高考化学总复习第六单元第2讲原电池化学电源教案新人教版.docx

第2讲原电池化学电源一、原电池1.概念:把转化为的装置。2.构成条件(1)有两个的电极(常为金属或石墨)。(2)将电极插入中。(3)两电极间构成闭合回路。3.工作原理装置图电极名称负极正极电极材料片片电极反应(续表)反应类型反应反应电子流向由片沿导线流向片离子迁移方向阴离子向迁移阳离子向迁移电池总反应式Zn+Cu2+Cu+Zn2+两类装置的不同点还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,既有化学能转化为电能,又有化学能转化为热能,造成能量损耗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,持续时间长1.在原电池中,活动性强的金属不一定作负极,但负极一定发生氧化反应。如Mg-NaOH溶液-Al组成的原电池,Al作负极;铁、铜相连浸在浓硝酸中,铜作负极(铁遇浓硝酸会钝化)。2.盐桥的作用:一是使整个装置构成闭合回路,代替两溶液直接接触;二是平衡电荷。如在Zn/ZnSO4-Cu/CuSO4原电池中,Zn失去电子变成Zn2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液中因Zn2+增多而带正电荷,同时,CuSO4溶液则由于Cu2+变成Cu,使得SO42-相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴、阳离子的定向移动,两极电解质溶液中的正负电荷守恒而保持电中性。盐桥不能用一根导线连接,因为导线不能传递阴、阳离子。二、化学电源的种类及其工作原理1.一次电池(碱性锌锰电池)碱性锌锰电池的工作原理如图所示:负极(Zn),电极反应式为。正极(MnO2),电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。总反应式:Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH。2.二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应a.负极反应:。b.正极反应:PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O。c.总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(2)充电时的反应a.阴极反应:。b.阳极反应:。c.总反应:2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4。3.燃料电池(以氢氧燃料电池为例)酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式2H2+O22H2O1.原电池反应中,两极材料自身不一定发生反应。2.可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。3.书写燃料电池的电极反应式时,一定要注意溶液的酸碱性。化学能电能活泼性不同电解质溶液锌铜Zn-2e-Zn2+Cu2+2e-Cu氧化还原锌铜负极正极Zn+2OH-2e-Zn(OH)2Pb+SO42-2e-PbSO4PbSO4+2e-Pb+SO42-PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H+SO42-2H2-4e-4H+2H2+4OH-4e-4H2OO2+4H+4e-2H2OO2+2H2O+4e-4OH-1.原电池实质的2个方面(1)能量转化:化学能转化为电能。(2)反应本质:自发进行的氧化还原反应。2.原电池中的4个“方向”(1)外电路中电子移动方向:负极正极。(2)外电路中电流方向:正极负极。(3)电池内部离子移动方向:阴离子负极,阳离子正极。(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向:K+正极,Cl一负极。3.判断原电池正负极的6种方法电极材料、电极现象、电子移向、离子移向、得失电子、电解质溶液。4.原电池电极反应式的书写方法(1)列物质,标得失。判断电极产物,标出电子得失数量。(2)看环境,配守恒。依据电解质环境和电荷守恒,添加合理的离子。在水溶液中,若前面添加H+或OH-,则后面生成H2O,若在后面添加H+或OH-,则前面必添加H2O;在非水环境中则应依据实际环境添加合理的离子或分子。(3)两式相加,验总式。见自学听讲P111原电池的工作原理1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)原电池工作时,正极表面一定有气泡产生。()(2)Mg-Al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Fe-3e-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。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.下列有关电化学知识的描述正确的是()。A.反应CaO+H2OCa(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.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是含琼胶的饱和KCl溶液C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成的D.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解析CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应,A项错误;KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生,B项错误;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极,C项错误。答案D3.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.正极的电极反应式是Ag+e-AgC.Cu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溶液解析该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极流向正极,A项正确;正极是Ag+发生还原反应,得到电子生成Ag,B项正确;根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C项正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D项错误。答案D4.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6H2O+6e-6OH-+3H2C.中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+D.中Cu作正极,电极反应式为2H+2e-H2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作负极;中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,A、C两项均错误;中电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,负极反应式为2Al+8OH-6e-2AlO2-+4H2O,二者相减得到正极反应式为6H2O+6e-6OH-+3H2,B项正确;中Cu是正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D项错误。答案B一、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。二、判断原电池正、负极的5种方法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式。三、“3步”完胜电极反应式的书写1.某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图所示。下列说法错误的是()。A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在“化学能电能光能”的转换C.如果将硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变解析铜锌原电池中,Cu作正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,所以Cu上有气泡生成,故A项正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,故B项正确;柠檬汁显酸性,也能作电解质溶液,所以将硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,导线中有电子流动,故C项错误;Cu的金属活动性比Zn、Fe都弱,Cu作正极,所以电路中的电流方向不变,仍然由Cu流向负极,故D项正确。答案C2.(2018年湖南衡东一中月考)原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是()。A.正极反应式为Zn-2e-Zn2+B.电流从Zn电极流向铁电极C.盐桥中的Cl- 移向FeSO4溶液D.电池总反应为Zn+Fe2+Zn2+Fe解析活泼电极锌作负极;电流和电子的流动方向相反;原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;A、B、C三项错误。答案D3.(1)Fe-Cu-稀H2SO4组成的原电池中,负极反应式为,正极反应式为,电池总反应为。 (2)由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,其正极反应式为,负极反应式为。 (3)由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,其负极反应式为。 (4)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。 解析(1)Fe作负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+;Cu作正极,电极反应式为2H+2e-H2。(2)由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,正极为Cu,电极反应式为Fe3+e- Fe2+;负极为Pb,电极反应式为Pb-2e- Pb2+。(3)由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,Al遇浓硝酸钝化,Cu作负极,电极反应式为Cu-2e- Cu2+ 。(4)K2FeO4-Zn组成碱性电池,K2FeO4在电池中作正极,FeO42-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FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;书写总反应的离子方程式时,关键是抓住生成物中Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3和Zn(OH)2。答案(1)Fe-2e-Fe2+;2H+2e-H2;Fe+2H+Fe2+H2(2)Fe3+e-Fe2+;Pb-2e-Pb2+(3)Cu-2e-Cu2+(4)FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;2FeO42-+8H2O+3Zn2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-原电池原理的应用1.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.与锌板相连解析A项,石墨棒与铁构成原电池,铁更活泼,失电子,作负极,被腐蚀;B项,铜板与铁构成原电池,铁比铜活泼,失电子,作负极,被腐蚀;C项,在潮湿、疏松的土壤中,钢管中的碳、铁与水、空气构成原电池,铁失电子,作负极,被腐蚀;D项,锌板与铁构成原电池,锌比铁活泼,锌失电子,作负极,锌被腐蚀,铁被保护。答案D2.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极质量减小;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()。A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc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,则金属活动性bc;由实验可知,d极溶解,则d作原电池负极,c作正极,金属活动性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,金属活动性da。综上所述,金属活动性dabc。答案C3.某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,与此电池反应不符的原电池是()。A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D.铜片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池解析由电池反应可知,铁作负极,失去电子,发生氧化反应。C项中,由于锌的金属活动性大于铁,故锌作负极,发生氧化反应,与该电池反应不符。答案C原电池原理的应用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,活动性弱的金属(或非金属)作正极。例如,有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入稀硫酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而B极上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,则可以判断金属活动性:AB。2.加快化学反应速率由于形成了原电池,因此反应速率加快。例如,Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应进行。3.用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池的正极。例如,要保护铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一锌块相连,使锌作原电池的负极。4.设计制作化学电源设计原电池时要紧扣构成原电池的条件:(1)首先要将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。(2)根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料(负极为失电子物质,正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属,如石墨)及电解质溶液。1.M、N、P、E为四种金属,已知:M+N2+N+M2+;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,N-2e-N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()。A.PMNEB.ENMPC.PNME D.EPMN解析由知,金属还原性MN;M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属的还原性PM;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属的还原性NE。答案A2.某校化学兴趣小组进行探究性活动,将氧化还原反应2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成盐桥原电池。提供的试剂有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,外电路的导线中(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,该溶液中的电极为(填“正”或“负”)极。解析(1)先分析氧化还原反应,找出正负极反应,即可确定正负极区和电解质溶液。(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Fe2+失电子,碳电极为负极。答案(1)如图:(2)2I-2e-I2(3)无(4)负化学电源1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增大。()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。()(3)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。()(4)化学电源工作时,内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。()(5)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中,负极反应式为2H2-4e-4H+。()(6)二次电池充电时,二次电池的负极连接电源的负极,发生还原反应。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.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)负极反应式:。正极反应式:。总反应式:。(2)碱性介质(如KOH)负极反应式:。正极反应式:。总反应式:。(3)固体电解质(高温下能传导O2-)负极反应式:。正极反应式:。总反应式:。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下负极反应式:。正极反应式:。总反应式:。答案(1)CH4-8e-+2H2OCO2+8H+;2O2+8e-+8H+4H2O;CH4+2O2CO2+2H2O(2)CH4-8e-+10OH-CO32-+7H2O;2O2+8e-+4H2O8OH-;CH4+2O2+2OH-CO32-+3H2O(3)CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O;2O2+8e-4O2-;CH4+2O2CO2+2H2O(4)CH4-8e-+4CO32-5CO2+2H2O;2O2+8e-+4CO24CO32-;CH4+2O2CO2+2H2O书写原电池电极反应式的基本思路1.一般电极反应式的书写(1)列物质,标得失。先确定原电池的正、负极,列出参加反应的微粒,并标出得失电子数。(2)看环境,配守恒。在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物,即H+、OH-、H2O等是否参加反应,遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒。(3)两式加,验总式。正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较简单一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,用总反应式减去较简单一极的电极反应式,即得到较难一极的电极反应式。2.燃料电池电极反应式的书写电极:惰性电极。燃料:H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。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,如Al2O3;熔融碳酸盐,如K2CO3等。方法一: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。如氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O22H2O。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下:CH4+2O2CO2+2H2OCO2+2NaOHNa2CO3+H2O+可得甲烷燃料电池的总反应式:CH4+2O2+2NaOHNa2CO3+3H2O。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:O2+4H+4e-2H2O。(2)碱性电解质:O2+2H2O+4e-4OH-。(3)固体电解质(高温下能传导O2-):O2+4e-2O2-。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3):O2+2CO2+4e-2CO32-。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。方法二:以CH4燃料电池为例分析反应中的氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物(对含碳燃料而言,若是碱性介质,则氧化产物为CO32-,若是酸性介质,则氧化产物为CO2),写出还原剂-ne-氧化产物、氧化剂+ne-还原产物;根据化合价变化,计算出得失电子的数目,如CH4-8e-CO32-。1.(2018年河南郑州一中模拟)石墨烯锂硫电池是一种高效、低污染的新型二次电源,其装置如图所示。电池反应为 2Li+nSLi2Sn。Li+可在固体电解质中迁移。下列说法不正确的是()。A.放电时,锂在负极上发生氧化反应B.放电时,正极的电极反应式为nS+2e-+2Li+Li2SnC.充电时,锂电极为阴极,与电源负极相连D.充电时,理论上阳极失去2 mol电子生成32 g硫解析放电时,锂在负极上失电子,发生氧化反应,A项正确;放电时,S在正极得电子,正极的电极反应式为nS+2e-+2Li+Li2Sn,B项正确;充电时,电池负极作阴极,锂电极与电源负极相连,C项正确;充电时,理论上阳极失去2 mol电子生成32n g硫,D项错误。答案D2.(2018年广西桂林崇左联考)如图所示装置是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量监测与控制的功能。下列有关说法正确的是()。A.电流由呼气所在的铂电极流出B.H+透过质子交换膜移向氧气所在的铂电极C.电路中流过2 mol电子时,消耗11.2 L O2D.该电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+解析根据图示,通入氧气的铂电极为正极,呼气所在的铂电极为负极。电流由氧气所在的铂电极流出,A项错误;阳离子移向正极,H+透过质子交换膜移向氧气所在的铂电极,B项正确;电路中流过2 mol电子时,消耗标准状况下11.2 L O2,C项错误;根据图示,该电池的负极生成乙酸,电极反应式为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,D项错误。答案B3.一种微生物燃料电池的结构示意图如图所示,关于该电池的叙述正确的是()。A.电池工作时,电子由a流向bB.微生物所在电极区放电时发生还原反应C.放电过程中,H+从正极区移向负极区D.正极反应式为MnO2+4H+2e-Mn2+2H2O解析因为右侧产生CO2,说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2,所以电池工作时电子由b极经外电路流向a极,A项错误;微生物所在电极区放电时发生氧化反应,B项错误;放电时阳离子向正极移动,C项错误;放电时正极发生还原反应,D项正确。答案D4.液流电池是一种新的蓄电池,是正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。一种锌溴液流电池如图所示,电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是()。A.充电时阳极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+B.充电时电极a为外接电源的负极C.放电时Br-向右侧电极移动D.放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大解析该锌溴液流电池的电解液为溴化锌的水溶液,所以该电池的负极为锌,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,正极为溴,电极反应式为Br2+2e-2Br-。充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br-2e-Br2,故A项错误;在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,故B项错误;放电时为原电池,在原电池中间隔着一个阳离子交换膜,所以Br-不能向右侧电极移动,故C项错误;放电时左侧生成溴离子,右侧生成锌离子,所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大,故D项正确。答案D1.(2018年全国卷,12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。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3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是()。A.放电时,ClO4-向负极移动B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-2CO32-+CD.充电时,正极反应为:Na+e-Na解析放电时是原电池,ClO4-向负极移动,A项正确;电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,因此充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B项正确;放电时是原电池,正极是二氧化碳得到电子转化为碳,反应为3CO2+4e-2CO32-+C,C项正确;充电时是电解池,正极与电源的正极相连,作阳极,发生失去电子的氧化反应,反应为2CO32-+C-4e-3CO2,D项错误。答案D2.(2018年全国卷,11)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是()。A.放电时,多孔碳材料电极为负极B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x2)O2解析锂比碳活泼,故锂作负极,A项错误;外电路电子由负极(Li)流向正极(多孔碳材料),B项错误;充电时,Li+移向阴极,对应原电池的负极,即为锂电极,C项错误;充电时的反应为原电池反应的逆过程,D项正确。答案D3.(2017年全国卷,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()。A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多解析原电池工作时,Li+向正极移动,则a为正极,正极上发生还原反应,随着放电的进行可能发生多种反应,其中可能发生反应2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4,故A项正确;原电池工作时,每转移0.02 mol电子,被氧化的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,故B项正确;石墨烯能导电,S8不能导电,利用掺有石墨烯的S8材料作电极,可提高电极a的导电性,故C项正确;电池充电时间越长,转移的电子数越多,生成的Li和S8越多,则电池中Li2S2的量越少,故D项错误。答案D4.(2017年海南,10)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是()。A.Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为N2+6H+6e-2NH3C.H+由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2解析Pb电极b上氢气失去电子,为阳极,A项错误;阴极上发生还原反应,则阴极反应式为N2+6H+6e-2NH3,B项正确;电解池中,H+由阳极向阴极迁移,C项正确;由图可知,氮气与氢气不直接接触,陶瓷可以隔离N2和H2,D项正确。答案A5.(2016年全国卷,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-AgC.电池放电时Cl-由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2解析该电池中还原性较强的Mg为负极,失去电子发生氧化反应,A项正确;氧化性较强的AgCl为正极,发生还原反应,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)、Ag+e-Ag,AgCl是难溶盐,则正极反应式为AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误;Mg失去电子成为Mg2+,使负极区域带正电,AgCl得到电子生成Ag和Cl-,使正极区域带负电,因此Cl-由正极向负极迁移,使电解质溶液保持电中性,C项正确;该氧化还原反应为放热反应,镁与热水能发生置换反应生成Mg(OH)2和H2,D项正确。答案B6.(2016年全国卷,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-+2H2O2Zn(OH)42-。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)42-D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)解析充电时为电解池,电解质溶液中阳离子向阴极移动,故K+向阴极移动,A项错误;充电时的总反应为2Zn(OH)42-2Zn+O2+4OH-+2H2O,因此c(OH-)逐渐增大,B项错误;放电时负极上Zn发生氧化反应,负极反应为Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-,C项正确;放电时的正极反应为O2+4e-+2H2O4OH-,电路中通过2 mol电子时,消耗0.5 mol O2,在标准状况下的体积为11.2 L,D项错误。答案C见高效训练P551.在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池,印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是()。A.该电池是一次电池B.该电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD.该电池工作时,外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小3.25 g解析电池工作时,锌失去电子,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,所以外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上应减小6.5 g,所以D项错误。答案 D2.(2018年泉州模拟)课堂学习中,同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、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能的装置B.原电池由电极、电解质溶液等组成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解析D项,a极为负极,电子由负极(锌片)流出。答案D3.有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是()。.碱性锌锰电池.铅-硫酸蓄电池.铜锌原电池.银锌纽扣电池A.所示电池工作中,MnO2的作用是催化剂B.所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大C.所示电池工作过程中,盐桥中K+移向硫酸锌溶液D.所示电池中,Ag2O是氧化剂,放电时被还原为Ag解析碱性锌锰电池中二氧化锰为氧化剂,A项错误;铅蓄电池放电时电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,H2SO4浓度减小,B项错误;原电池中阳离子向正极移动,故盐桥中K+移向硫酸铜溶液,C项错误;该原电池中,正极上氧化银得电子,生成银,所以Ag2O作氧化剂,D项正确。答案D4.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在200 左右时供电,电池总反应:C2H5OH+3O22CO2+3H2O,电池示意图如图所示。下列说法中正确的是()。A.电池工作时,质子向电池的负极迁移B.电池工作时,电子由b极沿导线流向a极C.a极上发生的电极反应:C2H5OH+3H2O+12e-2CO2+12H+D.b极上发生的电极反应:4H+O2+4e-2H2O答案D5.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、放电的总反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,下列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+H2OB.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-向正极移动解析放电时Cd元素的化合价升高,Cd作负极,Ni元素的化合价降低,NiOOH作正极,则充电时Cd(OH)2作阴极,Ni(OH)2作阳极,阳极反应式为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;放电时负极的电极反应式为Cd+2OH-2e-Cd(OH)2,Cd电极周围OH-浓度减小,C项错误;放电时,OH-向负极移动,D项错误。答案A6.(2018年大同质检)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()。A.a极为负极,电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式:H2-2e-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H2和CH4时,CH4消耗O2的量较多解析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,A项正确;以稀H2SO4为电解质溶液时,负极的H2被氧化为H+,B项正确;总反应为2H2+O22H2O,电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,C项错误;根据电池总反应2H2+O22H2O,CH4+2O2CO2+2H2O可知,等物质的量的H2和CH4,CH4消耗的O2的量较多,D项正确。答案C7.(2018年伊春模拟)铅蓄电池的主要构造如图所示,它是目前使用量最大的二次电池(设工作时固体生成物附集在电极板上)。(1)当某一电极反应式为PbO2(s)+2e-+SO42-(aq)+4H+(aq)PbSO4(s)+2H2O(l)时,电池中的能量转化形式为,此时另一个电极发生反应的反应类型为。(2)充电时PbO2(s)电极应与电源的极相连,充电时总反应方程式为。(3)放电生成的固体会附集在电极表面,若工作中正极质量增重96 g,理论上电路中转移的电子数为NA,此过程中电池消耗mol H2SO4。解析(1)由电池构造图知,铅是负极,PbO2是正极,故当PbO2得到电子时,表明此时电池处于放电过程,化学能转化为电能。此过程中,负极发生氧化反应。(3)放电时正极反应式为PbO2(s)+2e-+SO42-(aq)+4H+(aq)PbSO4(s)+2H2O(l),由电极反应式知,当有1 mol PbO2发生反应生成1 mol PbSO4时,正极质量增加了64 g,同时电路中转移2 mol电子。当正极质量增加96 g时,表明有1.5 mol PbO2发生了反应,转移的电子数为3NA,由电池总反应知共消耗3 mol H2SO4。答案(1)化学能转化为电能;氧化反应(2)正;2PbSO4(s)+2H2O(l)PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)(3)3;38.某兴趣小组同学利用氧化还原反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O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“b”,下同)到。(3)电池工作时,盐桥中的SO42-移向 (填“甲”或“乙”)烧杯。(4)甲烧杯中发生的电极反应为。解析根据氧化还原反应可知,甲烧杯中石墨作正极,发生还原反应,电极反应式为MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O;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SO42-移向乙烧杯。答案(1)乙(2)a;b(3)乙(4)MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O9.(2018年安顺模拟)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+O22H2O,负极反应式为H2+CO32-2e-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CO32-的物质的量将逐渐减小C.正极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-D.放电时CO32-向负极移动解析电子不能通过电解质,故A项错误;该电池的正极反应式为O2+4e-+2CO22CO32-,根据电子守恒,放电时负极消耗CO32-与正极生成CO32-的物质的量相等,电池中CO32-的物质的量不变,故B、C两项错误;放电时阴离子向负极移动,故D项正确。答案D10.(2018年广西柳州模拟)锌-空气燃料电池可作电动车的动力电源,电解质溶液为KOH溶液,该电池放电时总反应为2Zn+O2+2H2O+4OH-2Zn(OH)42-。下列说法正确的是()。A.放电时,电解质溶液中K+移向负极B.放电时,电解质溶液的pH不变C.充电时,阴极反应式为Zn(OH)42-+2e-Zn+4OH-D.充电时,若有4.48 L(标准状况)氧气释放出来,则析出固体Zn为13 g解析放电时为原电池,溶液中阳离子向正极移动,即K+向正极移动,故A项错误;放电时,消耗氢氧根离子,碱性减弱,pH减小,故B项错误;充电时,阴极上发生得电子的还原反应,则阴极反应式为Zn(OH)42-+2e-Zn+4OH-,故C项正确;产生1 mol氧气,转移电子为4 mol,充电时,若有4.48 L(标准状况)氧气释放出来,则转移电子的物质的量为4.48 L22.4 Lmol-14=0.8 mol,根据Zn2e-,则析出固体Zn:0.8mol265 gmol-1=26 g,故D项错误。答案C11.2016年,我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。吸入CO2时,其工作原理如图所示。吸收的全部CO2中,有23转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面。下列说法正确的是()。A.“吸入”CO2时,钠箔为正极B.“呼出”CO2时,Na+向多壁碳纳米管电极移动C.“吸入”CO2时的正极反应式为4Na+3CO2+4e-2Na2CO3+CD.标准状况下,每“呼出”22.4 L CO2,转移的电子为0.75 mol解析放电时该电池“吸入”CO2,根据图示可知,“吸入”CO2时,钠变成了钠离子,被氧化,钠箔为负极,故A项错误;“呼出”CO2时,装置是电解池,电解池中,阳离子向阴极移动,Na+向钠箔电极移动,故B项错误;放电时该电池吸收的CO2有23转化为Na2CO3固体,有13转化为C,则正极反应式为4Na+3CO2+4e-2Na2CO3+C,故C项正确;标准状况下,22.4 L CO2的物质的量为1 mol,根据2Na2CO3+C-4e-4Na+3CO2,每“呼出”1 mol CO2,转移的电子为43 mol,故D项错误。答案C12.(2018年陕西一检)钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其原理如图所示:下列说法正确的是()。A.放电时,电极A为正极B.充电时,Na+从电极A向电极B迁移C.充电时,电极B反应式为Sx2-2