（通用版）2020版高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 第20讲 原电池化学电源讲义

第20讲原电池化学电源 考纲要求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。考点一原电池的工作原理及应用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)。负极：活泼性较强的金属。正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。(3)形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。3工作原理以铜锌原电池为例(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=Zn2Cu2 2e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥中含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极原电池反应方程式Zn Cu2=Zn2 Cu(2)两个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；装置盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。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)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。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2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计的原电池为：原电池电极方程式书写扫一扫进入精品微课1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(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)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)电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜导线价格高，尽量节省成本。()(6)原电池内部阳离子移向负极。()(7)带盐桥的原电池中，可用金属代替盐桥。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2按要求填空。答案：失得阴阳3下列装置可以形成原电池的是_，并写出形成原电池的电极材料及电极反应式：正极：_；负极：_。答案：BAg,2Ag2e=2AgCu，Cu2e=Cu2考向1原电池的构成及工作原理(2020高考全国卷，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C6H12O66O2=6CO26H2O解析图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O24e4H=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，负极上有CO2产生，故A不正确。B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。C质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D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。答案A思维建模原电池正、负极判断方法注意：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。1有关电化学知识的描述正确的是()ACaOH2O=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某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液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：选D。CaOH2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。规避原电池工作原理的4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)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。(3)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。(4)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控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2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解析：选D。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；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，D不正确。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，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，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。考向2原电池原理的应用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解析根据电化学原理可知，Al为负极，电极反应为2Al6e=2Al3，银器为正极，电极反应为3Ag2S6e=6Ag3S2，溶液中反应为2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，三反应相加可知该过程的总反应为2Al3Ag2S6H2O=2Al(OH)36Ag3H2S，故B正确，C、D错误；银器表面黑色的Ag2S变成了Ag，质量必然减小，A错误。答案B4四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，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()ABCD解析：选B。本题考查原电池原理的应用。电流方向与电子流向相反，相连时，电流由流向，则金属活动性；相连时，为正极，则金属活动性；相连时，上有气泡，则金属活动性；相连时，的质量减少，则金属活动性。综上分析，可得金属活动性顺序为。5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()AABCDEBACDBECCABDE DBDCAE解析：选B。金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H在正极电极表面得到电子生成H2，电子方向由负极正极，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不如B活泼。综上可知，金属活动性：ACDBE。比较金属活泼性的“三种方法”(1)根据原电池：一般情况下，负极大于正极。(2)根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。(3)根据金属活动性顺序表。6请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极：_，正极：_，并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。答案：Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2“装置图”常见失分点提示(1)不注明电极材料名称或元素符号。(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。考点二化学电源1一次电池(碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图： 2.二次电池(以铅蓄电池为例) (1)放电时的反应负极反应：PbSO2e=PbSO4；正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O；总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。(2)充电时的反应阴极反应：PbSO42e=PbSO；阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。3燃料电池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。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O特别提醒原电池中电极反应式的书写(1)如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律写电极反应式。(2)如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素化合价的变化情况)，再选择一个简单变化情况写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式即得结果。(3)需要特别指出，对于可逆电池的反应，需要看清楚“充电”“放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解原理。(4)原电池电极反应式的书写一定要考虑介质的影响。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_，溶液的pH将_。(填“减小”“增大”或“不变”)(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_，溶液的pH将_。(填“减小”“增大”或“不变”)答案：(1)减小减小(2)减小增大考向1化学电源电极反应式的书写(1)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应式为_。(2)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池反应的化学方程式是_。(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_。(4)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为 KOH 溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：_。解析(2)由于NaOH溶液的存在，Al被氧化生成NaAlO2而不是生成Al(OH)3，故电池反应的化学方程式为：Al3NiO(OH)NaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2。(3)AlAgO电池中还原剂是铝，氧化剂是AgO，所以发生的电池反应是2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O。(4)放电时正极发生还原反应，负极发生氧化反应，反应的化学方程式为：Ag2O2 2Zn 4KOH 2H2O=2K2Zn(OH)42Ag。答案(1)4H O24e=2H2O(2)Al3NiO(OH)NaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2(3)2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O(4)Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag思维建模电极反应式书写的三个步骤1MgAgCl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2AgClMg=Mg22Ag2Cl试书写该电池的正、负极电极反应式：_、_。答案：负极：Mg2e=Mg2正极：2AgCl2e=2Ag2Cl2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4Al3O26H2O=4Al(OH)3负极：_；正极：_。答案：4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH3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：_。(2)碱性介质(如KOH)负极：_；正极：_；总反应式：_。(3)固体电解质(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=CO7H2O2O28e4H2O=8OHCH42O22OH=CO3H2O(3)CH48e4O2=CO22H2O2O28e=4O2CH42O2=CO22H2O(4)CH48e4CO=5CO22H2O2O28e4CO2=4COCH42O2=CO22H2O熟记“离子趋向”，抓住“电荷守恒”，熟练书写燃料电池电极反应式(1)阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如H)；阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成(如：OH、O2、CO)。(2) “ne”是正电荷，“ne”是负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。(3)电池总反应式正极反应式负极反应式。考向2新型化学电源(2020高考全国卷，12)我国科学家曾报道过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LiMn2O4=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，锂离子应向正极(a极)迁移，故正确。答案C思维建模新型电池的有关判断(1)新型电池“放电”时正、负极的判断 (2)新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用：总反应较简单一极电极反应式较复杂一极电极反应式的方法解决。(3)新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。(4)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电；再判断正、负极或阴、阳极，进而可确定离子的移动方向。4(2020高考北京卷)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：选B。锌锰电池，正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH，MnO2在正极放电，A错误。氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O24H4e=2H2O，O2在正极放电，B正确。铅蓄电池，正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O，PbO2在正极放电，C错误。镍镉电池，正极反应：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，NiOOH在正极放电，D错误。5“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。该原电池的负极反应式为Nae=Na，正极反应式为NiCl22e=Ni2Cl，电池总反应式为2NaNiCl2=2NaClNi，B项错误。6利用反应6NO28NH3=7N212H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是()A电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极A极反应式为2NH36e=N26HD当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为 0.8 mol解析：选C。电极反应式为负极：8NH324e24OH=4N224H2O正极：6NO224e12H2O=3N224OH因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为240.8 mol。实验探究10原电池工作原理探究教材实验原型原电池工作原理(人教版化学选修4 P71实验41)锌铜原电池装置教材实验原理1装置特点(1)由左右两个容器组成，中间用盐桥连接。(2)Zn与含Zn2的电解质溶液在同一容器中，Cu与含Cu2的电解质溶液在同一容器中；避免Zn与Cu2接触而发生反应，防止化学能转化为热能。2实验现象原电池工作时，锌棒不断溶解，铜棒不断变粗；电流表指针发生偏转；右池溶液颜色不断变浅。3电极反应和电池反应方程式正极：Cu22e=Cu负极：Zn2e=Zn2电池反应方程式：ZnCu2=Zn2Cu4盐桥的组成和作用(1)组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)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。命题角度探究1原电池外电路中电流和电子流向路径是怎样的？提示：原电池外电路中电流从正极流向负极；电子从负极流向正极。2原电池工作时，盐桥中的离子如何移动？能否用金属导线代替盐桥？提示：盐桥中阳离子移向正极区，阴离子移向负极区；不能用金属导线代替盐桥。3用稀H2SO4代替CuSO4溶液时，电极发生哪些反应？提示：负极：Zn2e=Zn2，正极：2H2e=H2。4铜锌原电池工作过程中，若有0.2 mol e转移，两极的质量相差多少？(假设开始时，两极质量相等)提示：负极反应：Zn2e=Zn2，正极反应：Cu22e=Cu。当有0.2 mol e转移时，负极减少6.5 g，正极增加6.4 g，故两极质量差为12.9 g。典题真题体验1(2020高考安徽卷节选)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，反应过程中有红棕色气体产生。图1图20t1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0t1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：NO3e2H=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2(高考经典题节选)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图(见下图)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。解析：(1)因为电子的流向是从左到右，所以我们可以这样设计原电池：左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液，电极用锌片(或左侧烧杯内盛放FeSO4溶液，电极用铁片)，右侧烧杯内盛放CuSO4溶液，电极用铜片，即可实现ZnCuSO4=ZnSO4Cu(或FeCuSO4=CuFeSO4)；(2)由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子，发生氧化反应)，反应现象是电极逐渐溶解，表面有红色固体析出；(3)以锌片和铜片作电极为例，如果不用盐桥，则除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率。答案：(1)(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出(3)甲负极不和铜离子接触，避免了铜离子直接与负极发生反应而使化学能转化为热能1原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是()A由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池，负极反应式为Al3e=Al3B由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2D由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu2e=Cu2导学号32390243解析：选C。由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极材料是Fe，反应式为Fe2e=Fe2，C错。2铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质，电池总反应：PbPbO24H2Pb22H2O下列有关说法不正确的是()A放电时，蓄电池由化学能转化为电能B充放电时，溶液的导电能力变化不大C放电时的负极反应式为Pb2e=Pb2D充电时的阳极反应式为Pb24OH2e=PbO22H2O导学号32390244解析：选D。放电时电极反应式为负极：Pb2e=Pb2正极：PbO22e4H=Pb22H2O充电时电极反应式为阴极：Pb22e=Pb阳极：Pb22H2O2e=PbO24H放电时消耗4个H，而产生2个Pb2，充电时，消耗2个Pb2，但产生4个H，所以充放电时，溶液的导电能力变化不大，B正确，D错误。3(2020高考天津卷)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(SO4)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导学号32390245解析：选C。A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO4不参加电极反应，故甲池的c(SO4)基本不变；C.电池工作时，甲池反应为Zn2e=Zn2，乙池反应为Cu22e=Cu，甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。4(2020浙江宁波高三十校联考)肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是() A该电池放电时，通入肼的一极为负极B电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NAC通入空气的一极的电极反应式是O22H2O4e=4OHD电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变导学号32390246解析：选D。该碱性燃料电池的总反应方程式为N2H4O2=N22H2O，N2H4中N化合价升高发生氧化反应，则通入N2H4的一极为负极，A项正确；每生成1 mol N2转移电子4 mol，B项正确；碱性条件下O2放电结合水电离产生的H生成OH，电极反应为O22H2O4e=4OH，C项正确；从总反应可知放电过程生成H2O，KOH溶液浓度降低，pH减小，D项错误。5由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是()Aa处通入氧气，b处通入氢气B该装置中只涉及两种形式的能量转化C电池正极电极反应式为O22H2O4e=4OHDP型半导体连接的是电池负极导学号32390247解析：选C。根据电子移向，a处应通H2，b处应通O2，A错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B错误；P型半导体连接的是电池正极，D错误。6锂空气电池作为新一代大容量电池而备受瞩目，其工作原理如图所示。下列有关锂空气电池的说法不正确的是() A随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液pH不断升高B若把碱性电解液换成固体氧化物电解质，则正极会因为生成Li2O而引起碳孔堵塞，不利于正极空气的吸附C放电时，当有22.4 L O2(标准状况下)被还原时，溶液中有4 mol Li从左槽移动到右槽D锂空气电池又称作“锂燃料电池”，其总反应方程式为4LiO2=2Li2O导学号32390248解析：选D。电极反应式为负极：4Li4e=4Li正极：O24e2H2O=4OHA项，根据正极反应可以判断该项正确；B项，固体氧化物能传导O2，然后和负极生成的Li反应生成Li2O而造成堵塞，正确；C项，根据两个电极反应式可以判断该项正确；D项应为4LiO22H2O=4LiOH。7(2020高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()A反应CH4H2O3H2CO，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，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO导学号32390249解析：选D。A选项，甲烷中的C为4价，一氧化碳中的C为2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，所以错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2CO2CO4e=3CO2H2O，所以错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，所以正确。8(2020高考福建卷)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离子导学号32390250解析：选D。根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl22e=2Cl，A项错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag随即与附近的Cl反应，B项错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C项错误；当电路中转移0.01 mol e时，负极生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗0.01 mol Cl，由于电荷守恒，同时有0.01 mol H通过阳离子交换膜转移至右侧，D项正确。9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LiClKCl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PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是() A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B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 PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转导学号32390251解析：选D。仔细分析题给信息，结合原电池工作原理进行分析判断。A.分析电池总反应，Ca在反应中失电子，所以Ca应作负极；PbSO4中的Pb2得电子生成单质铅，所以正极反应物应是PbSO4，所以A项错误。B.放电过程中，负极失电子，电子通过导线流向正极，所以正极表面聚集大量电子，能够吸引电解质中的阳离子向正极移动，所以B项错误。C.根据方程式知，每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol铅，其质量为10.35 g，所以C项错误。D.根据题给信息，该电池为热激活电池，常温下，无水LiClKCl为固态，没有自由移动的离子，该装置不能形成闭合回路，处于非工作状态，所以没有电流产生，即电流表或检流计的指针不会发生偏转。10(1)(2020高考海南卷节选)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：外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)电池正极反应式为_。(2)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：Pt电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式：_。导学号32390252解析：(1)可由题意叙述中Li的迁移方向判断电流方向，在电池内部，电流从负极流向正极，可知MnO2晶格为正极，故外电路电流方向由b向a。题中叙述Li迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，可知Mn元素化合价降低1，得电子数为1，晶格生成物LiMnO2不能拆成离子形式，故正极反应式为MnO2eLi=LiMnO2。(2)由图示可知原电池发生反应为2NOO2=2NO2，NO为还原剂，O2为氧化剂，O2在Pt电极得电子发生还原反应：O24e=2O2。NO在NiO电极上失电子发生氧化反应：NOO22e=NO2。答案：(1)baMnO2eLi=LiMnO2(2)还原NOO22e=NO211(1)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。某原电池装置如图所示，上图右侧烧杯中的电极反应式为_，左侧烧杯中的c(Cl)_(填“增大”“减小”或“不变”)。已知下图甲、乙两池的总反应式均为FeH2SO4=FeSO4H2，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)用高铁()酸盐设计的高铁()电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应为3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。写出正极反应式：_。用高铁()电池作电源，以Fe作阳极，以Cu作阴极，对足量KOH溶液进行电解，当电池中有0.2 mol K2FeO4反应时，则在电解池中生成H2_ L(标准状况)。导学号32390253解析：(1)原电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电极反应式为2H2e=H2。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl向负极迁移，故NaCl溶液中c(Cl)增大。装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作