高中化学2023年大一轮第六章化学反应与能量：第2讲原电池化学电源.pdf

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1、第2讲原电汔化学电源课程标准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。双基过关一、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。知识建构等,r 防属金立出反快加二习JII队氏蘑牛说化电-池池池电电电杆燃次从穷实必备知识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

2、路。3工作原理（以铜锌原电池为例）(1)两种装置液溶01 I l s uc 丿z 1,ti夜原电池ZnSO滔液CuSO：溶液n双液原屯池(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n 2+Cu2+2e-=Cu Zn-2e=Z 反应类型氢华反应还愿反应盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K+移向正极，Cl一移向觉极(3)带电粒子移动方向及闭合回路的形成屯解质溶液(4)盐桥的组成和作用O盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。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。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

3、较装置I中Zn与Cu沪直接接触，会有部分Zn与Cu“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，Cu2十在正极区，不存在Zn与C矿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)用千金屈的防护：将需要保护的金屈制品作原电池的正而受到保护。(4)设计制作化学电源(D首先将氧化还原反应分成两个半反应。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

4、】判断下列说法是否正确，正确的打,错误的打X。(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(l)X(2)-J(3)-J(4)X(5)X(6)-J 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)碱性锌铝干电池总反应：Zn+2Mn0产2H20=2M

5、nOOH+Zn(OH)坏物壳卜夕吼屈和合粉oH混忻3负极材料：及。电极反应：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2o 正极材料：碳棒。电极反应：2Mn0叶2H心2e-=2MnOOH+20H(2)纽扣式锌银电池总反应：Zn+Ag心比O=Zn(OH)2+2Ag。金属外壳没有KOH浴液的隔板。电解质是KOH。负极材料：乙。电极反应：Zn+20H-2e-=Zn(OH)2o 正极材料：Ag心。电极反应：Ag20+H心2e-=2Ag+20H 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)+Pb02(s)+2比SQ4(aq)麝肃2PbS04(s)+2比0(1)(!)Pb(s)+S01

6、-(aq)-2e-Pb0,(s)+4H+（aq)SO干(aq)|PbSO小）2H2O(I)2e-+2e-=PbS01(s)+2H,O(I)I I Pb0,(s)+4W(.iq)+SO于(aq)(2)图解二次电池的充放电外接电源负极同一电极/1:1勹:：三:外桵电源正极同一电极(3)二次电池的充放电规律心充电时电极的连接：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。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

7、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2H2-4e-=4H+2H2+40H-4e-=4H20 正极反应式。2+4e-+4H+=2比0。2+2H20+4e-=40H-电池总2H2+0 2=2H20 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)甲烧燃料电池O酸性介质（如比S04)总反应式：CH叶202=CO叶2H心。负极反应式：CH4-8e-+2比O=C02+8H勹正极反应式：2O2+8e-+8H+=4比0。碱性介质（如KOH)总反应式：CH4+202+20H-=C切二十3比0。负极反应式：CH4-8e-+lOOH-=CO仁十7

8、H心。正极反应式：202+8e-+4H20=80H勹【诊断2】判断下列说法是否正确，正确的打,错误的打X。(1)太阳能电池不属千原电池（)(2)手机、电脑中使用的悝电池属千一次电池（)(3)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加（)(4)碱性锌猛干电池是一次电池其中Mn02是催化剂，可使锌铝干电池的比能量高、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0.1mol电子时，负极增重4.8g()答案(1)(2)X(3)(4)X(5)X(6)X(7)重难突破培

9、育关键能力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NH3的含量，其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是（)KOH溶液A.b电极反应式为0叶2H心4e-=40H-B.溶液中OH-向电极b移动C.N压的还原产物为N2D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NH3失去电子生成N2,为负极，电极反应式为2NH3-6e-+60H-=N2+6H心；b电极作正极，电极反应式为02+2H心+4e-=40H飞N2为氧化产物；OH一由b极移向a极；电流由b经外电路到a。故选A。【对点练l】（原电池工作原理分析）分析下图所示的四个原电

10、池装置，其中结论正确的是（)空气稀H.so,NaOH溶液浓HNO,NaCl溶液G)A.中Mg作负极，中Fe作负极B.中Mg作正极，电极反应式为6比0+6e-=60H-+3H汀C.中Cu作负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu沪D.中Cu作正极，电极反应式为2H+2e-=H2 t 答案BC 解析中 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；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HN03反应失去电子作负极，Cu2e-=2Cu2+,A错误，C正确；中电池总反应为2Al十2NaOH+2H心2NaAI02+3H2t，负极反应式为2AI+80H-6e-=2AI0 2+4H心，二者相

11、减得到正极反应式为6比o+6e-60H-+3H2t,B正确；中Cu是正极，电极反应式为02+2H心4e-=40H-,D错误。【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Ksp(AgCl)。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是（)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N03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十，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“

12、两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag十，A旷再结合溶液中的Cl一生成AgCl:Ag e于CI-=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+CI-AgCI;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N03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匹个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验u 装置CuSO溶液稀硫酸桸硫酸稀硫酸部分a极质量减少；b极有气体产d极溶解；c极电流从a极流

13、实验现象b极质量增加生；c极无变化有气体产生向d极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O、，则由实验CD可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：ab;由实验可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：bc;由实验可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：dc;由实验可知，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：da。综上所述可知活动性：d abc。归纳总结判断原电池正、负极的5种方法考点二化学电源的分析与应用【典例2】(2020

14、-广东湛江市高三一模）锌一空气燃料电池广泛用千铁路、航海灯标以及助听器中，其装置示意图如图所示。下列说法错误的是（)活性炭Zn/ZnO 活性炭A.放电时，负极的电极反应式为Zn+20H-2e-=ZnO+H心B.放电时，K+向活性炭电极方向移动C.充电时，Zn/ZnO电极上的电势比活性炭电极上的高D.充电时阴极质量减小16g,理论上阳极生成16g气体答案C 解析放电时Zn/ZnO电极为负极，Zn失电子结合OH一转化为ZnO,电极反应式为Zn+20H-2e-ZnO+H心，故A正确；原电池中阳离子流向正极，所以K十向活性炭电极方向移动，故B正确；Zn/ZnO为负极，活性炭为正极，负极电势要低于正极，

15、即Zn/ZnO电极上的电势比活性炭电极上的低，故C错误；充电时阴极上ZnO转化为Zn,电极反应式为Zn0+2e-+H心Zn+20H飞所以减少的质量为0原子的质量，质量减少16g,即减少1mol氧原子，转移2mol电子，阳极生成的气体为氧气，生成一分子氧气转移4个电子，所以转移2mol电子时生成0.5mol氧气，质量为16g,故D正确。名师点拨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

16、的分析）Li-FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法正确的是（)Li A.Li为电池的负极B.电池工作时，L广向负极移动C.正极的电极反应式为FeS2+4e-=Fe+2S亡D将熔融的LiCF3SQ3改为LiCl的水溶液，电池性能更好答案AC 0+1 解析A项，由Li-Li2S发生氧化反应可知，Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子（Li+）移向正极；D项，由于2Li+2H20=2LiOH+H2t,故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。【对点练5】（燃料电池的分析）（2020广东广州市高三期末）如将两

17、个铅电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C比和02,即构成甲浣燃料电池。已知通入甲烧的一极，其电极反应式为：CH4+lOOH-Se-=CO千7H心，下列叙述正确的是（)A.通入甲烧的一极为正极B.通入氧气的一极发生氧化反应C.该电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动D.该电池总反应为CH4+20叶20H-=CO矿3H心答案D 解析根据通入甲烧的电极的电极反应式CH4+!OOH-8e-C03-+7H心可知，通入甲烧的电极为负极，负极发生氧化反应，故A错误；通入氧气的电极为正极，正极发生还原反应，故B错误；电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，故C错误；该电池正极发生的反应是：02+4e-+2比0=

18、40H勹则总反应为CH叶20叶20H-=CO千3H心，正确。【对点练6】（新型电池的分析）（2020江西上饶市高三一模）二氧化硫一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，其原理如囡所示。下列说法错误的是()Pt2 soi空气质 子交换膜燃料电池的原理图A.Ptl电极附近发生的反应为：S02+2H心2e-=S01-+4H+B.该电池放电时电子从Ptl电极经过外电路流到Pt2电极C.Pt2电极附近发生的反应为02+4e-=202一D相同条件下，放电过程中消耗的SO注D02的体积比为1:2 答案CD 解析Ptl电极为负极，附近发生

19、的反应为：S02+2H心2e-=S0a-+4H十，故A正确；电子由负极Ptl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02+4e-+4H+=2H心，故C错误；根据得失电子守恒可知，S02和02按物质的量2:1反应，则相同条件下，放电过程中消耗的S02和02的体积比为2:1,故D错误。真题链接把握高考命脉1.(2020课标全国I,12)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。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CO2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。双极隔膜下列说法错误的是（)CO2 一放电一o,-俨充电-

20、H20 HCOOH A.放电时，负极反应为Zn-2e-+40H-=Zn(OH)4-B.放电时，1mol CO2转化为HCOOH,转移的电子数为2mol C.充电时，电池总反应为2Zn(OH)r=2Zn+0 2 t+40H-+2H心D.充电时，正极溶液中OH一浓度升高答案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一生成Zn(OH庄，负极反应为Zn2e-+40H-=Zn(OH)i-,A项正确；放电时，正极上co让导电子生成HCOOH,CO2中C的化合价为十4,HCOOH中C的化合价为2,1mol CO2转化为1mol HCOOH,转移2mol电子，B项正确；充电时阴极上Zn(OH)一

21、参与反应得到锌，阳极上H20参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(OH)i-=2Zn+0 2 t+40H-+2H心，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2比04e-=02t+4H十，氢氧根离子浓度降低，D项错误。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。原电池示意图甲三号夜钮扣式银锌电池乙石墨棒二氧化f;炭黑、氯化按、氯化锌锌筒锌猛干电池丙二氧化铅铅.硫酸铅盗电池丁下列说法不正确的是（、A.甲：Zn2十向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H十浓度增加B.乙：正极的电极反应式为Ag心2e-+H20=2Ag+20H-c.丙：锌筒作负极，发生氧化反应

22、，锌筒会变薄D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降答案解析A 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-=H2t,故铜电极附近H十浓度降低，A项错误。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(、丿A.：一旦一；c；二电池可用千乙酸的制备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02+4e-4H+=2比0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酷和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气得电子和氢

23、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酵，可用于乙醒的制备，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02+4e-+4H+=2H心，a电极附近pH升高，故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02+4e-+4H+=2H心，故D不正确。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麝肃Na心(x=5,._,3,难溶千熔副硫）。下列说法错误的是（)呻阳碳含器032 钠即容A除敝B 钢a熔熔封锈厂A.Na2

24、S4的电子式为Na+S S S S 广Na+B.放电时正极反应为xS+2Na+2e-=Na2 Sx C.Na和Na2Sx分别为电池的负极和正极D.该电池是以Na-/J-Ah03为隔膜的二次电池答案C 解析Na2S4中Sa一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心，B项正确；熔融钠为负极，熔融硫（含碳粉）为正极，C项错误；由图可知，D项正确。5.(2020江苏化学，20)C02/HCOOH循环在氢能的贮存释放、燃料电池等方面具有重要应用。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

25、+、订通过的半透膜隔开。0丿，03oc CH H Hlf7 OH 00 CK H KHCO,-o=:ol A 质s物02灼-f-_ 十上,e F-e JF 竺让“ee F(F 半透膜O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）。如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与0的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为笨安口不(DHCOO-+20H-2e-=HC03+H心H2S04 2HCOOH+20H-+02=2HC03+2H心或2HCOO-+0 2=2HC03 解析CD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HC03（其中的碳元

26、素为十4价），则负极的电极反应式为HCOO-+20H-2e-=HCO:i+H心。正极反应中，Fe狂被还原为Fe2+,Fe狂再被02在酸性条件下氧化为Fe3+,Fe社相当于催化剂，因为最终有K2S04生成，02氧化Fe2十的过程中要消耗H十，故需要补充的物质A为比S04o结合上述分析可知，HCOOH与02反应的离子方程式为2HCOOH+20H-+02=2HC03+2比0或2HCOO-+02=2HCO了。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。铁电极石墨电极10 mo!L-1 FeSO主王司巨星字ulOmol心Fe2(SO,),八0mol L _

27、,FeSO,.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，作为电解质。盐桥中应选择(2)矿X108/矿X108/阳离子(m2.S1.V飞阴离子(m2.S-IV飞Li+4.07 HCOJ 4.61 Na+5.19 NO了7.40 Ca吁6.59 Cl-7.91 K+7.62 soa-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0.02molL-1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶

28、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“氧化性小千、还原性小千。答案(l)KCl(2)石墨(3)0.09 molL寸(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+3HC03=Fe(OH)3!+3C02 t、Ca2+so a-CaS04!,可排除HC03、Ca“，再根据FeS04溶液显酸性，而NO3在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO3。最后根据阴、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

29、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Fe2e-=Fe2+，正极反应为Fe3+e-=Fe2十，则铁电极溶液中c(Fe2+)增加0.02molL-1时，石墨电极溶液中c(Fe2+）增加0.04mol-L-i,故此时石墨电极溶液中c(Fe勹0.09molL一1。(4)石墨电极的电极反应式为Fe3+e-=Fe2飞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：FeFe2勹课时演练提升学科素养一、选择题（本题包括8小题，每小题只有一个选项符合题意）1.下列电池工作时，02在正极

30、放电的是（)J A锌猛电池B氢氧燃料电池C铅蓄电池D锦锅电池答案B 2.某原电池总反应为Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe气下列能实现该反应的原电池是（、丿A B C D 电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3 Fe(NO初CuS04 Fe2(SO心笨安口示解析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飞导电子生成Fe产知，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（、，/口仁3乙 I-I 阳岛子交换膜I.mol

31、 ZnSO,(aq)11110I L-I CuSO-i(aq)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(SOa-）减小C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质昼增加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解析C A项，由锌的活泼性强于铜可知，铜为正极，在正极上Cu2飞导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们不变，错误；C项，在乙池中Cu2+2e-=Cu,同时甲池中的Zn“通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2+)M(Cu勹，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

32、子通过，阴离子不能通过交换膜，错误。4.镌锅(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某锁镐电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd+2NiOOH+2H心麝噩Cd(OH)叶2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是（)A.充电时阳极反应：Ni(OH)2+0H-e-=NiOOH+H心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一向正极移动答案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)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2+0H-e-=NiOO

33、H+H心，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd+20H-2e-Cd(OH)2,Cd电极周围OH一的浓度减小，C项错误；放电时OH一向负极移动，D项错误。5.(2020河南洛阳第一次联考）如图是一种新型锥电池装置，电池的充、放电反应为xLi+LiV30s麝噩Lir心08。放电时，需先引发铁和氯酸钾反应使共品盐熔化。下列说法正确的是（)Li-Si 合金LiCI-KCI 共品盐Fe,KCIO LiV3 08 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，KCl03在正极发生还原反应C.充电时，阳极反应为Li1+入Os-xe-=xL广LiV3QsD

34、.放电时，转移xmoJ电子理论上LiSi合金净减7g答案C 解析由巳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十，充电时电极反应：xL广xe-=xLi;LiV 308电极为正极，放电时电极反应：LiV30s+xLi+xe-Li1+xV30s,充电时电极反应：Li1+xV30sxe-=xL广LiV30s。放电过程中还涉及热能与化学能的转化，A项错误；放电时，L广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xmol电子理论上LiSi合金净减7xg,D项错误。6.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：CnO午Fe3+，设计了盐桥式的原电

35、池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2S04溶液。下列叙述中正确的是()氏(S01r,O,Cr,(S0.,)3 FcSO府放甲乙.，口稀 H2S0.，溶液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：2C产7比0-6e-=Cr20矿14H+C.外电路的电流方向是从b到aD电池工作时，盐桥中的soi一移向乙烧杯答案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Cr20于得到电子生成Cr3+;C项，a极为负极，b极为正极，外电路中电流由b到a;D项，soi一向负极移动，即移向甲烧杯。7.(2020河北唐山市高三模拟）“打赢蓝天保

36、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（)垃圾渗透液A.该装置实现了将化学能转化为电能B.盐桥中Cl一向A极移动C.工作时，B极区溶液pH增大D电路中流过7.5mot电子时，共产生44.8L N2 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一向负极即A极移动，故B正确；C.工作时，B极区发生2N03+6H心10e-=N2t+120H一，因此溶液pH增大，故

37、C正确；D负极反应为2NH3-6e-+60H-=N2+6H心，正极反应为2NOJ+6H心十lOe-=N汀120H一，电路中流过7.5mol电子时，产生沁物质的量为2mol,由于N2所处温度和压强未知，无法计算N2的体积，故D错误。8.某电动汽车配载一种可充放电的理离子电池，放电时电池总反应为Lil-xCo02+LirC6=LiCo02+C6(xl)。下列关千该电池的说法不正确的是（)A.放电时，L广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LixC6-xe-xLi+c 6 C.充电时，若转移lmole一，石墨(C6)电极将增重7xgD.充电时，阳极的电极反应式为LiCo02-xe

38、-=Li 1-xCo02+xLi+答案C 解析放电时，负极反应为LixC6-xe-=xLt+C6,正极反应为Li1-xCo02+xe-+xL广LiCo02,A、B正确；充电时，阴极反应为xLt+CG+xe-=LLC沁转移1mole一时，石墨C6电极将增重7g,C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCo02-xe-=Li1-xCo02+xLi+,D项正确。二、选择题（本题包括4小题，每小题有一个或两个选项符合题意）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：KOH+:二N+HN)一E一二，O装置工作时，下列说法错误的是（)A

39、.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十，产物M为K2S04C.Pd/CFC极上发生反应：2比02-4e-=2比0+02t D.负极反应为CO(NH众80H-6e-=CO了十N2t+6H心答案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气产生M为凡S04,故B正确；Pd/CFC极上发生反应：2H+H202+2e-=2H心，故C错误；Ni-Co/Ni极为负极，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

40、，化合价升高，发生氧化反应，负极反应为：CO(NH立80H-6e-=C03-+N口+6H心，故D正确。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3CUxS+2AI+14AIC14=3.xCu+8AhCI了十3S2-。下列说法错误的是（)A J+o卒六oo oo 女丫丫人严厂卢离oo。o0阳。s,u c uf c EB K.o s-)IAICI 女Al,CJ;A.充电时，Al2Cl7被还原B.放电时，K+通过阳离子交换膜向Cu/CuxS电极移动C.充电时，阳极区的电极反应式为正u-2xe-+S2-=Cu入SD.放电时，负极区的电极反应式为AI

41、+7AICli-3e-=4AhCI了答案C 解析由电池放电时的反应原理可知，放电时Al为负极，CulCUxS为正极，结合题图对充、放电时发生的电极反应进行如下分析。放电时，负极(Al):AI-3e-+7A1Cli=4A12Cl了，正极(Cu/CuxS):C山S+2e-=xCu+S2-;充电时，阴极(Al):4AhCF+3e-=Al+7AIC14,阳极：（Cu/CuxS)：忒u-2e-+S2-=CuxS。充电时，AhCI了得电子转化成Al,被还原，A项正确；放电时，Al为负极，Cu/CuxS为正极，阳离子向正极移动，即K十通过阳离子交换膜向Cu/CurS电极移动，B项正确；充电时，阳极发生氧化反

42、应：xCu-2e-+S2-=Cu.xS，C项错误；放电时，负极Al失电子发生氧化反应：Al-3e-+7 Al Cl;=4AhCl了，D项正确。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K2,断开K1,一段时间后，再断开K加闭合Kt,即可形成浓差电池，电流计指针偏转。下列不正确的是（)l mol.L一1（仅允许NO；通过）lmol.L一1AgNO，溶液AgN03溶液A.若先闭合K1,断开K2,电流计指针也能偏转B.充电时，当外电路通过0.1mol电子时，两电极的质量差为

43、21.6g C.放电时，右池中的NO3通过离了交换膜移向左池D.放电时，电极Y为电池的负极答案AD 解析A若先闭合K1，断开K2,充电前，左右两池浓度相等，则两极不存在电势差，电流计指针不能偏转，故A错误；B当外电路通过0.1mol电子时，阳极有0.1mol Ag被氧化，而阴极析出0.1mol Ag,质量都为10.8g,则两电极的质量差为21.6g,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N0:1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错误。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

44、的利用(H求和R都是有机物）。下列说法不正确的是（)；1一圈,.IH.,O.n-b A.电池工作时，电子从电极b流出B.负极区，发生反应2Fe3+H2S=2Fe2+S!+2H+c电池工作时，负极区要保持呈酸性D电路中每通过2mol电子，理论上可处理标准状况下H心22.4L 笨安口木解析A 根据图示，a电极生成Fe3+,Fe3和H心反应生成S和Fe2+,b电极。2和H2R反应生成比02和R,R在电极b处得到电子和H十生成H求，可知，电极a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Fe升和H心反应生成Fe2和S,离子方程式为2Fe3+H2S

45、=2Fe2+s!+2H+,B正确；电池工作时，Fe3与比S反应，存在Fe3十的溶液为酸性，因此负极区需要保持酸性，防止Fe3十水解而沉淀，C正确；每通过2mol电子，能够生成2mol Fe3+,2 mol Fe3十能够氧化1mol H2S,在标准状况下比S的体积为22.4L,D正确。三、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12g,则导线中通过mol电子。(2)如图I其他条件不变，若将CuCh溶液换为NH祀l溶液，石墨电极的反应式为这是由千NH4Cl溶液显（填

46、“酸性”方程式表示溶液显此性的原因：“碱性”或“中性”)，用离子Fe Fe CuCI.,NaCl 溶液溶液一一一，乙CuCI.,溶液图I图rr(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”铜线相连的石墨(2)电极“布“丿、上发“阴”或“阳”)极，乙装置中与生反应的反应式为。答案(l)Fe+Cu2+=Fe2+Cu 0.2(2)2H+2e-H2 t 酸性NHt+H20 NH3比O+H+(3)阴2Cl-2e-=Cht 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-=

47、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xmol,则有xmolX;X56 g-mol寸2+xmolX2 X64 g-mo尸12 g，解得x=0.2。(2)NH4Cl溶液中M廿发生水解反应：NHt压0NH3压O+H十，使溶液呈酸性，故石墨电极（即正极）上发生的反应为2H+2e-=H口。(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C厂在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2c1-2e-Cl2t。14.(2021江西南昌高三摸底）为验证反应Fe3+Ag Fe2+A

48、g十，利用如图电池装置进行实验。银电极石墨屯极0.20 mol亡AgNO走：匀价肉E穸i10molL-IFe,(SOLI)-fI.05 mol L-IFeSO,(1)由Fe2(SO心固体配制500mL 0.1 mol厂Fe2(SO心溶液，需要的仪器有胶头滴管、量筒、烧杯、玻璃棒、500mL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，Fe3十氧化性小千。(4)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液

49、。如果盐桥中电解质为KNO3,反应一段时间后，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N03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500mL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、量简、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶。Fe2(SO心为强酸弱碱盐，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Fe开水解。(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

50、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Fe”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勹(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KNO3时，NO了进入石墨电极酸性溶液中，氧化亚铁离子，c(Fe3+）又增大，致使Fe3+Ag 时间后，可观察到电流表指针反转。Ag+Fe2十平衡正向移动，故一段15.(1)高铁酸钾（K于eO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中，如图l是高铁电