2018届一轮复习人教版原电池化学电源学案(2) 26页

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。‎ 考点一　原电池的工作原理　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎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．原电池的构成条件 ‎(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：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。‎ ‎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 Zn－2e－===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 ‎①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。‎ ‎②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。‎ 深度思考 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极(　　)‎ ‎(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)在锌铜原电池中，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(　　)‎ ‎(5)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(　　)‎ ‎(6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×‎ 题组一　原电池的形成条件及正负极的判断 ‎1．有关电化学知识的描述正确的是(　　)‎ A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 C．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 D．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 答案　C ‎2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是 。‎ 答案　②④⑥⑦‎ ‎3．(2017·信阳质检)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)‎ A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　B 解析　②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；③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；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。‎ ‎1．规避原电池工作原理的3个失分点 ‎(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。‎ ‎(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。‎ ‎(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。‎ ‎2．判断原电池正、负极的5种方法 说明　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。‎ 题组二　应用原电池原理比较金属活动性强弱 ‎4．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：‎ ‎(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性 ；‎ ‎(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性 ；‎ ‎(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性 ；‎ ‎(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性 ；‎ ‎(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性 。‎ 综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为 。‎ 答案　(1)A>B　(2)C>D　(3)A>C　(4)D>B (5)B>E　A>C>D>B>E ‎5．(2016·襄阳一模)有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；③将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是(　　)‎ A．A＞B＞C＞D B．C＞D＞A＞B C．D＞A＞B＞C D．A＞B＞D＞C 答案　C 解析　①A与B用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B不易腐蚀，说明B为原电池的正极，说明金属活动性：A＞B；②A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧烈，说明金属活动性：D＞A；③根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：B＞Cu，Cu能置换出C，说明金属活动性：Cu＞C。则四种金属活动性的排列顺序是D＞A＞B＞C。‎ 题组三　聚焦“盐桥”原电池 ‎6．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－===H2↑‎ D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 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：O2＋2H2O＋4e－===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：Zn－2e－===Zn2＋。‎ ‎7．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2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，在甲中溶入FeCl2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I2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；D项，在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。‎ ‎8．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。‎ 下列叙述中正确的是(　　)‎ A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C2作正极 D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－‎ 答案　D 解析　装置Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。‎ 当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。‎ 考点二　化学电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．日常生活中的三种电池 ‎(1)碱性锌锰干电池——一次电池 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；‎ 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。‎ ‎(2)锌银电池——一次电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。‎ ‎(3)二次电池(可充电电池)‎ 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。‎ ‎①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；‎ b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；‎ c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。‎ ‎②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；‎ b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；‎ c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。‎ 注　可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。‎ ‎2．“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，可分酸性和碱性两种。‎ 种类 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 电池总 反应式 ‎2H2＋O2===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 深度思考 ‎1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？‎ 答案　‎ ‎2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将 (填“减小”、“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH 。‎ ‎(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将 (填“减小”、“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH 。‎ 答案　(1)减小　减小　(2)减小　增大 ‎1．镍镉(Ni－Cd)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：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O 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)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，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Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；放电时OH－向负极移动，D项错误。‎ ‎2．有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应：H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。下列说法正确的是(　　)‎ A．电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极，形成闭合回路 B．电池放电时，电池中CO的物质的量将逐渐减少 C．正极反应为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ D．放电时CO向负极移动 答案　D 解析　电子不能通过熔融的K2CO3，故A项错误；该电池的正极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，根据电子守恒，放电时负极消耗CO与正极生成CO的物质的量相等，电池中CO的物质的量不变，故B、C错误；放电时阴离子向负极移动，D项正确。‎ ‎3．铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极板是惰性材料，电池总反应式为 Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O 请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：‎ ‎(1)放电时：正极的电极反应式是 ‎ ‎ ；‎ 电解液中H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。‎ ‎(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成 ，B电极上生成 ，此时铅蓄电池的正极、负极的极性将 。‎ 答案　(1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O　小　48‎ ‎(2)Pb　PbO2　对换 解析　(1)原电池里正极上得电子，负极上失电子。根据电池总反应式 负极反应为 Pb＋SO－2e－===PbSO4　　质量增加 ‎ 2 mol 96 g ‎ 1 mol Δm 求得Δm＝48 g。‎ ‎(2)电解池里与电源正极相连的电极(阳极)上失电子，与电源负极相连的电极(阴极)上得电子。则阳极反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；阴极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO。根据图示，电解一段时间后，原PbO2极变成Pb，原Pb极变成PbO2，即铅蓄电池的正负极的极性对换。‎ 可充电电池常考查内容 ‎(1)充、放电时电极的判断。‎ ‎(2)充、放电时电极反应及反应类型的判断。‎ ‎(3)充、放电时离子(外电路中电子的移动方向的判断)。‎ ‎(4)充、放电时电解质溶液离子浓度的变化，特别是酸、碱性的变化。‎ 近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”、“高铁电池”、“海洋电池”、“燃料电池”、“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写电极反应式等。‎ ‎1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)‎ ‎2．已知总方程式，书写电极反应式 ‎(1)书写步骤 ‎①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。‎ ‎②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。‎ ‎③步骤三：写电极反应式。‎ 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 ‎(2)书写技巧 若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：‎ 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋‎ 特别提醒　简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。‎ ‎3．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 专题训练 题组一　判断正、负极，书写化学电源电极反应式 ‎1．Li－SOCl2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4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 ‎ ‎ 。‎ ‎(2)电池正极发生的电极反应为 ‎ ‎ 。‎ 答案　(1)锂　4Li－4e－===4Li＋‎ ‎(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑‎ 解析　分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。‎ ‎(1)负极材料为Li(还原剂)，4Li－4e－===4Li＋。‎ ‎(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。‎ ‎2．Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－‎ 试书写该电池的正、负极电极反应式。‎ 答案　负极：Mg－2e－===Mg2＋‎ 正极：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－‎ ‎3．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。‎ 电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3；‎ 负极： ；‎ 正极： 。‎ 答案　4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－‎ 题组二　“一池多变”的燃料电池 ‎4．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： 。‎ 答案　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋‎ ‎2O2＋8e－＋8H＋===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极： ；‎ 正极： ；‎ 总反应式： 。‎ 答案　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O ‎2O2＋8e－＋4H2O===8OH－‎ CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极： ；‎ 正极： ；‎ 总反应式： 。‎ 答案　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－===4O2－‎ CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极： ；‎ 正极： ；‎ 总反应式： 。‎ 答案　CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－＋4CO2===4CO CH4＋2O2===CO2＋2H2O 题组三　根据图示理解新型电源工作原理 ‎5．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2‎ B．放电过程中，Li＋向负极移动 C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb D．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转 答案　D 解析　正极发生还原反应，故为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，A项错误；放电过程为原电池，阳离子向正极移动，B项错误；每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol Pb，质量为10.35 g，C项错误；常温下，电解质不能熔化，不能形成原电池，故指针不偏转，D项正确。‎ ‎6．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，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H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时，CO向B电极移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO 答案　D 解析　A项，H4→O，则该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；B项，该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO，正确。‎ ‎7．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 mol·L－1的KOH溶液。‎ ‎(1)写出放电时的正、负极电极反应式。‎ 答案　负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O；‎ 正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。‎ ‎(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。‎ 答案　阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；‎ 阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O。‎ ‎8．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，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 (填字母，下同)极流向 极。‎ ‎(2)电池正极反应式为 。‎ ‎(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？ (填“是”或“否”)，原因是 ‎ ‎ 。‎ 答案　(1)b　a ‎(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2‎ ‎(3)否　电极Li是活泼金属，能与水反应 解析　(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。‎ ‎(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。‎ ‎(3)因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2016·全国卷Ⅱ，11)Mg－AgCl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Mg－2e－===Mg2＋‎ B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 答案　B 解析　根据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋ 2Ag，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Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。‎ ‎2．(2016·全国卷Ⅲ，11)锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　　)‎ A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 答案　C 解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，充电时，总反应方程式为2Zn(OH)2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中c(OH－)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn(OH)，正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，在标准状况时体积为11.2 L，错误。‎ ‎3．(2015·全国卷Ⅰ，11)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C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O 答案　A 解析　由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋离子通过，则正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。‎ ‎4．(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(SO)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(SO)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，阴离子是不能通过交换膜的，错误。‎ ‎5．(2014·新课标全国卷Ⅱ，12)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(　　)‎ A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．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 答案　C 解析　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，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，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，不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，正确。‎ ‎1．下面4种燃料电池的工作原理示意图，其中正极的反应产物为水的是(　　)‎ 答案　C 解析　A项，通空气的电极作正极，正极反应式：O2＋4e－===2O2－，不符合题意；B项，通入氧气的一极作正极，电解质溶液是碱性溶液，电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，不符合题意；C项，通入空气的一极作正极，电解质传递H＋，正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，符合题意；D项，通入氧气一极作正极，依据电池内部传递CO，正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO，不符合题意。‎ ‎2．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．负极发生的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触 D．该燃料电池持续放电时，K＋从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜 答案　D 解析　根据装置图可知，通入空气的一极是正极，发生还原反应，通入肼的一极是负极，发生氧化反应，电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A正确；负极是肼失去电子生成氮气的反应，结合电解质溶液，所以电极反应式是N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O，故B 正确；电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触，C正确；放电时K＋从负极向正极迁移，但负极中结合氢氧根离子，正极产生氢氧根离子，所以需选用氢氧根离子交换膜。‎ ‎3．(2016·信阳高三模拟)化学家正在研究尿素动力燃料电池，尿液也能发电。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所示，下列关于描述正确的是(　　)‎ A．电池工作时H＋移向负极 B．该电池用的电解质溶液是KOH溶液 C．甲电极反应式：CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋‎ D．电池工作时，理论每净化1 mol CO(NH2)2，消耗33.6 L O2‎ 答案　C 解析　A项，原电池中阳离子向正极移动，则电池工作时H＋移向正极，错误；B项，该原电池是酸性电解质，质子交换膜只允许氢离子通过，错误；C项，负极上是CO(NH2)2失电子生成二氧化碳和氮气，则负极反应式：CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2＋N2＋6H＋，正确；D项，电池的总反应式：2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，每净化1 mol CO(NH2)2，消耗1.5 mol O2，则在标准状况下氧气为33.6 L，由于没说明是标准状况，所以氧气的体积不能求算，错误。‎ ‎4．乙烯催化氧化成乙醛可设计成如下图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应：2CH2===CH2＋O2―→2CH3CHO。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该电池为可充电电池 B．每有0.1 mol O2反应，则迁移H＋0.4 mol C．正极反应式：CH2===CH2－2e－＋2OH－===CH3CHO＋H2O D．电子移动方向：电极a→磷酸溶液→电极b 答案　B 解析　A项，充电时，不能生成乙烯和氧气，不是充电电池，错误；B项，通入氧气的一极是正极，发生的反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O，所以每有0.1 mol O2反应，则迁移H＋ 0.4 mol，正确；C项，正极发生还原反应，电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O，错误；D项，a极通入乙烯，是电池的负极，b极通入氧气，是电池的正极，电子从负极经外电路流向正极，不会通过磷酸溶液，错误。‎ ‎5．“神舟7号”宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池，另外内部还配有高效的MCPC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾，已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应为H2＋CO－2e－===CO2↑＋H2O，则下列推断中，正确的是(　　)‎ A．电池工作时，CO向负极移动 B．电池放电时，外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极 C．正极的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D．通氧气的电极为阳极，发生氧化反应 答案　A 解析　A项，电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以CO向负极移动，正确；B项，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，即电子从通入氢气的负极沿导线流向通入氧气的正极，错误；C项，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO，错误；D项，燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通入氧化剂的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，所以该燃料电池中，通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，正极上得电子发生还原反应，错误。‎ ‎6．目前科学家已开发出一种新型燃料电池—固体氧化物电池，该电池用辛烷(C8H18)作燃料，电池中间部分的固体氧化物陶瓷可传递氧离子，下列说法正确的是(　　)‎ A．电池工作时，氧气发生氧化反应 B．电池负极的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．电池负极的电极反应：C8H18＋25O2－－50e－===8CO2＋9H2O D．若消耗的O2为11.2 L(标准状况)，则电池中有1 mol电子发生转移 答案　C 解析　A项，该电池工作时，正极上氧气得电子发生还原反应，错误；B项，负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C8H18＋25O2－－50e－===8CO2＋9H2O，错误；C项，负极上燃料辛烷失电子发生氧化反应，电极反应为C8H18＋25O2－－50e－===8CO2＋9H2O，正确；D项，标况下11.2 L氧气的物质的量为0.5 mol，根据O2＋4e－===2O2－，当消耗0.5 mol氧气转移电子的物质的量为氧气的4倍，所以转移电子的物质的量为2 mol，错误。‎ ‎7．如图所示，装置(Ⅰ)是一种可充电电池的示意图，装置(Ⅱ)为电解池的示意图；装置(Ⅰ)的离子交换膜只允许Na＋通过。已知电池充、放电的化学方程式为2Na2S2＋NaBr3Na2S4＋3NaBr。当闭合开关K时，X极附近溶液先变红色。下列说法中正确的是(　　)‎ A．闭合K时，装置(Ⅰ)中Na＋从右到左通过离子交换膜 B．闭合K时，A电极的电极反应为NaBr3＋2Na＋＋2e－===3NaBr C．闭合K时，X电极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ D．闭合K时，当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜，则X电极上析出气体在标准状况下的体积为1.12 L 答案　D 解析　A为负极，B为正极，阳离子移向原电池正极，所以Na＋从左到右通过离子交换膜，故A错误；A为负极，负极发生氧化反应，A电极的电极反应式：2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，故B错误；X为阴极，发生还原反应，X极附近溶液先变红色，X电极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C错误；当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜，说明有0.1 mol的电子转移，X电极上析出氢气0.05 mol，故D正确。‎ ‎8．大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池(NiMH电池)正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，下列关于该电池的说法中正确的是(　　)‎ A．放电电池内部H＋向负极移动 B．充电时，将电池的负极与外接电源的正极相连 C．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O D．放电时负极的电极反应式为MHn－ne－===M＋nH＋‎ 答案　C 解析　A项，根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，错误；B项，充电时电池的负极要接电源的负极，电池的正极要接电源的正极，错误；C项，根据电池工作原理图，电池正极的电极反应式：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ ‎，充电是电解池，发生的电极反应式与原电池的电极反应式是相反的，即阳极电极反应式：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，正确；D项，该电池的环境是碱性环境，不能有大量H＋存在，电极反应式：MHn＋nOH－－ne－===M＋nH2O，错误。‎ ‎9．蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2，下列有关该电池的说法中正确的是(　　)‎ A．放电时电解质溶液显强酸性 B．充电时阳极反应为Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O C．放电时正极附近溶液pH减小 D．充电时阴极附近溶液的碱性保持不变 答案　B 解析　方程式有氢氧化物生成，所以电解质溶液一定是碱性的，A错误；充电时Ni(OH)2在阳极发生反应生成NiO2，电极反应为Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O，B正确；放电时正极的反应为NiO2＋2H2O＋2e－===Ni(OH)2＋2OH－，有OH－生成，溶液碱性增强，pH增大，C错误；D项，充电时阴极反应：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，溶液的碱性增强，D错误。‎ ‎10．(2017·贵州高三质检)铁镍蓄电池充放电时的总反应：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2‎ C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低 D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 答案　C 解析　A项，根据方程式可知，生成物是氢氧化亚铁和氢氧化镍，则电池的电解液为碱性溶液，原电池中正极得到电子，则根据方程式可知正极为Ni2O3、负极为Fe，正确；B项，电池放电时，负极铁失去电子转化为氢氧化亚铁，电极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，正确；C项，电池充电过程中，阴极是氢氧化亚铁得到电子转化为铁和氢氧根离子，因此阴极附近溶液的pH升高，错误；D项，电池充电时，阳极失去电子，根据方程式可知该是氢氧化镍失去电子转化为Ni2O3，即电极反应式为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，正确。‎ ‎11．高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，充放电时的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电时，负极反应式为3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2‎ B．放电时，正极区溶液的pH减小 C．充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被还原 D．充电时，电池的锌电极接电源的正极 答案　A 解析　A项，根据总方程式可知，在放电时，负极反应为3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2，正确；B项，放电时，正极区不断消耗水，产生OH－，所以溶液的pH增大，错误；C项，充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被氧化，错误；D项，充电时，电池的锌电极接电源的负极，错误。‎ ‎12．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置：‎ ‎①该电池放电时正极的电极反应式为 ；‎ 若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论消耗Zn g(已知F＝96 500 C·mol－1)。‎ ‎②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向 (填“左”或“右”)移动。‎ ‎③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有 。‎ ‎(2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极反应式是 ，‎ A是 。‎ ‎(3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向 (填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为 。‎ 答案　(1)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－　0.2‎ ‎②右　左 ‎③使用时间长、工作电压稳定 ‎(2)N2＋8H＋＋6e－===2NH　氯化铵 ‎(3)从b到a　CO＋O2－－2e－===CO2‎ 解析　(1)①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1×10×60÷96 500＝0.006 217 6 mol。理论消耗Zn的质量0.006 217 6 mol÷2×65≈0.2 g(已知F＝96 500 C·mol－1)。‎ ‎②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。‎ ‎③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。‎ ‎(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NH，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。‎ ‎(3)工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2。‎ ‎13．(1)某研究性学习小组为探究Fe3＋与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。‎ ‎①K闭合时，指针向左偏转，石墨作 (填“正极”或“负极”)。‎ ‎②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式： ‎ ‎ 。‎ ‎③结合上述实验分析，写出Fe3＋和Ag反应的离子方程式： 。‎ ‎④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是 ‎ ‎ 。‎ ‎(2)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：‎ ‎①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是 。‎ ‎②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 ‎ ‎ 。‎ ‎(3)钴酸锂电池的正极采用钴酸锂(LiCoO2)，负极采用金属锂和碳的复合材料，该电池充放电时的总反应式：LiCoO2＋6CLi1－xCoO2＋LixC6，写出放电时负极的电极反应 。‎ ‎(4)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LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。‎ ‎①放电过程中，Li＋向 (填“负极”或“正极”)移动。‎ ‎②负极反应式为 。‎ ‎③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成 g Pb。‎ ‎(5)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。‎ ‎①a电极的电极反应式是 ‎ ‎ ；‎ ‎②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是 ‎ ‎ 。‎ 答案　(1)①正极　②Ag＋＋e－===Ag　③Ag＋Fe3＋??Ag＋＋Fe2＋　④出现白色沉淀，电流表指针向左偏转 ‎(2)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋‎ ‎②HS－、SO离子浓度不会发生变化，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 ‎(3)LixC6－xe－===C6＋xLi＋‎ ‎(4)①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7‎ ‎(5)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ‎②由于发生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH 解析　(1)①K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极。②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，说明银棒作正极，此时银电极的反应式Ag＋＋e－===Ag。③结合上述实验分析，Fe3＋和Ag反应为可逆反应，离子方程式为Ag＋Fe3＋??Ag＋＋Fe2＋。④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是出现白色沉淀，溶液中Ag＋浓度减小，Ag＋Fe3＋??Ag＋＋Fe2＋平衡正向移动，Ag发生氧化反应为负极，电流表指针向左偏转。‎ ‎(2)①酸性环境中反应物为HS－产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO离子浓度不会发生变化，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。‎ ‎(3)放电时，负极上发生氧化反应，碳单质可以看作是盛放锂单质的容器，结合电池充放电时的总反应式：LiCoO2＋6CLi1－xCoO2＋LixC6可知放电时Li元素化合价升高，得到放电时负极的电极反应为LixC6－xe－===C6＋xLi＋。‎ ‎(4)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。‎ ‎(5)①a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2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，是由于发生4NH3＋3O2??2N2＋6H2O反应，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。‎