化学能与电能的转化（八大题型）解析版-2024-2025学年高一化学（苏教版必修第二册）

专题03化学能与电能的转化

♦题型01化学能与其他形式能量的转化

♦题型02原电池的构成

♦题型03原电池的工作原理

♦题型04钢铁的电化学腐蚀原理及其应用

♦题型05原电池的工作原理的应用

♦题型06常见的一次电池分析

♦题型07二次电池分析

♦题型08燃料电池分析

举一反三

♦题型01化学能与其他形式能量的转化

【典例1】下列过程中，将化学能转化为电能的是

A.电厂火力发电B.硅太阳能电池发电

C.天然气烧水D.风力发电

【答案】A

【解析】A.电厂火力发电，是将化学能转化为电能，A正确；B.硅太阳能电池发电，是将太阳能转化为

电能，B错误；C.天然气烧水，是将化学能转化为热能，C错误；D.风力发电，是将风能转化为电能，D

错误；答案选A。

【典例2】下列叙述不正确的是（）

A.我们日常使用的电能主要来自火力发电

B.火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能

C.火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程

D.在火力发电过程中，化学能转化为热能实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化

【答案】C

【解析】A.我们日常使用的电能主要来自火力发电，故A正确；B.火力发电的能量转化过程为：化学能

一gg邈一热能机械能发电机>电能,故B正确；C.火力发电是将燃料中的化学能间接转化为电能

的过程，故C错误；D.在火力发电过程中，燃料的燃烧实际上是氧化还原反应，伴随着能量的变化，故D

正确；故选C。

【变式1-1】火力发电和水力发电是获取电能的两种方式。凉山是“水电王国”，全国在建和已建成的水电装

机在千万千瓦以上的巨型水电站有4个，其中3个(溪洛渡水电站、白鹤滩水电站和乌东德水电站)在凉山。

下列说法不正确的是

A.火力发电用的煤是不可再生能源

B.煤经过气化和液化两个化学变化，可变为清洁能源

C.电能是一种清洁、高效、便捷的一次能源

D,科学规划开发水电，可助力实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标

【答案】C

【解析】A.火力发电用的煤是化石能源，煤是不可再生能源，故A正确；B.煤经过气化和液化两个化学

变化，可变为清洁能源，故B正确；C.电能是一种清洁、高效、便捷的二次能源，故C错误；D.科学规

划开发水电，能降低化石燃料的消耗，可助力实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标，故D正确；选C。

【变式1-2］能量之间可相互转化。关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是

A.化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成

B.化石燃料是可再生能源，燃烧时将化学能转变为热能

C.如图I所示的装置能将化学能转变为电能

D.金刚石转化为石墨能量变化如图II所示，则金刚石比石墨稳定

【答案】A

【解析】A.化学键的断裂和生成使化学反应中有能量变化，化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断

裂和生成，故A正确；

B.化石燃料是不可再生性能源，故B错误；

C.图I中没有构成闭合回路，则不能将化学能转变为电能，故C错误；

D.图n中反应物总能量大于生成物总能量，则石墨能量更低，更稳定，故D错误；

故选Ao

♦题型02原电池的构成

知识积累

原电池的构成条件一“两极一液一线一反应”

(1)两极一两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)。

(2)一液——电解质溶液。

（3）一线——形成闭合回路。

（4）一反应——能自发进行的氧化还原反应。

注意：构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可

能参与反应，也可能不参与反应。两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定

构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。

【典例3］如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是（）

【答案】B

【分析】根据原电池的构成条件分析，原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入

电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。

【解析】A.两个电极材料相同，不能够组成原电池且产生电流，选项A错误；

B.符合原电池的构成条件，Fe为负极，有电流产生，选项B正确;

C.Zn与稀盐酸直接反应，没有形成闭合回路，不能形成原电池，选项C错误;

D.酒精是非电解质，选项D错误;

答案选B。

【典例4］如图所示装置中，观察到M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以

成立的是

选项MNP

A银锌硝酸银溶液

B铜铁稀盐酸

C锌铜稀硫酸溶液

D锌铁硝酸铁溶液

【答案】A

【解析】该装置没有外接电源，所以是原电池，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行

质量减少，正极材料质量增加，根据题意可知，N极是负极，M极是正极，N极材料比M极活泼，以此来

解析；

A.N为锌，M为银，N极材料比M极材料活泼，M极上有银析出，所以M质量增加，A符合题意；

B.M极发生的反应为2H++2e-=H2f,有气体生成，M质量不变，B不符合题意；

C.M为锌，N为铜，M极材料比N极活泼，C不符合题意；

D.M为锌，N为铁，M极材料比N极活泼，D不符合题意；

故选Ao

［典例5］某同学设计了下图所示两个实验装置（图I、图II中除连接的铜棒不同外，其他均相同），有关说法

正确的是

稀H2s

In

A.图I中温度计的示数高于图n的示数

B.图I和图n中温度计的示数相等，且均高于室温

c.图I中锌棒溶解的速率比图n的快

D.图I和图n的气泡均产生于锌棒表面

【答案】A

【解析】A项，图I中为Zn和稀硫酸反应，为放热反应，图II中构成原电池，化学能没有全部转化为热能,

大多数转化为电能，所以图I温度计示数高于图II,正确；B项，图n因构成原电池，大部分化学能转化成电

能，温度计的示数低于图I,错误；C项，图n中构成原电池，反应速率更快，锌棒溶解速率更快，错误；D

项，图I气泡产生于锌棒表面，图IICu为正极，气泡产生于Cu表面，错误。

【变式2-1】下列装置能构成原电池的是

【答案】B

【解析】A.没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，A错误；B.有自发进行的氧化还原反应、活泼性

不同的电极、电解质溶液和闭合回路，符合原电池的构成原理和条件，B正确；C.四氯化碳不是电解质溶

液，C错误；D.没有形成闭合回路，所以不能构成原电池，D错误；故选B。

【变式2-1]下列说法正确的是

A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属

B.实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应

C.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原

D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能

【答案】B

【解析】A.构成原电池正极和负极的材料必须导电，如石墨、金属等，不一定必须是金属才行，故A错

误；

B.粗锌含有杂质，在酸性条件下形成原电池，加速反应，故粗锌与稀硫酸反应制取氢气快，故B正确；

C.在原电池中，负极失电子，被氧化，电子从负极流出，故C错误；

D.原电池是将化学能转化为电能的装置，单质还存在热量等的产生，故D错误；

故选B。

【变式2-2】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是

甲乙

A.产生气泡的速率甲比乙慢

B.两烧杯中溶液的酸性均减弱

C.甲中铜片作正极，乙中铜片作负极

D.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

【答案】B

【解析】

A.甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，故A错误；

B.两烧杯中的总反应都是Zn+H2SO4=ZnSO4+H/,硫酸浓度减小，溶液的酸性均减弱，故B正确；

C.甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，甲中铜片作正极；乙没有构成原电池，故C错误；

D.甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，甲中铜片作正极，正极反应为2H++2e.=HzT,甲中铜片表面有

气泡产生，故D错误；

选B。

【变式2-3](1)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。

导线

请回答下列问题：

①当电极a为A1、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，正极的电极反应式为,当

电路中有0.2mol电子通过时，负极的质量减少g»

②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该装置(填“能”或“不能”)形成原

电池，若不能，请说明理由，若能，请指出正、负极：=

(2)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流表。

①锌片上发生的电极反应为；

②银片上发生的电极反应为o

③若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g,

试计算：

a.产生氢气的体积(标准状况)0

b.通过导线的电量_______=(已知7VA=6.02xl023molT,电子电荷为1eOxlO”⑦

【答案】⑴①2H++2b=H2T1.8

②能正极为镁，负极为铝

(2)(T)Zn_2e-^=Zn2+②2H++2e~^=H2T

@4.48L3.9xlO4C

【解析】(1)①a为Al,b为Cu,电解质溶液为稀硫酸时，电池总反应的离子方程式为2A1+6H+=2AF

0.2X2

++3H2T，当转移0.2mol电子时，负极反应的A1的质量为m(Al)=---------molx27gmol-^1.8g；②当a

6

为ALb为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时，电池总反应的离子方程式为2A1+2OH-+2H2O=2A1O]+

3H21,负极为Al,正极为Mg。(2)①在锌片、银片、稀硫酸组成的原电池中，锌片作负极，其电极反应

为Zn—2e-=Zn2+；②银片作正极，其电极反应为2H++2e-==H2f。电池总反应式为Zn+2H+=Z/++

H2b③根据电极反应式找出已知量与电量之间的定量关系进行计算。a.锌片与银片减少的质量等于生成

氢气所消耗的锌的质量，设产生的氢气在标准状况下的体积为x。

2+

Zn+2H+=Zn+H2t

65g22.4L

(60-47)gx

x=4.48L

b.反应消耗的锌的物质的量为一I3°==0.20mol,1molZn变为Zd+时，转移2moie「，则导线中通

65g-mol1

过的电量为0.20molx2x6.02xl023moLxl.6xl()T9C~3.9xl04Co

♦题型03原电池的工作原理

知识积累

1.原电池工作原理

（1）装置小意图：

（2）工作原理（以铜、锌、稀硫酸原电池为例）

知识要点实例

电极负极：还原性相对较强的金属锌板----负极

构成正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属铜板----正极

电极负极：失去电子，氧化反应负极：Zn—2e~^=Zn2+

反应正极：得到电子，还原反应正极：2H++2eI=%

外电路：电子由负极流向正极，电流方向相

电子流外电路：电子由锌板经导线流向铜板

反；

向、电内电路：SO厂移向锌板（负极）；Zn2+移向铜

内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，

流方向板（正极）

电流由负极流向正极

电极反应式与负极：Zn—2e-=Zn2+

总反应式的关两个电极反应式相加，即得总反应式正极：2H++2e-=H2

2+

系总反应式：Zn+2H+=Zn+H2

2.原电池的正、负极的判断方法

（1）根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。

（3）根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。

（4）根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。

（5）根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。

3.原电池电极反应式的书写

（1）一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。

①书写步骤

A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。

B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH-不能存在，应生成水;

碱性介质中，H+不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。

C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。

②常见介质

常见介质注意事项

中性溶液反应物若是H+得电子或0H-失电子，则H+或OH-均来自于水的电离

酸性溶液反应物或生成物中均没有0H-

碱性溶液反应物或生成物中均没有H+

水溶液不能出现

(2)利用总反应式书写电极反应式

①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。

②确定介质的酸碱性或者其它特性。

③按照负极反应：还原剂-ne-二氧化产物

正极反应：氧化剂+ne=还原产物，书写电极反应式。

④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应

式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。

【典例6】将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列关于该装置的说法正确的是

电流计

A.铜片为负极

B.一段时间后，锌片质量减小

C.电子通过柠檬汁液由锌片流向铜片

D.柠檬汁液中的H+向锌片一侧迁移

【答案】B

【分析】铜片、锌片和柠檬组成原电池装置，其中活泼金属Zn作负极，发生失电子的氧化反应，Cu作正

极，发生的电子的还原反应；

【解析】A.该装置中活泼金属Zn作负极，故A错误；B.活泼金属Zn作负极，发生失电子的氧化反应,

不断被消耗，质量逐渐减小，故B正确；C.电子由负极沿着导线移向正极，故C错误；D.原电池装置中

阳离子移向正极，故D错误；答案选B。

【典例7】用导线相连的铁片与铜片同时浸泡在CuSC)4溶液中，下列说法正确的是

A.电流从铜片流出，经导线流向铁片B.电子从铁片流出，经溶液转移到铜片

C.铁片发生氧化反应，因此是阳极D.溶液中Cu"减少，而Fe?+增多

【答案】A

【解析】用导线相连的铁片与铜片同时浸泡在CuSC\溶液中，构成原电池，铁作负极，铜作正极，负极铁

失电子变为亚铁离子，电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+,正极铜离子得电子变为单质铜，电极反应式为：

Cu2++2e-=Cuo

A.电流由正极经导线流向负极，即电流从铜片流出，经导线流向铁片，A正确；

B.电子从负极经导线流向正极，即电子从铁片流出，经导线转移到铜片，电子不能经过电解质溶液，B错

误；

C.铁失电子，作还原剂，发生氧化反应，作负极，C错误；

D.原电池的总反应为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu,溶液中Cu?+减少，Fe?+增多，D错误；

答案选A。

【典例8】在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，下列关于此装置的叙述不正确的是

稀屋。4

A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大

B.a是正极，b是负极

C.导线中有电子流动，电子从a极到b极

D.a极上发生了氧化反应

【答案】B

【分析】

a的金属性比氢要强，b为碳棒，所以a是负极，b碳棒是正极；

【解析】

A.碳棒是正极，在正极发生的反应是：2H++2e=H2T，溶液中的氢离子浓度减少，溶液的pH变大，故A

正确；

B.a的金属性比氢要强，b为碳棒，所以a是负极，b碳棒是正极，故B错误；

C.在原电池的外电路中，电子由负极经导线流向正极，即电子从a极经导线到b极，故C正确；

D.a的金属性比氢要强，b为碳棒，所以a是负极，负极上发生金属失电子的氧化反应，故D正确；

答案选B。

【变式3-1］如图是课外活动小组设计用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是

整叁尹稀硫酸

A.溶液变成蓝色

B.装置中存在“化学能-电能一光能”的转换

C.如果将硫酸换成硫酸铜，导线中不会有电子流动

D.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向改变

【答案】B

【解析】A.该装置组成锌铜原电池，锌作负极失去电子变成锌离子，铜作正极，铜本身不参与反应，溶液

不会变成蓝色，A项错误；B.原电池是化学能转化为电能的装置，原电池产生的电能在电路中转化为LED

灯的光能，所以装置中存在“化学能一电能一光能”的转换，B项正确；C.如果将硫酸换成硫酸铜，仍能形

成原电池，导线中会有电子流动，C项错误；D.如果将锌片换成铁片，铁比铜活泼，铁仍旧作负极，电路

中的电流方向不改变，D项错误；故选B。

【变式3-2］理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。某同学利用反应

“Cu+2Ag+=2Ag+Cu"”设计了一个化学电池（如图所示）。该电池在外电路中，电流从a极流向b极。下列

说法正确的是

A.电极b的电极材料为铜，电极反应式为Cu-2F=Cu2+

B.电极a的电极材料可以为Ag,也可以是石墨或铁

C.c溶液为AgNC）3溶液，放电时Ag+向b极移动

D.装置放电时主要将电能转化为化学能

【答案】A

【解析】A.由外电路中，电流从a极流向b极。则电极b是电池的负极，由总反应可知，Cu作负极失去

电子，电极反应为Cu-2e「=Cu2+,A正确；B.电极a为电池的正极，为比Cu活泼性弱的金属或能导电

的非金属，Ag或石墨正确，但不能为铁，B错误；C.c溶液为AgNCh溶液，Ag+向正极移动，即向电极a

移动，C错误；D.装置放电时主要将化学能转化为电能，D错误；故选A。

【变式3-3】如图为某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请根据原电池原理回答问题:

ar®7Lb

（1）若电极a为Zn、电极b为Ag、电解质溶液为硝酸银，该原电池工作时，负极的电极反应式为、

SOt向极（填a或b）移动。

（2）若电极a为Fe、电极b为Ag、电解质溶液为浓硝酸，则Ag为,（填正极或负极）外电路中电子

流动方向o（用Fe、Ag表示）

（3）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2H/S,设计一个原电池。负极材料选用电解液为

【答案】⑴Zn-2e=Zn2+a

（2）正极Ag->Fe

（3）铜FeCb溶液

【解析】（1）若电极a为Zn、电极b为Ag,由于金属活动性：Zn>Ag,所以在Zn、Ag及稀H2sO4构成

的原电池中，Zn为负极，Zn失去电子变为Zd+进入溶液，负极反应为Zn-2e=Zn2+；Ag为正极，在正极上

溶液中的H+得到电子被还原变为H2逸出，正极的电极反应式为：2H++2e=H2f；根据同种电荷相互排斥，

异种电荷相互吸引的原则，阴离子SO；-向正电荷较多的负极a电极方向定向移动；

（2）若电极a为Fe、电极b为Ag,电解质溶液为浓硝酸，由于铁在浓硝酸里钝化，所以银做负极，外电

路中电子从银流向铁，即电子流动方向为AgfFe；

（3）反应Cu+2FeCb=CuC12+2FeC12是氧化还原反应，由于Cu在反应中失去电子，因此Cu为负极材料，

活动性比Cu弱的金属或能够导电的非金属单质为正极，在正极上Fe3+得到电子，被还原变为Fe2+,电解质

溶液为含有Fe3+的FeCb溶液。

♦题型04钢铁的电化学腐蚀原理及其应用

知识积累

1.电化学腐蚀

不纯的金属跟电解质溶液接触,发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。

2.钢铁的电化学腐蚀

电解质溶液钢铁表面水膜中含有H+和OH-,还溶有。2等气体

负极材料：Fe,电极反应：2Fe—4e-==2Fe2+

电极

正极材料：C,电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,进一步被氧化，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,

Fe(OH)3易脱水生成铁锈(FezC^xH?。)

【典例9](22-23•高一下•江苏淮安市高中校协作体•期中)钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池

反应为：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下说法正确的是()

A.负极发生的反应为：Fe-2e-=Fe2+

B.正极发生的反应为：2H2O+C)2+2e-=4OH-

C.原电池是将电能转变为化学能的装置

D.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀

【答案】A

【分析】钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极。

【解析】A、根据反应方程式知，负极反应式为Fe-2e=Fe2+,正确；

B、正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极发生的反应为：2H2O+O2+4e=4OH-,错误；

C、原电池是将化学能转变为电能的装置，错误；

D、氧气在水中的溶解度较小，在水下部分比在空气与水交界处更难腐蚀，错误；

故选Ao

【典例10]暖宝宝是一种可供取暖的工具，其内主要成分为铁粉、活性炭、无机盐、水等。在使用时，去

掉外袋，让内袋(无纺布袋)暴露在空气里产生热量，下列说法错误的是

A.暖宝宝工作时，存在化学能转化为热能的过程

B.暖宝宝工作时，发生了氧化还原反应

C.暖宝宝工作时，铁粉、活性炭、无机盐、水构成了原电池

D.暖宝宝工作时，活性炭为原电池的负极

【答案】D

【分析】由题给信息可知，暖宝宝工作时，铁粉在活性炭、无机盐、水等参与下被氧化，整个装置是个原

电池，铁为负极、碳粉为正极，无机盐和水可形成电解液，暖宝宝工作时存在无数微小的原电池，铁在负

极失去电子反应被氧化，氧气在正极得到电子被还原，反应过程中放出热量。

【解析】A.据分析，暖宝宝工作时，存在化学能转化为热能的过程，A正确；

B.暖宝宝工作时，铁被氧化，氧气是氧化剂被还原，则发生了氧化还原反应，B正确；

C.据分析，暖宝宝工作时，铁粉、活性炭、无机盐、水构成了原电池，C正确；

D.暖宝宝工作时，铁粉为原电池的负极，活性炭为原电池的正极，D不正确；

答案选D。

【变式4-1】如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和盐酸，各加入生铁块，放置一

段时间。下列有关描述错误的是

A.生铁块中的碳是原电池的正极

B.红墨水柱两边的液面变为左低右高

C.两试管中相同的电极反应式是Fe-2e=Fe?+

D.a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀

【答案】B

【分析】生铁中含有铁和碳，铁、碳和电解质溶液构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，碳作正极，负

极上铁失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中

是酸性溶液，发生析氢腐蚀。

【解析】A.由分析可知，生铁块中的碳是原电池的正极，A正确；

B.a试管中是中性溶液，发生吸氧腐蚀，b试管中是酸性溶液，发生析氢腐蚀，所以a试管内气体的氧气

减少，压强减小，b试管内气体的压强增大，导致U型管内红墨水左高右低，B错误；

C.a试管中发生吸氧腐蚀，b试管中发生析氢腐蚀，负极上均发生电极反应Fe-2e=Fe2+,C正确；

D.由分析可知，a试管中发生吸氧腐蚀，b试管中发生析氢腐蚀，D正确；

故选B。

【变式4-2】某实验小组为研究铁的腐蚀与防护，设计如图所示的实验装置。下列说法正确的是

食盐水

（含酚酰）

生铁

图1

A.图1：a点的电极反应式为Fe--2e「=Fe2+

B.图1：b点溶液变红

C.图2：若d为锡，则为牺牲阳极的阴极保护法

D.图2：若d为石墨，两个实验均为铁的吸氧腐蚀

【答案】D

【解析】A.a点氧气得电子产生OH〕电极反应式为Oz+4e-+2HQ=4OH-,A错误；

B.a点产生OH-,能使酚麟变红，b点被溶液覆盖，氧气含量少，不易发生吸氧腐蚀，短时间内b点溶液

不会变红，B错误；

C.锡活泼性位于铁之后，铁作负极失电子，并没有被保护，C错误；

D.两个实验的电解质溶液均为中性，正负极材料相同，均发生铁的吸氧腐蚀，D正确；

故选D。

【变式4-3］下列现象与电化学腐蚀无关的是

A.固定铜板的铁螺丝易生锈B.铜线和铝线不能直接对接

C.铝片可以露置在空中保存D.“暖宝宝”撕开包装迅速发热

【答案】C

【解析】A.铁、铜、潮湿的空气构成原电池，属于电化学腐蚀，A错误；

B.铜、铝、潮湿的空气构成原电池，属于电化学腐蚀，B错误；

C.铝片在空气中易形成致密的氧化物保护膜，与电化学无关，C正确；

D.“暖宝宝”中铁粉、碳粉、氯化钠、水构成原电池，反应放热，属于电化学腐蚀，D错误;

故选C。

♦题型05原电池工作原理的应用

知识积累

1.原电池能加快氧化还原反应的速率

(1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反

应速率增大。

(2)实例：实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。

2.原电池能比较金属活泼性强弱

(1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。

(2)实例：由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验

ABcBDt\A

i__id__［丙

装置6

u甲

1稀藏酸jfcuSO：溶源j1法施酸

现象二价金属A不断溶解c的质量增加A上有气体产生

(1)装置甲中负极的电极反应式是A—2e--A2+。

(2)装置.乙中正极的电极反应式是Cu2++2b^=Cu。

(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>Co

3.根据氧化还原反应设计原电池

(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被

氧化)，氧化剂(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。

(2)选择合适的材料

①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身

失去电子的材料。

②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。

【典例11】少量铁粉与100mL0.01niolB的稀盐酸反应，反应太慢。为了加快该反应的化学反应速率且

不改变H2的产量，可以使用如下方法中的

A.加H2OB.滴入几滴浓HNC>3

C.改用lOmLO.lmol-L"盐酸D.加少量CuSCU溶液

【答案】C

【解析】为了加快此反应速率而不改变H2的产量，少量铁粉完全反应，则可增大氢离子浓度、构成原电池、

升高温度等来加快反应速率，

A.加H2O,氢离子浓度减小，反应速率减慢，故A错误；

B.加入少量浓HNO3,金属铁会和硝酸反应生成氮的氧化物气体，故B错误；

C.改用1。1!11.().101011-1盐酸11(11+)不变，氏的产量不变，氢离子浓度增大，可加快该反应的化学反应速

率，故C正确；

D.滴入几滴硫酸铜溶液，构成原电池，反应速率加快，但Fe少量，导致生成的氢气减少，故D错误；

故选：Co

【典例12】将a、b、c3种金属浸入稀盐酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连，b上有

气泡逸出；a、c相连，c质量减少。则3种金属的活动性顺序由大到小排列为

A.a>b>cB.c>a>bC.a>c>bD.b>a>c

【答案】B

【解析】以稀盐酸为电解质溶液的原电池中，金属活动性强的作负极，金属活动性弱的作正极，若a、b相

连，b上有气泡逸出，说明a作负极，b作正极，a的活动性比b强，a、c相连，c质量减少，说明c作负

极，a作正极，c的活动性比a强，贝U3种金属的活动性顺序由大到小排列为：c>a>b,答案选B。

【变式5-1】常温下，设计下列四种原电池，对电流计指针偏转方向(偏向负极)的判断正确的是

选项电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向

AFe、Cu稀硫酸偏向Fe

BAl、Cu浓硝酸偏向Al

CAl、CuNaOH溶液不偏向一方

DFe、Cu氯化铁溶液偏向Cu

【答案】A

【解析】A.Fe、Cu和稀硫酸中，Fe作负极，故A符合题意;

B.A1和浓硝酸发生钝化，故Cu作负极，故B不符合题意；

C.A1和氢氧化钠溶液反应，故A1作负极，故C不符合题意;

D.Fe比Cu活泼，故Fe作负极，故D不符合题意；

故选Ao

【变式5-2］有A、B、C、D四块未知金属片，欲判断其金属活动性顺序，进行如下实验，根据电流表指针

偏转方向，可以获知：

①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2sCU溶液中，A极为负极；

②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2s。4溶液中，电流由D—导线-C；

③A、C相连后，同时浸入稀H2sCU溶液中，C极产生大量气泡；

④B、D相连后，同时浸入稀H2sCU溶液中，D极发生氧化反应。

据此，判断四种金属的活动性顺序是

A.A>B>C>DB.C>A>B>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A

【答案】C

【分析】一般来说，在原电池中，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极。负极上失电子发生氧化

反应，正极上得电子发生还原反应。放电时电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，据此判断金属活

动性顺序：

【解析】①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A极为负极，所以活泼性A>B；②在原电池中,

电子从负极流经外电路流向正极，C、D用导线相连后同时浸入稀硫酸中，电流由由D-导线-C,则电子

由C-导线-D；则活泼性C>D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡，说明C极

是正极，所以活泼性A>C；④B、D相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应，说明D极是负

极，所以活泼性D>B；综上所述可知四种金属活泼性由强到弱顺序是:A>C>D>B,故选C。

【变式5-3】化学反应与能量变化是化学研究的重要问题，根据相关材料分析回答：

（1）已知断开Imol下列物质中的化学键需要吸收的能量如下表：

物质

N2O2NO

吸收的能量946kJ498kJ632kJ

根据以上数据判断：N2+O2=2NO属于反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）符合某些特征的化学反应理论上都可以设计成原电池。下列化学反应（填字母）不能设计成

原电池，原因是o

A.CH4+2O2=CO2+2H2O

B.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

C.2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

D.Pb+PbC）2+2H2so4=2PbSO4+2H2。

（3）把A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。

存

罩丙

装

m1乙

置稀硫酸CuSC>4溶液稀硫酸

电子从A到BC电极的质量增加二价金属D不断溶解

根据表中信息判断四种金属活动性由大到小的顺序是;写出装置乙中正极的电极反应式：

(4)锂离子电池已经成为新一代实用的蓄电池，它具有能量密度大、电压高的特性。某锂离子电池放电时

电极反应如下：

负极Li-e=Li+,

正极Li].xMnC)2+xLi++xe-=LiMnO2

该锂离子电池放电时电池的反应方程式为o

【答案】(1)吸热

(2)C反应没有电子转移(或不属于氧化还原反应或反应属于复分解反应)

(3)D>A>B>CCu2++2e-=Cu

(4)Li,.xMnO2+xLi=LiMnO2

【解析】(1)在N2+C)2=2NO中，需要断开ImolNz和ImolCh中的化学键，形成2moiNO中的化学键，

根据表中数据可以，断开ImolN2和ImolCh中的化学键需要吸收的能量为946kJ+498kJ=1444kJ,形成2moiNO

中的化学键放出的能量为632kJx2=1264kJ,吸收的能量多于放出的能量，所以该反应属于吸热反应。

(2)只有自发的放热的氧化还原反应才能设计成原电池。A.CH4+2O2=CO2+2H2。是放热反应，也是自发

的氧化还原反应，能设计成原电池；B.Fe+CuSO4=FeSC)4+Cu是放热反应，也是自发的氧化还原反应，能

设计成原电池；C.2NaOH+H2sC)4=Na2so4+2印0不是氧化还原反应，不能设计成原电池；

D.Pb+PbC)2+2H2so4=2PbSC)4+2H2O是自发的放热的氧化还原反应，能设计成原电池；故选C。

(3)A和B相连浸入稀硫酸中，电子从A到B,即A为负极，则A比B活泼；B和C相连浸入硫酸铜溶

液中，C电极质量增加，则在C上C/+得到电子转化为铜，则C为正极，所以B比C活泼；A和D相连

浸入稀硫酸中，D不断溶解，则D为负极，失去电子转化为金属阳离子进入溶液，所以D比A活泼，综上

所述，四种金属活泼性由大到小的顺序为D>A>B>C。装置乙中C为正极，电极反应式为：CM++2e-=

Cu。

(4)将负极反应乘以系数x,和正极反应相加即可得到电池总反应：Li!.xMnO2+xLi=LiMnO2o

♦题型06常见的一次电池分析

知识积累

干电池即普通的锌铳电池，它是用锌制的圆筒形外壳作负极，位于中央的盖有铜帽的石墨棒作正极，圆筒

内填充ZnCb、NH4cl和淀粉糊作电解质，还填有MnC>2作去极化剂(吸收正极放出的H2,防止产生极化

现象)。

电极反应:

负极：Zn=Zn2++2e-

正极：2NH4++2e-=2NH3+H2，H2+2MnO2=Mn2O3+H2O

2+

正极产生的NH3又和ZnCb作用：Zn2++4NH3=[Zn(NH3)4]

淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的迁移速度。

电池总反应式为：2Zn+4NH4Cl+4MnC)2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O

干电池的电压通常约为1.5V,携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。

【典例13]如图所示为普通锌镒电池的组成和结构示意图，其中负极材料是

C.NH4clD.锌筒

【答案】D

【解析】A.氧化剂在石墨棒表面得电子发生还原反应，石墨棒是正极材料，故A错误；B.MnCh得电子

发生还原反应，MnC>2是正极反应物，故不选B；C.NH4cl溶液能导电，NH4cl是离子导体，故不选C；

D.锌失电子发生氧化反应，锌筒是负极材料，故D正确；选D。

【变式6-1]普通锌铳干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作为电极，中央插一根石墨棒，石墨

棒顶端加一铜帽。在石墨棒周围填满二氧化锦和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,

隔膜外是用氯化锌、氯化镂和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH：+2MnO2=

2+

[Zn(NH3)2]+2MnO(OH)。下列关于锌锦干电池的说法中正确的是

封蜡

一锌筒

多孔纸

NH4cl糊

石墨电极

MnO2+C

干电池示意图

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.电池负极反应为2MnO2+2NH；+2e-=Mn2O3+2NH3+H2。

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0.1mol电子，锌的质量理论上减少6.5g

【答案】C

【分析】普通锌锦干电池正极为C棒，负极为Zn,电解质是NH4CL电极反应为：负极：Zn-2e-==Zn2+；

2+

正极：2MnO2+2NH4++2e=2MnO(OH)+2NH3；总反应式：Zn+2NH4+2MnO2=[Zn(NH3)2]+2MnO(OH)

【解析】A.普通锌镒干电池是一次电池，不能充电复原，A错误；B.根据原电池工作原理，负极应失电

子，而该选项表示的是正极反应，B错误；C.原电池工作时，负极失电子，故电子从负极通过外电路流向

正极，C正确；D.由负极的电极反应式可知，每通过0.1mol电子，消耗锌的质量是65g-moLx笞◎=

3.25g,D错误；故选C。

♦题型07二次电池分析

知识积累

它在放电时所进行的是氧化还原反应，在充电时可以逆向进行(一般通过充电器将交流电转变为直流电进

行充电)，使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现化学能转变为电能(放电)、再由电能转变为化学

能(充电)的循环。

①铅蓄电池

铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色PbC%负极板上是海绵

状金属铅，两极均浸在密度为1.28g-cm-3、浓度为30%的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。

放电电极反应：

2

负极：Pb(s)+SO4-(aq)-2e-=PbSO4(s)；

+2

正极：PbO2(s)+4H(aq)+SO4-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)

充电电极反应：

+2

阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H(aq)+SO4-(aq)；

2

阴极：PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO4-(aq)

电池总反应式：

Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4aq)放电、2Pbsc)4⑸+2H2O(1)

、充电-

铅蓄电池的优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。

铅蓄电池的缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。

②银锌蓄电池

银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为锌，正极为附着Ag2。的银，电解液为40%的KOH溶

液。电极反应：

放电电极反应：

负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+20H-

充电电极反应：

阳极：2Ag+20H—2e-=Ag2O+H20；

阴极：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-

电池总反应式：

Zn+Ag2O+H2O放电、Zn(OH)2+2Ag

、充电-

③锂电池

元素周期表中IA族的锂(Li)—最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂

电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流

电源。

电极反应为：

负极：Li-e-=Li+

+-

正极：MnO2+Li+e=LiMnO2

总反应：Li+MnO2=LiMnO2

【典例14］如图是铅酸蓄电池的构造示意图，下列说法错误的是

/HjSO,溶液

；f料(外光)

PM)式正极

PM负极)

A.铅酸蓄电池是二次电池，充电时电能转化为化学能

B.该电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向PbO?板

C.该电池工作时，负极的电极反应式为Pb-2e-+SO：=PbSC>4

D.该电池工作时，资移向Pb板

【答案】D

【解析】A.铅酸蓄电池是可充电电池，是二次电池，充电时电能转化为化学能，A项正确；

B.在该电池中Pb板为负极，则电池工作时，电子由Pb板通过外电路流向Pb。2板，B项正确；

C.该电池工作时，负极的电极反应式为P