基础课时3原电池原理及应用

1、基础课时3原电池原理及应用考点一原电池的工作原理及其应用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)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工作原理以锌铜原电池为例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=Zn

2、2 Cu要点提取(1)原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到电池总反应方程式。(2)不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中的浓度基本不变(3)原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。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

3、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：【互动思考】1原电池内部阴、阳离子如何移动？为什么？答案阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子而使该极附近正电荷减少，所以溶液中阳离子要移向正极。2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

4、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()答案(1)(2)×(3)×(4)示向题组1(2014·福建理综，11)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=AgCl B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 解析A项，Pt为正极发生还原反应：Cl22e=

5、2Cl，错误；B项，放电时，左侧的电极反应式AgCle=AgCl，有大量白色沉淀生成，错误；C项，由于H、Na均不参与电极反应，则用NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项，当电路中转移0.01 mol e时，左侧产生0.01 mol Ag与Cl结合为AgCl沉淀，右侧产生0.01 mol Cl，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01 mol H通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02 mol离子，正确。答案D2(2013·江苏，9)Mg­H2O2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，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()。AMg

6、电极是该电池的正极BH2O2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Mg­H2O2­海水电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg2e=Mg2，H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O22e=2OH(由于电解质溶液为中性溶液，则生成OH)，A、B项错误，C项正确；原电池电解质溶液中Cl向负极移动，D项错误。答案C 跟进题组1下列有关原电池的判断中正确的是()。A工作中原电池的负极发生还原反应B原电池的正、负极材料不一定都参与反应C原电池的正极在放电后质量一定增加D原电池的正极是电子流出的一极解析原电池的负极发生氧化反应，A错

7、误 ；原电池的正、负极材料不一定都参与反应，B正确；原电池的正极在放电后质量不一定增加，C错误 ；原电池的负极是电子流出的一极，D错误 。答案B2(2014·豫东名校联考)用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是()。实验装置甲乙丙现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生A.装置甲中的 b 金属是原电池的负极B装置乙中的 c 金属是原电池的阴极C装置丙中的 d 金属是原电池的正极D四种金属的活泼性顺序：dabc 答案D3利用反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，设计一个原电池装置。(1)画出简易装置图，标明电极材料和电解质溶液。(2)简易装置的效率

8、不高，电流在短时间内就会衰减。为解决以上问题，常将原电池设计成带盐桥的装置，画出该原电池装置，标明电极材料和电解质溶液。(3)写出两个电极上的电极反应。负极：_，正极：_。解析首先将已知的反应拆成两个半反应：Cu 2e=Cu2、2Fe32e=2Fe2，然后结合原电池的电极反应特点分析可知，该原电池的负极材料为Cu，正极材料选用比铜活动性差的能导电的材料即可。答案(3) Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2【方法技巧】原电池正、负极判断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。考点二化学电源1一次电池(碱性锌锰干电池)。碱性锌锰干

9、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要点提取原电

10、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。【互动思考】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

11、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)减小增大示向题组1(2014·北京理综，8)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.镍镉电池解析氢燃料电池中，负极上 H2 放电，正极上 O2 放电，A、C、D 中均不存在 O2 放电，故选B。答案B2(2014·新课标全国卷，12)2013年3月我国科

12、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()。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 解析由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li 从负极(b)向正极(a)迁移，A项、D项正确；该电池放电时，负极：xLixe=xLi，正极：Li1xMn2O4xLixe=LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。答案C 跟进题组1某新型氢氧燃料充电电池采用了特殊金属合金材料，可以将氢以固态存储在固态金属合金(M表示固态金属合金)

13、的基体中，与通常的压缩氢气罐相比，其安全系数也很高，并且易于氢气的充放。下列有关说法中正确的是()。A该氢燃料充电电池是将电能转化为化学能B固态金属合金作还原剂C该电池工作过程中的总反应为H2M=MH2D该电池反应的最终产物为H2O答案D2(2013·全国新课标，11)“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结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关

14、问题。A项，负极反应为Nae=Na，正极反应为NiCl22e=Ni2Cl，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl22e=Ni2Cl；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na，Na通过钠离子导体在两电极间移动。答案B3(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_。答案4H O24e=2H2O(2)2013·四川，11(4)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

15、该电池反应的化学方程式是_。解析由于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。答案Al3NiO(OH)NaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2(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_。解析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。答案2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O(4)Ag2O2是银锌碱性电池

16、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=2K2 Zn(OH)4 2Ag。答案Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag【思维建模】电极反应式书写的三个步骤 (时间：45分钟)1下列有关电池的说法不正确的是()。A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极答案B2下列反

17、应没有涉及原电池的是()。A生铁投入稀盐酸中B铜片与银片用导线连接后，同时插入FeCl3溶液中C纯锌投入硫酸铜溶液中D含铜的铝片投入浓硫酸中答案D3.选用下列试剂和电极：稀 H2 SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成如图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计的指针均明显偏转，则其可能的组合共有()。A6种B5种C4种D3种解析铁棒、铜棒作电极，H2SO4、Fe2(SO4)3作电解质可组成两种原电池，铁棒、铂棒作电极，H2SO4、Fe2(SO4)3 作电解质可组成两种原电池，铂棒、铜棒作电极，Fe2(SO4)3作电解质可组成一种原电池，一共能形成5种原电池，均能够观察到

18、电流计指针明显偏转。答案B4(2014·成都诊断)如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入浓CuSO4溶液和浓FeSO4 溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)()。A杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为导体时，A端低B端高D当杠杆为导体时，A端高B端低解析当杠杆为导体时，构成原电池，Fe球作负极，Cu球作正极，电极反应式分别为负极：Fe2e=Fe2，正极：Cu22e=Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，

19、杠杆A端低B端高。答案C5.实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是()。A该原电池的正极反应是Zn2e=Zn2B左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去C该电池铂电极上有气泡出现D该电池总反应为3Zn2Fe3=2Fe3Zn2解析该电池的总反应为Zn2Fe3=2Fe2Zn2，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3e=Fe2，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn2e=Zn2。由于左烧杯中的Fe3被还原为Fe2，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。答案B6.燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点

20、，如图为Mg­NaClO燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是()。A镁作Y电极B电池工作时，Na向负极移动C废液的pH大于 NaClO 溶液的pHDX 电极上发生的反应为ClO 2H2O 4e=ClO 4H解析图中 OH向Y电极移动，那么Y为负极，故镁作Y电极，A正确；电池工作时，Na向正极移动，B错；X电极上发生的反应为ClO H2O2e=Cl 2OH，OH移向负极与Mg2反应生成Mg(OH)2沉淀，废液 NaCl 溶液的pH小于 NaClO 溶液的pH，故C、D错误。答案A7利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO22H2O2HCOOHO2，装置如下图所示，下列说法不正确的是()

21、。A该装置将太阳能转化为化学能和电能B电极1周围pH增大C电极2上发生的反应为CO22H2e=HCOOHDH由电极1室经过质子膜流向电极2室解析在太阳能作用下CO2和H2O转化为HCOOH和O2，并且有电子流动，太阳能转化为化学能和电能，选项A正确；电极1流出电子，反应式是2H2O4e=4HO2，周围pH减小，选项B错误；根据总反应方程式推出电极2上发生的反应为CO22H2e=HCOOH，选项C正确；电极1反应产生H，电极2反应消耗H，故H由电极1室经过质子膜进入电极2室，选项D正确。答案B8(2014·呼和浩特测试)有关电化学知识的描述正确的是()。A理论上说，任何能自发进行的氧化

22、还原反应都可设计成原电池B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液C因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe2e=Fe2D由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2解析A项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应；B项，因为电解质溶液中有Ag，盐桥内不能有Cl，因为二者反应会生成AgCl沉淀；C项，Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池，由于铁遇浓硝酸钝化，则Cu为负极，Fe为正极，其负极反应式为Cu2e=Cu2；D项，由Al、Mg与氢

23、氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2，Al作负极，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O，D错。答案A9下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B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，电流计(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I22e=2I解析装置中的反应，AsO2I2HAsOI2H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转

24、移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流计(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 的B烧杯中加入NaOH溶液，发生反应AsO2eH2O=AsO2H，电子由C2棒沿导线到C1棒，发生反应I22e=2I，所以C2为负极，C1为正极。答案D10(2014·北京东城区期末)用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是()。选项电极a电极bA溶液B溶液现象或结论ACuZnCuSO4ZnSO4一段时间后，a增加的质量与b减少的质量相等BCuZn稀H2SO4ZnSO4盐桥中阳离子向b极移动CFeCNaClFeCl3外电路电子转移方向

25、：baDCCFeCl3KI、淀粉混合液若开始时只增大FeCl3溶液浓度，b极附近溶液变蓝的速度加快解析对于A选项来说，电极b的电极反应为Zn2e=Zn2，电极a的电极反应为Cu22e=Cu，所以一段时间后，a增加的质量小于b减少的质量；B项，由于b极上锌失电子，盐桥中阴离子向b极移动；C项，Fe作负极，C作正极，外电路电子转移方向：ab。答案D11(2014·安庆一中摸底)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，发生的电极反应为_。(3)外电路中的

26、电子流向为_。(4)盐桥中的Cl向_极移动。解析设计原电池应将氧化还原反应2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)拆分为氧化反应和还原反应两个半反应(电极反应式)；根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极材料和电解质溶液，铜作负极，Ag作正极，AgNO3溶液作电解质溶液。答案(1)铜(或Cu)AgNO3溶液 (2)正Age=Ag (3)从负极(Cu)流向正极(Ag) (4)Cu(或负)12(2014·石家庄模拟)为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4 溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器(用品)，通过巧妙的构思

27、，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白：(1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触)，向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是_。甲同学的设计思路是_。(2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加_溶液，进而观察到的现象是_。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是_。(3)丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂_溶液(作为电解液)。反应在调控下随即开始，实验中有关反应的化学方程式为_。实验中的明显现象是_。(4)请你再单独设计一个简单的实验(试剂、仪器自选)，探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱(简要

28、说明操作和现象)_。解析从该题的实验目的来看，是要用实验证明锌和铜的金属活动性的相对强弱；从实验方法来看，有与酸反应产生气泡的快慢、构成原电池时负极比正极活泼、置换反应，金属离子在溶液中电解时的现象等。甲同学用两种金属放到酸中观察是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较。乙同学在甲同学的基础上，加入CuSO4溶液观察现象。锌与少量硫酸铜发生置换反应生成的铜附在锌表面形成微型原电池，加快了反应速率，产生气泡的速率加快，说明锌比铜活泼。丙同学在乙同学的基础上运用电解原理，阴极有红色的铜析出说明锌比铜活泼。最后要设计一种方案，可以从氧化还原反应的先后顺序去证明金属的活泼性，即与同种氧化剂接触时，活泼性强的

29、金属先与氧化剂反应，活泼性弱的金属后与氧化剂反应，因此可以将锌、铜分别同时加入到少量浅绿色的氯化亚铁溶液中，加入锌的溶液褪色，说明锌比铜活泼。答案(1)锌片上有气泡产生，铜片上无气泡锌能置换出酸中的氢，而铜不能(2)CuSO4锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来(或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池，Zn为负极)(3)CuSO42CuSO4 2H2O2CuO22H2SO4阴极上有红色的铜析出，阳极附近有气体产生(4)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的FeCl2溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色

30、(其他合理答案也可)13(2014·丽水模拟)(1)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为_。(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：电池的负极是_(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_。电池工作一段时间后电解质溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。解析(1)由图1可知还原性Cr>Cu，但在稀硝酸中却出现了反常，结合稀硝酸的氧化性，不难推测铬被稀硝酸钝化，导致活性降低。(2)CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。

31、由总反应式 CH42OH2O2=CO3H2O减去正极反应式O22H2O4e=4OH可得负极反应式。由于电池工作过程中会消耗OH，故一段时间后电解质溶液的 pH 会减小。答案(1)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H2金属铬易被稀硝酸钝化(2)a CH410OH8e=CO 7H2O 减小 14(1)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，

32、其总反应式为H22NiOOH2Ni(OH)2。图1根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_。(2)图2是一种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。回答下列问题：A极为电源_(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：_。要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与_极(填“C”或“D”)相连。当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的质量变化为_。解析(1)上坡或加速时，电动机工作，为原电池

33、，乙电极中NiOOHNi(OH)2，Ni的化合价降低，乙电极为正极，电极反应式为NiOOHeH=Ni(OH)2，周围溶液的pH增大。(2)在燃料电池中可燃性气体作负极，即A为负极，根据所给新型燃料电池的构成原理装置图，结合原电池的工作原理，可直接写出A极的电极反应式：CO2eCO=2CO2。根据电解精炼原理，粗铜应与电源的正极相连，精铜应与电源的负极相连，因B极是正极，所以B极应与D极相连。标准状况下2.24 L CO失去0.2 mol e，根据得失电子守恒，C极上增加Cu的质量为6.4 g。答案(1)增大NiOOHeH=Ni(OH)2(2)负CO2eCO=2CO2D 增加6.4 g综合课时4

34、新型化学电源 新型燃料电池的分析与判断题型示例【示例1】 (2014·苏锡常镇二调)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，下列说法正确的是()。Aa为CH4，b为CO2BCO 向正极移动C此电池在常温时也能工作D正极电极反应式为O22CO24e=2CO思路点拨由从电子在电路中的流向可以确定左边电极是负极，所以a处通入的就是燃料甲烷，则右边电极是正极，充入的是氧化剂，从出去的氮气可以看出，该氧化剂就是空气，A不正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以CO 向负极移动，B错误；此电池是用熔融碳酸盐作电解质，只能是在

35、高温下进行工作，C不正确；正极反应式为O22CO24e=2CO，D正确。答案D【方法指导】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤1先写出燃料电池总反应式虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。2再写出燃料电池正极的电极反应式由于燃料电池正极都是O2得到电子发生还原反应，由于电解质溶液的酸碱性不同电池正极的电极反应也不相同。当电解质为碱性环境时，正极的电极反应式为：O24e2H2O=4OH；当电解质为酸性

36、环境时，正极的电极反应式为：O24e4H=2H2O。3最后写出燃料电池负极的电极反应式由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式燃料电池总反应式燃料电池正极的电极反应式。在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。题组精练1(2014·上海闸北一模)美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，用质子(H)溶剂，在200 °C左右时供电。电池总反应为：C2H5OH3O2=2CO23H2O，电池示意图如下，下列说法正确的是()。Aa极为电池的

37、正极B电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极C. 电池正极的电极反应为：4H O24e=2H2O D电池工作时，1 mol 乙醇被氧化时就有 6 mol 电子转移答案C 2(2014·沈阳质测)利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L1氯化铜溶液的装置如图所示，下列说法中正确的是()。A装置甲的负极电极反应式为CH42H2O8e=CO28HB装置甲内部酸性电解质中H向负极移动C电极a石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜D电极b上发生氧化反应解析A项，装置甲为原电池，左侧为负极，CH4发生氧化反应；B项，装置甲内部H向正极移动；C项，a极为阳极，Cl发生氧化反应，阳极上逸出C

38、l2；D项，b极为阴极，发生还原反应，阴极上析出铜。答案A3(2014·北京丰台区一模)氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择_(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。(2)空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是_。(3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是_，正极的电极反应式是_。解析氨气为碱性气体，会与CO2反应，由此可回答(1)(2)问。由信息和所含元素可知无毒气体是氮气，在燃料电池中，燃料为负极，氧气为正极，根据碱性环境可知，正极反应式为O24e 2H2

39、O=4OH。答案(1)碱性(2)CO2(3)4NH3 3O2=2N2 6H2O3O212e 6H2O=12OH(或O2 4e 2H2O=4OH)【题型模板】可充电电池的分析判断题型示例【示例2】 (2014·天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为：LixCLi1xCoO2CLiCoO2锂硫电池的总反应为：2LiSLi2S有关上述两种电池说法正确的是()。A锂离子电池放电时，Li向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电思路点拨A项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，B项

40、正确；C项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。答案B【归纳总结】可充电电池电极反应式的书写技巧书写可充电电池电极反应式时，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电时的电极反应式时，一般要遵守三个步骤：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较简单的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液反应)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。充电时的电极反应与放电时

41、的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。根据正确书写的电极反应式，可顺利判断各电极周围溶液pH的变化。题组精练1(2014·浙江理综，11)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO下列说法正确的是()。ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中OH 离子从阳极向阴极迁移 C充电过程中阴

42、极的电极反应式：H2OMe=MHOH ，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液解析充电时，电池正极发生氧化反应，A项正确；充电时OH离子从阴极向阳极移动，B项错误；充电时阴极的电极反应式为：H2OMe=MHOH，则水中的H被电极上的 e 还原，C项错误；由题中提示反应可知，氨水能与电极材料NiOOH反应，干扰电池总反应，故不能作电池的电解质溶液，D项错误。答案A2高铁电池是电动汽车首选的电池之一，该电池的工作原理为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列关于该电池的说法中正确的是()。A放电时，高铁酸钾在负极上发生氧化反应

43、B放电时，正极反应式为Zn2OH 2e=Zn(OH)2C充电时，电解质溶液的 pH 先减小后增大D充电时，每生成1 mol 高铁酸钾转移 3 mol电子答案D3(2014·福州一模)镍氢电池的化学方程式为NiO(OH)MHNiOMH2O(M为储氢合金，电解质为KOH)，下列说法不正确的是()。A充电过程中，阴极发生的反应为H2OMe=MHOHB储氢合金位于电池的负极C放电时，OH向电池的负极移动D充电过程中，化学能转化为电能储存在电池中解析D项，充电是电能转化为化学能的过程。答案D【思维建模】其他新型、高效环保电池题型示例【示例3】 (2014·大纲全国，9)右图是在航天用

44、高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH­Ni电池)。下列有关说法不正确的是()。A放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：MHOHH2OMeDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高思路点拨在金属氢化物镍电池(MH­Ni电池)中，MH(M为零价，H为零价)在负极发生反应：MHOH e=MH2O，NiOOH 在正极发生反应：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，电极材料MH和NiOH及其反应产物在碱性溶液中均能存在，故电解液可为KOH溶液，A、B正确；充电时，阴极反应式为MH2Oe=M

45、HOH，C错误；MH中氢密度越大，单位体积电极材料放出电量越多，即电池能量密度越高，D正确。答案C【归纳点拨】电子的流向和溶液中离子的流向判断方法：外电路电子流向与电流相反，从负极流向正极；电源内电路即电解质溶液，阳离子流向与电流方向相同，流向正极，阴离子流向与电流方向相反，流向负极。题组精练1(2013·安徽理综，10)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

46、：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，指针不偏转解析本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项，根据电池总反应可知正极反应式为PbSO42e=PbSO；B项，放电过程中，Li向正极移动；C项，因为每转移0.1 mol 电子，理论上生成 0.05 mol Pb，故其质量为0.05 mol× 207g·mol110.35 g；D项，常温时，由于作为电解质的无水LiCl­KCl 无法电离，电解质中无自由移动的离子，不能形成闭合回路，所以不导电，无电流。答案D

47、2(2014·郑州模拟)某新型电池，以NaBH4(B的化合价为3价)和H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()。A电池工作时Na从b极区移向a极区B每消耗3 mol H2O2，转移3 mol eCb极上的电极反应式为：H2O22e2H=2H2ODa极上的电极反应式为：BH8OH8e=BO6H2O解析该电池工作时，a极电极反应式为BH8OH8e=BO6H2O；b极电极反应式为4H2O28e=8OH；随着不断放电，a极负电荷减少，b极负电荷增多，故Na从a极区移向b极区；每消耗3 mol H2O2转移6 mol e，故A、B、C错误，D正确。答案D3Li­SOCl2电池可用于心脏起博器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2