第19、20讲 原电池基本原理

第19、20讲原电池基本原理

一、原电池的构成

1、原电池工作原理

原电池是将能直接转化为能的装置。

本及：把化还原反应拆分到

两个也极上逢时

构成要素:

①自发氧化还原反应（氧化剂、还原剂）

②反应场所

③电子导体

④离子导体

2、原电池电极判断

（1）依据反应类型

'负极:

,正极：

（2）依据电子或离子移动方向

电子:

•阳离子：

.阴离子：

电子不下水

离子不上岸

（3）依据现象

常见负极现象：o常见正极现象：

（4）依据电极材料活泼性

一般情况下，活泼金属作-

练：判断正负极

①Fc-Cu-CuSCh②Cu-Ag-AgNOa

③Zn-Fe-HCl®Fc-Cu-NaCl

⑤Fe-Cu-浓HNO5@Mg-AI-NaOH

3.原电池形成原理一电势差

电极电势=

夕©

0©

。

例：Zn插入ZnSCU溶液®

IQ01©

。G

©

(p(ZM+/Zn)代表Zn2+-Zn氧化还原电对的电极电势。d

®

。

。

za

。

。24

Zn2*©

。

。©

氧化剂氧化性越强，电极电势越___________。

还原剂还原性越强，电极电势越___________。

标准电极电势(常温,Imol/L)：

^(Zn2+/Zn)=-0.76V

^(Cu2+/Cu)=0.342V

ZnSd溶液而反4溶液

【拓展】电势(隼)：衡量全属失去e/金届离子得到e的能力

(P低，易e

(p高，易e

4、双液原电池

(1)盐桥的作用

(2)盐桥的优点ZnSOi溶液函方溶液

【拓展】浓差电池

能斯特方程(了解)e丝1g氧化剂

n还原剂

例：MnO；+5e~+8H+=Mn2++4H.O

2+s

O(MnO/MR)=^0(MnO；/Mn)+^2|g((MnO4)c(H^)

5c(M〃)

氧化剂浓度越大，电极电势越。还原剂浓度越大，电极电势越.

NadAgNO>

负极:负极:

正极:正极:

例：利用下图装置进行实验，甲、乙两池中均为lmol/L的AgNCh溶液，A、B均为Ag电

极。实验开始时只闭合Ki，断开K2.一段时间后，断开Ki，闭合K2,形成浓差电池，电流

表指针偏转（Ag，浓度越大氧化性越强）。卜.列说法不正确的是（）

A.闭合Ki，A开K2后,A极质量增大

B.闭合Ki，断开K?后，乙池溶液浓度上升

C.断开Ki，闭合K?后，Ag+由甲进入乙

D.断开K],闭合K?后，A极发生氧化反应

离子交接■

（仅允讦N。；国子通过）

练：（2020全国卷I）为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

铁电

（1）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴，阳离子不与溶液中的物质发生

化学反应，并且电迁移率（d）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择

作为电解质。

阳离子uxxlO>/(nr-s,-V')阴离子u"xlO^m's"W")

Li+4.07HCO；4.61

Na+5.19NO；7.40

Ca2+6.59cr7.91

K+7.62so；-8.27

(2)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入电极溶

液中。

⑶电池反应一段时间后.测得铁电极溶液中c(Fe2・)增加了0.02mol-LL石墨电极卜未

见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=。

(4)根据(2)、(3)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为,铁电极

的电极反应式为。因此，验证了Fe?-氧化性小于，还原性小于

(5)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSCh溶液中加入几滴Fs(SO4)3溶液，将铁电极浸

泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化”检脸活化反应完成的方法是

5、设计原电池

例：利用Cu+2Fe"=Cu2++2R;2+,设计一个原电池

练：以KMnCMFT)与KI为反应物，设计一个原电池

二、电极反应式书写

I.铅蓄电池

负极：

正极：

练：关于铅蓄电池，判断正误

(I)放电时：电子从Pb通过导线转移到PbCh，H+向负极移动(

(2)放电时：溶液的pH不断减小()

(3)放电时：线路上若有hrolc•通过，则消耗硫酸也是Imol()

2.燃料电池

负极通入,正极通入

（1）正极：

-酸性电解质：

碱性/中性电解质：

"固体氧化物电解质:

,熔融碳酸盐电解质:甲烷85科电池

（2）负极

碳四氢一氧减二

氮变氮气不计算

J酸性/中性电解质：

1碱性电解质：

练：乙醇/过氧化氢燃料电池的_E作原理示意图如下:

①d电极上发生的是（填“氧化”或“还原”）反应。

②物质b是（填化学式）。

③写出c电极的电极反应式：

练：（2021山东卷）以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH-O2>N2H4-O2.（CHA2NNH2-O2

清洁燃料电池，下列说法正确的是（）

A.放电过程中，K+均向负极移动

B.放电过程中，K3H物质的量均减小

C.消耗等质量燃料，（CH3）2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大

D.消耗ImolCh时，理论上N2H4-02燃料电池气体产物的体积在标准状况下为H.2L

三、原电池应用

I.探究可逆氧化还原反应

例：探究2Fe"+2「一•2Fe"+h平衡移动

（1）现象:

电流表

左侧溶液，右侧溶液

（2）稳定后,向左侧加入FeCb，电流表现象:

练：下图装置的盐桥内为KC1溶液与琼脂。某小组用该装置探究H2O2和Fc3+在不同酸度时

氧化性的强弱，闭合K后，电流计显示电子由石墨极流入伯极,下列说法错误的是()

K

o.

石甲

nun

O.IOmolLFeCI,溶液

二)人讽水溶液

OJOmolL'FcC工溶液-HB1(%

A.装置工作时，盐桥中阴离子向石墨极迁移

B.转移0.05mol电子时，左侧烧杯中FeCI3净增0.05mol

C.右侧烧杯中换为30%双氧水和硫酸时，电子由伯极流入石麋极，此时伯极的电极反应:

Fe2+-e-=Fe^

D.酸性较弱时，Fe3+的氧化性比H2O2强：酸性较强时，H2O2的氧化性比Fe3+强

2.排除直接接触干扰

例：探究AgNCh与KI能否发生氧化还原反应。

某同学设计如下实验装置实现AgNCh溶液和KI溶液间的反应(a、b均为石墨)。

(1)当K闭合后，发现电流计指针偏转，b极附近溶液变蓝。

①b极发生的是(填“氧化”或“还原”)反应。

②a极上的电极反应式是。

(2)事实证明：AgNQa溶液与KI的溶液混合只能得到Agl沉淀，未发生氧化还原反应,

从反应原理的角度解释产生该事实的可能原因：O

3、金属的腐蚀

(1)化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

(2)电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，形成.而造成的腐蚀

负极:

J析氢腐蚀:

［吸氧腐蚀:

【原理】电势差

氧化还原电对:

酸性较强:

弱酸性/中性：

1.氧化剂浓度越高，电势越大

2.电势差越大，越容易形成原电池

例：用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4的醋酸溶液中发生腐蚀得到的图像如下。

WTBJ/S

生帙pH=2时椎形瓶内气pH=4时椎形瓶内气

的酩酸沼液

侬显变化曲线9以化曲线图

(1)在pH=2和pH=4的醋酸溶液中生铁发生的负极反应为,正极反应为

(2)分析上述信息，下列叙述正确的是

A.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀

B.上述析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率••样快

C.煮沸冷却后的碱性溶液生铁的腐蚀速率会减缓

(3)腐蚀部位问题

【概念辨析】腐蚀部位#生锈部位

例：将NaQ溶液滴在•块光亮清洁的铁板表面上，•段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区

(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b),如图所示。导致该现象的主要原因是

液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是()

A.液滴中的C「由a区向b区迁移

!腐蟠(•)

B.液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2+2Hq+4e-=4OH-

C.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe?+由a区向b区迁移，与b区的OH形

成Fe（0H）2,进一步氧化、脱水形成铁锈

D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为

CU-2C=CU2>

练：下图是海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面图。下列说法正确的是（）

A.该电化腐蚀为析氢腐蚀

B.图中生成铁锈最多的是C区域

C.A区域比B区域更易腐蚀

D.铁闸中的负极的电极反应：Fe-2c=Fe2+

4、金属的防护

（1）反应速率问题

ABCDE

在相同电解质环境下，铁棒被腐蚀的速率顺序:

（2）电化学保护

合金法（掺）、油膜、刷漆、烤蓝（）

电镀：镀锌镀层破损后，

镀锡镀层破损后，_________________

牺牲阳极的阴极保护法外加电流的阴极保护法

练：（2017全国卷I）支撑海港码头基础的防腐技术，常用外加电流的阴极保护法进行防腐,

原理如图，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列表述不正确的是（）

A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零

B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩制管桩

C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流

D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整

练：（2021河北卷）K-O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该

电池，下列说法错误的是（）

有机电解'质1有疝电解质2

A.隔膜允许K,通过，不允许02通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C产生lAh电量时，生成KO?的质量与消耗02的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

练：沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图下列说法中错误的是（

B.光照强度对电池的输出功率无影响

C.碳棒b电极反应式为O2+4小+4H'=2H2O

D.酸性增强不利于菌落存活，工作一段时间后，电池效率降低

第21、22讲电解池基本原理

一、电解池基本原理

电解池：把能转化为能的装置

1、电源的作用

强制和

‘阳极：

C、CI：溶液

,阴极：

2、电子/离子移动

.阳离子：

•阴离子：

.电子：

电子不下水

离子不上岸

例：（2021辽宁卷）利用T（Q）与y电解转化法从烟气中分离CO2的

原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是（）

A.a为电源负极

B.溶液中Q的物质的量保持不变

C.CO2仕M极被还原

D.分离出的CO?从出口2排出

二、电极反应式书写

【放电顺序】

「阳极：金属单质,S2-＞「＞Br＞CI＞OH＞含氧酸根

L阴极：Ag+>Hg2+>Fc,+>Cu2+>H*>FC2+

例：电解NaCl溶液

阳极：

阴极：

总反应:

1、放氧生酸型

阳极：

阴极：

总反应：

（1）反应后溶液pH

（2）加入可以使电解质恢复原状

2、放氢生碱型

阳极：

阴极：

总反应：

（1）反应后溶液pH

（2）加入可以使电解质恢复原状

3、电解水型

阳极：

阴极：

总反应：

（1）反应后pH变化：

（2）加入可以使电解质恢复原状

4、电解电解质本身型

阳极：

阴极：

总反应：

加入可以使电解质恢复原状

【概念辨析】是否阳离子一定在阴极放电，阴离子一定在阳极放电？（）

一切以信息为准

例：某兴趣小组为了分析电解俏酸溶液时放电的离子，设计了如图装置进行实验（石墨电极）

电解过程中，X极产生了红棕色气体，则下列说法不合理的是（）

A.a极为负极，b极为正极

B.电解时，Y极附近溶液pH降低

C.相同条件下，阴、阳两极产生的气体体积比是2：1

D.X极的电极反应式是：2H.+NO；+e-=NO,T+H,O

硝酸希液

三、陌生电解池分析

例：（2016北京卷）用石墨电极完成下列电解实验。

氯化钠溶液润湿的pH试纸

（1）c附近滴加铁品化钾会变蓝（）

（2）m表面可能会有铜析出（）

1、陌生电极反应式书写

Au/AuCI电极.

例：传感器测定SO2的工作原理如图所不。传感\I—SOai#过膜

器中阴极的电极反应式是：uI小IISOs<23SOa

时圆I/

通!性、取性不

固体电解质

练：融化物在冶金等行业应用广泛，含氟废水的处理显得尤为重要。用图1所示装置处理含

CV废水时，控制溶液pH为9〜1（）并加入NaCl,一定条件下电解，阳极产生的CIO将CN

氧化为无害物质而除去：

（1）铁电极为（填“阴极”或“阳极”）

（2）阳极产生CIO的电极反应为

2、涉及竞争的电极反应

CU$O4+HJSO4

例：高铁酸钾（K2FeOC具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备

高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如下图所示。实验过程中，两极均

有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。

查阅资料发现，高铁酸根（FeOj）在溶液中呈紫红色。

（1）电解过程中，X极是电解池的极，电极反应是

0

（2）电解过程中，Y极放电的有。

（3）生成高铁酸根（FeO：D的电极反应是：

练：某种锂离子电池的正极材料是将含有钻酸锂（LiCoCh）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制

成的，可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钻。

25（时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钻以C，+的形式从正极粉中浸出，且两极

均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。

破酸浓度

①阴极的电极反应式为:

②该研究小组发现硫酸浓度对钻的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2

所示。当c（H2so4）＞0.4mol/L时，钻的浸出率下降，其原因可能为

四、电解池的应用

I.电镀

例：铁制品表面镀钢

镀层金属

待镀金属

2.粗铜精炼

例：粗铜（含Zn、Fe、Ag、Pt等杂质）

（1）阳极泥：

（2）阳极质量减少和阴极质量增加是否相同？

3.金属冶炼

,电超人

2NaCI（熔融）==2Na+Cl?T

电邮.

MgCl式熔融）=Mg+Q2T

电w

2AlQ式熔融）==4AI+302tA

五、含膜电解池问题

1.氯碱工业——六口装置

含膜四步法:

I.定_____________

2看.产物

3.看剩余_____________

4看._____________

阳离子交换膜作用

（I）只允许阳离子通过

⑵

（3）

若改为阴离子交换膜，则总反应为：0

例：实验室用米乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，其原理如图所示，下列说法错误的是（）

A.a电极是惰性电极

B.膜X为阴离子交换膜

C.接通电源后，a电极附近溶液会变黄

40V

D.合成苯甲酸的总反应为:D+3r+H2o理+CHb+4H*

练：电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在•定的电压下通电，发现

左侧溶液变蓝，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2+6OH=IO；+5r+3H2O,下列说

法正确的是（

A.右侧发生的电极方程式：2H,O+2e=H2t+2OH-

B.电解结束后，右侧溶液中含有IO；

电杆K

C.电解槽内发生反应的总化学方程式：KI+3H2O=KIO,+3H21

D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内总反应不变

【拓展】离子移动方向

2.物质制备

例：制备H2s04和NaOH

NmSO,溶液

例：（2021广东卷）钻（C。）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水

溶液中电解制备金属钻的装置示意图。下列说法正确的是（）

A.工作时，I室和II室溶液的pH均增大

B.生成ImolC。，I室溶液质量理论上减少16g

C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

、通电

241

D.电解总反应：2Co+2H,O=2CO+O2T-HH

3.原理分析

例：（2015北京卷）溶于海水的C02主要以4种无机碳形式存在，其中HCO；占95%利用如

图所示装置从海水中提取CO”有利于•减少环境温室气体含量。

结合方程式简述提取CO?的原理：__________________________________________________

海水（只允许阳离于

(pH'8)

4.物质分离

例：右图示意的是电解法分离NaHSCh与Na2so3混合物。

NaHSOjNa2SO)

NaHSOj与NajSO)渔合物

练：电解Na2sCh溶液制取NaHCOa溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中，不

正确的是（）

A.阴极产生的物质A是H?

B.溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移

C.阳极OH」放电，H+浓度增大，CO：转化为HCO；

D.物质B是NaCi,其作用是增强溶液导电性

六、常见其他问题

【口诀总结】LI诀不是万能的，慎用!

原电池电解池

e方向负到正（外）负到阴，阳到正（溶液中无e・）

离子方向正正负负阴阳相吸

氧化还原负氧正还用氧阴还

pH/e/m正增负减用盛阳衰

阴极铜银氢气、阳极卤素氧气

产物常识+信息牺牲阳极、保护阴极

其他看信息

I、关于“阴盛阳衰”

例：全钿液流电池是具有发展前景的、用作储能系统的蓄电池,已知放电时V2+发生氧化反

应，则充电时电极A的电极反应式为：。

判断：充电时，A电极附近pH减小，B电极附近pH增大（）

2.关于物质补充

例：（2014北京卷）电解NO制备NH4NO3，其工作原理如右图所示,为使电解产物仝部转

化为NH4NO3，需补充物质A,A是_________________。

3、关十双极膜（了解）

例：采用双极膜电解Na2s。4制备H2s。4和NaOH,装置如下

BP-JK4UI：A-MMf交C-m*f交U

双极膜相当于.

阴阳离子均.

分别释放

①获得H2s。4的区域为（填“X'Y”或"Z”）。

②阴极电极反应式为

第23、24讲常考电池特训

一、电极反应判断

部分为电极反应

例:一种新型的太阳能电池的示意图（IJH表示元素化合价）如图，下列说法错误的是（）

A.电子由M极经导线流向N极

B.光照的作用是使Ru"转化为Ruk（激发态）

C.M极的电极反应式：Ru"-C-=Ru"1

D.N极消耗ImolI：时，转移的电子数为3M

近明导电流■

练：（2021全国甲卷）乙醛酸是一种垂要的化工中间体，可以用如下图所示的电化学装置合

成。图中的双极膜中间层中的生。解离为H•和OH：并在直流电场作用下分别向两极迁移。

下列说法正确的是（）

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

V???

B.阳极上的反应式为：HO-C-C-OH+2r+2e=HO-C-C-

1H+HJO

C.制得2moi乙醛酸，理论上外电路中迁移了Imol电子

D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移

二、可充电电池

1、电极判断

正技正，负接负

负极----------►

正极----------►0

例：(2021辽宇卷)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物LhBi。下列说法正

确的是()

M极：液态L"泡沫Ni

A.放电时,M电极反应为Ni・2e-=1W+

熠融LiCI和KCI

B.放电时，Li+由M电极向N电极移动N极：液态St>Bi-Sn

不锈纲外光

C.充电时，M电极的质量减小

D.充电时,N电极反应为LLBi+3e-=3Li++Bi

练：(2019全国卷1H)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状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，

结构如下图所示。电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2。⑴；：［ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列

说法错误的是()

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),(s)+OH(aq)-e=Ni(X)H(s)+H2O(1)

C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH(aq)-2e=ZnO(s)+HQ⑴

D.放电过程中OFT通过隔膜从负极区移向正极区

【注意】原电池用阴阳极表示

原电池负极：原电池正极：

【注意】电解池用正负极表示

电解池阳极：电解池阴极：

例：(2019全国卷)利用生物然料由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，示意图如下所示。下列说法错误的是()

A.相比现有工、也合成纵，该方法条件温和，同时还可提供电能

B.阴极区，在氯化酶作用下发生反应：H,+2MV24==2H-+2MV，

C.正极区，固氮缁为催化剂，用发生还原反应生成NHj

D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动

例：（2020全国卷I）科学家近年发明了一种新型Zn-CO?水介质电池。电池示意图如图，电

极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO?被转化为储氢物质甲酸等，为解决

环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是（）

A.放电时，负极反应为Zn-2e-+4OFF=Zn（OH）J

B.放电时，1molCO?转化为HCOOH,转移的电子数

为2mol

C充电时，电池总反应为：

双极隔膜

2Zn（OH）*-=2Zn+O2T+4OH-+2H,O

D.充电时，正极溶液中OFF浓度升高

2,关于电极电势的问题正阳高

（P低，易e甲高，易<

原电池：①正极<p负极

电解池：<p阳极<p阴极

例：（2018全国卷I）最近我国科学家设计了一种CO2+H2s协同转化装置，实现对天然气中

CO2和H2s的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的

ZnO）和石晶烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe2+-e=EDTA-Fe3+光伏电加

②2EDTA-Fe"+H2s=2H，+S+2EDTA-Fe2+

该装置工作时，下列叙述错误的是（）

A.阴极的电极反应：CO,+2H++2e=CO+H2O

B.协同转化总反应：CO2+H2S=CO+H2O+S

大环天然(

(3C'OJ*1CO»、H.S)

C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性

练:CQ是一种高效、安全消毒剂。利用电解产生的H2O2与溶液中的NaCQ反应制备CICh，

装置如图所示。下列说法正确的是（）

A.电源电极电势：a<b

+

B.阴极的电极反应式：O,+4e+4H=2H2O

C.电解过程中H+移动方向：B—A

D.产生CIO?的反应：

二、相关计算问题

I、转移电子数与离子移动数目

允许单一离子通过的膜：转移电子数=膜通过电荷量

例：（2020山东卷）微生物脱盐电池是一-种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废

水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置

处理有机废水（以含CHCOO-的溶液为例）。下列说法错误的是（）

+

A.负极反应为CH.COO+2H,0-8e=2CO2+7H

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移Imol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比

为2：I

2.串联电路问题

例：下图装置（I）是一种可充电电池的示意图，装置（II）为电解池的示意图。装置（I）

的离子交换膜只允许Na.通过。己知电池充、放电的化学反应方程式为：

2Na2S2+NaBr^-Na2S4+3NaBr.当闭合开关K时，X极附近溶液变红色。下列说法

正确的是（）

A.钠离子从右到左通过离子交换膜

B.负极反应为3NaBr-2b=NaBq+2Na+

C.X电极的电极反应式为2。--2°-=021

D.当有0.1molNa+通过离子交换膜，X电极上析出标准状况下与体1.12L

练：利用CH4燃料电池电解制备Ca（H2PO02并得到副产物NaOH、比、CL装置如图所示。

下列说法错误的是（）

-2

A.a极反应：CH4-8e+4O=CO,+2H,O

B.可用铁电极替换阴极的石墨电极

C.A、C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜

D.标况下，a极上通入2.24L甲烷，阳极室Ca"减少0.4mol

练：已知高能锂离子电池的总反应式为：2Li+FeS=Fe+Li2S[LiPR・SO（CH3）2为电解质。

用该电池为电源，石墨为电极进行如图的电解实验。

①当电极X减少2.8g时，电子转移mol（电解质均足量）

②当电流为IA（1A=1C/S）,通过时间方时，甲池增重〃7g（每人电子的电量为«）,请写出

阿伏德罗常数的表达式.

三、常考陌生电池

1、锂离子电池（基体+Li+）

例：磷酸铁锂电池LiC6+FePO41鲁：LiFePO4+6C

Li+向极移动

负极：

正极：

移动几个Li.

转移几个电子

FePO4或

速

NiaCoiMncOi

放电Li或LiC6

正极材料负极材料

例：某新型二次锂离子电池结构如图，电池内部是固体电解质，充电、放电时允许Li+在其

间通过（图中电池内部表示充电时Li+的迁移方向）。充电、放电时总反应可表示为：

Li.CoO^+LiC.'<，uLiCoO,+6C。下列说法正确的是（）

lx2xh6充电2

A.放电时电极（C）发生还原反应外瞥

B.外电路卜的7表示放电时的电子方向,

C.放电时正极的电极反应为：Li,_xCoO,+xLi++.■=LiCoC>2

D.外电路有O.lmoe通过，发生迁移的Li'的质量为0.7邛

练：某可充电固态锂电池工作原理如图所示，反应原理为：

LixC6+L1_xLiiZrTaO=LiIL<iZrTaO+C6,下列说法错误的是（）

A.a极采用石墨烯材料吸附锂，充电时a极发生还原反应.（

B.充电时，b极反应为：xLi*+Li,_xLaZrTaO+xe=LiLaZrTaO

C.放电时，电子从a极通过导线流向b极

D.当电池工作时，每转移ln】cl电子，两极的质量变化都是7g

【变式】钠硫电池作为一种新型化学电源，具有体积小、容量大、寿命长、效率高等重要优

点。其结构与工作原理如图所示。下列说法错误的是（）

放电电流

，钠

「固体电解质

A.放电过程中，A极为电源负极

B.放电过程中，电池总反应为2Na+xS=Na2Sx

C.充电过程中，Na+由A极移动到B极

D.充电过程中，外电路中流过O.OImol电子，负极材料增重0.23g

练：氟离子电池是一种安全高效的新型可充电电池，工作示意图如图所示。充电时，甲电极

连接外加电源的正极。下列说法正确的是（）

中电事

A.放电时，电子从甲电极流向乙电极

B.放电时，乙电极的电极反应式为MgF,+2e-=Mg+2F-

C.充电时，装置将化学能转化为电能

D.充电时，导线上每通过O.hnol电子，乙电极质量减少1.9g

2、银基电池

例：银氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种绿色电池，具有寿命长、稳定安全，无污

染等特点，是最成熟的电池技术之一，已经在汽车动力电池领域得到了广泛应用。集氢电池

的工作原理如图（M为储氢材料），电池总反应可表示为；MHINiOOH警1MINi（OH）,。

下列叙述正确的是（）

A.放电时，电极a为正极

B.放电时，OFT向电极b迁移

C.充电时，电极b的电极反应式为：

Ni（OH%+OH-e=NiOOH+H,O

D.已知F=96500CmolI充电时，每消耗电量96500C,电极a质量增加2g

3、液流电池

【全帆液流电池】

例：液流电池是一种新型可充电的高性能蓄电池，其工作原理如图。两边电解液存储罐盛放

的电解液分别是含有V'“、V”的混合液和VO；,VO2+酸性混合液，且两极电解液分开，各

自循环。下列说法不正确的是（）

A.充电时阴极的电极反应是V"+e--V2*

B.放电时，V2+在负极被氧化

C.若离子交换膜为质子交换膜，充电时当有发生转移

Imole左槽电解液的物质的量增加了2mol

D.若离子交换膜为阴离子交换膜，放电时阴离子由左罐移向右罐

练：（2021湖南卷）锌澳液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储

能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌浪液流电池工作原理如图所示：

循环网路

下列说法错误的是（）

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBn的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Zn"+2e-=Zn

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

练：（2019天津卷）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌一碘澳液流电池，其工作原理

示意图如下。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.放甩时，a电极反应为LBr-+2e-=2「+B「

B.放电时，溶液中离子的数目增大

C.充电时，b电极每增用0.65g,溶液中有0.02mol「被氧化

D.充电时，a电极接外电源负吸

4、新型电池

【热再生电池】

例：某热再生电池工作原理如图所示。放电后，可利用废热进行充电。电池总反应:

2+2+

Cu+4NH3;鬻fCu(NH3)JAH<0,下列说法正确的是()

A.充电时，能量转化形式主要为电能T化学能

B.放电时，负极反应为NH3-8e-+9OH=NO；+6H.O

C.a为阳离子交换膜

D.放电时，左池Cu电极减少6.4g时，右池溶液质量减少18.8g

【光激发电池】

OH

例：我国科学家利用光能处理含苯酚（0）废水，装置如图所示。下列说法错误的是（）

A.a极电势高于b极电势

OH

B.a极的电极反应式为d+2e-+2H*=0+H,O

C.H+由H区移向I区，II区溶液的pH增大

D.若有2mol电子通过导线，I区混合液体质量增大2g

附录1探究实验大题

第1讲探究实验一一实验思想

一、排干扰

（1）证明非金属性的强弱:N>C>Si

排干扰

控制变量

(2)证明溶度积：K^lCutOHhJ^^tMgCOH),]

1mL0.1mol/L

Mg(OH)2—>Cu(OH),

MgCl2

（3）（2018东城一模）某小组同学探究「与金属阳离子的氧化还原反应，过程如下。

实验

现象

编号溶液X

0.1mol/LFe(NOj)3,溶液黄色立即加深，30s后溶液变为

x^lmLO.lmol/LI

riKi溶液pHF褐色，无浑浊

KNO3和HNO.”其中

H-1mL溶液X

IIc(NO；)=0.3mol/L,1小时内溶液颜色始终保持无色

pH^l

实验II的S的是__________________________________

(4)

序号操作现象

向2mL饱和Na2s。3溶液中滴加pH=2的0.05mol・Ll<2Cr2O7橙色

i溶液变黄色

溶液3滴

为了说明产生上述现象的原因，补充实验：

向2mL蒸偏水中滴加pH=2的0.05mol・L/KzCrzO;橙色溶液3滴，溶液变成浅橙色。补充

实验的目的是。

例1：（2010北京卷）为验证由素单质氧化性的相对强弱，用下图所示装置进行实验.

实验过程:

淀给KI优嫩

5DL0JOMVL

/

KMaO.01*-ccx

I.打开弹簧夹，打开活塞a,滴加浓盐酸。

H.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。

III.当B中溶液由黄色变为棕色时，关闭活塞a.

IV.打开活塞b,符C中溶液加入D中，震荡、静置。

过程IV验证溟的氧化性强于碘，则过程III实验的目的是。

例2：（2018北京卷）实验小组制备高铁酸钾（KzFeOQ并探究其性质。

资料：KzFeO』为紫色固体，微溶于KOH溶液，具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产

生。2,在碱性溶液中较稳定。

过盘KOH溶液

KMnO.-Fe(OH),NaOH溶液

（I）制备K2FeO4（夹持装置略）

（2）探究KzFeCh的性质

取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a,经检验气体中含有CL为证

明是否K2FCO4氧化了C「而产生Ch，设计以下方案：

方案I取少量a,滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。

用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将KzFeO』溶出，得到紫色

方案H

溶液b。取少量b,滴加盐酸，有Cb产生。

I.由方案I中溶液变红可知a中含有离子，但该离子的产生不能判断一定是K