第2节原电池化学电源

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1、第2节 原电池 化学电源 高考导航1了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。 1概念把化学能转化为电能的装置。2构成条件(1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。(4)能自发发生氧化还原反应。3工作原理如图是CuZn原电池，请填空：(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=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应 (2)原电池中的三个方向：电子方向：从负极流出沿导线流入正极；电流方向：从正极沿导线流向负极；离子的迁移方向：

2、电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 (3)两种装置的比较：装置中还原剂Zn与氧化剂Cu2直接接触，易造成能量损耗；装置能避免能量损耗；装置中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。 问题 原电池正负极的判断方法 判断下列说法的正误(1)在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极。( )(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。 ( )(5)Mg比Al活泼，二者形成原电池时，一定是Mg做负极。( )(6)电子流出

3、的极是原电池的正极。( )(7)原电池中，阳离子向负极移动。( )(8)Al比Cu活泼，二者形成原电池时，一定是Al做负极。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 角度一 原电池工作原理1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是( )A BC D解析：选D 根据原电池的构成条件可知：中只有一个电极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质，中两电极材料相同且无闭合回路，故不符合形成原电池的条件，均不能构成原电池。2.如图，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

4、YB若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为XY解析：选D 外电路电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反；X极失电子，作负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。3如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，作原电池的负极B电极的电极反应式为Cu22e=CuC该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选C 该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2。电极上发生还原反

5、应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe32e=2Fe2，电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu2e=Cu2。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。角度二 原电池正、负极的判断4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=H2解析：选B 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2

6、Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO2()4H2O，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错误。5(2013江苏高考)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，示意图如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( )AMg电极是该电池的正极BH2O2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：选C 根据题意可知电池的总反应为：MgH2O22H=Mg22H2O。Mg电极是该电池的负极，A错误；H2O2在正极发生还原

7、反应，B错误；石墨电极的电极反应式为H2O22H2e=2H2O，由于水电离出的H不断被消耗，所以该电极附近溶液的pH增大，C正确；在原电池中，阴离子向负极移动，D错误。 应用1 比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性AB。对点练1有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流

8、由 D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是 ( )AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE解析：选B 金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。H在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，AB原电池，A为负极；CD原电池，C为负极；AC原电池，A为负极；BD原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活

9、动性：ACDBE。2M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入NaHSO4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E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )APMNE BENMPCPNME DEPMN解析：选A 由知，金属活动性：MN；M、P用导线连接放入NaHSO4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。应用2 加快化学反应速率由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuS

10、O4溶液，形成CuZn原电池，加快化学反应速率。对点练3一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是( )A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固体C加入少量NH4HSO4固体 D加入少量CuSO4溶液解析：选D A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，氢气的生成量会减少，错误；B中加入CH3COO会结合H，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H的量，生成的氢气会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响氢气的生成量，正确。4选择合适的图像：(1)将等

11、质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，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_。(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：(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa 与H2SO4反应后生成弱酸

12、CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。答案：(1)A (2)B (3)C应用3 用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。对点练5下列关于电化学的叙述错误的是( )A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析：选C A、B项都是原电池原理，更易腐蚀；铁制品上镀铜，阳极应为铜，C错误；D项是牺牲阳极的阴极保护法。 6. 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。(1)若X为

13、碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。(2)若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析：铁被保护，可以是做原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：(1)N (2)牺牲阳极的阴极保护法应用4 设计原电池(1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液

14、中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，这样可减少离子极化作用，便于电子和离子的移动，如在CuZn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。实例：根据Cu2Ag=Cu22Ag设计电池：对点练7某原电池总反应为：Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是( )选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：选D 由题意知，

15、Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3得电子生成Fe2知，电解质溶液中必须含有Fe3，同时符合上述两条件的只有D项。8利用反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，设计一个原电池装置。(1)画出简易装置图，标明电极材料和电解质溶液。(2)简易装置的效率不高，电流在短时间内就会衰减。为解决以上问题，常将原电池设计成带盐桥的装置，画出该原电池装置，标明电极材料和电解质溶液。(3)写出两个电极上的电极反应。负极：_，正极：_。解析：首先将已知的反应拆成两个半反应：Cu2e=Cu2、2Fe32e=2Fe2，然后结合原电池的电极反应特点分析可知，该原电池的

16、负极材料为Cu，正极材料选用比铜活动性差的能导电的材料即可。(3)Cu2e=Cu2 2Fe32e=2Fe29某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe32I2Fe2I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。 (2)发生氧化反应的电极反应式为_。(3)反应达到平衡时，外电路导线中_(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_(填“正”或“负”)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正

17、负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。答案：(1)如图：(2)2I2e=I2 (3)无 (4)负 1一次电池(1)碱性锌锰干电池正极：MnO2；负极：Zn正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)锌银电池锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：负极：Zn

18、2OH2e=Zn(OH)2；正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：负极：Pb(s)SO4(2)(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反应)。正极：PbO2(s)4H(aq)SO4(2)(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(还原反应)。总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。思考1：在放电时电解液中H2SO4的浓度将如何改变？提示：铅蓄电池在放电时总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)，从电池总反

19、应式可知，随着电池放电，H2SO4不断被消耗，因此，其浓度逐渐变小。(2)充电时的反应：阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO4(2)(aq)(还原反应)。阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO4(2)(aq)(氧化反应)。总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。可以把充、放电反应写成一个可逆反应方程式：PbSO4(s)2H2O(l) Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料电池(以氢氧燃料电池为例)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。 思考2：氢氧燃料电池以KOH溶液作电解

20、质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度如何变化？溶液的pH如何变化？当氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，又会如何变化？提示：无论以KOH溶液作电解质溶液还是以H2SO4溶液作电解质溶液，总反应均为2H2O2=2H2O，所以反应一段时间后，因为有H2O的生成而使电解质溶液的浓度均降低，所以当KOH溶液作电解质溶液时pH减小，H2SO4溶液作电解质溶液时pH增大。 问题 燃料电池电极反应式的书写 以甲烷燃料电池为例来分析不同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：_；正极：_；总反应式：_。(3)固体电解

21、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：_。答案：(1)CH48e2H2O=CO28H2O28e8H=4H2OCH42O2=CO22H2O(2)CH48e10OH=CO3(2)7H2O2O28e4H2O=8OHCH42O22OH=CO3(2)3H2O(3)CH48e4O2=CO22H2O2O28e=4O2 CH42O2=CO22H2O(4)CH48e4CO3(2)=5CO22H2O2O28e4CO2=4CO3(2)CH42O2=CO22H2O 三步突破燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式燃料电池

22、的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为：CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料电池总反应式为：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是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH；(3)固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=

23、2O2；(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O22CO24e=2CO3(2)。第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式电池正极反应式=电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。 角度一 化学电源中电极反应式的书写1燃料电池的类别，按电解质类型可分为碱性燃料电池(AFC)、酸性燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。如图所示为燃料电池工作原理的一种示意图。则：燃料电池工作原理示意图(1)电极a为_极，电极b为_极。(2)在示意图上标出

24、外电路中电子的流动方向。(3)以CO为燃料气，请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应式和总反应式(填入表格中)。 答案：(1)负 正 (2)由a流向b(3)O24e4H=2H2O2CO4e2H2O=2CO24H2COO2=2CO2O24e2H2O=4OH2CO4e8OH=2CO3(2)4H2O2COO24OH=2CO3(2)2H2OO24e=2O2 2CO4e2O2=2CO22COO2=2CO2O24e2CO2=2CO3(2)2CO4e2CO3(2)=4CO2 2COO2=2CO22高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3

25、Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。(1)放电时负极反应为_，正极反应为_。(2)放电时电子由_极流向_极。(3)放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是_。解析：放电时锌在负极发生氧化反应，因为电解质是碱，故负极反应是Zn2e2OH=Zn(OH)2 ，正极反应为2FeO4(2)6e8H2O=2Fe(OH)310OH。电子由负极流出，通过外电路流向正极，每1 mol K2FeO4发生反应，转移电子是3 mol，数目是1.8061024。答案：(1)Zn2e2OH=Zn(OH)2 2FeO4(2)6e8H2O=2Fe(OH)310OH(2)负 正 (

26、3)1.8061024 3(1)铝空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3，其负极反应式为_，正极反应式为_。(2)直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极反应式为_、正极反应式为_。答案：(1)4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH(2)CH3OHH2O6e=CO26HO24e4H=2H2O4按要求写出电极反应式或总反应方程式。(1)肼(N2H4) -空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为_。(2)K2FeO4Zn可以组成碱性电池，K2FeO4在

27、电池中作为正极材料，其电极反应为_，该电池总反应的离子方程式为_。(3)铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为_。解析：(1)肼-空气燃料电池是一种碱性电池，O2在正极反应，故负极是肼发生反应：N2H44e4OH=N24H2O。(2) K2FeO4Zn组成碱性电池，K2FeO4在电池中作正极材料，FeO4(2)中6价铁元素被还原为Fe(OH)3中3价铁元素，其电极反应式为FeO4(2) 3e4H2O=Fe(OH)35OH；总反应的离子方程式也可写出，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3 和Zn(OH)2。(3)Al作负极，AgO

28、/Ag作正极，NaOH和NaAlO2溶液是电解质溶液，所以生成物是NaAlO2、Ag、H2O。答案：(1)N2H44e4OH=N24H2O(2) FeO4(2) 3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO4(2)8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH (3)2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O角度二 新型电池可充电电池5(2016衡水市枣强中学高三期中)某充电宝锂离子电池的总反应为：nLiLi1nMn2O4 LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为：NiOOHMH MNi(OH)2(M为储氢金属或合金)，有关上述两种电池的说法不正确的是( ) A锂离子电池放电时L

29、i向正极迁移B锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4ne=Li1nMn2O4nLiC如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电D镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH解析：选B A项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li向正极移动，正确；B项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Lie=Li，错误；C项，因为锂比Ni(OH)2易失电子，所以锂离子电池放电，镍氢电池充电，正确；D项，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH，正确。6“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池

30、的结构示意图如图所示。若电池总反应为 2Ni(OH)2 2NiOOHH2。则下列说法正确的是( )A放电时，NiOOH发生氧化反应B充电时，a电极的pH增大，K移向b电极C充电时，a电极的电极反应为2H2O2e=H22OHD放电时，负极反应为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH解析：选C 放电时，NiOOH在正极上放电，发生还原反应，A错误；充电时，a电极作阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，pH增大，K移向a电极，B错误、C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。7(2014全国高考)如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的

31、是( )A放电时正极反应为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为MHOH=H2OMeDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析：选C 电池放电时，正极发生得电子的还原反应，A项正确；由电池示意图及放电时正极上的电极反应知，该电池的电解液呈碱性，可为KOH溶液，B项正确；充电时的负极实质上为阴极，发生还原反应，C项错误；MH的氢密度越大，表明单位体积的MH所能储存的电子越多，能量密度越大，D项正确。角度三 新型电池燃料电池8美国加州Miramar海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温

32、度为600700 ，所用燃料为H2, 电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为2H2O2=2H2O，负极反应为H2C2e=H2OCO2。则下列推断中正确的是( )A正极反应：4OH4e=2H2OO2B当电池生成1 mol H2O时，转移4 mol电子C放电时C向负极移动D放电时C向正极移动解析：选C 总反应减去负极反应求得正极反应为：O24e2CO2=2C，故A项错误；由总反应可知每生成1 mol 水，转移2 mol电子，故B项错误；放电时，C向负极移动，C项正确；D项错误。9(2016湖北重点中学联考)如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是( )A

33、该电池不能在高温下工作B电池的负极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224HC放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H从阳极室进入阴极室D微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广解析：选C 高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。10有四种燃料电池：A.固体氧化物燃料电池 B碱性氢氧化物燃料电池 C质子交换膜燃料电池 D熔融盐燃料电池，下面是

34、工作原理示意图，其中正极反应生成水的是( ) 解析：选C A项，正极反应生成O2；B项，正极反应生成OH；C项，正极反应生成H2O；D项，正极反应生成CO3(2)。 全 国 卷1(2015新课标全国卷)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，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正极反应中有CO2生成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电池总反应为C6H12O66O26CO26H2O解析：选A 图示所给出的是原电池装置。有O2反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O24e4H=2H2O，负极上C6H

35、12O6在微生物的作用下发生氧化反应产生CO2，电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，故A错误。微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。正极的电极反应式为 6O224e24H=12H2O，负极的电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，两式相加得电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O，故D正确。2(2014新课标全国卷 )2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( )Aa为电池的正极B电池充电反应为Li

36、Mn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移解析：选C 图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D项，放电时为原电池，Li为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。3(2013新课标全国卷)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐

37、溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是( )A处理过程中银器一直保持恒重B银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析：选B 根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为Al3e=Al3；银器作正极，电极反应为Ag2S2e=2AgS2；继而Al3和S2发生相互促进的水解反应：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，故原电池的总反应为：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S，故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S

38、被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D错误，B正确。4(2013新课标全国卷)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔 Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( )A电池反应中有NaCl生成B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为：NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动解析：选B 该电池总反应为：2NaNiCl2=2NaClNi，因此有NaCl生成，A项正确；电池总反应为Na还原Ni2，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：NiCl22e=Ni2Cl，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极

39、，D项正确。5(2015新课标全国卷节选)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题：(1)该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。(2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌_g。(已知F96 500 Cmol1)解析：(1)酸性锌锰干电池中正极上发生还原反应，该电池放电过程中产生MnOOH，则正极反应式为MnO2He=MnOOH。金属锌作负极，发生氧化反应生成Zn2，则负极反应式为Zn2e=Zn2，结合得

40、失电子守恒可得电池反应式为2MnO22HZn=2MnOOHZn2。(2)电流强度为I0.5 A，时间为t5 min300 s，则通过电极的电量为QIt0.5 A300 s150 C，又知F96 500 Cmol1，故通过电子的物质的量为 96 500 Cmol1(150 C)0.001 6 mol，则理论上消耗Zn的质量为65 gmol10.001 6 mol2(1)0.05 g。答案：(1)MnO2He=MnOOH 2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2 (2)0.056(1)(2013新课标全国卷节选)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 k

41、Whkg1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，1个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E_(列式计算：能量密度燃料质量(电池输出电能)，1 kWh3.6106 J)。(2)(2012新课标全国卷节选)与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_，该电池总反应的离子方程式为_。(3)(2011新课标全国卷节选)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_、正极的反应式为_。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol 甲醇所能产生的最大电能为

42、702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比，甲醇的燃烧热H726.5 kJmol1)。解析：(1)根据二甲醚的燃料方程式拆分出负极反应，根据电子守恒写出电极反应式。(2)根据题意可写出题给原电池的负极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2，总反应式为3Zn2FeO4(2)8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH。用总反应式减去负极反应式可得正极反应式为FeO4(2)3e4H2O=Fe(OH)35OH。(3)以甲醇为燃料的燃料电池，电解液为酸性，则生成H，负极反应式为：CH3OHH2O=CO26H6e，正极

43、O2参与反应：2(3)O26H6e=3H2O，根据理论效率的计算方法，该燃料电池的理论效率为：726.5 kJ(702.1 kJ)100%96.6%。答案：(1)CH3OCH312e3H2O=2CO212H 12 1 kg(1296 500 Cmol1)(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1(2)FeO4(2)3e4H2O=Fe(OH)35OH3Zn2FeO4(2)8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH (3)CH3OHH2O=CO26H6e2(3)O26H6e=3H2O 96.6%地 方 卷7(2015天津高考)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

44、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(SO4(2)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：选C 由图像可知该原电池反应原理为ZnCu2=Zn2Cu，故Zn电极为负极失电子发生氧化反应，Cu电极为正极得电子发生还原反应，A项错误；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c(SO4(2)不变，B项错误；电解过程中溶液中Zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu22eCu，故乙池中为Cu2Zn2，摩尔质量 M(Zn2)M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加

45、，C项正确；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中溶液中Zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，D项错误。 8(2015江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如图所示。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=2H2OC电池工作时，CO3(2)向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO3(2)解析：选D A选项，甲烷中的C为4价，CO中的C为2 价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗 1 mol

46、 甲烷失去6 mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有OH，因此OH不能参与电极反应，电极反应式应为H2CO2CO3(2)4e=3CO2H2O，错误；C选项，CO3(2)应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上O2和CO2得电子生成CO3(2)，正确。9(2014福建高考)某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是( )A正极反应为AgCle=AgClB放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析：选D 在原电池中负极发生

47、氧化反应，正极发生还原反应，故由总反应式可知，负极反应为2Ag2e2Cl=2AgCl，正极反应为Cl22e=2Cl，A项错误；由于电解质溶液中含有大量Cl，故放电时，Ag在交换膜左侧即与Cl反应生成AgCl沉淀，B项错误；用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，C项错误；电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液有 0.01 mol Cl参与反应生成AgCl沉淀，还有0.01 mol H通过阳离子交换膜进入右侧溶液，D项正确。10(2014天津高考)已知：锂离子电池的总反应为LixCLi1xCoO2 CLiCoO2；锂硫电池的总反应为2LiS Li2S。有关上述两种电池说法正确的是( )

48、A锂离子电池放电时，Li向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电解析：选B 锂离子电池放电时Li(阳离子)向正极迁移，A项错误；锂硫电池放电时负极反应为锂失去电子变为Li，发生氧化反应，则充电时，锂电极发生还原反应，B项正确；比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，二者的比能量不同，C项错误；题中装置是锂硫电池给锂离子电池充电，D项错误。11(2015安徽高考节选)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红

49、棕色气体产生。Ot1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的H向_极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。解析：在Ot1时，正极上NO3()得电子后结合H生成NO2和H2O；在原电池中，阳离子向正极移动，故H向正极移动；由于Al在浓硝酸中发生了钝化，生成的氧化膜阻止了反应的进行，此时Cu与浓硝酸反应而导致Cu作负极，电子流动方向发生了改变。答案：NO3()e2H=NO2H2O 正 Al在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al的进一步反应12(2015四川高考节选)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放

50、电时的总反应为4LiFeS2=Fe 2Li2S，正极反应式是_。解析：正极得电子，化合价降低，可得正极方程式：FeS24e=Fe2S2答案：FeS24e=Fe2S2 (限时：45分钟)一、选择题1如图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是( )A原电池工作时的总反应为ZnCu2=Zn2Cu，该反应一定为放热反应B原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应C原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深D如果将Cu电极改为Fe电极，Zn电极依然作负极解析：选C 由图可知：原电池总反应式为ZnCu2=Zn2Cu，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A正确；Zn比Cu活泼，故作

51、负极，失电子发生氧化反应，B正确、C不正确；Fe不如Zn活泼，故Zn电极依然作负极，D正确。2. 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。下列有关说法中错误的是( )A电解质溶液Y是CuSO4溶液B电极X的材料是CuC银电极为电池的正极，其电极反应为Age=AgD外电路中的电子是从X电极流向Ag电极解析：选A 由电极反应可知，电解质溶液应为AgNO3溶液。3氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能这一中间形式，已用于宇宙飞船及潜艇中，其电极反应为：负极：2H24OH4e=4H2O；正极：O22H2O4e=4OH。所产生的水还可作为饮用水，今欲得常温下1 L水，则电池内电子转移的物质的量约为( )A8.9103 mol B4.5102 molC1.1102 mol D5.610 mol解析：选C 正负极反应合并得：2H2O2=2H2O，若转移4 mol电子，则生成2 mol H2O，欲生成1 L水即 1000/18 mol，转移电子为 1000 /182 mol1.1102 mol。4根据如图，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