2021版高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第20讲 原电池 化学电源学案 新人教版

1 第第 2020 讲讲 原电池原电池 化学电源化学电源 考点一 原电池的工作原理及其应用 知识梳理 一 原电池的概念和构成条件 1 概念 原电池是把化学能转化为电能的装置 2 构成条件 电极 两电极为导体 且存在活动性差异 一般活动性较强的金属做负极 活动 性较弱的金属或非金属导体做正极 溶液有电解质溶液 回路 形成闭合回路 即满足 1 两电极直接接触 靠在一起 或间接接触 用导 线相连 2 两电极插入电解质溶液中 本质自发的氧化还原反应 构成条件可概括为 两极一液一线一反应 二 原电池的工作原理 以锌铜原电池为例 电极名称负极正极 电极材料 zncu 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 外电路 由负极沿导线流向正极 2 离子流向 内电路 阴离子向负极移动 阳离子向正极移动 盐桥 含饱和 kcl 溶液 中离子流向 k 移向正极 cl 移向负极 电池反应 离子方程式 zn cu2 zn2 cu 装置 还原剂 zn 与氧化剂 cu2 直接接触 化学能既转化 为电能 又转化为热能 造成能量损耗两类装置 的不同点装置 还原剂 zn 与氧化剂 cu2 不直接接触 化学能仅转 化为电能 避免能量损耗 故电流稳定 持续时间长 1 盐桥原电池中半电池的构成条件 电极金属和其对应的盐溶液 一般不要任意替 换成其他阳离子盐溶液 否则可能影响效果 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 连接内电路 形成闭合回路 平衡电荷 使原电池不断产生电 流 三 原电池工作原理的四个应用 应用化学原理 比较金属的活动性 强弱 原电池中 一般活动性较强的金属做负极 而活动性较弱的金属 或 能导电的非金属 做正极 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 溶解 而 b 上有气泡逸 出 则说明 a 做负极 b 做正极 则一般情况下金属活动性 a b 续表 应用化学原理 加快化学反应速率 由于形成了原电池 导致化学反应速率加快 如 zn 与稀硫酸反应制 氢气时 可向溶液中滴加少量 cuso4溶液 形成 cu zn 稀硫酸原电池 加快反应速率 用于金属的防护 使需要保护的金属制品做原电池的正极而受到保护 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 形成原电 池 使锌做原电池的负极被损耗 铁做正极而受到保护 首先将氧化还原反应分成两个半反应 设计制作化学电源 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 3 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 理论上说 任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池 2 在原电池中 发生氧化反应的一极一定是负极 3 用 mg al 分别做电极 用 naoh 溶液做电解质溶液 构成原电池 mg 为正极 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 一般来说 带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池能量转换效率高 7 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 8 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 2 在如图所示的 8 个装置中 属于原电池的是 解析 中缺 1 个电极 且没有形成闭合回路 没有形成闭合回路 酒精为非电 解质 电极相同 且没有形成闭合回路 答案 演练一 原电池的工作原理 1 经典题 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 电解质溶液和导线等组成 c 图中电极 a 为铝条 电极 b 为锌片时 导线中会产生电流 d 图中电极 a 为锌片 电极 b 为铜片时 电子由铜片通过导线流向锌片 解析 选 d 原电池是将化学能转化成电能的装置 a 正确 原电池由电极 电解质溶 液和导线等组成 b 正确 图中电极 a 为铝条 电极 b 为锌片时 构成原电池 导线中会 产生电流 c 正确 图中电极 a 为锌片 电极 b 为铜片时 锌片做负极 电子由锌片通过 4 导线流向铜片 d 错误 2 下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的 下列有关叙述错误的是 a 中锌电极发生氧化反应 b 中电子由 a 电极经导线流向 b 电极 c 中外电路中电流由 a 电极流向 b 电极 d 中 lixc6做负极 解析 选 c 在原电池中阴离子移向负极 所以 中 a 电极为负极 则外电路中电流 应由 b 电极流向 a 电极 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 做负极 中 fe 做负极 b 中 mg 做正极 电极反应式为 6h2o 6e 6oh 3h2 c 中 fe 做负极 电极反应式为 fe 2e fe2 d 中 cu 做正极 电极反应式为 2h 2e 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 故 al 做负极 中 fe 在冷的浓硝酸中钝化 cu 和浓 hno3反应失去电子 故 cu 做负极 a c 错 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 2 6h2o 6e 6oh 3h2 b 正确 中 cu 做正极 电极反应式为 o2 2h2o 4e 4oh d 错 5 判断原电池正 负极的五种方法 提示 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 不要认 为活泼金属一定做负极 演练二 原电池工作原理的应用 4 金属的防护 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 选 d a 项 石墨棒与铁构成原电池 铁活泼 失电子做负极 被腐蚀 b 项 铜板与铁构成原电池 铁比铜活泼 铁失电子做负极 被腐蚀 c 项 在潮湿 疏松的土 壤中 铁与土壤中的碳 水 空气构成原电池 铁失电子做负极 被腐蚀 d 项 锌板与 铁构成原电池 锌比铁活泼 锌失电子做负极 锌被腐蚀 铁被保护 5 加快化学反应速率 等质量的两份锌粉 a b 分别加入过量的稀 h2so4中 同时向 a 中滴入少量的 cuso4溶液 如图表示产生 h2的体积 v 与时间 t 的关系 其中正确的是 解析 选 d a 中 zn 与 cuso4溶液反应置换出 cu zn 的量减少 产生 h2的量减少 但 zn cu 和稀 h2so4形成原电池 加快了反应速率 d 项图示符合要求 6 比较金属活动性 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 6 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 外电路中电流从 a 极流向 d 极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 a a b c d b b c d a c d a b cd a b d c 解析 选 c 把四个实验从左到右分别编号为 则由实验 可知 a 极质量减 少 b 极质量增加 则 a 做原电池负极 b 做原电池正极 金属活动性 a b 由实验 可 知 b 极有气体产生 c 极无变化 金属的活动性 b c 由实验 可知 d 极溶解 c 极有 气体产生 则 d 做原电池负极 c 做原电池正极 金属的活动性 d c 由实验 可知 外 电路中电流从 a 极流向 d 极 则 d 做原电池负极 a 做原电池正极 金属的活动性 d a 综上所述 四种金属的活动性 d a b c 7 设计原电池 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设计成带盐桥的原电池 提供的试剂 fecl3溶液 ki 溶液 其 他用品任选 回答下列问题 1 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 的电极变为 填 正 或 负 极 解析 1 先分析氧化还原反应 找出正 负极反应 即可确定电极材料和正 负极区 的电解质溶液 2 发生氧化反应的电极是负极 负极上 i 失电子变成 i2 3 反应达到平衡时 无电子移动 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 该 7 溶液中的电极变成负极 答案 1 如下图 答案合理即可 2 2i 2e i2 3 无 4 负 考点二 化学电源及其工作原理 知识梳理 一 一次电池 1 碱性锌锰电池 1 构造 2 工作原理 电解质 koh 负极材料 zn 电极反应 zn 2oh 2e zn oh 2 正极材料 mno2 电极反应 2mno2 2h2o 2e 2mno oh 2oh 总反应 zn 2mno2 2h2o 2mno oh zn oh 2 2 纽扣式锌银电池 1 构造 2 工作原理 8 电解质 koh 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 3 锂电池 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 8li 3socl2 6licl li2so3 2s 1 负极材料为锂 电极反应为 8li 8e 8li 2 正极材料为碳 电极反应为 3socl2 8e 2s so 6cl 2 3 二 二次电池 又叫充电电池或蓄电池 1 铅蓄电池 1 构造 2 工作原理 总反应 pb s pbo2 s 2h2so4 aq 2pbso4 s 2h2o l 放电 充电 放电时 原电池 负极反应 pb s so aq 2e pbso4 s 2 4 正极反应 pbo2 s 4h aq so aq 2e pbso4 s 2h2o l 2 4 充电时 电解池 阴极反应 pbso4 s 2e pb s so aq 2 4 阳极反应 pbso4 s 2h2o l 2e pbo2 s 4h aq so aq 2 4 2 二次电池的充放电规律 1 充电时电极的连接 充电的目的是使电池恢复其供电能力 因此负极应与电源的负 极相连以获得电子 可简记为 负接负后做阴极 正接正后做阳极 2 工作时的电极反应式 同一电极上的电极反应式 在充电与放电时 形式上恰好是 9 相反的 同一电极周围的溶液 充电与放电时 ph 的变化趋势也恰好相反 三 高效 环境友好 的燃料电池 1 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池 可分为酸性和碱性两种 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 2h2oo2 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 2 解答燃料电池题目的思维模型 3 解答燃料电池题目的几个关键点 1 要注意介质是什么 是电解质溶液还是熔融盐或氧化物 2 通入负极的物质为燃料 通入正极的物质为氧气 3 通过介质中离子的移动方向 可判断电池的正负极 同时考虑该离子参与靠近一极 的电极反应 自主检测 判断正误 正确的打 错误的打 1 2018 高考江苏卷 氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 2 太阳能电池不属于原电池 3 手机 电脑中使用的锂电池属于一次电池 4 铅蓄电池放电时 正极与负极质量均增加 5 碱性锌锰电池是一次电池 其中 mno2是催化剂 可使锌锰电池的比能量提高 可 储存时间加长 6 燃料电池工作时 燃料在电池中燃烧 然后热能转化为电能 7 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池 放电过程中 h 从正极区向负极区迁移 8 铅蓄电池工作时 当电路中转移 0 1 mol 电子时 负极增重 4 8 g 9 在碱性电解质溶液中 氢氧燃料电池的负极反应式为 2h2 4e 4h 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 演练一 根据图示理解化学电源 1 普通锌锰电池的简图如图所示 它用锌皮制成的锌筒做电极 中间插一根石墨棒 10 石墨棒顶端加一铜帽 在石墨棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物 并用离子可以通过的 长纤维纸包裹做隔膜 隔膜外用氯化锌 氯化铵和淀粉等调成糊状做电解质溶液 该电池 工作时的总反应为 zn 2nh 2mno2 zn nh3 2 2 mn2o3 h2o 下列关于普通锌锰电 4 池的说法中正确的是 a 当该电池电压逐渐下降后 利用电解原理能重新充电复原 b 电池负极反应式为 2mno2 2nh 2e mn2o3 2nh3 h2o 4 c 原电池工作时 电子从负极通过外电路流向正极 d 外电路中每通过 0 1 mol 电子 锌的质量理论上减小 6 5 g 解析 选 c 普通锌锰电池是一次电池 不能充电复原 a 项错误 根据原电池的工作 原理 负极失电子 电极反应式为 zn 2e 2nh3 zn nh3 2 2 b 项错误 由负极的电 极反应式可知 外电路中每通过 0 1 mol 电子 消耗锌的质量是 65 g mol 1 3 25 g d 项错误 0 1 mol 2 2 li fes2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池 其结构 如图所示 已知电池放电时的总反应为 4li fes2 fe 2li2s 下列 说法正确的是 a li 为电池的正极 b 电池工作时 li 向负极移动 c 正极的电极反应式为 fes2 4e fe 2s2 d 将熔融的 licf3so3改为 licl 的水溶液 电池性能更好 解析 选 c a 项 由 lis 发生氧化反应 可知 li 为电池的负极 b 项 电池 li 0 2 1 工作时 阳离子 li 移向正极 d 项 由于 2li 2h2o 2lioh h2 故不能用 licl 的 水溶液作为电解质溶液 演练二 二次电池 3 2020 安徽 a10 联盟联考 用氟硼酸 hbf4 属于强酸 溶液代替硫酸溶液做铅蓄电 池的电解质溶液 可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良 反应方程式为 pb pbo2 4hbf42pb bf4 2 2h2o pb bf4 2为可溶于水的强电解质 下列说法中 放电 充电 11 正确的是 a 放电时 负极反应为 pbo2 4hbf4 2e pb bf4 2 2bf 2h2o 4 b 充电时 当阳极质量减少 23 9 g 时转移 0 2 mol 电子 c 放电时 pbo2电极附近溶液的 ph 增大 d 充电时 pb 电极的电极反应式为 pbo2 4h 2e pb2 2h2o 解析 选 c 放电时 负极反应为 pb 2e pb2 a 项错误 充电时 阳极反应为 pb2 2e 2h2o pbo2 4h 当阳极质量增加 23 9 g 时转移 0 2 mol 电子 b 项错误 放电时 正极反应为 pbo2 4h 2e pb2 2h2o pbo2电极附近溶液的 ph 增大 c 项 正确 充电时 pb 电极的电极反应式为 pb2 2e pb d 项错误 4 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 2nio oh 2h2ocd oh 2 2ni oh 2 下 放电 充电 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 h2o nio oh 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中的 oh 浓度不变 d 放电时电解质溶液中的 oh 向正极移动 解析 选 a 放电时 cd 的化合价升高 cd 做负极 ni 的化合价降低 nio oh 做正极 则充电时 cd oh 2做阴极 ni oh 2做阳极 电极反应式为 ni oh 2 oh e nio oh 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 5 2020 最新预测 天宫二号 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 镍氢电池的结构示意图如图所示 电池总反应为 2ni oh 2 2nio oh h2 下列说法正确的是 充电 放电 a 放电时 nio oh 发生氧化反应 b 充电时 a 电极附近的 ph 增大 k 移向 b 电极 c 充电时 a 电极的电极反应为 2h2o 2e h2 2oh 12 d 放电时 负极反应为 nio oh h2o e ni oh 2 oh 解析 选 c 放电时 nio oh 在正极上得电子变成 ni oh 2 发生还原反应 a 错误 充电时 a 电极做阴极 电极反应式为 2h2o 2e h2 2oh 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 演练三 燃料电池 6 2020 惠州模拟 金属锂燃料电池是一种新型电池 比锂离子电池具有更高的能量 密度 它无电时也无需充电 只需更换其中的某些材料即可 其工作示意图如下 下列说 法正确的是 a 放电时 通入空气的一极为负极 b 放电时 电池反应为 4li o2 2li2o c 有机电解液可以是乙醇等无水有机物 d 在更换锂电极的同时 要更换水性电解液 解析 选 d a 放电时 li 电极为负极 错误 b 放电时 电池反应为 4li o2 2h2o 4lioh 错误 c 因为有锂存在 就不能用乙醇 锂和乙醇反应 错误 d 水 性电解液中不断消耗水并有 lioh 生成 随着反应的进行 形成 lioh 的饱和溶液 不利于 li 的流动 所以在更换锂电极的同时 要更换水性电解液 正确 7 科学家设计出质子膜 h2s 燃料电池 实现了利用 h2s 废气资源回收能量并得到单质 硫 质子膜 h2s 燃料电池的结构示意图如图所示 下列说法错误的是 a 电极 a 为电池的负极 b 电极 b 上发生的电极反应 o2 4h 4e 2h2o c 电路中每通过 4 mol 电子 正极消耗 44 8 l h2s d 每 17 g h2s 参与反应 有 1 mol h 经质子膜进入正极区 解析 选 c 该电池为燃料电池 根据燃料电池的特点 通入氧气的一极为正极 故 13 电极 b 为电池的正极 电极 a 为电池的负极 a 项正确 电极 b 为正极 氧气得电子生成 水 b 项正确 从装置图可以看出 电池总反应为 2h2s o2 s2 2h2o 电路中每通过 4 mol 电子 正极应该消耗 1 mol o2 负极应该消耗 2 mol h2s 但是题目中没有给定气体所 处的状况 所以其体积不一定是 44 8 l c 项错误 17 g h2s 即 0 5 mol h2s 每 0 5 mol h2s 参与反应会消耗 0 25 mol o2 根据正极反应式 o2 4h 4e 2h2o 可知 有 1 mol h 经质子膜进入正极区 d 项正确 8 2020 试题调研 mg 次氯酸盐燃料电池的工作原理为 mg clo h2o mg oh 2 cl 下列有关说法错误的是 a 镁做负极材料 发生氧化反应 b 放电时 所有阴离子都向负极迁移 c 负极反应式为 mg 2oh 2e mg oh 2 d 消耗 12 g 镁时转移 1 mol 电子 解析 选 b a 项 从已知燃料电池的工作原理知 镁发生氧化反应 做负极材料 正 确 b 项 正极反应式为 clo 2e h2o cl 2oh 次氯酸根离子在正极参加反应 所以 clo 不会向负极迁移 错误 c 项 由总反应式知 负极上镁被氧化生成氢氧化镁 正确 d 项 12 g mg 完全反应时转移 1 mol 电子 正确 1 2019 高考全国卷 12 6 分 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成 电 池工作时 mv2 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 h2 2mv2 2h 2mv 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 解析 选 b 由题图和题意知 电池总反应是 3h2 n2 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 2 2019 高考全国卷 13 6 分 为提升电池循环效率和稳定性 科学家近期利用 14 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 zn niooh 二次电池 结构如图所示 电池反应为 zn s 2niooh s h2o l zno s 2ni oh 2 s 下列说法错误的是 放电 充电 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 解析 选 d 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 从正极区移向负极区 d 错误 3 2019 高考天津卷 我国科学家研制了一种新型的高比能量锌 碘溴液流电池 其 工作原理示意图如图 图中贮液器可储存电解质溶液 提高电池的容量 下列叙述不正确 的是 a 放电时 a 电极反应为 i2br 2e 2i br b 放电时 溶液中离子的数目增大 c 充电时 b 电极每增重 0 65 g 溶液中有 0 02 mol i 被氧化 d 充电时 a 电极接外电源负极 解析 选 d 根据电池的工作原理示意图可知 放电时 a 电极上 i2br 转化为 br 和 i 电极反应为 i2br 2e 2i br a 项正确 放电时正极区 i2br 转化为 br 和 i 负极区 zn 转化为 zn2 溶液中离子的数目增大 b 项正确 充电时 b 电极发生反应 zn2 2e zn b 电极增重 0 65 g 时 转移 0 02 mol e a 电极发生反应 15 2i br 2e i2br 根据各电极上转移电子数相同 则有 0 02 mol i 被氧化 c 项 正确 放电时 a 电极为正极 充电时 a 电极为阳极 接外电源正极 d 项错误 4 2018 高考全国卷 12 6 分 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 4na 2na2co3 c 下列说法错误的是 a 放电时 clo向负极移动 4 b 充电时释放 co2 放电时吸收 co2 c 放电时 正极反应为 3co2 4e 2co c 2 3 d 充电时 正极反应为 na e na 解析 选 d 电池放电时 clo向负极移动 a 项正确 结合总反应可知放电时需吸 4 收 co2 而充电时释放出 co2 b 项正确 放电时 正极 co2得电子被还原生成单质 c 即电 极反应式为 3co2 4e 2co c c 项正确 充电时阳极发生氧化反应 即 c 被氧化生 2 3 成 co2 d 项错误 一 选择题 1 2020 广州模拟 某小组为研究原电池原理 设计如图装置 下列叙述正确的是 a 若 x 为 fe y 为 cu 则铁为正极 b 若 x 为 fe y 为 cu 则电子由铜片流向铁片 c 若 x 为 fe y 为 c 则碳棒上有红色固体析出 d 若 x 为 cu y 为 zn 则锌片发生还原反应 解析 选 c fe 比 cu 活泼 fe 做负极 电子从 fe 流向 cu 故 a b 错误 若 x 为 fe y 为 c 电解质为硫酸铜 则正极碳棒上析出 cu 故 c 正确 zn 比 cu 活泼 zn 做负 极 发生氧化反应 故 d 错误 2 新题预测 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 16 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入正极 c 该电池含有的金属元素中毒性最大的是 hg d 该电池工作时 外电路中每通过 0 2 mol 电子 锌的质量理论上减少 3 25 g 解析 选 d 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少 6 5 g 所以 d 项错误 3 根据下图判断 下列说法正确的是 a 装置 和装置 中负极反应均是 fe 2e fe2 b 装置 和装置 中正极反应均是 o2 2h2o 4e 4oh c 装置 和装置 中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 d 放电过程中 装置 左侧烧杯和装置 右侧烧杯中溶液的 ph 均增大 解析 选 d 装置 中的负极为 zn a 项错误 装置 中的正极反应为 2h 2e h2 b 项错误 阳离子向正极移动 装置 中阳离子向左侧烧杯移动 c 项 错误 4 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性 cr2o fe3 设计了盐桥式的原电 2 7 池 如图所示 盐桥中装有琼脂与饱和 k2so4溶液 下列叙述中正确的是 a 甲烧杯的溶液中发生还原反应 b 乙烧杯中发生的电极反应为 2cr3 7h2o 6e cr2o 14h 2 7 c 外电路的电流方向为从 b 到 a d 电池工作时 盐桥中的 so移向乙烧杯 2 4 17 解析 选 c a 项 甲烧杯中发生的反应为 fe2 e fe3 为氧化反应 错误 b 项 乙烧杯中 cr2o发生还原反应 得到电子 错误 c 项 a 极为负极 b 极为正极 2 7 外电路的电流方向为从 b 到 a 正确 d 项 so向负极移动 即移向甲烧杯 错误 2 4 5 2020 济南质检 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 ch4时 o2的用量增多 解析 选 c 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 以稀 h2so4为电解质溶液时 负极的 h2被氧化为 h 电池总反应为 2h2 o2 2h2o 电池 工作一段时间后 装置中c h2so4 减小 根据电池总反应 2h2 o2 2h2o ch4 2o2 co2 2h2o 可知 等物质的量的 ch4比 h2消耗 o2多 6 可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性 其电池反应为 mg 2mnf3 2mnf2 mgf2 下列有关说法不正确的是 a 镁为负极材料 b 正极的电极反应式为 mnf3 e mnf2 f c 电子从镁极流出 经电解质流向正极 d 每生成 1 mol mnf2时转移 1 mol 电子 解析 选 c 由电池反应可知 镁失去电子 发生氧化反应 为负极 a 项正确 电池 反应中 三氟化锰发生还原反应 为正极 b 项正确 电子由负极 镁极 流出经外电路流 向正极 c 项不正确 锰元素由 3 价降至 2 价 每生成 1 mol mnf2转移 1 mol 电子 d 项正确 7 新题预测 三元电池成为我国电动汽车的新能源 其正极材料可表示为 li xy ni 2 co 3 zo2 且x y z 1 充电时电池总反应为 linixcoymnzo2 6c 石墨 mn 4 li1 anixcoymnzo2 liac6 其电池工作原理如图所示 两极之间有一个允许特定的离子 x 通过的隔膜 下列说法正确的是 a 允许离子 x 通过的隔膜属于阴离子交换膜 18 b 充电时 a 为阴极 发生氧化反应 c 可从无法充电的废旧电池的石墨电极中回收金属锂 d 放电时 正极反应式为 li1 anixcoymnzo2 ali ae linixcoymnzo2 解析 选 d 根据充电时电池总反应可知 放电时负极反应式为 liac6 ae 6c 石 墨 ali 正极反应式为 li1 anixcoymnzo2 ali ae linixcoymnzo2 将放电时负极 正极反应式左右颠倒 即分别得到充电时阴极 阳极反应式 放电时 a 是负极 b 是正极 li 向正极移动 则 x 是 li 允许阳离子通过的隔膜为阳离子交换膜 a 项错误 充电时 a 是阴极 发生还原反应 b 项错误 充电时 石墨电极发生 c liac6的反应 充电后才 能从中回收锂 c 项错误 8 2020 雅安模拟 某种熔融碳酸盐燃料电池以 li2co3 k2co3 为电解质 以 ch4为燃料时 该电池工作原理如图所示 下列说法正 确的是 a a 为空气 b 为 ch4 b co向正极移动 2 3 c 此电池在常温时也能工作 d 正极电极反应式为 2co2 o2 4e 2co2 3 解析 选 d 燃料电池中通入燃料的一极是负极 通入氧化剂的一极是正极 根据电 子流向可知 左边电极是负极 右边电极是正极 所以 a 为 ch4 b 为空气 故 a 错误 原 电池放电时 阴离子向负极移动 则 co向负极移动 故 b 错误 电解质为熔融碳酸盐 2 3 需要高温条件 故 c 错误 正极上 o2得到电子和 co2反应生成 co 电极反应式为 2 3 o2 2co2 4e 2co 故 d 正确 2 3 9 镁及其化合物一般无毒 或低毒 无污染 且镁原电池放电时电压高且平稳 使镁 原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点 其中一种镁原电池的反应为xmg mo3s4 mgxmo3s4 下列说法正确的是 放电 充电 a 电池放电时 正极反应为 mo3s4 2xe xmg2 mgxmo3s4 b 电池放电时 mg2 向负极迁移 c 电池充电时 阳极反应为xmg2 2xe xmg d 电池充电时 阴极发生还原反应生成 mo3s4 解析 选 a 电池放电时 正极发生还原反应 由电池反应可知 mo3s4为正极 被还 原 电极反应为 mo3s4 2xe xmg2 mgxmo3s4 a 项正确 电池放电时 阳离子向正极 移动 b 项错误 电池充电时 阳极发生氧化反应 c 项错误 电池充电时 阴极发生还原 反应生成金属镁 d 项错误 10 新题预测 十九大报告中提出要 打赢蓝天保卫战 这意味着对大气污染防治的 要求比过去更高 二氧化硫 空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸 发电 环保三位一体 19 的结合 原理如图所示 下列说法正确的是 a 该电池放电时质子从 pt2 电极经过内电路移向 pt1 电极 b pt1 电极附近发生的反应为 so2 2h2o 2e h2so4 2h c pt2 电极附近发生的反应为 o2 4e 2h2o 4oh d 相同条件下 放电过程中消耗的 so2和 o2的体积比为 2 1 解析 选 d 放电时为原电池 质子向正极移动 pt1 电极为负极 则该电池放电时质 子从 pt1 电极经过内电路移向 pt2 电极 a 错误 pt1 电极为负极 发生氧化反应 so2被 氧化为硫酸 电极反应为 so2 2h2o 2e so 4h 硫酸应当拆为离子形式 b 错误 2 4 pt2 电极为正极 在酸性条件下 氧气在正极上得电子生成水 c 错误 相同条件下 放电 过程中负极发生氧化反应 2so2 4h2o 4e 2so 8h 正极发生还原反应 2 4 o2 4e 4h 2h2o 根据转移电子数相等可知 相同条件下 放电过程中消耗的 so2和 o2的体积比为 2 1 d 正确 11 2020 湖南 h11 教育联盟联考 我国最近在太阳能光电催化 化学耦合分解硫化氢 研究中获得新进展 相关装置如图所示 下列说法中正确的是 a 该制氢工艺中光能最终转化为化学能 b 该装置工作时 h 由 b 极区移向 a 极区 c a 极上发生的电极反应为 fe3 e fe2 d a 极区需不断补充含 fe3 和 fe2 的溶液 解析 选 a 该制氢工艺中光能转化为电能 最终转化为化学能 a 项正确 该装置工 作时 h 由 a 极区移向 b 极区 b 项错误 a 极上发生氧化反应 失电子 所以 a 极上发 生的电极反应为 fe2 e fe3 c 项错误 由题图可知 a 极区 fe2 和 fe3 可相互转 化 故不需补充含 fe3 和 fe2 的溶液 d 项错误 二 非选择题 12 某兴趣小组做如下探究实验 20 1 图 为依据氧化还原反应设计的原电池装置 该反应的离子方程式为 反应前 两电极质量相等 一段时间后 两电极质量相差 12 g 则导线 中通过 mol 电子 2 如图 其他条件不变 若将 cucl2溶液换为 nh4cl 溶液 石墨电极的反应式为 这是由于 nh4cl 溶液显 填 酸性 碱性 或 中性 用离子方程式表示 溶液显此性的原因 3 如图 其他条件不变 将图 中的盐桥换成铜丝与石墨 2 相连成 n 形 则乙装 置中石墨 1 为 填 正 负 阴 或 阳 极 乙装置中与铜丝相连的石墨 2 电 极上的电极反应式为 4 将图 乙装置中的 cucl2溶液改为 400 ml cuso4溶液 一段时间后 若电极质量增 重 1 28