2022年第六章化学反应与能量第二节原电池化学电源 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆第六章化学反应与能量第二节原电池化学电源考点一| 原电池原理 教材知识层面 1概念把化学能转化为电能的装置。2构成条件(1) 有两个活泼性不同的电极( 常见为金属或石墨) 。(2) 将电极插入电解质溶液中。(3) 两电极间构成闭合回路( 两电极接触或用导线连接) 。(4) 能自发发生氧化还原反应。3工作原理如图是 Cu-Zn 原电池，请填空：(1) 反应原理：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn 2e=Zn2Cu22e=C

2、u 反应类型氧化反应还原反应(2) 原电池中的三个方向：电子方向：从负极流出沿导线流入正极；电流方向：从正极沿导线流向负极；离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(3) 两种装置的比较：装置中还原剂Zn 与氧化剂Cu2直接接触，易造成能量损耗； 装置能避免能量损耗；装置中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。 高考考查层面 命题点 1 与原电池原理有关的辨析理解原电池的工作原理要注意的四点(1) 只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。(2) 电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同形成了一个完整的闭合回路。(3) 不论在原电

3、池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(4) 原电池负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。 典题示例 1在如图所示的8 个装置中，属于原电池的是( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆AB C D 解析：选D 根据原电池的构成条件可知：中只有一个电极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质，中两电极材料相同且无闭合回路，故不能构成原电池。2. 如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y ，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A外电路的电流方

4、向为：X外电路YB若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒， Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为XY 解析：选 D 外电路电子流向为X外电路 Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极， Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒， X为铁。命题点 2 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写1原电池正、负极的判断方法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆2. “三”步完胜电极反应式的书写 典题示例 1(20

5、15泗洪模拟) 如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( ) A电极上发生还原反应，作原电池的负极B电极的电极反应式为Cu22e=Cu C该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu2 2Fe2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选C 该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2。电极上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe32e=2Fe2，电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu 2e=Cu2。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。2 (2012四川高考) 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：精选学习资料 - - - - - - -

6、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆CH3CH2OH 4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是( ) A检测时，电解质溶液中的H向负极移动B若有 0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OH O2=CH3COOH H2O D正极上发生的反应是O24e2H2O=4OH解析：选C 电解质溶液中阳离子应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为 O24e4H=2H2O ，D项错误； 结合正极反应式，转移 0.4 mol 电子时， 消耗 O20.1 mol，其在标准

7、状况下的体积为2.24 L ， B项错误； C项符合题目要求，正确。 考点达标层面 1有关电化学知识的描述正确的是( ) ACaO H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)2 2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl 饱和溶液C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D一般地说，能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池解析：选D CaO H2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl 和 AgNO3反应生成AgCl 沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。2

8、铜锌原电池( 如图 ) 工作时，下列叙述正确的是( ) A正极反应为：Zn 2e=Zn2B电池反应为：Zn Cu2=Zn2Cu 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆C在外电路中，电子从Cu极流向 Zn 极D盐桥中的K移向 ZnSO4溶液解析：选B 该电池中Zn 为负极，电极反应：Zn2e=Zn2，Cu 为正极，电极反应为： Cu22e=Cu ，A 项错误；电池总反应为：ZnCu2=Zn2Cu， B 项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出经导线流向正极，C项错误；负极上由于Zn 放电，

9、ZnSO4溶液中 Zn2的浓度增大，故盐桥中的Cl移向 ZnSO4溶液， D项错误。考点二| 化学电源 教材知识层面 1一次电池 ( 碱性锌锰干电池) 负极材料： Zn 电极反应： Zn2OH2e=Zn(OH)2正极材料：碳棒电极反应： 2MnO22H2O 2e=2MnOOH2OH总反应： Zn 2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)22二次电池 ( 以铅蓄电池为例) (1) 放电时的反应：负极反应：Pb(s) 2eSO24(aq)=PbSO4(s) 。正极 反应：PbO2(s) 2e 4H(aq) SO24(aq)=PbSO4(s) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名

10、师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆2H2O(l) 。总反应： Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq)=2PbSO4(s) 2H2O(l) 。(2) 充电时的反应：阴极反应： PbSO4(s) 2e= Pb(s) SO24(aq) 。阳极反应：PbSO4(s) 2H2O(l) 2e= PbO2(s) 4HSO24(aq) 。总反应： 2PbSO4(s) 2H2O(l)=Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq) 。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2H2 4e=4H2H24O

11、H4e=4H2O 正极反应式O24H4e=2H2O O22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O 高考考查层面 命题点 1 新型电源中电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反应方程式减去较简单一极的电极反应式，从而得到较复杂一极的电极反应式。 典题示例 按要求写出电极反应式或总反应方程式。(1) 肼 (N2H4)_ 空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的电极反应式为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页

12、，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆_。(2)K2FeO4_Zn 可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为_ ，该电池总反应的离子方程式为_。(3) 铝电池性能优越，Al_AgO 电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。该电池反应的化学方程式为_ 。解析：(1) 肼_空气燃料电池是一种碱性电池，O2在正极反应， 故负极是肼发生反应：N2H44e4OH=N2 4H2O 。(2) K2FeO4_Zn 组成碱性电池， K2FeO4在电池中作为正极材料，FeO24中 6 价铁元素被还原为 Fe(OH)3中 3 价铁元素， 其电极反应式为FeO24 3e 4H2O=Fe(O

13、H)35OH；总反应的离子方程式也可写出，关键是抓住Fe 和 Zn 的存在形式分别是Fe(OH)3和 Zn(OH)2。(3)Al作负极，AgO/Ag作正极，NaOH 和 NaAlO2溶液是电解质溶液， 所以生成物是NaAlO2、Ag、 H2O。答案： (1)N2H44e 4OH=N2 4H2O (2) FeO24 3e4H2O=Fe(OH)3 5OH2FeO248H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH(3)2Al 3AgO 2NaOH=2NaAlO23AgH2O 命题点 2 不同环境对燃料电池电极反应式的影响 典题示例 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总

14、结 - - - - - - -第 8 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆甲烷燃料电池在不同环境下电极反应式的书写：(1) 酸性条件电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 正极反应式：O24H4e=2H2O 2，得燃料电池负极反应式：_ _ 。(2) 碱性条件电池总反应式：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O 正极反应式：O22H2O4e=4OH 2，得燃料电池负极反应式：_ _ 。(3) 固体电解质 ( 高温下能传导O2) 电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 正极反应式：O24e=2O2 2，得燃料电池负极反应式：_ _ 。(4) 熔融碳酸盐 ( 如熔融 K2CO3

15、) 环境下电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 正极反应式：O22CO24e=2CO23 2，得燃料电池负极反应式：_ _ 。答案： (1)CH48e2H2O=CO28H(2)CH410OH8e=CO237H2O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆(3)CH44O28e=CO22H2O (4)CH44CO238e=5CO22H2O 方法技巧 三步突破燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷

16、燃料电池( 电解质为NaOH溶液 ) 的反应式为：CH42O2=CO22H2O CO22NaOH=Na2CO3 H2O 式式得燃料电池总反应式为：CH4 2O22NaOH=Na2CO3 3H2O。第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点， 一般在正极上发生还原反应的物质是O2， 随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1) 酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2 4H 4e=2H2O (2) 碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2 2H2O4e=4OH(3) 固体电解质 ( 高温下能传导O2) 环境下电极反应式：O2 4e=2O2(4) 熔融碳酸盐 ( 如熔融 K2

17、CO3) 环境下电极反应式：O2 2CO24e=2CO23。第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式电池正极反应式= 电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆因此两个反应式相减时要彻底消除O2。 考点达标层面 1铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe Ni2O3 3H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是( ) A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B电池放电时，负极

18、反应为 Fe 2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O3H2O 解析：选 C 在铁镍蓄电池中，Fe 是负极， Ni2O3是正极，由于生成Fe(OH)2，则电解液为碱性溶液， A正确；电池放电时，负极反应为：Fe2OH2e=Fe(OH)2，B正确；电池充电时，阴极反应式为：Fe(OH)22e=Fe 2OH，阴极附近溶液pH升高， C 错误；由充电时的总反应式减去阴极反应式，可得到阳极反应式，D正确。2 (1) 直 接 以 甲 醇 为 燃 料 的 燃 料 电 池 中 ， 电 解 质 溶 液 为 酸 性 ， 负 极

19、 反 应 式 为_ 、正极反应式为_ 。(2) 熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650 下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。阳极反应式：2CO 2CO234e=4CO2，阴极反应式：_，电池总反应式：_ 。解析： (1) 负极上甲醇失电子，在酸性条件下与水反应生成氢离子：CH3OH H2O6e=CO26H。正极电极反应式为O24e4H=2H2O。(2) 本题中电池中的电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的离子CO23存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的

20、电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应。故阳极CO失去电子，而阴极应为O2得到电子，再与阴极助燃气CO2反应生成电解质阴离子 CO23。答案： (1)CH3OH H2O 6e=CO26H精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆32O26e6H=3H2O (2)O22CO2 4e=2CO232CO O2=2CO2考点三| 原电池原理的四大应用 高考考查层面 命题点 1 比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属( 或非金属 ) 作正极。如有两种金属A和 B，用导

21、线将A和 B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到 A溶解，而 B上有气体放出，则说明A作负极， B作正极，则可以判断金属活动性A B。 典题示例 有 A、B、C、D、E五块金属片， 进行如下实验：A、B用导线相连后， 同时浸入稀H2SO4中， A极为负极； C、 D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D导线 C；A、 C相连后，同时浸入稀H2SO4中， C 极产生大量气泡； B、 D 相连后，同时浸入稀H2SO4中， D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和 E离子的溶液， E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是( ) AABC D E B ACDB E CCAB D E

22、 D BDCA E 解析：选B 金属与稀H2SO4组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H在正极电极表面得到电子生成H2，电子流动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，AB原电池， A为负极； CD原电池， C为负精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆极； AC原电池， A为负极； BD原电池， D为负极； E先析出， E不活泼。综上可知，金属活动性： AC D BE。命题点 2 加快化学反应速率由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Zn 与

23、稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量 CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应进行。 典题示例 将两份过量的锌粉a、b 分别加入定量的稀硫酸，同时向a 中加入少量的CuSO4溶液，产生 H2的体积V(L) 与时间t(min) 的关系正确的是( ) 解析：选B 加入 CuSO4溶液， Zn 置换出 Cu，形成原电池，加快反应速率，由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多。命题点 3 用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 典题示例 精选学习资料 - - - - - - - - - 名

24、师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒， 为减缓铁的腐蚀，开关 K应置于_处。若 X为锌，开关K置于 M处，该电化学防护法称为_。解析：铁被保护，可以是做原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于 N 处， Fe 做阴极受到保护；若X为锌，开关K 置于 M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案： N 牺牲阳极的阴极保护法命题点 4 设计原电池设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件(1) 必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。(2) 根据氧化还原关系找出正负极材料(

25、负极是失电子的物质， 正极用比负极活泼性差的金属，也可以用石墨) 及电解质溶液。电极材料的选择：在原电池中，选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或非金属作为正极，并且原电池的电极必须导电。一般来说，负极应该跟电解质溶液发生反应。电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应 ( 如溶解于溶液中的空气) 。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥 ) ，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的阳离子。如在 CuZn构成的原电池中，负极Zn 浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2的电解质溶液

26、中。(3) 按要求画出原电池装置示意图：请根据 Cu 2Ag=Cu22Ag设计电池：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆 典题示例 1某原电池总反应为：Cu 2Fe3=Cu22Fe2，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FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：选 D 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

27、须含有Fe3，同时符合上述两条件的只有D项。2某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe32I2I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液， KI 溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1) 请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。(2) 发生氧化反应的电极极反应式为_ 。(3) 反应达到平衡时，外电路导线中_( 填“有”或“无” ) 电流通过。(4) 平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体， 当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为 _( 填“正”或“负” ) 极。解析： (1) 先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶

28、液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I失电子。 (3) 反应达到平衡时， 无电子流动， 故无电流产生。(4) 平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，变成负极。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆答案： (1) 如图：(2)2I2e=I2(3) 无(4) 负 考点达标层面 1M 、N、P、E四种金属，已知： M N2=N M2；M 、 P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中， M表面有大量气泡逸出；N、 E 用导线连接放入E 的硫酸盐溶液中，电极反应

29、为E22e=E ，N 2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( ) APM N E B ENM P CPNM E D EPM N 解析：选 A 由知，金属活动性：M N；M 、 P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明 M作原电池的正极，故金属活动性： P M ；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N E 。综合可知，A正确。2称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上带导管的塞子，定时间测定生成H2的体积。甲：加入50 mL 、pH3 的盐酸；乙：加入50 mL、pH 3 的醋酸；丙：加入50 mL、pH3 的醋酸及少量胆矾粉

30、末。若反应终止时，生成的H2一样多，且无剩余的锌。回答下列问题：(1) 开始时反应速率的大小关系为_( 用“”、“”或“”表示，下同) 。(2) 三支试管中参加反应的锌的质量为_。(3) 反应终止，所需的时间为_。(4) 在反应过程中，乙、丙速率不同的原因是_ 。解析：(1) 开始时，溶液中的c(H) 相同，因此反应速率相同。 (2) 由于生成的H2一样多，且无剩余的锌，因此与酸反应的Zn 的量相同，考虑到丙中少量的锌与CuSO4发生了反应，因此有甲乙丙。(3) 由于丙中形成原电池能加快反应速率，且醋酸在反应过程中不断电离出 H，因此反应所需的时间为甲乙丙。精选学习资料 - - - - - -

31、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆答案： (1) 甲乙丙(2) 甲乙丙(3) 甲乙丙(4) 在丙中 Cu2被 Zn 置换出来后， Zn_醋酸 _Cu 形成了原电池，使反应速率加快，反应时间缩短3利用反应2FeCl3 Cu=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

32、先将已知的反应拆成两个半反应：Cu2e=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)Cu 2e=Cu22Fe32e=2Fe2以“两个甲烷燃料电池串联”为载体串联原电池的相关知识高考载体 (2012海南高考T16改编 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和 O2， 电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串

33、联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。 知识串联设计 (1) 通入甲烷的一极作原电池的_极( 填“正”或“负”下同) ，通入 O2的一极作原电池的 _极。 考查原电池正、负极的判断(2) 该 甲 烷 燃 料 电 池 中 ， 负 极 反 应 式 为 _ ， 正 极 反 应 式 为_。 考查原电池电极反应式的书写(3) 电 池 工 作 时 ， 燃 料 电 池 中OH向 哪 一 极 移 动 ？ K向 哪 一 极 移 动 ？_。 考查原电池中离子的移动方向(4) 甲烷燃料电池工作时，若某一电极上消耗11.2 L(标准状况下 ) 的 CH4气体，线路中转移电子的个数是多少？_。 考查原电池

34、的计算(5) 若将甲烷燃料电池的电解质溶液由KOH溶液改为稀硫酸，试分别写出其正、负极的电极反应式。 _ 。考查电极反应式的书写(6) 闭合K 开关后，a、 b 电极上均有气体产生，其中b 极得到的气体是什么？_ 。考查电解原理答案： (1) 负正(2)CH4 10OH 8e=CO237H2O 2O24H2O8e=8OH(3)OH向负极移动K向正极移动(4)4NA(5) 负极： CH4 2H2O8e=CO2 8H正极： 2O28H8e=4H2O (6)H2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则

35、殆1. 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。下列有关说法中错误的是( ) A电解质溶液Y是 CuSO4溶液B电极 X的材料是Cu C银电极为电池的正极，其电极反应为Age=Ag D外电路中的电子是从X电极流向Ag电极解析：选 A 由电极反应可知，电解质溶液应为AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。2根据如下图，下列判断中正确的是( ) A烧杯 a 中的溶液pH降低B烧杯 b 中发生氧化反应C烧杯 a 中发生的反应为2H2e=H2D烧杯 b 中发生的反应为2Cl 2e=Cl2解析： 选 B Zn比 Fe 活泼，所以 Zn 作负极，发生氧

36、化反应， 电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe 作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2O O2 4e=4OH，反应后溶液 pH升高。3四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是( ) AB 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆C D 解析：选 B 相连时，外电路电流从流向，说明为负极；相连时，为负极；相连时，上有气泡，说明为负极；相连时，的质量减少，

37、说明为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由强到弱的顺序为，选项B正确。4. 铅蓄电池的示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A放电时， N 为负极，其电极反应式为：PbO2SO244H2e=PbSO4 2H2O B放电时，c(H2SO4) 不变，两极的质量增加C充电时，阳极反应式为：PbSO42e=Pb SO24D充电时，若N连电源正极，则该极生成PbO2解析：选D 放电时，是原电池，M作负极，电极反应式为PbSO242e=PbSO4，A不正确； 放电时， 正负极均消耗硫酸，c(H2SO4) 减小， B不正确； 充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为PbSO42e2H2O=PbO2SO244

38、H，C不正确；充电时，若N连电源正极，则该极为阳极，电极反应产物为PbO2，D正确。5(2015马鞍山模拟) 下图为某原电池的结构示意图，下列说法中不正确的是( ) A原电池工作时的总反应为ZnCu2=Zn2Cu ，该反应一定为放热反应B原电池工作时，Zn 电极流出电子，发生氧化反应C原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深D如果将Cu电极改为 Fe 电极， Zn 电极依然作负极解析： 选 C 由图可知： 原电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu ，自发进行且放热的反应才能设计成原电池，A 正确， Zn 比 Cu 活泼，故作负极，失电子发生氧化反应，B 正确， C不正确； Fe也

39、不如 Zn活泼，故Zn 电极依然作负极，D正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆6 (2014全国卷 )20XX 年 3 月我国科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=Li1xMn2O4xLi C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：选C 图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b 为负极， a 为正

40、极，故正确。B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C项，放电时，a 极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn 元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D 项，放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a 极) 迁移，故正确。7 (2015江门质检 )LiSO2电池具有输出功率高且低温性能好的特点，其电解质为 LiBr ，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，Li可在其中移动。电池总反应式为2Li 2SO2放电充电Li2S2O4。下列有关该电池的说法正确的是( ) A放电时Li向正极移动B该电池溶剂可用水替代C该电池放电时，1 mol SO2参与反应，转移2 mol eD充电时，阳极发生

41、还原反应解析：选 A 在原电池内部的电解质溶液中，阳离子向正极移动，A正确。 Li 能与水反应，不能用水作溶剂，B 错误。根据化合价变化分析可知，该电池放电时，1 mol SO2参与反应转移1 mol e，C错误。充电时阳极发生氧化反应，D错误。8.(2015 南昌模拟) 如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2Pb 4H2SO24=2PbSO42H2O。下列有关精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆说法正确的是 ( ) AK与 N连接时，能量由电能转化为化学能BK

42、与 N连接时， H向负极区迁移CK与 M连接时，所用电源的a 极为负极DK与 M连接时，阳极附近的pH逐渐增大解析：选 C A项错误， K与 N相接时，是原电池，由化学能转化为电能；B项错误，由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动；C项正确，充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b 是正极， a 是负极； D项错误， a 极生成二氧化铅和氢离子， pH减小。9(2015威海模拟) 瓦斯分析仪 ( 如图甲 ) 工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图乙所示，其中的固体电解质是Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移动。下列有关叙述中正确的是 ( ) A瓦斯分析仪工作

43、时，电池内电路中电子由电极b 流向电极a B电极 b 是正极， O2由电极 a流向电极b C电极 a 的反应式为CH44O28e=CO22H2O D当固体电解质中有1 mol O2通过时，转移4 mol 电子解析：选 C 电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，A错误；电极b 中氧气得电子，生成O2，而电极a 需要 O2作为反应物，故O2由正极 (电极 b)流向负极 ( 电极a)， B 错误；甲烷所在的电极a 为负极，电极反应为CH4 4O28e=CO22H2O，C正确；1 mol O2得 4 mol 电子生成2 mol O2，故当固体电解质中有1 mol O2通过时，转移2 mol电子

44、， D错误。10(2014福建高考 ) 某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag Cl2=2AgCl 。下列说法正确的是 ( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆A正极反应为AgCle=Ag ClB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：选D 在原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故由总反应式可知，负极反应为： 2Ag2e2Cl=2AgCl

45、，正极反应为：Cl22e=2Cl，A项错误；由于电解质溶液中含有大量Cl，故放电时，Ag在交换膜左侧即与Cl反应生成AgCl 沉淀， B 项错误；用NaCl 溶液代替盐酸，电池总反应不变，C项错误；电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液有0.01 mol Cl参与反应生成AgCl 沉淀，还有0.01 mol H通过阳离子交换膜进入右侧溶液，故D项正确。11化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。. 氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验 (图中所用电极均为惰性电极) ：(1) 对于氢氧燃料电

46、池，下列叙述不正确的是_。A.a 电极是负极， OH移向负极Bb 电极的电极反应为：O2 2H2O4e=4OHC电池总反应式为：2H2O2=点燃2H2O D电解质溶液的pH保持不变E氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆(2) 上图右边装置中盛有100 mL 0.1 mol L1 AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL( 标准状况下 ) 时，此时AgNO3溶液的 pH_( 溶液体积变化忽略不计) 。. 已知甲

47、醇的燃烧热H 726.5 kJ/mol，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶 液 为 酸 性 ， 负 极 的 反 应 式 为 _ ， 正 极 的 反 应 式 为_ _ 。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol 甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ ，则该燃料电池的理论效率为_( 燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比) 。解析：.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，KOH 溶液浓度逐渐减小，pH逐渐降低，故D错。(2) 右池为电解池，其电极反应为：阳极：4OH4e=O2 2H2O，阴极： 4Ag4e=4Ag ，当氢氧

48、燃料电池中消耗氢气112 mL( 标准状况下 ) 时，转移电子数为0.01 mol ，右池中共消耗0.01 mol OH，故生成0.01 mol H，c(H) 0.01 mol0.1 L0.1 molL1，pH 1。. 该燃料电池的理论效率702.1 kJ726.5 kJ100% 96.6%。答案： .(1)CD(2)1 .CH3OH H2O6e=CO2 6HO2 4H 4e=2H2O 96.6% 12Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解质是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li 2SOCl2=4LiCl SSO2。请回答下列问题：(1)

49、电池的负极材料为_，发生的电极反应为_；(2) 电池正极发生的电极反应为_ ；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有 Na2SO3和 NaCl 生成。如果把少 量 水 滴 到SOCl2中 ， 实 验 现 象 是 _ ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为_ ；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 27 页学而不思则惘，思而不学则殆(4) 组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。解析：分析反应的化合价变化，可得Li 为还原剂， SOCl2为氧化剂。(1) 负极材料为Li( 还原剂 ) ，电

50、极反应式为Li e=Li。(2) 正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。(3) 题中给出有碱液吸收时的产物，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和 HCl，所以现象应该为出现白雾和有刺激性气味气体生成。(4) 因为构成电池的主要成分Li 能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应。答案： (1)Li Li e=Li(2)2SOCl2 4e=4ClSSO2(3) 出现白雾，有刺激性气味气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(4) 因为构成电池的主要成分Li 能和氧气、水反应，且SOCl2也与水反应13某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。(1) 如图为某