全国高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第22讲 原电池 化学电源课件 新人教版

第22讲原电池化学电源考纲要求1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一考点二考点三探究高考明确考向练出高分考点一原电池的工作原理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。2.原电池的构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。氧化还原反应知识梳理1 1答案3.工作原理以锌铜原电池为例(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反应类型电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向 极，Cl移向 极氧化反应还原反应正负Zn2e=Zn2Cu22e=Cu答案(2)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。(3)图中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。1.正误判断，正确的划“”，错误的划“”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()(4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()(5)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()深度思考答案2.能用金属代替盐桥吗？答案答案不可以，在电路接通的情况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性，琼胶作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的，而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动；若用金属代替盐桥，电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，从而降低了整个电池的电势。所以，只有自由电子是不够的，应该有一个离子的通道即“盐桥”。答案题组一原电池的形成条件及正、负极的判断题组一原电池的形成条件及正、负极的判断1.有关电化学知识的描述正确的是()A.CaOH2O=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)22Ag，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.从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池解题探究2 2解析答案解析解析CaOH2O=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。答案答案D2.下列有关原电池的说法中正确的是()A.在内电路中，电子由正极流向负极B.在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极C.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D.原电池工作时，可能会伴随着热能变化解析解析A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。D解析答案3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A.中Mg作负极，中Fe作负极B.中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C.中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D.中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2解析答案解析解析中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HNO3反应失去电子作负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。答案答案B-2题组二有关盐桥电池原理的考查题组二有关盐桥电池原理的考查4.根据右图，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2Cl2e=Cl2解析答案解析解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。答案答案B5. 2013广东理综，33(2)(3)(2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(见图)，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。解析答案解析解析根据题给条件和原电池的构成条件可得：a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池，Zn作负极，Cu作正极，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池，Fe作负极，Cu作正极，Fe插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c.注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。由于金属活动性ZnFeCu，锌片或铁片作负极，由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，而是几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。答案答案 (或其他合理答案)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出甲在甲装置中，负极不和Cu2接触，避免了Cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在上述的材料中应选_作阳极。解析解析由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。锌片解析答案题组三平衡移动与题组三平衡移动与“盐桥盐桥”作用作用6.控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极解析答案解析解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成Fe2被还原，I失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，D不正确。答案答案D下列叙述中正确的是()A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B.甲组操作时，溶液颜色变浅C.乙组操作时，C2作正极D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I解析答案答案答案D1.原电池正、负极判断方法说明说明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。练后反思 方法指导2.当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。返回考点二原电池原理的“四” 个基本应用1.用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池 而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。2.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)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。正极知识梳理1 1答案3.比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作的金属比作的金属活泼。4.加快氧化还原反应的速率一个 进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。负极正极增大答案自发自发1.电工经常说的一句口头禅：“铝接铜，瞎糊弄”，所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，试说明原因：_。深度思考铜、铝接触在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成电路断路答案2.将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液。请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。答案答案答案1.将过量的两份锌粉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，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。一思两变答案答案答案2.将深度思考第2题中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。答案答案答案改变改变Zn与与H反应速率的方法反应速率的方法1.加入Cu或CuSO4，形成原电池，加快反应速率，加入Cu不影响Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H的相对量多少判断。2.加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与H反应，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响生成H2的量。反思归纳题组一判断金属的活泼性题组一判断金属的活泼性1.有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性_；(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C，活动性_；(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性_；ABCDAC解题探究2 2解析答案(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性_；(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性_。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_DBBEACDBE解析答案2.有A、B、C、D四种金属，做如下实验：将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()A.ABCD B.CDABC.DABC D.ABDC解析答案解析解析A与B用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B不易腐蚀，说明B为原电池的正极，说明金属活动性：AB；A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧烈，说明金属活动性：DA；根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：BCu；Cu能置换出C，说明金属活动性：CuC。则四种金属活动性的排列顺序是DABC。答案答案C题组二设计原电池，画出装置图题组二设计原电池，画出装置图3.请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极：_，正极：_，并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2答案 “装置图装置图”常见失分点提示常见失分点提示1.不注明电极材料名称或元素符号。2.不画出电解质溶液(或画出但不标注)。3.误把盐桥画成导线。4.不能连成闭合回路。返回反思归纳考点三化学电源1.日常生活中的三种电池(1)碱性锌锰干电池一次电池正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。Zn2OH2e=Zn(OH)2知识梳理1 1答案(2)锌银电池一次电池负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：。(3)二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是。ZnAg2OH2O=Zn(OH)22AgPbPbO2答案放电时的反应充电时的反应注：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。答案2.“高效、环境友好”的燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H正极反应式O22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用O24e4H=2H2O2H24OH4e=4H2O答案1.可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？深度思考答案答案答案2.(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的pH_。(填“减小”、“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的pH_。(填“减小”、“增大”或“不变”)减小减小减小增大答案题组一判断正、负极，书写化学电源电极反应式题组一判断正、负极，书写化学电源电极反应式1.Li-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 液 是 L i A l C l4- - S O C l2。 电 池 的 总 反 应 可 表 示 为 4 L i 2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。解析解析分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。负极材料为Li(还原剂)，4Li4e=4Li。锂4Li4e=4Li解题探究2 2解析答案(2)电池正极发生的电极反应为_。解析解析正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。2SOCl24e=4ClSSO2解析答案2.Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl试书写该电池的正、负极电极反应式。答案答案负极：Mg2e=Mg2正极：2AgCl2e=2Ag2Cl答案3.铝-空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3；负极：_；正极：_。4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH答案题组二题组二“一池多变一池多变”的燃料电池的燃料电池4.以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)负极：_；正极：_；总反应式：_。CH48e2H2O=CO28H2O28e8H=4H2OCH42O2=CO22H2O答案(2)碱性介质(如KOH)负极：_；正极：_；总反应式：_。(3)固体电解质(高温下能传导O2)负极：_；正极：_；总反应式：_。CH48e4O2=CO22H2O2O28e=4O2CH42O2=CO22H2O2O28e4H2O=8OH答案(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下负极：_；正极：_；总反应式：_。CH42O2=CO22H2O答案题组三题组三“久考不衰久考不衰”的可逆电池的可逆电池5.一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 molL1的KOH溶液。(1)写出放电时的正、负极电极反应式。答案答案负极：H22e2OH=2H2O；正极：2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH。答案(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。答案答案阴极：2H2O2e=H22OH；阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O。技巧点拨技巧点拨负极与阴极颠倒，正极与阳极颠倒，即得各自电极反应式。答案6.(2014新课标全国卷，12)2013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()A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC.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迁移解析答案解析解析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，发生还原反应的是锰元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，故正确。答案答案C1.化学电源化学电源中电极反应式书写的一般步骤中电极反应式书写的一般步骤“加减法”书写电极反应式(1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH，若电解质溶液为酸性，则H必须写入正极反应式中，O2生成水。练后反思方法指导(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。(4)燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能出现OH，碱性溶液中不能出现H，水溶液中不能出现O2，而熔融电解质中O2被还原为O2。2.锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCnxe=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCnnCLiMO2。返回探究高考明确考向1.(2015江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()解析答案C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；答案答案D2.(2015天津理综，4)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()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解析答案C项，在乙池中Cu22e=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，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，错误。答案答案C解析解析A项，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，错误；3.(2015全国卷，11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O解析答案解析解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，O2与C6H12O6发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H离子通过，则正极反应为O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，H离子在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。答案答案A4.(2015浙江理综，11)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()A.X是电源的负极B.阴极的电极反应式是H2O2e=H2O2、CO22e=COO2C.总反应可表示为H2OCO2H2COO2D.阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11解析答案解析解析由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故X极为电源的负极，A、B项正确；C项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程式正确；D项，因阳极电极反应式为2O24e=O2，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为21，错误。答案答案D5.2015四川理综，11(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li F e S2= = = F e 2 L i2S ， 正 极 反 应 式 是_。FeS24Li4e=Fe2Li2S或FeS24e=Fe2S2答案6.2015安徽理综，25(4)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的H向_极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。解析答案解析解析0t1时，Al表面被氧化发生钝化，Al作负极，Cu作正极，正极反应为2He=NO2H2O；原电池工作时，阳离子向正极做定向移动；t1时铝表面在浓HNO3中全部钝化后，氧化膜阻止了铝的进一步氧化，然后铜作负极，电流方向发生变化。答案答案2He=NO2H2O正常温下铝在浓HNO3中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应，然后铜与浓HNO3反应7.2015全国卷，26(1)(2)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。(1)该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。解析解析根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极Zn失去电子生成Zn2，正极MnO2得到电子生成MnOOH，从而可写出正极和负极的电极反应式，然后在遵循电子守恒的前提下，将两极反应式加合可得电池反应的离子方程式。MnO2eH=MnOOHZn2MnO22H=Zn22MnOOH解析答案(2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌_g。(已知F96 500 Cmol1)0.05解析答案返回练出高分1.X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应：Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡；M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极；Z2H2O(冷水)=Z(OH)2H2；水溶液中，XY2=X2Y。则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为()A.ZXYMN B.ZYXMNC.ZXYNM D.XYMNZ解析答案解析解析Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡，证明M为原电池的正极，所以活动性：YM；在原电池反应中，电子流出的电极为负极，电子流入的电极为正极，由于电子从M极流出，经过外电路，流入N极，所以活动性：MN；Z2H2O(冷水)=Z(OH)2H2，证明Z的活动性很强，是题目提供的所有的元素中最强的；水溶液中，XY2=X2Y，则证明活动性：XY。所以这五种金属的活动性由强到弱的顺序为ZXYMN 。答案答案A2.某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO4 5Fe2(SO4)3K2SO48H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A.乙烧杯中发生还原反应B.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小C.电池工作时，盐桥中的移向甲烧杯D.外电路的电流方向是从a到b解析答案解析解析由2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极。A项，b为负极，则乙烧杯中发生氧化反应，故A错误；D项，由上述分析可知，a为正极，外电路中电流由正极流向负极，即从a流向b，故D正确。答案答案D3.将反应IO5I6H3I23H2O设计成如下图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流表指针发生偏转，一段时间后，电流表指针回到零，再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，电流表指针再次发生偏转。下列判断不正确的是()A.开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D.两次电流表指针偏转方向相反解析答案答案答案B4.甲醇、氧气和强碱溶液作电解质的手机电池中的反应为2CH3OH3O24OH6H2O。有关说法正确的是()A.放电时，CH3OH参与反应的电极为正极B.放电时，负极电极反应：CH3OH8OH6e =6H2OC.标况下，通入11.2 L O2完全反应有1 mol电子转移D.充电时电解质溶液的pH逐渐减小解析答案C项标况下，11.2 L O2的物质的量为0.5 mol，所以11.2 L O2完全反应有0.5 mol42 mol电子转移，错误；D项充电时，反应从右向左进行，OH离子浓度增大，溶液pH逐渐升高，错误。答案答案B解析解析A项放电时，CH3OH发生氧化反应，所以CH3OH参与反应的电极为负极，错误；5.甲醇燃料电池容易携带、容易存储等优点，目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源。如图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型，下列有关说法正确的是()A.Y极为电池的负极B.X极的电极反应式：CH3OHH2O6e=CO26HC.若常温下用该电池电解100 mL KCl溶液至pH12时，电池质子交换膜迁移的A为0.01 molD.空气以20%为氧气计算，X极每消耗1 mol甲醇，Y极必消耗168 L空气中的氧气解析答案D项，没有给出氧气所处的条件，不能求出氧气的体积。答案答案B6.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列说法不正确的是()A.在熔融电解质中，O2向负极定向移动B.电池的总反应为2C4H1013O2=8CO210H2OC.通入空气的一极是正极，电极反应为O24e=2O2D.通入丁烷的一极是负极，电极反应为C4H10 26e13O2=4CO2 5H2O解析答案解析解析A项，原电池中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以在熔融电解质中，O2移向负极，故A正确； B项，电池的总反应与丁烷燃烧的化学方程式相同，为2C4H1 013O2=8CO210H2O，故B正确； C项，通入空气的一极是正极，在该极上是氧气发生得电子的还原反应，电极反应为O24e=2O2，故C正确； D项，通入丁烷一极是负极，该极上发生失电子的氧化反应，正确的电极反应式为C4H1013O226e=4CO25H2O，故D错误。答案答案D7.人工光合作用能够借助太阳能用CO2和水制备化学原料，如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法中正确的是()A.催化剂a处通CO2气体，催化剂b处加水B.催化剂a处发生的反应为2H2O4e=O24HC.该电池的电解质溶液可采用HCOOH溶液D.在合成HCOOH的过程中，电池内部的H的物质的量浓度不发生改变解析答案解析解析根据电子流向，左边为负极，右边为正极，电极反应式为负极：2H2O4e=4HO2；正极：2CO24e4H=2HCOOH。A项，a处加入H2O，b处通CO2，错误；D项，电池总反应式为2CO22H2O=2HCOOHO2，HCOOH电离出H，所以H浓度应增大。答案答案C8.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害，一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时，可以通过传感器显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是Y2O3-Na2O，O2可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的是()A.瓦斯分析仪工作时，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bC.电极a的反应式为CH44O28e=CO22H2OD.当固体电解质中有1 mol O2通过时，电子转移4 mol解析答案解析解析A项，电子不能在电池内电路流动，只能在外电路中流动，故A错误；B项，氧气在正极(电极b)得电子发生还原反应，生成的O2流向负极(电极a)与甲烷发生反应，故B错误；C项，甲烷失去电子，在负极发生氧化反应，电极反应为CH44O28e=CO22H2O，故C正确；D项，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，故D错误。答案答案C9.钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池总反应为NaTi2(PO4)3 2Na2NiFe (CN)6Na3Ti2(PO4)3 2NaNiFe(CN)6(注：其中P的化合价为5，Fe的上标、代表其价态)。下列说法不正确的是()A.放电时，NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应B.放电时，负极材料中的Na脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na嵌入到正极材 料中C.充电过程中阳极反应式为2NaNiFe(CN)62Na2e=2Na2NiFe (CN)6D.该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na的浓度基本保持不变解析答案解析解析A项，放电时，NaTi2(PO4)3Na3Ti2(PO4)3，Ti的化合价由4 3价，发生还原反应；C项，阳极反应式为Na3Ti2(PO4)32e=NaTi2(PO4)32Na，阴极反应式为2NaNiFe(CN)62e2Na=2Na2NiFe(CN)6。答案答案C解析答案解析解析放电时，电极反应式为负极：Lie=Li，正极：FePO4eLi=LiFePO4；充电时，电极反应式为阴极：Lie=Li，阳极：LiFePO4e=LiFePO4。C项，充电时，Li在阳极生成，移向阴极得e生成Li，Fe2失去电子生成Fe3和结合生成FePO4。答案答案C11.随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li的高分子材料，隔膜只允许 Li通过，电池反应式为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。下列说法不正确的是()A.充电时Li从右边流向左边B.放电时，正极锂的化合价未发生改变C.充电时B作阳极，该电极放电时的电极反应式为Li1x CoO2xLixe=LiCoO2D.废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li进入石墨中而有利于回收解析答案解析解析根据电池反应式知，负极反应式为LixC6xe=C6xLi，正极反应式为Li1xCoO2xLixe=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以放电时A是负极、B是正极，充电时，A是阴极、B是阳极，锂离子向阴极移动，则Li从右边流向左边，故A正确；无论放电还是充电，Li元素化合价都是1价，所以化合价不变，故B正确；充电时，B电极是阳极，放电时是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为Li1x CoO2xLixe=LiCoO2，故C正确；根据电池反应式知，充电时锂离子进入石墨中，故D错误。答案答案D12. MgAgCl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电池，电池的总反应可表示为Mg2AgCl=MgCl22Ag。下列关于该电池的说法错误的是()A.该电池工作时，正极反应为2AgCl2e=2Cl2AgB.该电池的负极材料可以用金属铝代替C.有24 g Mg被氧化时，可还原得到108 g AgD.装有该电池的鱼雷在水中进行时，海水作为电解质溶液解析答案解析解析A项，由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，故金属Mg作负极，正极反应为2AgCl2e=2Cl2Ag，故A正确；B项，该电池的负极材料可以用金属铝代替，故B正确；C项，电极反应式：Mg2e=Mg2，24 g Mg即1 mol被氧化时，转移电子是2 mol，正极反应为2AgCl2e=2Cl2Ag，可还原得到216 g Ag，故C错误；D项，因为该电池能被海水激活，海水可以作为电解质溶液，故D正确。故答案选C。答案答案C13.(2014海南，16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)解析解析结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从ab，那么电流方向则是ba。ba解析答案(2)电池正极反应式为_。解析解析根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2eLi=LiMnO2。MnO2eLi=LiMnO2解析答案(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。解析解析因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。否电极Li是活泼金属，能与水反应解析答案(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为_。K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为_。2 1解析答案14.全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。下图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的锌铜原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。解析解析传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。电解质溶液抑制硫酸亚铁的水解解析答案解析答案解析解析正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为2He=VO2H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为V3得电子生成V2的反应。解析解析充电时阳极反应式为VO2H2Oe=2H，故充电完毕的正极电解液为溶液，而放电完毕的正极电解液为VO2溶液，故正极电解液可能是选项a、c、d。acd解析答案(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。解析解析充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸，故H可以通过隔膜。H解析答案返回