第3讲原电池和常见化学电源（教案）_05高考化学_新高考复习资料_2022年新高考资料_2022届一轮复习讲练结合_第六章化学反应与能量_第3讲原电池和常见化学电源

第3课时 必备知识——原电池和常见化学电源 [重要概念]①原电池；②一次电池；③二次电池；④燃料电池 知识清单 [基本规律]①原电池的构成条件；②原电池的工作原理；③原电池工作原理 的应用 知识点1 原电池的构成及工作原理 1．原电池的概念 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是发生了氧化还原反应。 2．原电池的形成条件 形成 具体分析 条件 反应 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) 电极 一般是活泼性不同的两个电极 闭合 形成闭合回路的两个条件：①电解质溶液(或熔融电解质)；②两电极直接或间 回路 接接触，并插入电解质溶液(或熔融电解质)中 3.原电池的工作原理 以锌铜原电池为例进行分析，图Ⅰ是单液原电池装置，图Ⅱ是双液原电池装置。 (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 － == =Zn 2 ＋ Cu 2 ＋ ＋ 2e － == =Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn 片沿导线流向Cu 片 盐桥中离 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 子移向 (1)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。(2)无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电 解质溶液。 (2)盐桥的组成和作用 原电池装置中盐桥连接两个“半电池装置”，其中盐桥的作用有三种：①隔绝正负极反 应物，避免直接接触，导致电流不稳定；②通过离子的定向移动，构成闭合回路；③平衡电极区的电荷。 [通关1] (易错排查)判断正误 (1)理论上，任何自发的氧化还原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一定是负极(√) (3)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(×) (4)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(×) (5)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极(×) (6)实验室制备H 时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳(√) 2 [通关2] (人教选修4·P73，2题改编)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电 流表、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( ) A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流 D．图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 D [a极为负极，电子由负极(锌片)流出，D项错误。] [通关3] (2021·安徽合肥检测)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 C [由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成 Cu，A项错误；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，B项错 误；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，C项正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分 子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通 过交换膜的，D项错误。] [通关4] (深度思考)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6HO＋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 ↑ 2B [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，A、C错；②中电池总反应为 3 2Al＋2NaOH＋2HO===2NaAlO ＋3H↑，负极反应式为 2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋ 2 2 2 4HO，二者相减得到正极反应式为6HO＋6e－===6OH－＋3H↑，B正确；④中Cu是正极， 2 2 2 电极反应式为O＋2HO＋4e－===4OH－，D错。] 2 2 知识点2 原电池原理的应用 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，形成原电池时会使反应速率加快。例如，在锌粉与稀 HSO 反应制取H 时，加入少量CuSO 溶液，置换出的Cu能与Zn形成原电池，使产生H 的 2 4 2 4 2 反应速率加快。 2．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)。例 如，用导线将金属A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，观察到A溶解，而B上有气 体放出，则说明A作负极，B作正极，据此推知金属活动性：A>(填“＞”或“＜”)B。 3．用于金属的防护 被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，要保护钢铁水闸，可用导线将其 与锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极而受到保护。 4．设计制作原电池装置 例如，根据反应Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计原电池：Ⅰ(不含盐桥) Ⅱ(含盐桥) [通关1] (2021·安徽芜湖检测)将两份过量的锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸，同时向 a中加入少量的CuSO 溶液，产生H 的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是( ) 4 2 B [加入CuSO 溶液，Zn置换出Cu，形成原电池加快反应速率，由于HSO 定量，产生 4 2 4 H 的体积一样多。] 2 [通关2] (人教选修4·P73，4题改编)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 b极有气体产生；c d极溶解；c极有气 电流从a极流向d 实验 质量增加 极无变化 体产生 极 现象 由此可判断这四种金属的活动顺序是( ) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c C [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。] [通关3] (新教材链接)(人教选择性必修1·P100，2题改编)根据化学反应设计原电池(选 用相同的盐桥)时，下列各项中合理的是( ) 选项 正极(金属/电解质溶液) 负极(金属/电解质溶液) A Zn/ZnSO 溶液 Fe/稀HSO 溶液 4 2 4 B Fe/FeCl 溶液 Zn/ZnSO 溶液 2 4 C Zn/稀HSO 溶液 Fe/FeCl 溶液 2 4 2 D Fe/ZnSO 溶液 Zn/FeCl 溶液 4 2 B [原电池中，负极金属的活动性一般强于正极金属，Zn比Fe活泼，形成原电池时Zn 作负极，A、C项均错误；使用盐桥，形成双液原电池时，为得到稳定电流，正极、负极半电池中电解质溶液一般是电极金属材料形成的盐溶液，D项错误，B项正确。] [通关4] (深度思考)某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，完 成有关实验项目： 方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产 生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为___________。 方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu做电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框 内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。 正极反应式：_____________________________________________________。 负极反应式：_____________________________________________________。 方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理： ________________________________________________________________________。 解析 方案Ⅰ：铁与酸反应产生气泡，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑，而铜与酸不反应。 2 方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是 铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。 在负极：Fe失去电子变为Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋；在正极，溶液中的H＋获得电子变为 H 2H＋＋2e－===H ↑。 2， 2 方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简 单。 将铁片置于CuSO 溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强，离子方程式 4 为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(合理即可) 答案 方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑ 2 方案Ⅱ：装置如图所示 2H＋＋2e－===H ↑ Fe－2e－===Fe2＋ 2方案Ⅲ：将铁片置于CuSO 溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强 Fe 4 ＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 知识点3 常见化学电源 1．一次电池(只使用一次，不能重复使用) 负极材料：Zn 电极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn (OH) 2 碱性 正极材料：碳棒 锌锰 电极反应：2MnO ＋2HO＋2e－ 2 2 电池 ===2MnOOH＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO ＋ 2 2HO===2MnOOH＋Zn(OH) 2 2 负极材料：Zn 电极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn (OH) 2 正极材料：Ag O 2 锌银 电极反应：Ag O＋HO＋2e－===2Ag＋ 2 2 电池 2OH－ 总反应：Zn＋Ag O＋HO===Zn(OH) ＋ 2 2 2 2Ag 2.二次电池(放电后充电复原继续使用) (1)铅蓄电池的构造 (2)工作原理铅蓄电池是最常见的二次电池，电池总反应为 Pb(s)＋PbO (s)＋2HSO (aq) 2 2 4 2PbSO (s)＋2HO(l) 4 2 3．燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。 酸性 碱性 负极 2H ＋ 4OH － － 4 e － 2 2H－4e－===4H＋ 2 反应式 == =4H O 2 正极 O ＋ 4H ＋ ＋ 4 e － O ＋ 2H O ＋ 4e － 2 2 2 反应式 == =2H O == =4OH － 2 电池总 2H＋O===2H O 2 2 2 反应式 ①燃料电池中通入O(或空气)的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。②书写 2 燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对电极反应和总反应都会产生 影响。 [通关1](人教选修4·P78，1题改编)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋ Ag O＋HO===Zn(OH) ＋2Ag，其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是( ) 2 2 2 A．Zn电极是负极 B．Ag O电极发生还原反应 2 C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) 2 D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 D [由电池的总反应Zn＋Ag O＋HO===Zn(OH) ＋2Ag知，Zn从0价变为＋2价，化合 2 2 2 价升高，失去电子，故Zn电极为负极，A项正确；Ag O中Ag从＋1价变为0价，化合价降低， 2 得到电子，发生还原反应，B项正确；在碱性条件下，Zn2＋与OH－结合生成Zn(OH) ，故Zn电 2极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) ，C项正确；根据总反应可知，反应中HO被 2 2 不断地消耗，电解质溶液中OH－浓度增大，所以放电后电解质溶液的pH增大，D项错误。] [通关2] (新教材链接)(人教选择性必修1·P100，3题改编)碱性锌锰电池的总反应为Zn ＋2MnO ＋2HO===2MnO(OH)＋Zn(OH) 。下列有关该电池的说法中不正确的是( ) 2 2 2 A．Zn作负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) 2 B．MnO 作正极，发生还原反应 2 C．电池工作时，电流由MnO 经外电路流向Zn 2 D．电池工作时，KOH没有发挥作用 D [Zn作负极，被氧化生成Zn(OH) ，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) ，A项 2 2 正确；MnO 作正极，被还原生成MnO(OH)，B项正确；电池工作时，电流由正极流向负极，则 2 电流由MnO 经外电路流向Zn，C项正确；电池工作时，KOH未参与电池总反应，但起到导 2 电作用，D项错误。] [通关3] (2021·湖北武汉检测)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀 HSO 为电解质溶液。下列有关说法不正确的是( ) 2 4 A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H－2e－===2H＋ 2 C．电池工作一段时间后，装置中c(H SO )增大 2 4 D．若将H 改为CH，消耗等物质的量的CH 时，O 的用量增多 2 4 4 2 C [在氢氧燃料电池中，氢气在负极失电子，生成氢离子，则a极为负极，电子由a极流 向b极，A项正确；a极的电极反应式：H－2e－===2H＋，B项正确；在氢氧燃料电池中，电池 2 的总反应为2H＋O===2H O，则电池工作一段时间后，装置中c(H SO )减小，C项错误；1 2 2 2 2 4 mol H 消耗0.5 mol O，1 mol CH 消耗2 mol O ，所以若将H 改为等物质的量CH，O 的用 2 2 4 2 2 4 2 量增多，D项正确。][通关4] (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，用如图 装置处理有机废水(以含CHCOO－的溶液为例)。下列说法错误的是( ) 3 A．负极反应为CHCOO－＋2HO－8e－===2CO ↑＋7H＋ 3 2 2 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1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g 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∶1 B [由装置示意图可知，负极区CHCOO－发生氧化反应生成CO 和H＋，A项正确；隔 3 2 膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子 移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol电子通过，则电解质溶液中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO：CHCOO－＋2HO－ 2 3 2 8e－===2CO ↑＋7H＋，正极产生H：2H＋＋2e－===H ↑，根据电荷守恒，正、负极产生气体的 2 2 2 物质的量之比为2∶1，D项正确。] [通关5] (深度思考)(2020·全国卷Ⅰ)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 2 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－＋2HO 2 2 D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高 D [ 根据反应原理可知，Zn为负极，电解质溶液1显碱性，放电时，负极反应为Zn－2e －＋4OH－===Zn(OH)，A项正确；放电时，1 mol CO 转化为HCOOH，C的化合价由＋4降为 2 ＋2，转移的电子数为2 mol，B项正确；充电时，阴极反应为2Zn(OH)＋4e－===2Zn＋8OH－， 阳极反应为2HO－4e－===4H＋＋O↑，故电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O↑＋4OH－＋ 2 2 2 2HO，C项正确；充电时，阳极反应为2HO－4e－===4H＋＋O↑，溶液中OH－浓度降低，D项 2 2 2 错误。] 训练(二十九) 原电池和常见化学电源 1．(2021·河南平顶山质检)下图是盐桥中吸附有饱和KCl溶液的原电池示意图。下列说 法错误的是( )A．该原电池的负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．电子流向：Cu棒→盐桥→Pt棒→电流表→Cu棒 C．甲烧杯中的c(NO)逐渐减小 D．盐桥中的K＋移向甲烧杯 B [Cu比Pt活泼，则Cu作原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－ ===Cu2＋，A项正确；电子只能在电极和导线中移动，不能进入电解质溶液，故电子流向为Cu 棒→电流表→Pt棒，B项错误；Pt电极是正极，电极反应式为NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋ 2HO，反应消耗NO，则甲烧杯中c(NO)逐渐减小，C项正确；盐桥中阳离子向正极移动，则K 2 ＋移向甲烧杯，D项正确。] 2．(2021·重庆南川中学检测)有关下列四个常用电化学装置的叙述中正确的是( ) Ⅰ.碱性锌锰电池 Ⅱ.铅蓄电池 Ⅲ.铜锌原电池 Ⅳ.银锌电池 A．Ⅰ所示电池工作中，MnO 的作用是催化剂 2 B．Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C．Ⅲ所示电池工作过程中，盐桥中K＋移向硫酸锌溶液 D．Ⅳ所示电池放电过程中，Ag O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag 2 D [碱性锌锰电池中二氧化锰为氧化剂，A项错误；铅蓄电池放电时电池反应为Pb＋ PbO ＋2HSO ===2PbSO＋2HO，HSO 浓度减小，B项错误；原电池中阳离子向正极移动， 2 2 4 4 2 2 4 故盐桥中K＋移向硫酸铜溶液，C项错误；该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以 Ag O作氧化剂，D项正确。] 2 3．(2021·广东广州六区联考)某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl ===ZnCl ＋2FeCl ，设 3 2 2 计了如图所示的装置，下列说法正确的是( )A．Zn为负极，发生还原反应 B．石墨电极上发生的反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ C．电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极 D．盐桥中K＋向ZnCl 溶液移动，Cl－向FeCl 溶液移动 2 3 B [由电池总反应可知，Zn发生氧化反应生成ZnCl，则Zn为负极，A项错误；石墨电 2 极是正极，Fe3＋发生还原反应生成Fe2＋，电极反应式为Fe3＋＋e—===Fe2＋，B项正确；原电池 中电子由负极流出经导线流向正极，则电子流动方向为锌电极→电流表→石墨电极，C项错 误；电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K＋向FeCl 溶液移动，Cl－向 3 ZnCl 溶液移动，D项错误。] 2 4．(2021·山东青岛期初调研)我国某科研机构研究表明，利用KCr O 可实现含苯酚废水 2 2 7 的有效处理，其工作原理如下图所示。下列说法正确的是( ) A．N为该电池的负极 B．该电池可以在高温下使用 C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小 D．M的电极反应式为C HOH＋28e－＋11HO===6CO ＋28H＋ 6 5 2 2 C [由图中信息可知，N电极上Cr O被还原生成Cr(OH) ，则N电极是正极，A项错误； 2 3 该电池内部有微生物参与，不能在高温下使用，B项错误；左室产生H＋由阳离子交换膜进入 中间室，右室产生OH－由阴离子交换膜进入中间室，H＋＋OH－===H O，中间室中NaCl溶液 2 的浓度减小，C项正确；M极是负极，发生氧化反应生成CO，电极反应式应为C HOH＋ 2 6 5 11HO－28e－===6CO ↑＋28H＋，D项错误。] 2 2 5．(2020·天津卷)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 NaSx(x＝5～3，难溶于熔融硫)。下列说法错误的是( ) 2A．NaS 的电子式为 2 4 B．放电时正极反应为xS＋2Na＋＋2e－===Na S 2 x C．Na和NaS 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 C [A对，四硫化二钠属于离子化合物，其中硫达到8电子稳定结构，其电子式为 ；B对， 根据总反应可知，S在正极发生反应，电极反应为xS ＋2Na＋＋2e－===Na S；C错，电池正极是含碳粉的熔融硫；D对，因为该电池可以充电，所以 2 x 为二次电池，其中NaβAl O 是隔膜，防止钠与硫直接反应。] 2 3 6．(2021·天津滨海联考)某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr O＞Fe3＋，设计了 2 盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和KSO 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＋＋7HO－6e－===Cr O＋14H＋ 2 2 C．外电路的电流方向为从b到a D．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 C [甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，A项错误；乙烧杯中发生还 原反应，得到电子，B项错误； a极为负极，b极为正极，外电路的电流由b→a，C项正确； SO向负极移动，即移向甲烧杯，D项错误。] 7．(2021·广东深圳质检)John B． Goodenough是锂离子电池正极材料钴酸锂的发明人。 某种钴酸锂电池的电解质为LiPF 放电过程反应式为xLi＋Li CoO===LiCoO ，其工作原 6, 1—x 2 2 理如图所示。下列说法正确的是( ) A．放电时，电子由R极流出，经电解质流向Q极 B．放电时，正极反应式为xLi＋＋Li CoO＋xe－===LiCoO 1—x 2 2 C．充电时，Q极与外加电源的负极相连D．充电时，R极电极反应为Li＋－e－===Li B [放电时，Li/石墨是负极，则电子由R极流出经负载流向Q极，不能进入电解质，A 项错误；放电时，LiCoO 是正极，发生还原反应，电极反应式为xLi＋＋Li CoO ＋xe－ 2 1—x 2 ===LiCoO，B项正确；充电时，Q极是阳极，与外加电源的正极相连，C项错误；充电时，R极 2 是阴极，Li＋得电子发生还原反应，电极反应式为Li＋＋e－===Li，D项错误。] 8．(2021·河南南阳一中检测)如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，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 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 锌 稀盐酸 C 锌 铁 硝酸铁溶液 D 银 锌 硝酸银溶液 D [据“电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细”判断，M棒作正极，N棒作负极，且金 属的活泼性：N>M，电解质溶液应为不活泼金属盐溶液，只有D项符合题意。] 9．(2020·全国卷Ⅰ，27题节选)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。 (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。 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________。 解析 (1)盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，两烧杯溶液中含有Fe2＋、 Fe3＋和SO，Ca2＋与SO生成微溶于水的CaSO，Fe2＋、Fe3＋均与HCO反应，酸性条件下NO与 4 Fe2＋发生反应，故盐桥中不能含有Ca2＋、HCO和NO。盐桥中阴、阳离子的电迁移率(u∞)应尽 可能相近，根据表中数据可知K＋与Cl－的电迁移率较接近且与两端电解质溶液均不发生反 应，故盐桥中应选择KCl为电解质。(2)电子由铁电极经外电路流向石墨电极，则石墨电极为 正极，发生还原反应，为达到电荷平衡，盐桥中的K＋进入石墨电极附近的溶液中。(3)铁电极 上发生氧化反应Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极上未见Fe析出，说明仅发生还原反应2Fe3＋＋2e －===2Fe2＋，铁电极附近溶液中Fe2＋的物质的量浓度增加0.02 mol·L－1，则石墨电极溶液中 Fe2＋的物质的量浓度增加0.04 mol·L－1，因此石墨电极溶液中最终得到Fe2＋的物质的量浓度 为0.05 mol·L－1＋0.04 mol·L－1＝0.09 mol·L－1。(4)根据(2)、(3)的实验结果易知石墨电极的电 极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，证明Fe2＋的氧化性小于Fe3＋；铁电极的电极反应式为Fe－2e －===Fe2＋，证明Fe2＋的还原性小于Fe。 答案 (1)KCl (2)石墨 (3)0.09 mol·L－1 (4)Fe3＋＋e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Fe3＋ Fe