2019届一轮复习苏教版原电池化学电源学案 27页

第2讲　原电池　化学电源 ‎【2019·备考】‎ 最新考纲：1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。‎ 最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池的分析，涉及正负极判断、离子电子流向、两极反应，如2015年碳酸盐燃料电池，2013年Mg－H2O2电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极方程式的书写，如2016年T20(1)、2012年T20(3)Al－Ag2O电池总反应等。预测2019年高考延续这一命题特点，一是在选择题考查新型电池的分析，二是在填空题中考查电极反应方程式的书写，特别关注新型电池的分析。‎ 考点一　原电池的工作原理 ‎[知识梳理]‎ ‎1.原电池的概念：将化学能转化为电能的装置。‎ ‎2.原电池的构成条件 ‎(1)能自发地发生氧化还原反应。‎ ‎(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。‎ ‎①负极：活泼性较强的金属。‎ ‎②正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。‎ ‎(3)电极均插入电解质溶液中。‎ ‎(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。‎ ‎3.工作原理 示例：铜锌原电池 电极反应 负极(锌)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)‎ 正极(铜)：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)‎ 总反应式：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋‎ 名师助学：①辨明三个移动方向：电子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极沿导线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。‎ ‎②在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如Mg－Al－NaOH溶液组成的原电池，Al作负极。‎ ‎③盐桥的组成和作用：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。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。‎ ‎4.原电池原理的三大应用 ‎(1)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。‎ ‎(2)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。‎ ‎(3)设计制作化学电源 ‎①首先将氧化还原反应分成两个半反应。‎ ‎②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。‎ 如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2‎ 设计的原电池为：‎ ‎[题组诊断]‎ ‎　原电池的工作原理 ‎1.基础知识判断，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)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)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(×)‎ ‎(6)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(×)‎ ‎(7)在内电路中，电子由正极流向负极(×)‎ ‎(8)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液(×)‎ ‎2.如图所示，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→Y B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C.X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，则它们的活动性顺序为X>Y 解析　外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，谁活泼谁作负极，D项正确。‎ 答案　D ‎3.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↑‎ 解析　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③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；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作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ 答案　B ‎【归纳总结】‎ ‎1.原电池正、负极判断方法 ‎2.原电池正、负极判断的注意点 ‎(1)原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。‎ ‎(2)判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如题3图②③。‎ ‎　原电池工作原理的应用 ‎4.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)‎ A.①③②④ B.①③④②‎ C.③④②① D.③①②④ ‎ 解析　①②相连，电流从②流出，金属活动性：①＞②；①③相连，③为正极，金属活动性：①＞③；②④相连，②上有气泡逸出，则②上为H＋放电，②为正极，金属活动性：④＞②；③④相连，③的质量减少，则③为负极，金属活动性：③＞④。故金属活动性：①＞③＞④＞②，B项正确。‎ 答案　B ‎5.把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)。‎ ‎(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，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 。‎ ‎(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　加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。‎ 答案　(1)A　(2)B　(3)C ‎6.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。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 ；‎ ‎(2)银电极为电池的 极，发生的电极反 ；‎ X电极上发生的电极反应为 ；‎ ‎(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。‎ 解析　原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极Ag＋＋e－===Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。‎ 答案　(1)铜(或Cu)　AgNO3溶液　(2)正　2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋　(3)负(Cu)　正(Ag)‎ 考点二　化学电源 ‎[知识梳理]‎ ‎1.一次电池 碱性锌锰干电池 负极材料：Zn 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2‎ 正极材料：碳棒 电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2‎ 锌银电池 负极材料：Zn 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2‎ 正极材料：Ag2O 电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ‎2.二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ ‎3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：‎ 总反应式：2H2＋O2===2H2O ‎(1)酸性介质 负极：2H2－4e－===4H＋‎ 正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ‎(2)碱性介质 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(3)熔融的金属氧化物作介质 负极：2H2－4e－＋2O2－===2H2O 正极：O2＋4e－===2O2－‎ ‎(4)碳酸盐作介质 负极：2H2－4e－＋2CO===2H2O＋2CO2‎ 正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO 提醒：①原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。‎ ‎②燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应，O2在正极发生还原反应。‎ ‎③书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响(溶液的酸碱性、传导离子)。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。‎ ‎[题组诊断]‎ ‎　“常考不衰”的燃料电池 ‎1.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(　　)‎ A.电子由O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反应 C.该电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋‎ D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 解析　燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流向负极，A错误、B正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的化合价平均显－2价)，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0价)，由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C项错误。‎ 答案　AC ‎2.(2017·南京学情调研)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，负极的电极反应式为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)‎ 解析　放电时，Zn为负极，发生反应：Zn＋4OH－－2e－===2Zn(OH)，O2在正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；充电时，阴极反应：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，阳极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。A项，充电时，OH－移向阳极，错误；B项，充电时，总反应为：2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，c(OH－)增大，错误；D项，电路中通过2 mol 电子时，消耗0.5 mol O2，错误。‎ 答案　C ‎3.(2015·江苏化学，10)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向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－===2CO 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；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。‎ 答案　D ‎【方法技巧】‎ ‎　新型充电电池 ‎4.(2017·南京盐城一模)最近我国科学家发明 “可充电钠－二氧化碳电池”(如下图)，放电时电池总反应为：4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。下列说法错误的是(　　)‎ A.充电时，钠箔与外接电源的负极相连 B.电池工作温度可能在‎200 ℃‎以上 C.放电时，Na＋向正极移动 D.放电时，正极的电极反应为：4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C 解析　从电池的总反应可知，钠单质为电源的负极，充电时接电源的负极，A项正确；钠的熔点低，高温下会熔化，B项错误；放电时，发生原电池反应，负极：Na－e－===Na＋，正极： 3CO2＋4e－＋4Na＋===2Na2CO3＋C，Na＋在负极生成，正极消耗，移向正极，C、D正确。‎ 答案　B ‎5.(2017·通扬泰淮三调)一种钒－多卤化物电池结构示意图如图所示，电池和储液罐均存储有反应物和酸性电解质溶液。电池中发生的反应为2VCl2＋BrCl2VCl3＋Br－。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.VCl2存储在正极储液罐内 B.放电时H＋从负极区移至正极区 C.充电时电池的负极与电源的正极相连 D.充电时阳极反应为Br－＋2Cl－－2e－===BrCl ‎ 解析　放电时原电池反应，V由＋2价升高到＋3价，发生氧化反应：V2＋－e－===V3＋，作负极；正极发生还原反应：BrCl＋2e－===Br－＋2Cl－。VCl2存储在负极储液罐内，A错误；正极区，阴离子数增多，H＋移向正极平衡电荷，B项正确；充电时负极接电源的负极，C错误；充电时阳极反应为正极的逆反应，正确。‎ 答案　BD ‎【归纳总结】‎ 可充电电池原理示意图 ‎1.判断正、负极反应物，正确推断生成物 ‎(1)金属单质参加反应一般作负极参加反应。(2)还可以从电子流向、反应类型(负氧正还)等判断。(3)燃料电池燃料在负极反应，O2在正极反应。推断生成物一是要注意溶液的性质，如碱性条件下，不能生成CO2，应生成CO ‎；二是注意题给图示或信息，如Zn作负极反应，在不同的条件下产物可能是Zn2＋、ZnO、Zn(OH)2等。‎ ‎2.根据化合价升降配平得失电子数目。‎ ‎3.根据溶液的性质及电荷守恒补项平衡电荷。注意利用传导离子(碱性溶液中的OH－、酸性溶液中的H＋、熔融金属氧化物中的O2－、熔融碳酸盐中的CO)平衡电荷，传导离子往往在一极生成，另一极消耗。选择题中经常考查离子的移动方向，判断的前提依然是正、负两极电极反应式的书写。例如乙醇—氧气燃料电池在酸性、熔融金属氧化物、熔融碳酸盐作介质下负极反应式， C2H6O －12e－ → 2CO2，反应物总带12个正电荷，生成物无负电荷，利用传导离子平衡电荷分别有：C2H6O －12e－ → 2CO2＋12H＋、C2H6O －12e－＋6CO → 8CO2、C2H6O －12e－＋6O2－ → 2CO2，再根据原子守恒配平。‎ ‎4.根据原子守恒补H2O等配平，检查三大守恒。‎ ‎　电极方程式的书写 ‎1.按要求完成下列填空 ‎(1)化学家正在研究尿素动力燃料电池，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1所示，写出该电池的负极反应式： 。‎ ‎(2)甲醇燃料电池的工作原理如图2所示，则该电池负极的电极反应式为 。‎ ‎(3)“镁－次氯酸盐”燃料电池的装置如图3所示，该电池的正极反应式为 。 ‎ ‎(4)图4是直接硼氢化钠－过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近的pH将 (填“增大”“减小”或“不变”)，负极的电极反应式为 。 ‎ ‎(5)(2017·无锡一模)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图5所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为 。 ‎ ‎(6)(2016·江苏化学)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O转化为Cr3＋，其电极反应式为 ‎ ‎ 。‎ 解析　(1)由图1可知O2在正极反应，则H2NCONH2在负极和H2O反应生成CO2和N2：H2NCONH2＋H2O→N2＋CO2，N的化合价从－3升高到0价，由电子守恒有：H2NCONH2＋H2O＋6e－→N2＋CO2，利用H＋平衡电荷：H2NCONH2＋H2O＋6e－===N2↑＋CO2↑＋6H＋。(2)同理CH3OH在负极反应生成CO2。(3)ClO－在正极发生还原反应生成Cl－。(4)正极：H2O2＋2e－===2OH－，pH增大。负极BH(H显－1价) →BO。(5)NO2和O2生成一种氧化物(N2O5)。电极Ⅱ上O2发生还原反应，电极Ⅰ上NO2发生氧化反应生成N2O5：NO2－e－→N2O5，利用传导离子NO平衡电荷：NO2＋NO－e－===N2O5。(6)Cr2O得6e－生成Cr3＋，溶液呈酸性，有：Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。‎ 答案　(1)CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋‎ ‎(2)CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋‎ ‎(3)ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－‎ ‎(4)增大　BH －8e－＋8OH－===BO＋6H2O ‎(5)NO2＋NO － e－===N2O5‎ ‎(6)Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O ‎　新型电池分析 ‎2.(2017·徐宿连三模)以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.b电极为负极，发生氧化反应 B.a电极发生的反应为N2＋8H＋＋6e－===2NH C.A溶液中所含溶质为NH4Cl D.当反应消耗1 mol N2时，则消耗的H2为‎67.2 L 解析　A项，b极H2发生氧化反应，为负极，正确；B项，a极N2发生还原反应，由于溶液呈酸性，生成NH ，正确；C项，N2和H2生成氨气，由于加入盐酸，生成NH4Cl，所以A为NH4Cl，正确；D项，没有状态，无法计算H2的体积，错误。‎ 答案　D ‎3.(2018·苏锡常镇一调)“碳呼吸电池”是一种新型能源装置，其工作原理如下图。下列说法正确的是(　　)‎ A.该装置是将电能转变为化学能 B.正极的电极反应为：C2O－2e－===2CO2‎ C.每得到1 mol草酸铝，电路中转移3 mol电子 D.利用该技术可捕捉大气中的CO2‎ 解析　原电池将化学能转化为电能，A项错误；正极发生得电子的还原反应：2CO2＋4e－===C2O，B项错误；得到1 mol Al2(C2O4)3转移6 mol 电子，C项错误。‎ 答案　D ‎4.(2016·南京三模)锂空气电池充放电基本原理如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A.充电时，锂离子向阴极移动 B.充电时阴极电极反应式为Li＋＋e－===Li C.放电时正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D.负极区的有机电解液可以换成水性电解液 解析　A项，放电时，负极：Li－e－===Li＋，正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。因此充电时，阴极：Li＋＋e－===Li，阳极：4OH－－ 4e－===2H2O＋O2↑，充电时，锂离子向阴极移动，A、B、C正确。D项，若换成水性电解质，锂能与水反应生成LiOH和H2，错误。‎ 答案　D ‎【知识网络回顾】‎ ‎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(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 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，则有Cu2＋→Zn2＋，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。‎ 答案　C ‎2.(2018·苏州期中) NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如图所示的装置对NO2进行回收利用，装置中a、b均为多孔石墨电极。下列说法正确的是(　　)‎ A.a为电池的负极，发生还原反应 B.电子流向a电极→用电器→b电极→溶液→a电极 C.一段时间后，b极附近HNO3浓度增大 D.电池总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3‎ 解析　A项，燃烧电池，O2在正极发生还原反应，NO2在负极发生氧化反应，错误；B项，“电子不入水”，溶液中是离子的定向移动，错误；C项，b极区发生反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，负极区发生反应：4NO2－4e－＋4H2O===‎ ‎8H＋＋4NO，错误。‎ 答案　D ‎3.(2017·盐城质检)快速充电电池的电解液为LiAlCl4－SOCl2，电池的总反应为4LiCl＋S＋SO24Li＋2SOCl2。下列说法正确的是(　　)‎ A.该电池的电解质可为LiCl水溶液 B.该电池放电时，负极发生还原反应 C.充电时阳极反应式为4Cl－＋S＋SO2－4e－===2SOCl2‎ D.放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极 解析　A项，该电池的电解质溶液不能是LiCl的水溶液，因为Li能和水发生反应，错误；B项，电池放电时，负极发生氧化反应，错误；D项，放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。‎ 答案　C ‎4.(1)H2S是一种无色、有毒且有恶臭味的气体。煤的低温焦化，含硫石油开采、提炼，橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有H2S产生。有人研究设计了一种硫化氢－空气燃料电池，总反应式为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，简易结构如图1所示。‎ ‎①硫化氢应通入到电极 (填“a”或“b”)。 ‎ ‎②b极发生的电极反应为 。‎ ‎(2)(2018·苏北四市一模)‎ 天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。科学家用氮化镓材料与铜组装如图2的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。‎ ‎①写出铜电极表面的电极反应式 。 ‎ ‎②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量 (填“盐酸”或“硫酸”)。 ‎ ‎(3)GET公司开发的Li－SO2Cl2军用电池，其示意图如图3所示，已知电池总反应为2Li＋SO2Cl2===2LiCl＋SO2↑，则电池工作时，正极的电极反应式为 。 ‎ ‎(4)(2017·泰州一模)利用固体氧化物电解池(SOEC)通过电解方式分解氮氧化物如图4，该电源的b端是 极，写出电解池中通入NO的电极反应式： 。‎ 答案　(1)①b　②H2S＋O2－－2e－===S↓＋H2O ‎(2)①CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O　②硫酸 ‎(3)SO2Cl2＋2e－===2Cl－＋SO2↑‎ ‎(4)负　2NO＋4e－===N2＋2O2－‎ ‎1.下列电池工作时，O2在正极放电的是(　　)‎ A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池 解析　A项，锌锰干电池的正极为二氧化锰得电子，A错误；B项，燃料电池正极为氧气得电子，B正确；铅蓄电池正极为二氧化铅得电子，C错误；镍镉电池的正极为氢氧化镍得电子，D错误。‎ 答案　B ‎2.把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若a、b相连， a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连，a极减轻；b、d相连，b为正极。则四种金属的活泼性顺序为(　　)‎ A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞b＞d C.a＞c＞d＞b D.b＞d＞c＞a 解析　依据金属的活泼性相对强弱的判断及原电池的正、负极的判断可知：a、b相连， a为负极，则a＞b；c、d相连，d上有气泡逸出，则c为负极，即c＞d；a、c相连，a极减轻，a为负极，即a＞c；b、d相连，b为正极，则d＞b。‎ 答案　C ‎3.(2013·江苏化学)Mg－H2O2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，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)‎ A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2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　Mg－H2O2－海水电池，活泼金属作负极，发生氧化反应：Mg－2e－=== Mg2＋，H2O2在正极发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－(由于中性溶液生成OH－)，A项、B项错误，C项正确。由于负极阳离子(Mg2＋)增多，Cl－向负极移动平衡电荷，D错误。‎ 答案　C ‎4.某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，‎ 设计如图所示装置，下列推断合理的是(　　)‎ A.若铬比铁活泼，则电子经外电路由铁电极流向铬电极 B.若铬比铁活泼，则铁电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ C.若铁比铬活泼，则溶液中H＋向铁电极迁移 D.若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼 解析　若铬比铁活泼，则铬为负极，铁为正极，电子由负极(铬)流向正极(铁)，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误，B项正确；C项，若铁比铬活泼，则铁为负极，铬为正极，溶液中的H＋在正极(铬)得电子，H＋向铬电极迁移，错误；D项，铁电极附近pH增大，说明H＋得电子生成H2，铁电极为正极，铬为负极，错误。‎ 答案　B ‎5.下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Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极 B.电极Ⅱ的电极反应式为：Cu2＋＋2e－===Cu ‎ C.该原电池的总反应为：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋‎ D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子 解析　从电极的活泼性，可知电极Ⅱ是负极，电极Ⅰ是正极，分别发生还原反应和氧化反应，A对B错。进而可知总反应是2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，C项正确。D项盐桥的作用是平衡电荷，使原电池形成稳定的电流，错误。‎ 答案　AC ‎6.(2017·南通、泰州一模)‎ 锌－空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是(　　)‎ A.氧气在石墨电极上发生氧化反应 B.该电池的负极反应为Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋‎ C.该电池放电时OH－向石墨电极移动 D.该电池充电时应将Zn电极与电源负极相连 解析　氧气在石墨电极上发生还原反应，A错；电解质溶液呈碱性，不可能有 H＋生成，B错；放电时OH－向负极(Zn极)移动，C错；Zn为原电池的负极，充电时为电解池的阴极，与电源负极相连，D正确。‎ 答案　D ‎7.(2018·无锡期末)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(总反应方程式为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O)，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.正极区溶液的pH减小 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.负极电极反应方程式为：6H2O＋C6H12O6－24e－===6CO2＋24H＋‎ 解析　燃料电池，O2在正极反应：4H＋＋O2＋4e－===2H2O，负极反应为：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋从负极区移向正极区，负极区pH减小，A错误，B、C、D正确。‎ 答案　A ‎8.(2017·南通一调)‎ 某浓差电池的原理示意如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A.电子由X极通过外电路移向Y极 B.电池工作时，Li＋通过离子导体移向b区 C.负极发生的反应为：2H＋＋2e－===H2↑‎ D.Y极每生成1 mol Cl2，a区得到2 mol LiCl 解析　由图可知X极有H2生成，说明发生反应2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)，X为正极，C项错误；Y极有Cl2生成，说明海水中的Cl－反应：2Cl－－ 2e－===Cl2↑(氧化反应)，Y为负极，电子由Y极经外电路移向X极，A项错误；a区H＋反应，正电荷减少，Li＋通过离子导体移向a区，与Cl－结合生成LiCl溶液，B项错误；D项，Y极生成1 mol Cl2，则a区 2 mol H＋反应生成 1 mol H2，2 mol Li＋移到a区，得2 mol LiCl，正确。‎ 答案　D ‎9.(2017·通扬泰淮宿徐二调)某柔性燃料电池(以甲醇为燃料，酸性介质)结构示意如图。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.电池工作时，电子由A电极经外电路流向B电极 B.电池工作时，减少的化学能完全转化为电能 C.A电极发生的电极反应为：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋‎ D.B电极每消耗1 mol O2，电池中减少4 mol H＋‎ 解析　A电极为负极，电极反应为2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2↑＋12H＋，B电极为正极，电极反应为：3O2＋12e－＋12H＋===6H2O，电子从负极流出，经外电路流向正极，A、C正确；电池工作时，H＋‎ 没有变化，D项错误；电池工作时，总有部分化学能转化为热能，B项错误。‎ 答案　AC ‎10.(2017·泰州期末)一种用于驱动潜艇的液氨－液氧燃料电池原理示意如图，下列有关该电池说法正确的是(　　)‎ A.该电池工作时，每消耗‎22.4 L NH3转移3 mol电子 B.电子由电极A经外电路流向电极B C.电池工作时，OH－向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 解析　A项，NH3没有指明标准状况，错误；B项，通入O2一极为正极，通入NH3为负极，电子由负极流向正极，正确；C项，原电池中，阴离子(OH－)移向负极，错误；D项，电解质为NaOH，所以电极反应式中不可能有H＋参加，错误。‎ 答案　B ‎11.(2017·常州一模)一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示。有关说法正确的是(　　)‎ A.b电极为该电池的负极 B.b电极附近溶液的pH 减小 C.a电极反应式：C6H10O5 －24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋‎ D.中间室：Na＋移向左室，Cl－移向右室 解析　在b电极上NO转变为N2，发生还原反应，故b电极为正极，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2‎ O，电极附近pH增大，A、B错误；在a电极上C6H10O5失电子生成CO2和H＋，C正确；电池工作时，电解质溶液中的Na＋向正极(b极)移动，Cl－向负极(a极)移动，D错误。‎ 答案　C ‎12.(2018·南京、盐城一模)最近中美研究人员发明了一种可快速充放电的铝离子电池，该电池电解质为离子液体{AlCl3/[EMIM]Cl}，放电时有关离子转化如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.放电时，负极发生：2AlCl－e－===Al2Cl＋Cl－‎ B.放电时，电路中每流过3 mol电子，正极减少‎27 g C.充电时，泡沫石墨极与外电源的负极相连 D.充电时，阴极发生：4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl ‎ 解析　A项，负极为Al，电极反应式为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl，错误；B项，负极的Al失去3 mol e－时，质量减少‎27g，错误；C项，充电时，原电池的正极材料接电源的正极，错误；D项，将原电池的负极颠倒即为电解池的阴极，正确。‎ 答案　D ‎13.(1)理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。根据氧化还原反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂－饱和KNO3溶液。请回答下列问题：‎ ‎①电解质溶液X是 ；电解质溶液Y是 。‎ ‎②写出两电极的电极反应式。‎ 铁电极 ；‎ 石墨电极： 。‎ ‎③外电路中的电子是从 电极流向 电极。(填“Fe”或“C”)‎ ‎④盐桥中向X溶液中迁移的离子是 (填字母)。‎ A.K＋ B.NO C.Ag＋ D.SO ‎(2)请将氧化还原反应3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O设计成原电池，在下列方框中画出装置图，并写出相应的电极反应式。‎ 正极： ；负极： 。‎ 解析　(1)①根据反应，Fe作负极，C作正极，负极电解液中应含有亚铁离子，正极反应为Fe3＋＋e－―→Fe2＋，因而Y为含Fe3＋的电解质溶液。③外电路中电子由负极流向正极。④Fe是负极，因而盐桥中向X溶液中迁移的是阴离子即为NO。‎ 答案　(1)①FeCl2(或FeSO4)　FeCl3[或Fe2(SO4)3]‎ ‎②Fe－2e－===Fe2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ ‎③Fe　C　④B ‎(2)‎ NO＋3e－＋4H＋===NO↑＋2H2O　Cu－2e－===Cu2＋‎ ‎14.(1)(2018·常州一模)使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其模型如图1所示。这种传感器利用了原电池原理，则该电池的负极反应式为 。 ‎ ‎(2)(2017·南京、盐城、连云港二模)利用反应NO2＋NH3——N2＋H2O(未配平)消除NO2的简易装置如图2所示。电极b的电极反应式为 ；消耗标准状况下‎4.48 L NH3时，被消除的NO2的物质的量为 。‎ ‎(3)(2016·无锡一模)利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式： 。 ‎ ‎(4)(2017·南京盐城二模)某锂电池的电解质可传导Li＋，电池反应式为：LiC6＋CoO‎2‎C6＋LiCoO2。电池放电时，负极的电极反应式为 ，Li＋向 移动(填“正极”或“负极“)。‎ ‎(5)(2017·盐城三模)一种镁－锂双离子二次电池的装置如下图所示：‎ ‎①放电时，迁移至正极区的离子是 。‎ ‎②充电时，阳极的电极反应式为 。‎ 解析　(1)CO在负极上发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋。(2)NO2中N显＋4价，NH3中N显－3价，由反应的转化关系可知，NO2在b极上得电子生成N2的同时得到OH－，电极反应式为2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－；根据得失电子守恒可知，在反应中有关系式3NO2～4NH3，故当消耗0.2 mol NH3时，消除的NO2为0.15 mol。(3)在该电池的负极上，SO2失电子转变为SO，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO。‎ 答案　(1)CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋‎ ‎(2)2NO2＋8e－＋4H2O===N2＋8OH－　0.15 mol ‎(3)SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO ‎(4)LiC6－e－===Li＋＋C6　正极 ‎(5)①Li＋　②LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋‎