第2讲　原电池　化学电源_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习_2023年高考化学一轮复习讲义+课件（全国版）_2023年高考化学一轮复习讲义（全国版）

第 2 讲 原电池 化学电源 课 程 标 准 知 识 建 构 1.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电 池。 2．能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化 学电源的工作原理。 3．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分 析、解决实际问题，如新型电池的开发等。 一、原电池的工作原理及应用 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．构成条件 (1)能自发进行的氧化还原反应，一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应。 (2)电极，一般是活泼性不同的两电极。 (3)电解质溶液或熔融电解质。 (4)形成闭合回路。 3．工作原理(以铜锌原电池为例) (1)两种装置 (2)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－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 盐桥中 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 离子移向 (3)带电粒子移动方向及闭合回路的形成(4)盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO 等溶液和琼胶制成的胶冻。 3 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生 电流。 ③盐桥中离子移向与电解液中离子流向保持一致。 【特别提醒】 Ⅰ、Ⅱ两种装置的比较 装置Ⅰ中Zn与Cu2＋直接接触，会有部分Zn与Cu2＋直接反应，化学能转化为 热能，造成能量损耗；装置Ⅱ中，Zn在负极区，Cu2＋在正极区，不存在Zn与Cu2＋ 的直接反应而造成能量损耗，电流稳定，且持续时间长。 4．原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极 一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4)设计制作化学电源 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质 溶液。 【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)放热的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是负极( ) (3)用Mg、Al分别作电极，用NaOH溶液作电解液构成的原电池，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”的原电池效率高( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ 二、化学电源 1．一次电池 只能使用一次，不能充电复原继续使用 (1)碱性锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO ＋2H O===2MnOOH＋Zn(OH) 。 2 2 2 负极材料：Zn。 电极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn(OH) 。 2 正极材料：碳棒。 电极反应：2MnO ＋2H O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2 2 (2)纽扣式锌银电池 总反应：Zn＋Ag O＋H O===Zn(OH) ＋2Ag。 2 2 2 电解质是KOH。 负极材料：Zn。 电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH) 。 2 正极材料：Ag O。 2 电极反应：Ag O＋H O＋2e－===2Ag＋2OH 2 2 －。 2．二次电池 (1)铅蓄电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO (s)＋2H SO (aq)2PbSO (s)＋2H O(l) 2 2 4 4 2(2)图解二次电池的充放电 (3)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，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 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。 3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池 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。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H － 4 e － == =4H ＋ 2H ＋ 4OH － － 4 e － == =4H O 2 2 2 正极反应式 O ＋ 4 e － ＋ 4H ＋ == =2H O O ＋ 2H O ＋ 4e － == =4OH － 2 2 2 2 电池总 2H ＋ O == =2H O 2 2 2 反应式 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导 备注 电作用 (2)甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H SO ) 2 4 总反应式：CH ＋ 2O == =CO ＋ 2H O。 4 2 2 2 负极反应式：CH － 8 e － ＋ 2H O == =CO ＋ 8H ＋ 。 4 2 2 正极反应式：2O ＋ 8 e － ＋ 8H ＋ == =4H O。 2 2 ②碱性介质(如KOH)总反应式：CH ＋ 2O ＋ 2OH － == =CO ＋ 3H O。 4 2 2 负极反应式：CH － 8 e － ＋ 10OH － == =CO ＋ 7H O。 4 2 正极反应式：2O ＋ 8 e － ＋ 4H O == =8OH － 。 2 2 【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)太阳能电池不属于原电池( ) (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( ) (3)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( ) (4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO 是催化剂，可使锌锰干电池的比 2 能量高、可储存时间长( ) (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( ) (6)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( ) (7)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( ) 答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)√ 考点一 原电池的工作原理及应用 【典例1】 (2020·陕西榆林一模)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH 的 3 含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A．b电极反应式为O ＋2H O＋4e－===4OH－ 2 2 B．溶液中OH－向电极b移动 C．NH 的还原产物为N 3 2 D．电流方向：由a经外电路到b 答案 A 解析 由图中信息可知，a电极上NH 失去电子生成N ，为负极，电极反应式 3 2 为2NH －6e－＋6OH－===N ＋6H O；b电极作正极，电极反应式为O ＋2H O＋4e 3 2 2 2 2 －===4OH－；N 为氧化产物；OH－由b极移向a极；电流由b经外电路到a。故选 2 A。 【对点练1】 (原电池工作原理分析)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ) A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H O＋6e－===6OH－＋3H ↑ 2 2 C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H ↑ 2 答案 B 解析 ②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；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO 反应失去电子作负极，Cu 3 －2e－===2Cu2＋，A 错误，C 错误；②中电池总反应为 2Al＋2NaOH＋ 2H O===2NaAlO ＋3H ↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H O，二 2 2 2 2 者相减得到正极反应式为6H O＋6e－===6OH－＋3H ↑，B正确；④中Cu是正极， 2 2 电极反应式为O ＋2H O＋4e－===4OH－，D错误。 2 2 【对点练2】 (带有盐桥的原电池分析)一定条件下，实验室利用如图所示装置， 通过测电压求算K (AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确 sp 的是( ) A．右池中的银电极作负极 B．正极反应为Ag－e－===Ag＋ C．总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓ D．盐桥中的NO向右池方向移动 答案 C 解析 若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：Ag－e－ ===Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左 池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl↓：Ag－e－＋ Cl－===AgCl，即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电 极表面得到电子被还原为Ag：Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电 极反应式相加得到总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl；综上所述，B项错误，C项正确。 根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO向负极方向(即左池)移动，D项错误。 【对点练3】 (原电池原理的应用)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： 实验 装置 部分 a极质量减少； b极有气体产 d极溶解；c极 电流从a极流 实验 b极质量增加 生；c极无变化 有气体产生 向d极 现象 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＞c D．a＞b＞d＞c 答案 C 解析 把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作 原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生 c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正 极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a 极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。 判断原电池正、负极的5种方法考点二 化学电源的分析与应用 【典例2】 (2021·1月福建新高考适应性考试，8)一种新型镁硫电池的工作原理如 图所示。下列说法正确的是( ) INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\Q6.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\Q6.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\Q6.TIF" \* MERGEFORMATINET A.使用碱性电解质水溶液 B.放电时，正极反应包括3Mg2＋＋MgS － 6e－===4MgS 8 2 C.使用的隔膜是阳离子交换膜 D.充电时，电子从Mg电极流出 答案 C 解析 Mg为活泼金属，放电时被氧化，所以Mg电极为负极，聚合物电极为 正极。碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2＋会生成Mg(OH) 沉淀，降低电池效 2 率，A错误；放电时为原电池，正极发生得电子的还原反应，包括3Mg2＋＋MgS ＋ 8 6e－===4MgS ，B错误；据图可知Mg2＋要通过隔膜移向正极参与电极反应，所以 2 使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；放电时Mg电极发生氧化反应，充电时Mg 电极得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，D错误。 解答燃料电池题目的几个关键点 (1)注意介质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(或其他氧化剂)。 (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。 【对点练4】 (常见化学电源的分析)Li－FeS 电池是目前电池中综合性能最 2 好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为 4Li＋FeS ===Fe＋ 22Li S。下列说法正确的是( ) 2 A．Li为电池的负极，发生还原反应 B．电池工作时，Li＋向负极移动 C．正极的电极反应式为FeS ＋4e－===Fe＋2S2－ 2 D．将熔融的LiCF SO 改为LiCl的水溶液，电池性能更好 3 3 答案 C 解析 A项，由Li→Li S发生氧化反应可知，Li为电池负极；B项，电池工作 2 时，阳离子(Li＋)移向正极；D项，由于2Li＋2H O===2LiOH＋H ↑，故不能用 2 2 LiCl的水溶液作为电解质溶液。 【对点练5】 (燃料电池的分析)(2021·1月湖北学业水平选择考适应性测试，10)研 究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原 理如下图所示。 INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\sj40.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\sj40.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\sj40.TIF" \* MERGEFORMATINET 下列说法错误的是( ) A.加入HNO 降低了正极反应的活化能 3 B.电池工作时正极区溶液的pH降低 C.1 mol CH CH OH被完全氧化时有3 mol O 被还原 3 2 2 D.负极反应为CH CH OH＋3H O－12e－===2CO ＋12H＋ 3 2 2 2答案 B 解析 A.加入硝酸，可使电池持续大电流放电，电子转移速率加快，是降低了 正极反应的活化能，加快了反应速率，正确；B.正极发生的电极反应是2HNO ＋ 3 6e－＋6H＋===2NO＋4H O，使c(H＋)减小，pH增大，错误；C.1 mol CH CH OH被 2 3 2 氧化为CO ，失去12 mol e－，则会有3 mol O 被还原，正确；D.负极上发生的电极 2 2 反应是CH CH OH＋3H O－12e－===2CO ＋12H＋，正确。 3 2 2 2 【对点练6】 (新型电池的分析)(2020·江西上饶市高三一模)二氧化硫－空气 质子交换膜燃料电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三 位一体的结合，降低了成本提高了效益，其原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．Pt1 电极附近发生的反应为：SO ＋2H O－2e－===SO＋4H＋ 2 2 B．该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极 C．Pt2电极附近发生的反应为O ＋4e－===2O2－ 2 D．相同条件下，放电过程中消耗的SO 和O 的体积比为2∶1 2 2 答案 C 解析 Pt1电极为负极，附近发生的反应为：SO ＋2H O－2e－===SO＋4H＋， 2 2 故A正确；电子由负极Pt1流出经外电路流向正极Pt2，故B正确； Pt2电极为正 极，附近发生的反应为O ＋4e－＋4H＋===2H O，故C错误；根据得失电子守恒可 2 2 知，SO 和O 按物质的量2∶1反应，则相同条件下，放电过程中消耗的SO 和O 2 2 2 2 的体积比为2∶1，故D正确。 1．(2020·课标全国Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn－CO 水介质电池。 2 电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO 被转 2 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－＋4OH－===Zn(OH) B．放电时，1 mol CO 转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol 2 C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O ↑＋4OH－＋2H O 2 2 D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高 答案 D 解析 由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH－生成Zn(OH)， 负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A项正确；放电时，正极上CO 得电子 2 生成HCOOH，CO 中C的化合价为＋4，HCOOH中C的化合价为＋2,1 mol CO 2 2 转化为1 mol HCOOH，转移2 mol电子，B项正确；充电时阴极上Zn(OH)参与反 应得到锌，阳极上H O参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O ↑ 2 2 ＋4OH－＋2H O，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2H O－4e－ 2 2 ===O ↑＋4H＋，氢氧根离子浓度降低，D项错误。 2 2．(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应 用。 下列说法不正确的是( ) A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加B．乙：正极的电极反应式为Ag O＋2e－＋H O===2Ag＋2OH－ 2 2 C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 答案 A 解析 铜锌原电池(电解质溶液为硫酸)中铜作正极，电极反应为 2H＋＋2e－ ===H ↑，故铜电极附近H＋浓度降低，A项错误。 2 3．(2020·海南卷)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( ) A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O ＋4e－－4H＋===2H O 2 2 答案 A 解析 该燃料电池中，乙烯发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极， 氧气发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知，负极上乙烯和水生 成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，X 为水，由此分析。A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A正 确；B.根据分析，a电极为正极，b电极为负极，故B不正确；C.电池工作时，氢离 子移向正极，a电极的反应式为O ＋4e－＋4H＋===2H O，a电极附近pH升高，故 2 2 C不正确；D.根据分析，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O 2 ＋4e－＋4H＋===2H O，故D不正确。 2 4．(2020·天津学业水平等级考试，11)熔融钠－硫电池性能优良，是具有应用 前景的储能电池。下图中的电池反应为2Na＋xSNa S (x＝5～3，难溶于 2 x 熔融硫)。下列说法错误的是( )A．Na S 的电子式为Na＋[SSSS]2－Na＋ 2 4 B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na S 2 x C．Na和Na S 分别为电池的负极和正极 2 x D．该电池是以NaβAl O 为隔膜的二次电池 2 3 答案 C 解析 Na S 中S中硫原子间以非极性键结合，每个硫原子最外层均达到8电 2 4 子稳定结构，A项正确；放电时正极上S发生还原反应，正极反应为xS＋2Na＋＋ 2e－===Na S ，B项正确；熔融钠为负极，熔融硫(含碳粉)为正极，C项错误；由图 2 x 可知，D项正确。 5．(2020·江苏化学，20)CO /HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方 2 面具有重要应用。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允 许K＋、H＋通过的半透膜隔开。 ①电池负极电极反应式为_________________________； 放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。 ②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O 的反应，将 2 化学能转化为电能，其反应的离子方程式为__________________。 答案 ①HCOO－＋2OH－－2e－===HCO＋H O H SO 2 2 4 ②2HCOOH＋2OH－＋O ===2HCO＋2H O或2HCOO－＋O ===2HCO 2 2 2 解析 ①负极发生氧化反应，碱性条件下，HCOO－(其中的碳元素为＋2价) 被氧化生成 HCO(其中的碳元素为＋4价)，则负极的电极反应式为 HCOO－＋ 2OH－－2e－===HCO＋H O。正极反应中，Fe3＋被还原为Fe2＋，Fe2＋再被O 在酸性 2 2 条件下氧化为Fe3＋，Fe3＋相当于催化剂，因为最终有K SO 生成，O 氧化Fe2＋的 2 4 2 过程中要消耗 H＋，故需要补充的物质 A 为 H SO 。②结合上述分析可知， 2 4 HCOOH 与 O 反应的离子方程式为 2HCOOH＋2OH－＋O ===2HCO＋2H O 或 2 2 2 2HCOO－＋O ===2HCO。 2 6．(2020·课标全国Ⅰ，27)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。回答下列问题： (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(u∞)应尽可能地相近。根据 下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。 (2) u∞×108/ u∞×108/ 阳离子 阴离子 (m2·s－1·V－1) (m2·s－1·V－1) Li＋ 4.07 HCO 4.61 Na＋ 5.19 NO 7.40 Ca2＋ 6.59 Cl－ 7.91 K＋ 7.62 SO 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。 (3)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1。石 墨电极上未见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Fe2＋氧化性 小于________、还原性小于________。 答案 (1)KCl (2)石墨 (3)0.09 mol·L－1 (4)Fe3＋＋e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Fe3＋ Fe 解 析 (1) 根 据 盐 桥 中 阴 、 阳 离 子 不 能 参 与 反 应 ， 及 Fe3 ＋ ＋ 3HCO===Fe(OH) ↓＋3CO ↑、Ca2＋＋SO===CaSO ↓，可排除HCO、Ca2＋，再根 3 2 4 据FeSO 溶液显酸性，而NO在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO。最后根据阴、 4 阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中电解质较合适。(2)电子 由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电 极为正极。盐桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中。(3)由题意知负极反应为 Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则铁电极溶液中 c(Fe2＋)增加 0.02 mol·L－1时，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 mol·L－1，故此时石墨电极溶液 中c(Fe2＋)＝0.09 mol·L－1。(4)石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋>Fe2＋，还原性：Fe>Fe2 ＋。 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列电池工作时，O 在正极放电的是( ) 2 B.氢氧燃料 A.锌锰电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池 电池 答案 B 2．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电 池是( ) A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl Fe(NO ) CuSO Fe (SO ) 3 3 2 4 2 4 3 答案 D 解析 由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中 B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同 时符合上述两条件的只有D项。 3．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(SO)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答案 C 解析 A项，由锌的活泼性强于铜可知，铜为正极，在正极上Cu2＋得电子发 生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过， 故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋ 通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)＞M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增 加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过交换 膜，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 ＋ 2NiOOH ＋ 2H OCd(OH) ＋2Ni(OH) ，有关该电池的说法正确的是( ) 2 2 2 A．充电时阳极反应：Ni(OH) ＋OH－－e－===NiOOH＋H O 2 2 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的碱性不变 D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 答案 A 解析 放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正 极，则充电时Cd(OH) 作阴极，Ni(OH) 作阳极，电极反应式为Ni(OH) ＋OH－－e 2 2 2 －===NiOOH＋H O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误； 2 放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH) ，Cd电极周围OH－的浓 2 度减小，C项错误；放电时OH－向负极移动，D项错误。 5．(2020·河南洛阳第一次联考)如图是一种新型锂电池装置，电池的充、放电 反应为xLi＋LiV O Li V O 。放电时，需先引发铁和氯酸钾反应使共 3 8 1＋x 3 8 晶盐熔化。下列说法正确的是( ) A．放电过程的能量转化只涉及化学能转化为电能 B．放电时，KClO 在正极发生还原反应 3 C．充电时，阳极反应为Li V O －xe－===xLi＋＋LiV O 1＋x 3 8 3 8 D．放电时，转移x mol电子理论上Li－Si合金净减7 g 答案 C 解析 由已知反应可进行如下分析。Li－Si合金电极为负，放电时电极反应：xLi－xe－===xLi＋，充电时电极反应：xLi＋＋xe－===xLi；LiV O 电极为正极，放电 3 8 时电极反应：LiV O ＋xLi＋＋xe－===Li V O ，充电时电极反应：Li V O －xe－ 3 8 1＋x 3 8 1＋x 3 8 ===xLi＋＋LiV O 。放电过程中还涉及热能与化学能的转化，A项错误；放电时，Li 3 8 ＋在正极发生还原反应，B项错误；由图像分析知，C项正确；放电时，转移x mol 电子理论上Li－Si合金净减7x g，D项错误。 6．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr O＞Fe3＋，设计了盐桥式的 2 原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和K SO 溶液。下列叙述中正确的是( ) 2 4 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＋＋7H O－6e－===Cr O＋14H＋ 2 2 C．外电路的电流方向是从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 答案 C 解析 A项，甲烧杯的溶液中发生氧化反应： Fe2＋－e－===Fe3＋ ；B项，乙烧 杯的溶液中发生还原反应，应为Cr O得到电子生成Cr3＋；C项，a极为负极，b极 2 为正极，外电路中电流由b到a；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯。 7．(2020河北唐山市高三模拟)“打赢蓝天保卫战”，就意味着对污染防治提 出更高要求。实验室中尝试对垃圾渗透液再利用，实现发电、环保二位一体，当该 装置工作时，下列说法错误的是( ) A．该装置实现了将化学能转化为电能 B．盐桥中Cl－向A极移动 C．工作时，B极区溶液pH增大 D．电路中流过7.5 mol电子时，共产生44.8 L N 2 答案 D 解析 氨气变为氮气，N元素化合价升高，发生氧化反应，因此A为负极，硝酸根变为氮气，N元素化合价降低，发生还原反应，因此B为正极。A.该装置是原 电池，将化学能转化为电能，故A正确；B.盐桥中Cl－向负极即A极移动，故B正 确；C.工作时，B极区发生2NO＋6H O＋10e－===N ↑＋12OH－，因此溶液pH增 2 2 大，故C正确；D.负极反应为2NH －6e－＋6OH－===N ＋6H O，正极反应为2NO 3 2 2 ＋6H O＋10e－===N ↑＋12OH－，电路中流过7.5 mol电子时，产生N 物质的量 2 2 2 为2 mol，由于N 所处温度和压强未知，无法计算N 的体积，故D错误。 2 2 8．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li 1－ CoO ＋Li C ===LiCoO ＋C (x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( ) x 2 x 6 2 6 A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为Li C －xe－===xLi＋＋C x 6 6 C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C )电极将增重7x g 6 D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO －xe－===Li CoO ＋xLi＋ 2 1－x 2 答案 C 解析 放电时，负极反应为Li C －xe－===xLi＋＋C ，正极反应为Li CoO ＋ x 6 6 1－x 2 xe－＋xLi＋===LiCoO ，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C ＋xe－===Li C ， 2 6 x 6 转移1 mol e－时，石墨C 电极将增重7 g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时 6 正极反应的逆反应：LiCoO －xe－===Li CoO ＋xLi＋，D项正确。 2 1－x 2 9．(2020·安徽省江南十校4月综合素质测试)如图是我国学者研发的高效过 氧化氢－尿素电池的原理装置： 装置工作时，下列说法错误的是( ) A．Ni－Co/Ni极上的电势比Pd/CFC极上的低 B．向正极迁移的主要是K＋，产物M为K SO 2 4 C．Pd/CFC极上发生反应：2H O －4e－===2H O＋O ↑ 2 2 2 2 D．负极反应为CO(NH ) ＋8OH－－6e－===CO＋N ↑＋6H O 2 2 2 2 答案 C 解析 电子从低电势(负极)流向高电势(正极)，Ni－Co/Ni极是电池负极，电 势较低，故A正确；该电池使用阳离子交换膜，只允许阳离子通过，原电池中，阳 离子向正极迁移，则向正极迁移的主要是 K＋，产生M为K SO ，故B正确； 2 4Pd/CFC极上发生反应：2H＋＋H O ＋2e－===2H O，故C错误；Ni－Co/Ni极为负 2 2 2 极，结合图示负极的物质转化关系可得，氮元素化合价由－3价变为0价，化合价 升高，发生氧化反应，负极反应为：CO(NH ) ＋8OH－－6e－===CO＋N ↑＋ 2 2 2 6H O，故D正确。 2 10．(2021·河南名校一模)以铜作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所示， 电池放电时的反应原理为3Cu S＋2Al＋14AlCl===3xCu＋8Al Cl＋3S2－。下列说 x 2 法错误的是( ) A．充电时，Al Cl被还原 2 B．放电时，K＋通过阳离子交换膜向Cu/Cu S电极移动 x C．充电时，阳极区的电极反应式为xCu－2xe－＋S2－===Cu S x D．放电时，负极区的电极反应式为Al＋7AlCl－3e－===4Al Cl 2 答案 C 解析 由电池放电时的反应原理可知，放电时Al为负极，Cu/Cu S为正极，结 x 合题图对充、放电时发生的电极反应进行如下分析。放电时，负极(Al)：Al－3e－＋ 7AlCl===4Al Cl，正极(Cu/Cu S)：Cu S＋2e－===xCu＋S2－；充电时，阴极(Al)： 2 x x 4Al Cl＋3e－===Al＋7AlCl，阳极：(Cu/Cu S)：xCu－2e－＋S2－===Cu S。充电时， 2 x x Al Cl得电子转化成Al，被还原，A项正确；放电时，Al为负极，Cu/Cu S为正极， 2 x 阳离子向正极移动，即K＋通过阳离子交换膜向Cu/Cu S电极移动，B项正确；充 x 电时，阳极发生氧化反应：xCu－2e－＋S2－===Cu S，C项错误；放电时，负极Al失 x 电子发生氧化反应：Al－3e－＋7AlCl===4Al Cl，D项正确。 2 11．由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池，称浓差电池，电子由 溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。如图所示装置中，X电极与Y电极初 始质量相等。进行实验时，先闭合K ，断开K ，一段时间后，再断开K ，闭合K ， 2 1 2 1 即可形成浓差电池，电流计指针偏转。下列不正确的是( )A．若先闭合K ，断开K ，电流计指针也能偏转 1 2 B．充电时，当外电路通过0.1 mol电子时，两电极的质量差为21.6 g C．放电时，右池中的NO通过离了交换膜移向左池 D．放电时，电极Y为电池的正极 答案 A 解析 A．若先闭合K ，断开K ，充电前，左右两池浓度相等，则两极不存在 1 2 电势差，电流计指针不能偏转，故A错误；B.当外电路通过0.1 mol电子时，阳极 有0.1 mol Ag被氧化，而阴极析出0.1 mol Ag，质量都为10.8 g，则两电极的质量 差为21.6 g，故B正确；C.X为负极，Y为正极，阴离子向负极移动，则右池中的 NO通过离子交换膜移向左池，故C正确；D.放电时，电极Y为电池的正极，故D 正确。 12．(2020·安徽皖江名校联盟联考)如图是我国科学家研制的一种新型化学电 池，成功实现了废气的处理和能源的利用(H R和R都是有机物)。下列说法不正 2 确的是( ) A．电池工作时，电子从电极b流出 B．负极区，发生反应2Fe3＋＋H S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 2 C．电池工作时，负极区要保持呈酸性 D．电路中每通过2 mol电子，理论上可处理标准状况下H S 22.4 L 2 答案 A 解析 根据图示，a电极生成Fe3＋，Fe3＋和H S反应生成S和Fe2＋，b电极O 2 2 和H R反应生成H O 和R，R在电极b处得到电子和H＋生成H R，可知，电极a 2 2 2 2 为负极，电极b为正极。电池工作时，电子从负极流出，即从电极a流出，A错误， 符合题意；根据图示，负极区Fe3＋和H S反应生成Fe2＋和S，离子方程式为2Fe3＋ 2＋H S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，B正确；电池工作时，Fe3＋与H S反应，存在Fe3＋的 2 2 溶液为酸性，因此负极区需要保持酸性，防止Fe3＋水解而沉淀，C正确；每通过2 mol电子，能够生成2 mol Fe3＋，2 mol Fe3＋能够氧化1 mol H S，在标准状况下 2 H S的体积为22.4 L，D正确。 2 二、非选择题(本题包括4小题) 13．某兴趣小组做如下探究实验： (1)图Ⅰ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Ⅰ，其他条件不变，若将CuCl 溶液换为NH Cl溶液，石墨电极的反应 2 4 式为_____________________________， 这是由于NH Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子 4 方程式表示溶液显此性的原因：____________________。 (3)如图Ⅱ，其他条件不变，将图Ⅰ中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则 乙装置中石墨(1)为________(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜 线 相 连 的 石 墨 (2) 电 极 上 发 生 反 应 的 反 应 式 为 ___________________________________________________________________。 答案 (1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 0.2 (2)2H＋＋2e－===H ↑ 酸性 NH＋H ONH ·H O＋H＋ 2 2 3 2 (3)阴 2Cl－－2e－===Cl ↑ 2 解析 (1)工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，铁电极质 量减少；石墨作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，石墨电极质量增加；设两 电极质量相差 12 g 时电路中转移电子为 x mol，则有 x mol××56 g·mol－1＋x mol××64 g·mol－1＝12 g，解得x＝0.2。 (2)NH Cl溶液中NH发生水解反应：NH＋H ONH ·H O＋H＋，使溶液呈 4 2 3 2 酸性，故石墨电极(即正极)上发生的反应为2H＋＋2e－===H ↑。 2(3)其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原 电池，Fe作负极，Cu作正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极， 溶液中Cl－在阳极放电生成Cl ，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl ↑。 2 2 14．(2021·江西南昌高三摸底)为验证反应Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋，利用如图 电池装置进行实验。 (1)由Fe (SO ) 固体配制500 mL 0.1 mol·L－1 Fe (SO ) 溶液，需要的仪器有胶 2 4 3 2 4 3 头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶、________________(填写名称)；在烧 杯中溶解固体时，先加入一定体积的________稀溶液，搅拌后再加入一定体积的 水。 (2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入 ________电极溶液中。 (3)根据(2)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_________________， 银电极的电极反应式为________________________。 因此，Fe3＋氧化性小于________。 (4)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。如果盐桥中电解质为KNO ，反 3 应一段时间后，可以观察到电流表指针反转，原因是________________。 答案 (1)药匙、托盘天平 硫酸 (2)银 (3)Fe2＋－e－===Fe3＋ Ag＋＋e－===Ag Ag＋ (4)原电池反应使c(Fe3＋)增大，同时NO进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁 离子，c(Fe3＋)又增大，致使平衡正向移动 解析 (1)由固体配制500 mL一定物质的量浓度的溶液，整个过程需要的仪 器有托盘天平、药匙、胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500 mL容量瓶。Fe (SO ) 为 2 4 3 强酸弱碱盐，在溶解固体时，应在烧杯中先加入一定体积的稀硫酸，以防止Fe3＋ 水解。(2)电流表显示电流由银电极流向石墨电极，则银电极为正极。由原电池的 工作原理可知，阳离子向正极移动，即盐桥中的阳离子进入银电极溶液中。(3)石 墨电极为负极，电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋。银电极为正极，电极反应式为 Ag＋＋e－===Ag。电池的总反应为Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，由此可知Ag＋的氧化 性大于Fe3＋。(4)随着原电池反应Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag的进行，溶液中c(Fe3＋) 增大，当盐桥中电解质为KNO 时，NO进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁离子， 3c(Fe3＋)又增大，致使Fe3＋＋AgAg＋＋Fe2＋平衡正向移动，故一段时间后，可观 察到电流表指针反转。 15．(1)高铁酸钾(K FeO )不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制 2 4 也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应式为_____________________； 若维持电流强度为1 A，电池工作10 min，理论上消耗Zn________g(已知F＝ 96 500 C·mol－1)。 ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________移动(填“左”或 “右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________移动(填“左”或 “右”)。 ③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池 的优点有__________________________。 (2)有人设想以N 和H 为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造 2 2 出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极 反应式是_________________________， A是________。 (3)利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该 电池中O2－可以在固体介质NASICON(固熔体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从 a 到 b”或“从 b 到 a”)，负极发生的电极反应式为 _____________________________________________________________________ ___。 答案 (1)①FeO＋4H O＋3e－===Fe(OH) ↓＋5OH－ 0.2 2 3 ②右 左 ③使用时间长、工作电压稳定 (2)N ＋8H＋＋6e－===2NH 氯化铵 2 (3)从b到a CO＋O2－－2e－===CO 2 解析 (1)①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO ＋4H O＋3e－===Fe(OH) ↓＋5OH－；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转 2 3 移电子的物质的量为1×10×60÷96 500≈0.006 217 6(mol)。理论上消耗Zn 的质量 0.006 217 6 mol÷2×65 g·mol－1≈0.2 g(已知F＝96 500 C·mol－ 1)。 ②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右 移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。 ③由图2中高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线可知，高铁电池的优 点有使用时间长、工作电压稳定。 (2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化 反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N ＋8H＋＋6e－===2NH， 2 氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液。 (3)工作时电极b作正极，O2－由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一 氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－ －2e－===CO 。 2 16．(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。 某微生物燃料电池的工作原理如下图所示： ①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的电极反应式为________________________________________________________________。 ②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是 _________________。 (2)PbSO 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中 4 作为电解质的无水LiCl－KCl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PbSO ＋2LiCl＋Ca===CaCl ＋Li SO ＋Pb。 4 2 2 4 ①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。 ②电极反应式为_________________________________________________。 ③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________ g Pb。 (3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①a电极的电极反应式为______________________________； ②一段时间后，需向装置中补充 KOH，请依据反应原理解释原因是 ____________________________________________________________________。 答案 (1)①HS－＋4H O－8e－===SO＋9H＋ 2 ②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧 化成CO 放出电子 2 (2)①正极 ②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl ③20.7 2 (3)①2NH －6e－＋6OH－===N ＋6H O 3 2 2 ②发生反应4NH ＋3O ===2N ＋6H O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以 3 2 2 2 要补充KOH 解析 (1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守 恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来 2 说，HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化 成CO 放出电子。 2(2)③根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。 (3)①a电极是通入NH 的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极， 3 电极反应式是2NH －6e－＋6OH－===N ＋6H O；②一段时间后，需向装置中补充 3 2 2 KOH，原因是发生反应4NH ＋3O ===2N ＋6H O，有水生成，使得溶液逐渐变稀， 3 2 2 2 为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。 微专题22 常考常新的化学电源 一、新型燃料电池 燃料电池是利用燃料与氧气或空气或其他氧化剂进行反应，将化学能直接转 化成电能的一类化学电源，基本工作原理与原电池相同： 解题的关键是正确分析书写电极反应式。书写方法与信息型氧化还原反应方 程式的书写相似： 【典例1】 (2020·课标全国Ⅲ，12)一种高性能的碱性硼化钒(VB )－空气电池 2 如图所示，其中在VB 电极发生反应：VB ＋16OH－－11e－===VO＋2B(OH)＋ 2 2 4H O 2 该电池工作时，下列说法错误的是( ) A．负载通过0.04 mol电子时，有0.224 L(标准状况)O 参与反应 2 B．正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高 C．电池总反应为4VB ＋11O ＋20OH－＋6H O===8B(OH)＋4VO 2 2 2 D．电流由复合碳电极经负载、VB 电极、KOH溶液回到复合碳电极 2答案 B 解析 由题给信息知VB 电极上发生失电子的氧化反应，则VB 电极为负极 2 2 复合碳电极为正极，正极发生还原反应，电极反应式为：O ＋4e－＋2H O===4OH 2 2 －，则电路中通过0.04 mol e－时，正极有0.01 mol O 参加反应，其在标准状况下的 2 体积为0.224 L，A项正确；由正、负极的电极反应式可知，该电池工作时，负极区 溶液的pH降低，正极区溶液的pH升高，B项错误；电池的总反应方程式为4VB 2 ＋11O ＋20OH－＋6H O===8B(OH)＋4VO，C项正确；电流与电子的流动方向相 2 2 反，电流从正极出发，沿负载流向负极，再经过溶液最终回到正极，D项正确。 二、可充电电池 充电电池放电遵循原电池原理，充电时遵循电解原理，其工作原理特点如下 可充电电池的题干条件如果已知总方程式，书写较难写的电极反应式时，可 先写出较易的电极反应式，然后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2】 (双选)(2021·1月湖南普高校招生适应性考试，12)某单液电池如图所示， 其反应原理为H ＋2AgCl(s) 2Ag(s)＋2HCl。下列说法错误的是( ) 2 INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\X6.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\X6.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\2021课件\\X6.TIF" \* MERGEFORMATINETA.放电时，左边电极为负极 B.放电时，溶液中H＋向右边电极移动 C.充电时，右边电极上发生的电极反应式：Ag－e－===Ag＋ D.充电时，当左边电极生成1 mol H 时，电解质溶液减轻2 g 2 答案 CD 解析 由图示分析可知，放电时左边电极发生氧化反应，为电池的负极，故A 正确；由A分析可知，放电时左边为电池的负极，右边为电池的正极，工作时阳离 子向正极移动，即氢离子向右边电极移动，故B正确；充电时左边电极为阴极，发 生还原反应，即2H＋＋2e－===H ↑；右边电极为阳极，发生氧化反应，即Ag－e－ 2 ＋Cl－===AgCl，故C错误；由反应2HCl＋2Ag=====2AgCl＋H ↑可知，充电时， 2 当左边电极生成1 mol H 时，电解质溶液中会减少2 mol HCl，则减少的质量为 2 73 g，故D错误。 1．(2020·浙江嘉兴模拟)镁－次氯酸盐燃料电池具有比能量高、安全方便等 优点，该电池主要工作原理如图所示，关于该电池的叙述不正确的是( ) A．铂合金为正极，附近溶液的碱性增强 B．电池工作时，OH－向镁合金电极移动 C．电池工作时，需要不断添加次氯酸盐以保证电解质的氧化能力 D．若电解质溶液为H O 、硫酸和NaCl的混合液，则正极反应为H O ＋2e－ 2 2 2 2 ===2OH－ 答案 D 解析 该电池工作时，Mg被氧化生成Mg(OH) ，则镁合金作负极，铂合金作 2 正极，正极ClO－被还原为Cl－，正极反应式为ClO－＋2e－＋H O===Cl－＋2OH－， 2 反应生成OH－使正极附近溶液的碱性增强，A项正确；电池工作时，阴离子向负 极移动，B项正确；电池工作时，需要补充不断被消耗的ClO－，C项正确；电解质 溶液为酸性时，电极反应式中不应出现OH－，D项错误。 2．(2020·福建南平市高三质检)如图所示是一种以液态肼(N H )为燃料，某固 2 4体氧化物为电解质的新型燃料电池。该电池的工作温度可高达700～900 ℃，生 成物均为无毒无害的物质。下列说法错误的是( ) A．电池总反应为：N H ＋2O ===2NO＋2H O 2 4 2 2 B．电池内的O2－由电极乙移向电极甲 C．当甲电极上消耗1 mol N H 时，乙电极理论上有22.4 L(标准状况下)O 参 2 4 2 与反应 D．电池正极反应式为：O ＋4e－===2O2－ 2 答案 A 解析 按照题意，生成物均为无毒无害的物质，因此N H 和O 反应的产物为 2 4 2 N 和H O，总反应方程式为N H ＋O ===N ＋2H O，A错误，符合题意；通入燃料 2 2 2 4 2 2 2 N H 的一极为负极，O2－由电极乙向电极甲移动，B正确，不符合题意；总反应方 2 4 程式为N H ＋O ===N ＋2H O，每消耗1 mol N H ，需要1 mol O ，在标准状况下 2 4 2 2 2 2 4 2 的体积为22.4 L，C正确，不符合题意；根据题意，O 得到电子生成O2－，电极反应 2 式为O ＋4e－===2O2－，D正确，不符合题意。 2 3．(2021·四川成都毕业班摸底)液体锌二次电池具有电压高、成本低、安全性 强和可循环使用等特点。已知： ①Zn(OH) ＋2OH－===Zn(OH)；②KOH凝胶中允许离子存在、生成或迁移。 2 下列说法错误的是( ) A.电池放电时，电子由电极B经导线流向电极A B．电池放电时，电池总反应为MnO ＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH) 2 ＋2H O 2 C．电池充电时，H＋向电极A移动 D．电池充电时，电极B的质量增大答案 C 解析 原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，由装置图可知电极 A为正极，电极B为负极，对电池充、放电时的电极反应分析如下：放电时，正极 (A 极)：MnO ＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H O，负极(B 极)：Zn＋4OH－－2e－ 2 2 ===Zn(OH)；充电时，阳极(A极)：Mn2＋＋2H O－2e－===MnO ＋4H＋，阴极(B极) 2 2 Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－。电池放电时，电子由负极经导线流向正极，即放电 时，电子由电极B经导线流向电极A，A项正确；放电时，负极反应为Zn＋4OH－ －2e－===Zn(OH)，正极反应为MnO ＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H O，电池总反应为 2 2 MnO ＋Zn＋4H＋＋4OH－===Mn2＋＋Zn(OH)＋2H O，B项正确；电池充电时为电 2 2 解池、阳离子移向阴极，即H＋向电极B移动，C项错误；电池充电时，电极B为阴 极，发生反应：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－，电极B上有单质Zn生成，故质量增 大，D项正确。 4．(2020·福建漳州市高三质检)某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管做电极 材料，以吸收ZnSO 溶液的有机高聚物做固态电解质，其电池结构如图所示。电 4 池总反应为： MnO ＋Zn＋(1＋)H O＋ZnSO MnOOH＋ZnSO [Zn(OH) ] ·xH O 2 2 4 4 2 3 2 下列说法中，正确的是( ) A．充电时，Zn2＋移向Zn膜 B．充电时，含有MnO 膜的碳纳米管纤维一端连接有机高聚物电源负极 2 C．放电时，电子由锌膜表面经有机高聚物至MnO 膜表面 2 D．放电时，电池的负极反应为：MnO ＋e－＋H O===MnOOH＋OH－ 2 2 答案 A 解析 充电时，阳离子移向阴极，此时含有锌膜的碳纳米管纤维一端作为阴 极，因此Zn2＋应移向Zn膜，选项A正确：充电时，MnOOH在MnO 膜表面失电子 2 生成MnO ，因此含有MnO 膜的碳纳米管纤维一端作为阳极连接电源正极，选项 2 2 B错误；电子从锌膜失去后通过外电路到MnO 膜表面，不会进入电解质溶液中， 2 选项C错误；电池的负极反应是锌失去电子的反应，电极反应为Zn－2e－＋2OH－ ===Zn(OH) ，选项D错误。 2