全国版2019版高考化学一轮复习第9章电化学基础第1节原电池化学电源学案.doc

全国版2019版高考化学一轮复习第9章电化学基础第1节原电池化学电源学案考试说明1了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。命题规律本节内容是高考的常考点，其考查形式一般以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。考点1原电池及其工作原理1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2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。3工作原理(以铜一锌原电池为例)(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。(2)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。(3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。(4)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。(5)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。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。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)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。()(2)在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极。()(3)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。()(4)某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。()(5)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极、铜作正极。()(6)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。()题组一 原电池的工作原理1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()A B C D答案D解析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如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上作了如下记录，其中合理的是()A B C D答案D解析由图可知，该电池反应为：ZnH2SO4=ZnSO4H2，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路中电流由正极流向负极，、错误；Zn失去电子被氧化成Zn2，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H在正极上得到电子，析出H2，、正确。题组二 原电池正负极的判断3原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是 ()A(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D(4)中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2答案B解析(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。4用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是()在外电路中，电子由铜电极流向银电极正极反应：Age=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A B C D答案B解析该原电池中铜作负极，银作正极，电子由铜电极流向银电极，正确；该原电池中Ag在正极上得到电子，电极反应为Age=Ag，正确；实验过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，错误；该原电池的总反应为Cu2Ag=Cu22Ag，正确。原电池正负极的判断方法考点2原电池原理的应用1比较金属活泼性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。2加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。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。3设计制作化学电源(1)必须是能自发进行的氧化还原反应。(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(3)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选择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的电解质溶液中。实例：根据Cu2Ag=Cu22Ag设计电池：4用于金属的防护使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。对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。因此，原电池中负极的金属性不一定比正极活泼。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)电工操作中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜、铝在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成断路。()(2)镀锌铁皮与镀锡铁皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者。()(3)生铁比纯铁更耐腐蚀。()(4)铁与HCl反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率加快。()(5)CH2O=COH2可设计成原电池。()(6)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能。()题组一 判断金属的活动性强弱1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溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，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()AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE答案B解析A、B相连时，A为负极，金属活动性：AB；C、D相连时，电流由D导线C，说明C为负极，金属活动性：CD；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，说明C为正极，金属活动性：AC；B、D相连后，D极发生氧化反应，说明D为负极，金属活动性：DB；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，说明金属活动性BE。由此可知，金属活动性：ACDBE，B项正确。2根据下图可判断下列离子方程式中错误的是()A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)答案A解析题图所示装置是原电池的构成装置，左图中Cd为负极，发生的是Cd置换出Co的反应，即Cd的金属活动性强于Co，B正确；右图中Co为负极，Co置换出Ag，说明Co的金属活动性强于Ag，D正确；综上可知，Cd的金属活动性强于Ag，所以Cd可以置换出Ag，C正确，A错误。题组二 改变化学反应速率3一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是 ()A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固体C加入少量NH4HSO4固体D加入少量CuSO4溶液答案D解析由于是一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应，产生H2的量由HCl决定。加入NaOH溶液，消耗HCl，使c(H)减小，n(H)减小，速率减慢且H2量减少，故A错误；加入CH3COONa，c(H)减小，速率减慢，故B错误；加入NH4HSO4，c(H)增大，n(H)增大，速率加快，且H2量增多，故C错误；加入CuSO4，Zn可置换出Cu，形成原电池加快速率，n(H)不变，生成H2量不变，故D正确。4选择合适的图像：(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，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)的关系是_。(2)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，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。答案(1)A(2)B(3)C解析(1)当加入少量CuSO4溶液，Zn可以置换Cu，构成原电池，速率加快，但由于部分Zn参与置换Cu的反应，H2的量减少，故选A。(2)Zn与CuSO4溶液反应置换Cu，Zn、Cu、H2SO4构成原电池，加快反应速率，但由于Zn足量，n(H)不变，H2的量不变，故选B。(3)加入CH3COONa，c(H)减少，但n(H)不变，故速率减慢，H2的量不变，故选C。题组三 设计原电池5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。(1)完成原电池甲的装置示意图(见下图)，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。(2)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_。(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_ _。答案(1)(2)电极逐渐溶解(3)甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小解析(1)设计原电池时，应选用活泼性不同的两种金属，电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子。(2)由所给电极材料可知，当铜片作电极时，Cu一定是正极，则负极是活泼的金属失去电子发生氧化反应，反应现象是电极逐渐溶解。(3)以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Zn和Cu2的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2的接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。设计制造原电池的过程考点3化学电源1一次电池2二次电池铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)(1)放电时的反应负极反应：Pb2eSO=PbSO4，正极反应：PbO22eSO4H=PbSO42H2O，总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。电解质溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)充电时的反应阴极反应：PbSO42e=PbSO，阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO，总反应：2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4。3燃料电池氢氧燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。(1)化学电源电极反应式的书写书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有：拆分法a写出原电池的总反应，如2Fe3Cu=2Fe2Cu2。b把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe32e=2Fe2负极：Cu2e=Cu2加减法a写出总反应，如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。b写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Lie=Li(负极)，c利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。(2)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。如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为：CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料电池总反应式为CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。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都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：a酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O。b碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH。c固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2。d熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O22CO24e=2CO。第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。()(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)固体电解质(高温下能传导O2)，甲醇燃料电池负极反应式：2CH3OH12e6O2=2CO24H2O。()(5)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H24e=4H。()(6)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下，甲烷燃料电池正极电极反应式：3O212e6CO2=6CO。()题组一 一次电池1纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是()AZn为负极，发生氧化反应B电池工作时，电子由MnO2流向ZnC正极反应：MnO2eH2O=MnOOHOHD电池总反应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH答案B解析Zn是活泼金属，作该电池的负极，失去电子发生氧化反应，A正确；电池工作时，电子由负极流向正极，即电子由Zn流向MnO2，B错误；类似于锌锰干电池，MnO2在正极上得电子被还原生成MnOOH，则正极的电极反应式为MnO2H2Oe=MnOOHOH，C正确；负极反应式为Zn2OH2e=Zn(OH)2，结合正、负极反应式及得失电子守恒可知，该电池的总反应式为Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH，D正确。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_。(2)两种锌锰电池的构造如图所示。与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是_。答案(1)MnO2He=MnOOH(或MnO2NHe=MnOOHNH3)2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2(2)消耗的负极改装在电池的内部，碱性电池不易发生电解质泄漏；碱性电池使用寿命较长，金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高(答一条即可)解析(1)反应物MnO2中Mn是4价，生成物MnOOH中Mn是3价，锰元素化合价降低，根据“正极是氧化剂得到电子生成还原产物”可写出：MnO2eMnOOH，NH4Cl水解显“酸性”提供H，再依据电荷守恒和质量守恒，在左边补充“H”(或左边补充“NH”右边补充“NH3”)：MnO2He=MnOOH(或MnO2NHe=MnOOHNH3)。根据“负极为还原剂失去电子生成氧化产物”可写出负极反应式：Zn2e=Zn2，正极反应式乘以2与负极反应式相加得到总反应式：2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2。(2)锌负极由外壳改装到电池内部，避免了因锌筒的腐蚀而发生电解质泄漏的问题；金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高，锌由与酸性电解质接触改为与碱性电解质接触，防止电池不工作时锌直接被酸性介质氧化，延长了电池的使用寿命。题组二 二次电池可充电电池3我国科学家最近发明“可充电NaCO2电池”，示意图如图。该电池的工作原理为4Na3CO22Na2CO3C。下列说法错误的是()A放电时，Na由钠箔端向多壁碳纳米管端移动B放电时，正极的电极反应式为3CO24Na4e=2Na2CO3CC该电池不宜在高温下使用D放电时，电子由多壁碳纳米管经四甘醇二甲醚溶液流向钠箔答案D解析放电时为原电池，钠箔上Na失电子生成Na，故钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，原电池中阳离子向正极移动，即Na由钠箔端向多壁碳纳米管端移动，故A正确；放电时正极发生还原反应，二氧化碳得电子生成单质碳，电极反应式为4Na3CO24e=2Na2CO3C，故B正确；钠箔在高温下易熔化，所以温度不能过高，故C正确；放电时，电子由钠箔经负载流向多壁碳纳米管，故D错误。题组三 燃料电池4直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是()A通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应B正极的电极反应式为O24e2H2O=4OHC该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能D负极的电极反应式为2NH36e3O2=N23H2O答案D解析通入O2的电极是正极，O2发生还原反应，A错误；该电池的电解质是固态氧化物，其中自由移动的阴离子是O2，正极的电极反应式应为O24e=2O2，B错误；该燃料电池的能量转化效率较高，但不能将化学能全部转化为电能，C错误；在负极NH3发生氧化反应生成N2和水，D正确。5乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应为2CH2=CH2O22CH3CHO。下列有关说法正确的是()Aa电极发生还原反应B放电时，每转移2 mol电子，理论上需要消耗28 g乙烯Cb极反应式为O24e2H2O=4OHD电子移动方向：电极a磷酸溶液电极b答案B解析由题图可以看出a极通入乙烯，作负极，放电时乙烯发生氧化反应生成乙醛，A错误；CH2=CH2CH3CHO中碳元素化合价变化，可以看出每转移2 mol电子有1 mol乙烯被氧化，B正确；电解质溶液显酸性，b极通入氧气，放电后生成水，电极反应式为O24e4H=2H2O，C错误；放电时电子从负极通过外电路向正极移动，D错误。原电池中电极反应式的书写(1)书写一般步骤(2)复杂电极反应式的书写1.xx全国卷全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多答案D解析原电池工作时，Li向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S82Li2e=Li2S8、3Li2S82Li2e=4Li2S6、2Li2S62Li2e=3Li2S4、Li2S42Li2e=2Li2S2等，A正确；电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02 mol，质量为0.14 g，B正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C正确；电池充电时电极a发生反应：2Li2S22e= Li2S42Li，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少，D错误。2xx全国卷MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A负极反应式为Mg2e=Mg2B正极反应式为Age=AgC电池放电时Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2答案B解析MgAgCl电池中，Mg为负极，AgCl为正极，故正极反应式应为AgCle=AgCl，B错误。3xx浙江高考金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4MnO22nH2O=4M(OH)n已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)nD在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜答案C解析A项，采用多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于O2扩散至电极表面；B项，单位质量的Mg、Al、Zn反应，Al转移的电子数最多，故Al空气电池的理论比能量最高；C项，由于电池中间为阴离子交换膜，故Mn不能通过，则正极的电极反应式为O24e2H2O=4OH；D项，在Mg空气电池中，负极的电极反应式为Mg2e=Mg2，为防止负极区沉积Mg(OH)2，可采用阳离子交换膜阻止OH进入负极区。4xx全国卷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答案A解析负极发生氧化反应，生成CO2气体，A错误；微生物电池中的化学反应速率较快，即微生物促进了反应中电子的转移，B正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C正确；电池总反应是C6H12O6与O2反应生成CO2和H2O，D正确。5xx江苏高考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()A反应CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B电极A上H2参与的电极反应为H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO答案D解析CH4中的C为4价，反应后生成的CO中C为2 价，每消耗1 mol CH4转移6 mol e，A错误；从装置图看，电池工作过程中没有OH参与，B错误；该燃料电池中，电极B为正极，电极A为负极，电池工作时，CO移向负极，C错误；在电极B上O2得到电子与CO2反应转化为CO，D正确。6高考集萃(1)xx北京高考Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。作负极的物质是_。正极的电极反应式是_。(2)xx天津高考氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(3)xx广东高考一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应。放电时负极Al的电极反应式为_。答案(1)FeNO8e10H=NH3H2O(2)H22OH2e=2H2O(3)Al7AlCl3e=4Al2Cl解析(1)由图可知，Fe失电子作负极，正极是NO得电子变成NH。(2)碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应，在碱性条件下氢气放电生成H2O。(3)放电时，负极发生氧化反应，且AlCl参加反应，其反应式为Al3e7AlCl=4Al2Cl。时间：45分钟满分：100分一、选择题(每题8分，共72分)1下列电池工作时，O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池答案B解析氢燃料电池中，负极上H2放电，正极上O2放电，A、C、D中均不存在O2放电，故选B。2按如图所示进行实验，下列说法不正确的是()A装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B装置甲、乙中的能量变化均为化学能转化为电能C装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D装置乙中负极的电极反应式：Zn2e=Zn2答案B解析甲中发生的反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2，锌片表面产生气泡；乙中铜、锌接触放入稀硫酸中形成原电池，Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2，铜片表面产生气泡，A正确。乙中化学能转化为电能，但甲中未形成原电池，无化学能与电能的转化，B错误。乙中锌、铜之间用导线连接电流计，形成原电池，Zn作负极，Cu作正极，导线中有电流产生，电流计指针发生偏转，C正确。乙中Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2，D正确。3如图所示是一个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=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迁移答案C解析由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li从负极(b)向正极(a)迁移，A、D正确；该电池放电时，负极：xLixe=xLi，正极：Li1xMn2O4xLixe=LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C错误；由放电反应可得充电时的反应，B正确。4工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是()A图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2B图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu2e=Cu2C由实验现象可知：金属活动性CuCrD两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极答案B解析图1为原电池装置，铜为正极，氢离子得电子生成氢气；图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜为负极，铬电极为正极，负极发生Cu2e=Cu2；由图1根据原电池原理知金属铬的活动性比铜强；图1中，电子由Cr经导线流向Cu，图2中电子由Cu极经导线流向Cr。5通过NO传感器可监测汽车排放的尾气中NO含量，其工作原理如图所示，下列说法正确的是()AO2向正极移动B负极的电极反应式为NO2eO2=NO2CO2的电极反应产物是H2OD反应消耗的NO与O2的物质的量之比为12答案B解析根据工作原理图知，Pt电极上氧气得电子发生还原反应，作正极，NiO电极上NO失电子发生氧化反应，则NiO为负极；正极上电极反应式为O24e=2O2，负极上电极反应式为NO2eO2=NO2。由图可知O2移向NiO电极，即向负极移动，故A错误；NiO电极上NO失电子和O2反应生成二氧化氮，所以电极反应式为NOO22e=NO2，故B正确；正极上电极反应式为O24e=2O2，故C错误；反应消耗的NO与O2的物质的量之比为21，故D错误。6据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为3价)和H2O2作原料的燃料电池，其负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A该电池的负极反应为BH8OH8e=BO6H2OB电池放电时Na从b极区移向a极区C每消耗3 mol H2O2，转移的电子为3 molD电极a采用MnO2作电极材料答案A解析电池总反应为BH4H2O2=BO6H2O，正极反应为H2O22e=2OH，总反应减去正极反应即可得到负极反应，A正确；在电池中电极a为负极，电极b为正极，在电池放电过程中阳离子向正极移动，B错误；通过正极反应方程式可知，每消耗3 mol H2O2转移电子6 mol，C错误；电极a作负极，电极b作正极，正极用MnO2作电极，D错误。7人工光合系统装置(如图)可实现以CO2和H2O合成CH4。下列说法不正确的是()A该装置为原电池，且铜为正极B电池工作时，H向Cu电极移动CGaN电极表面的电极反应式为2H2O4e=O24HD反应CO22H2OCH42O2中每消耗1 mol CO2转移4 mol e答案D解析该装置中，根据电子流向知，GaN是负极、Cu是正极，负极反应式为2H2O4e=4HO2，正极反应式为CO28e8H=CH42H2O，电解质溶液中阳离子向正极移动，据此分析可知：铜为原电池正极，A正确；电池工作时，H向正极，即铜电极移动，B正确；负极表面发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=O24H，C正确；反应CO22H2OCH42O2中每消耗1 mol CO2，生成2 mol O2，转移8 mol e，D错误。8NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示，该电池在放电过程中石墨电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。下列说法正确的是()A放电时，NO向石墨电极迁移B石墨附近发生的反应为NOO2e=NOC电池总反应式为4NO2O2=2N2O5D当外电路通过4 mol e，负极上共产生2 mol N2O5答案C解析以NO2、O2和熔融KNO3制作的燃料电池，在使用过程中，O2通入石墨电极，则石墨电极为原电池的正极，石墨电极为原电池的负极，NO2被氧化，N元素化合价升高，故生成的氧化物Y为N2O5。放电时，NO向负极移动，即向石墨电极迁移，A错误；由装置图可知，O2和N2O5(Y)在石墨电极上发生还原反应，电极反应式为O22N2O54e=4NO，B错误；电池的负极反应式为4NO24NO4e=4N2O5，故电池总反应式为4NO2O2=2N2O5，C正确；当外电路中通过4 mol e时，负极上产生4 mol N2O5，D错误。9某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()A正极反应为AgCle=AgClB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离子答案D解析正极反应式为Cl22e=2Cl，A错误；负极上电极反应AgeCl=AgCl，所以交换膜左侧负极上产生大量白色沉淀，B错误；用NaCl代替HCl，正、负极电极反应式都不变，故电池总反应也不变，C错误；当电路中转移0.01 mol e时，左侧产生0.01 mol Ag，会消耗0.01 mol Cl，同时H通过交换膜转移到右侧的为0.01 mol，故左侧共减少0.02 mol，D正确。二、非选择题(共28分)10(12分)(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_(填字母，下同)。aC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0b2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0cNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。(2)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH3O2=2CO24H2O，则c电极是_(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为_。若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标况下的体积为_L。答案(1)bO24e2H2O=4OH(2)负极CH3OH6eH2O=CO26H11.2解析(1)根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。原电池正极发生还原反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现H，故正极的电极反应为O24e2H2O=4OH。(2)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH6eH2O=CO26H，线路中转移2 mol电子时消耗氧气0.5 mol，标况下体积为11.2 L。11(16分)(1)以Al和NiOOH为电极，NaOH溶液为电解液，可以组成一种新型电池，放电时NiOOH转化为Ni(OH)2。该电池的负极反应式为_ _，电池总反应的化学方程式为_ _。(2)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。放电时负极反应为_ _，正极反应为_ _。放电时电子由_极流向_极。放电时1 mol K2FeO4发生反应，转移电子数是_。答案(1)Al4OH3e=AlO2H2OAl3NiOOHNaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2(2)Zn2e2OH=Zn(OH)22FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH负正1.8061024解析(1)放电时Al失电子，生成的Al3与NaOH溶液反应生成AlO。放电时，NiOOH转化为Ni(OH)2，故电池的总反应式为Al3NiOOHNaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2(2)放电时锌在负极发生氧化反应，因为电解质是碱，故负极反应是Zn2e2OH=Zn(OH)2，正极反应为2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH。电子由负极流出，通过外电路流向正极，每1 mol K2FeO4发生反应，转移电子是3 mol，数目是1.8061024。