属性锌强于铜，则甲中铜片是正极，锌片是负极，乙中 没有形成闭合回路，不能形成原电池，D 错误。 题组二原电池的工作原理 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中 Cu 作正极，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反应失去电子作负极，A、C 错
7、；中电池总反应为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2， 负极反应式为 2Al8OH 6e=2AlO 24H2O， 二者相减得到正极反应式为 6H2O6e =6OH3H2，B 正确；中 Cu 是正极，电极反 应式为 O22H2O4e =4OH，D 错。 4(2019北京朝阳区期末)某同学设计如下原电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的 是() A该装置将化学能转化为电能 B负极的电极反应式是 AgI e=AgI C电池的总反应式是 Ag I=AgI D盐桥(含 KNO3的琼脂)中 NO 3从左向右移动 答案D 解析该装置是原电池装置，将化学能转化为电能，A 项正确；根据电子的移动
8、方向，可以 推断出左侧电极为负极，该电极反应式为 AgI e=AgI，B 项正确；该电极的总反应式 是 Ag I=AgI，C 项正确；左侧电极为负极，右侧电极为正极，NO 3带负电荷，向负极 移动，所以 NO 3应该从右向左移动，D 项错误。 5某兴趣小组同学利用氧化还原反应 2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3 K2SO48H2O 设计了如下原电池， 其中甲、 乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 molL 1， 盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。回答下列问题： (1)发生氧化反应的烧杯是_(填“甲”或“乙”)。 (2)外电路的电流方向为从_(填“a”或“
9、b”，下同)到_。 (3)电池工作时，盐桥中的 SO 2 4移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。 (4)甲烧杯中发生的电极反应为_。 答案(1)乙(2)ab(3)乙(4)MnO 48H 5e=Mn24H2O 解析根据题给氧化还原反应可知，甲烧杯中石墨作正极，发生还原反应，电极反应式为 MnO 48H 5e=Mn24H2O；乙烧杯中石墨作负极，发生氧化反应，电极反应式为 Fe2 e =Fe3；外电路的电流方向从正极流向负极，即从 a 到 b；电池工作时，盐桥中的阴离 子移向负极，阳离子移向正极，即 SO 2 4移向乙烧杯。 (1)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型，若电极反应物失去电子，
10、发生氧化 反应则为负极，反之为正极。 (2)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比，最大的优点是 Zn 与氧化剂(Cu2 )不直接接 触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，放电时间长。 (3)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液，即电子不下水，离子不上线。 题组三金属活泼性比较 6M、N、P、E 四种金属，已知：MN2 =NM2；M、P 用导线连接放入硫酸氢 钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出；N、E 用导线连接放入 E 的硫酸盐溶液中，电极反应 为 E2 2e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( ) APMNEBENMP CPNMEDEPM
11、N 答案A 解析由知，金属活动性：MN；M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量 气泡逸出，说明 M 作原电池的正极，故金属活动性：PM；N、E 构成的原电池中，N 作负 极，故金属活动性：NE。综合可知，A 正确。 7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() AabcdBbcda CdabcDabdc 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
12、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：b c；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 所述可知活动性：dabc。 题组四原电池的设计 8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)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液： 不含盐桥含盐桥 答案
13、(1)2Fe3 Cu=2Fe2Cu2 (2)Cu2e =Cu2 2Fe3 2e=2Fe2 (3) 不含盐桥含盐桥 9.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_。 答案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 1原电池电极反应式书写 (1)负失氧、正得还。 (2)注意溶液的酸碱性，适当在电极反应式两边添加 H 、OH、H2O 等，以遵循电荷守恒和 质量守恒。 (3)注意电极反应产物是否与电解质溶液反应。 (4)活泼金属不一定为负极，如镁、铝、氢氧化钠电池中，不活泼的铝为负极。 2原电池电
14、解质的选择 电解质是使负极放电的物质， 因此一般情况下电解质溶液或者电解质溶液中溶解的其他物质 (如溶液中溶解的氧气)要能够与负极发生反应。 3原电池电极材料的选择 原电池的电极必须能导电；负极一般情况下能够与电解质溶液反应，容易失电子，因此负极 一般是活泼的金属材料；正极和负极之间只有产生电势差时，电子才能定向移动，所以正极 和负极一般不用同一种材料。 考点二考点二常见化学电源及工作原理常见化学电源及工作原理 1一次电池 (1)碱性锌锰干电池 负极反应：Zn2OH 2e=Zn(OH)2； 正极反应：2MnO22H2O2e =2MnOOH2OH； 总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZ
15、n(OH)2。 (2)锌银电池 负极反应：Zn2OH 2e=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2OH2O2e =2Ag2OH； 总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。 (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，电池总反应可表示为 4Li2SOCl2=4LiClSO2S。其中负极材料是 Li，电极反 应式为 4Li4e =4Li，正极反应式为 2SOCl24e=SO2S4Cl。 2二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 Pb，正极材料是 PbO2。总反应为 Pb(s)PbO2(s) 2H2SO4(aq
16、) 放电 充电 2PbSO4(s)2H2O(l)。 特别提醒可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电 源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。 3氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，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 O22H2O4e =4OH 电池总反应式2H2O2=2H2O (1)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() 错因：MnO2是正极反应物，不是催化剂。 (2)可充电电池中的放电反应和充电反应
17、互为可逆反应() 错因：可充电电池放电时是自发的原电池反应，充电时是非自发的电解池反应，条件不同。 (3)二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应() (4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应式为 2H24e =4H() 错因：碱性环境下负极反应式为 H22OH 2e=2H2O。 (5)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() 若燃料电池正极上发生反应的物质都是 O2，当电解质不同，常见的正极反应有哪几种情况？ 答案(1)酸性电解质溶液环境下正极反应式： O24H 4e=2H2O； (2)碱性电解质溶液环境下正极反应式： O22H2O4e =4OH； (
18、3)固体电解质(高温下能传导 O2 )环境下正极反应式： O24e =2O2； (4)熔融碳酸盐(如：熔融 K2CO3)环境下正极反应式： O22CO24e =2CO2 3。 题组一一次电池 1银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。其工作 示意图如下。下列说法不正确的是() AZn 电极是负极 BAg2O 电极发生还原反应 CZn 电极的电极反应式：Zn2e 2OH=Zn(OH)2 D放电前后电解质溶液的 pH 保持不变 答案D 解析反应中锌失去电子，Zn 电极是负极，A 正确；Ag2O 得到电子，发生还原反应，B 正 确；电解质溶液显碱性，Zn 电
19、极的电极反应式：Zn2e 2OH=Zn(OH)2，C 正确；根据 方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电后电解质溶液的 pH 升高，D 错误。 2 由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池， 以氯化钠和稀氨水混 合溶液为电解质， 铝和二氧化锰石墨为两极， 其电池反应为 Al3MnO23H2O=3MnOOH Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是() A二氧化锰石墨为电池正极 B负极反应式为 Al3e 3NH3H2O=Al(OH)33NH 4 COH 不断由负极向正极移动 D每生成 1 mol MnOOH 转移 1 mol 电子 答案C 解析由电池
20、反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为 Al(OH)3，A、B 正确；阴离 子移向负极，C 错误；由反应中锰元素价态变化知 D 正确。 3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： (1)外电路的电流方向是由_(填“a”或“b”，下同)极流向_极。 (2)电池的正极反应式为_。 答案(1)ba(2)MnO2e Li=LiMnO2 解析(1)结合所给装置图以及原电池反应原理可知，Li 作负极，MnO2作正极，所以电子流 向是 ab，电流方
21、向则是 ba。(2)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 MnO2e Li =LiMnO2。 题组二二次电池的充放电 4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 PbO2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 5 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、放电反应按下式进
22、行：Cd2NiOOH2H2O 放电 充电 Cd(OH)22Ni(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=NiOOHH2O 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=NiOOHH2O，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，
23、Cd 电极周围 OH的浓度减小，C 项错误；放电时电解质溶液中的 OH 向负极移动，D 项错误。 (1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)， 又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电 池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。 (2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反 应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。 (3)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。 题组三燃料电池 6一种高性能的直接硼氢燃料电池如图所示，其总反应为 BH 42O2=BO 22H2O。该电 池工作时，下列说法
24、正确的是() A电子由 Pt 电极经外电路、石墨电极、NaOH 溶液回到 Pt 电极 B负极反应式为 BH 48e 8OH=BO 26H2O COH 透过阴离子交换膜向石墨电极迁移 D外电路通过 0.4 mol 电子时，有 2.24 L O2在石墨电极上参与反应 答案B 解析在外电路中，电子由负极 Pt 电极经导线流向正极石墨电极，而在内电路中离子定向移 动，电子不能进入到电解质溶液中，A 错误；依据装置图可知 Pt 电极为负极，负极上 BH 4失 去电子被氧化变为 BO 2，由于电解质溶液显碱性，含有大量的 OH ，故负极的电极反应式为 BH 48e 8OH=BO 26H2O， B 正确；
25、溶液中的阴离子 OH 应该向正电荷较多的负极(Pt) 迁移，C 错误；没有指明反应条件是否是“标准状况”，因此不能进行有关计算，D 错误。 7用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池示意图如下图所示，有关说法正确的是() A电极 2 发生氧化反应 B电池工作时，Na 向负极移动 C电流由电极 1 经外电路流向电极 2 D电极 1 发生的电极反应为 2NH36OH 6e=N26H2O 答案D 1(2020全国卷，12)科学家近年发明了一种新型 ZnCO2水介质电池。电池示意图如下， 电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体 CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决 环境和能源问题提供了一种新途径。 下列
26、说法错误的是() A放电时，负极反应为 Zn2e 4OH=Zn(OH)2 4 B放电时，1 mol CO2转化为 HCOOH，转移的电子数为 2 mol C充电时，电池总反应为 2Zn(OH)2 4=2ZnO24OH 2H2O D充电时，正极溶液中 OH 浓度升高 答案D 解析由装置示意图可知，放电时负极反应为 Zn2e 4OH=Zn(OH)2 4，A 项正确；放 电时 CO2转化为 HCOOH，C 元素化合价降低 2，则 1 mol CO2转化为 HCOOH 时，转移电子 数为 2 mol，B 项正确；由装置示意图可知充电时阳极产生 O2，阴极产生 Zn，C 项正确；充 电时阳极上发生反应
27、2H2O4e =4HO2，OH浓度降低，D 项错误。 2(2020天津，11)熔融钠硫电池性能优良，是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反 应为 2NaxS 放电 充电 Na2Sx(x53，难溶于熔融硫)，下列说法错误的是() ANa2S4的电子式为 B放电时正极反应为 xS2Na 2e=Na2Sx CNa 和 Na2Sx分别为电池的负极和正极 D该电池是以 Na-Al2O3为隔膜的二次电池 答案C 解析A 对，四硫化二钠属于离子化合物，其中硫达到 8 电子稳定结构，其电子式为 ；B 对，根据总反应可知，放电时 S 在正极发生反应，电极 反应为 xS2Na 2e=Na2Sx；C 错，电池正极
28、是含碳粉的熔融硫；D 对，因为该电池可 以充电，所以为二次电池，其中 Na-Al2O3是隔膜，防止熔融钠与熔融硫直接反应。 3(2020全国卷，12)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： VB216OH 11e=VO3 42B(OH) 44H2O 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 4VB211O220OH 6H2O=8B(OH) 44VO3 4 D电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回
29、到复合碳电极 答案B 解析根据 VB2电极发生的反应 VB216OH 11e=VO3 42B(OH) 44H2O，判断得出 VB2电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为 O24e 2H2O=4OH，所以电池总 反应为 4VB211O220OH 6H2O=8B(OH) 44VO3 4，C 正确；负载通过 0.04 mol 电子 时，有 0.01 mol 氧气参与反应，即标准状况下有 0.224 L 氧气参与反应，A 正确；负极区消 耗 OH ，溶液的 pH 降低，正极区生成 OH，溶液的 pH 升高，B 错误。 4(2019全国卷，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 M
30、V2 /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；正极区 N2在固氮酶作用 下发生还原反应生成 NH3， C 项
31、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。 5(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 3D-ZnNiOOH 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)H2O(l) C放电时负极反
32、应为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H2O(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 具有较高的表面积，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)H2O(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
33、极区移向负极区，D 错误。 1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 2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，甲池中 c(SO2 4)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
34、 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，故甲池中 c(SO2 4)不 变，错误；C 项，在乙池中发生反应 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(Zn)M(Cu)，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，阴离子是不能通过阳离子交换膜的，错误。 3MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是() A负极反应式为 Mg2e =Mg2 B正极反应式为 Ag e=Ag C电池
35、放电时 Cl 由正极向负极迁移 D负极会发生副反应 Mg2H2O=Mg(OH)2H2 答案B 解析根据题意，Mg海水AgCl 电池总反应式为 Mg2AgCl=MgCl22Ag。A 项，负 极反应式为 Mg2e =Mg2，正确；B 项，正极反应式为 2AgCl2e=2Cl2Ag， 错误； C 项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D 项，由于镁是活泼金属，则负极会 发生副反应 Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正确。 4ZulemaBorjas 等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是() A该装置工作时，电能转化为化学能 B该装置可以在高温下工作 CX 为阳离子交换膜，
36、Y 为阴离子交换膜 D负极反应式为 CH3COO 2H2O8e=2CO27H 答案D 解析该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能，A 错误；高温能使微生物蛋白质凝 固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，B 错误；原电池内电路中：阳 离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以 Y 为阳离子交换膜、X 为阴离子 交换膜，C 错误；由图可知，负极为有机废水 CH3COO 的电极，失电子发生氧化反应，电极 反应式为 CH3COO 2H2O8e=2CO27H，D 正确。 5(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
37、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(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， 正极镁离子得电子生成 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
38、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。 6 (2020合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液， 并在电池间不断循环。 下列有关说法正确的是() A充电时 n 接电源的负极，Zn2 通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B放电时每转移 1 mol 电子，负极区溶液质量减少 65 g C充电时阴极的电极反应式为 Br22e =2Br D若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变 答案A 解析充电时 n 接电源的负极， Zn2 通过阳离子交换膜向阴极定向迁移， 故由左侧流向右侧， A 正确；放电时，负极 Zn 溶解生成 Zn2 ，Z
39、n2通过阳离子交换膜向正极定向迁移，故负极 区溶液质量不变，B 错误；充电时阴极的电极反应式为 Zn2 2e=Zn，C 错误；若将阳离 子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不会改变，Zn 仍是负极，D 错误。 7(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： HS 在硫氧化菌作用下转化为 SO2 4的电极反应式是_。 若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_。 (2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的 无水 LiClKCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电
40、能。该电池总反应为 PbSO42LiCl Ca=CaCl2Li2SO4Pb。 放电过程中，Li 向_(填“负极”或“正极”)移动。 负极反应式为_。 电路中每转移 0.2 mol 电子，理论上生成_g Pb。 (3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 a 电极的电极反应式是_； 一段时间后，需向装置中补充 KOH，请依据反应原理解释原因是_。 答案(1)HS 4H2O8e=SO2 49H HS 、SO2 4浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成 CO2放出 电子 (2)正极Ca2Cl 2e=CaCl2 20.7 (3)2NH36e 6OH=N
41、26H2O 发生反应 4NH33O2=2N26H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不 变，所以要补充 KOH 解析(1)酸性环境中反应物为 HS ，产物为 SO2 4，利用质量守恒和电荷守恒进行配平， 电极反应式：HS 4H2O8e=SO2 49H ；从质量守恒角度来说，HS、SO2 4浓度不 会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成 CO2放出电子。 (2)根据方程式，电路中每转移 0.2 mol 电子，生成 0.1 mol Pb，即 20.7 g。 (3)a 电极是通入 NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式 是 2NH36e 6OH=N26H2O；一段时间后，需向装置中补充 KOH，原因是发生反 应 4NH33O2=2N26H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以 要补充 KOH。
