2019版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化第21讲原电池化学电源课件.ppt

第21讲原电池化学电源 第六章化学反应与能量 考纲要求 1 理解原电池的构成 工作原理及应用 能书写电极反应和总反应方程式 2 了解常见化学电源的种类及其工作原理 微专题20新型电源及电极反应式的书写 探究高考明确考向 考点二化学电源 内容索引 考点一原电池的工作原理及应用 课时作业 原电池的工作原理及应用 考点一 知识梳理 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 3 工作原理以锌铜原电池为例 1 反应原理 氧化反应 还原反应 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 正 负 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 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 正误判断 辨析易错易混 1 理论上说 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 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 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 答案 7 一般来说 带有 盐桥 的原电池比不带 盐桥 的原电池效率高 8 由于CaO H2O Ca OH 2 可以放出大量的热 故可把该反应设计成原电池 答案 原电池正负极的判断方法 1 由组成原电池的电极材料判断 一般是活动性较强的金属为 极 活动性较弱的金属或能导电的非金属为 极 2 根据电流方向或电子流动方向判断 电流由 极流向 极 电子由 极流向 极 答案 深度思考 提升思维能力 负 正 正 负 负 正 3 根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断 在原电池的电解质溶液内 阳离子移向 极 阴离子移向 极 4 根据原电池两极发生的变化来判断 原电池的 极失电子发生氧化反应 其 极得电子发生还原反应 5 根据现象判断 一般情况下 溶解的一极为 极 增重或有气体逸出的一极为 极 答案 正 负 负 正 负 正 提示判断电极时 不能简单地依据金属的活动性顺序来判断 要看反应的具体情况 例如 Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子 Al作负极 Mg作正极 Fe Al在浓HNO3中钝化 比Cu等金属更难失电子 Cu等金属作负极 Fe Al作正极 解题探究 题组一原电池的工作原理1 1 下列装置属于原电池的是 答案 2 在选出的原电池中 是负极 电极反应为 是正极 电极反应为 Fe Fe 2e Fe2 Cu 2H 2e H2 A 中Mg作负极 中Fe作负极B 中Mg作正极 电极反应式为6H2O 6e 6OH 3H2 C 中Fe作负极 电极反应式为Fe 2e Fe2 D 中Cu作正极 电极反应式为2H 2e H2 2 2017 信阳质检 分析下图所示的四个原电池装置 其中结论正确的是 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2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 负极反应式为2Al 8OH 6e 4H2O 二者相减得到正极反应式为6H2O 6e 6OH 3H2 B正确 中Cu是正极 电极反应式为O2 2H2O 4e 4OH D错 1 Fe作负极 发生氧化反应时 失2e 变成Fe2 而不是Fe3 2 书写某一极电极反应式时 若书写困难 也可先写另一极的电极反应式 用 减法 来处理 即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极反应式 前提是电量守恒 题组二聚焦 盐桥 原电池3 2017 太原市第五中学高三模拟 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2H 2e H2 D 烧杯b中发生的反应为2Cl 2e Cl2 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 O2 2H2O 4e 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 Zn 2e Zn2 4 控制适合的条件 将反应2Fe3 2I 2Fe2 I2设计成如下图所示的原电池 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 在甲中加入FeCl2固体 乙中的石墨电极为负极 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 在甲中加入FeCl2固体 平衡2Fe3 2I 2Fe2 I2向左移动 I2被还原为I 乙中石墨为正极 D不正确 题组三原电池工作原理的应用5 2018 江门质检 M 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 电极反应为E2 2e E N 2e N2 则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是A P M N EB E N M PC P N M ED E P M N 答案 解析 解析由 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 6 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 盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管 答案 请回答下列问题 1 电极X的材料是 电解质溶液Y是 填化学式 2 银电极为电池的 极 其电极反应为 3 盐桥中的 Cu AgNO3 正 Ag e Ag Cu NO3 2 原电池设计类试题的解题思路 1 利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应 还原反应 2 选择合适的电极材料和电解质溶液 3 画出原电池装置图 画图时应注意 电极材料 电解质溶液 简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等 7 银器日久表面会逐渐变黑 这是因为生成了硫化银 有人设计用原电池原理进行 抛光 其处理方法 将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中 再将变黑的银器浸入溶液中 放置一段时间后 黑色会褪去 而银器恢复光泽 且不会损失 试回答 1 氯化钠溶液的作用是 答案 解析 为电解质溶液 起导电作用 解析要善于抓住题给信息 黑色会褪去 而银器恢复光泽 且不会损失 必然发生Ag2S Ag 显然这是原电池的正极反应 Ag2S 2e 2Ag S2 负极反应为活泼金属Al发生氧化反应 Al 3e Al3 正极生成的S2 和负极生成的Al3 在溶液中发生双水解反应 2Al3 3S2 6H2O 2Al OH 3 3H2S 与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合 原电池的总反应为上述三个反应的和 3Ag2S 2Al 6H2O 6Ag 2Al OH 3 3H2S 2 在此原电池反应中 负极发生的电极反应为 正极发生的电极反应为 3 反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体 溶液中发生的反应为 原电池总反应方程式为 答案 2Al 6e 2Al3 3Ag2S 6e 6Ag 3S2 6H2O 2Al OH 3 3H2S 2Al3 3S2 6H2O 6Ag 2Al OH 3 3H2S 3Ag2S 2Al 化学电源 考点二 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 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH 负极反应 总反应 Zn 2MnO2 2H2O 2MnOOH Zn OH 2 2 锌银电池 一次电池负极反应 Zn 2OH 2e Zn OH 2 正极反应 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 总反应 知识梳理 Zn 2OH 2e Zn OH 2 Zn Ag2O H2O Zn OH 2 2Ag 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 放电时的反应a 负极反应 b 正极反应 c 总反应 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 充电时的反应a 阴极反应 b 阳极反应 Pb PbO2 注可充电电池的充 放电不能理解为可逆反应 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 2H2 4OH 4e 4H2O O2 4e 4H 2H2O 对常见化学电源的认识与理解 1 铅蓄电池放电时 正极与负极质量均增加 2 手机 电脑中使用的锂电池属于一次电池 解析锂离子电池属于可充电电池 即二次电池 3 若使反应Fe 2Fe3 3Fe2 以原电池方式进行 可用锌铁作电极材料 解析若用锌和铁作电极 则电极反应就变为Zn 2Fe3 Zn2 2Fe2 正误判断 辨析易错易混 答案 解析 答案 4 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 解析MnO2不是催化剂 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 解析燃料电池直接将化学能转变为电能 6 氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2 4e 4H 解析负极反应应写为2H2 4e 4OH 4H2O 解析 答案 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法 1 酸性条件总反应式 正极反应式 负极反应式 深度思考 提升思维能力 CH4 2O2 CO2 2H2O2O2 8H 8e 4H2OCH4 8e 2H2O CO2 8H 答案 2 碱性条件总反应式 正极反应式 负极反应式 3 固体电解质 高温下能传导O2 总反应式 正极反应式 负极反应式 2O2 4H2O 8e 8OH CH4 2O2 CO2 2H2O2O2 8e 4O2 CH4 4O2 8e CO2 2H2O 答案 4 熔融碳酸盐 如熔融K2CO3 环境下总反应式 正极反应式 负极反应式 CH4 2O2 CO2 2H2O 解题探究 题组一根据图示理解化学电源1 一次电池的工作原理 2017 银川一模 普通锌锰干电池的简图如图所示 它是用锌皮制成的锌筒作电极 中央插一根碳棒 碳棒顶端加一铜帽 在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物 并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜 隔膜外是用氯化锌 氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液 该电池工作时的总反应为Zn 2MnO2 Zn NH3 2 2 Mn2O3 H2O 下列关于锌锰干电池的说法中正确的是 A 当该电池电压逐渐下降后 利用电解原理能重新充电复原 答案 解析 C 原电池工作时 电子从负极通过外电路流向正极D 外电路中每通过0 1mol电子 锌的质量理论上减小6 5g 解析普通锌锰干电池是一次电池 不能充电复原 A项错误 根据原电池工作原理 负极失电子 电极反应式为Zn 2e Zn2 B项错误 2 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 填字母 下同 极流向 极 ba 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a b 那么电流方向则是b a 答案 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MnO2 e Li LiMnO2 2 电池正极反应式为 答案 解析 MnO2 e Li LiMnO2 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 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 答案 解析 否 电极Li是活泼金属 能与水反应 题组二燃料电池3 2017 湖南郴州一模 乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂 在200 左右时供电 电池总反应 C2H5OH 3O2 2CO2 3H2O 电池示意图如图所示 下列说法中正确的是A 电池工作时 质子向电池的负极迁移B 电池工作时 电子由b极沿导线流向a极C a极上发生的电极反应 C2H5OH 3H2O 12e 2CO2 12H D b极上发生的电极反应 4H O2 4e 2H2O 答案 4 2017 兰州一诊 科学家设计出质子膜H2S燃料电池 实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫 质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示 下列说法错误的是A 电极a为电池的负极B 电极b上发生的电极反应 O2 4H 4e 2H2OC 电路中每通过4mol电子 在正极消耗44 8LH2SD 每17gH2S参与反应 有1molH 经质子膜进入正极区 答案 解析 解析根据题目可知 该电池为燃料电池 根据燃料电池的特点 通氧气的一极为正极 故电极b为正极 电极a为负极 A项正确 电极b为正极 氧气得电子生成水 B项正确 从装置图可以看出 电池总反应为2H2S O2 S2 2H2O 电路中每通过4mol电子 正极应该消耗1molO2 负极应该有2molH2S反应 但是题目中没有给定标准状况下 所以不一定是44 8L 故C错误 17gH2S即0 5molH2S 每0 5molH2S参与反应会消耗0 25molO2 根据正极反应式O2 4H 4e 2H2O 可知有1molH 经质子膜进入正极区 故D正确 1 要注意介质是什么 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 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 题组三可充电电池5 二次电池的理解与应用 镍镉 Ni Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用 已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液 其充 放电按下式进行 Cd 2NiOOH 2H2OCd OH 2 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 OH e NiOOH H2OB 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 向正极移动 答案 解析 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 OH e NiOOH H2O 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 2OH 2e Cd OH 2 Cd电极周围OH 的浓度减小 C项错误 放电时OH 向负极移动 D项错误 6 2018 柳州模拟 锌 空气燃料电池可作电动车的动力电源 电解质溶液为KOH溶液 反应为2Zn O2 2H2O 4OH 下列说法正确的是A 放电时 电解质溶液中K 移向负极B 放电时 电解质溶液的pH不变D 充电时 当有4 48L氧气 标准状况下 释放出来时 则析出固体Zn为13g 答案 解析 解析放电时 为原电池 溶液中阳离子向正极移动 即K 向正极移动 故A错误 放电时 消耗氢氧根离子 碱性减弱 pH减小 故B错误 1 充放电电池 1 放电时为原电池 充电时为电解池 2 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 3 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 2 新型电源及电极反应式的书写 微专题20 近几年高考中的新型电池种类繁多 储氢电池 高铁电池 海洋电池 燃料电池 锂离子电池 等 这些新型电源常以选择题的形式呈现 解析这类考题 首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理 其次会判断正负电极或阴阳极 以及会书写电极反应式等 1 电极反应式书写的一般步骤 类似氧化还原反应方程式的书写 2 已知总方程式 书写电极反应式 1 书写步骤 步骤一 写出电池总反应式 标出电子转移的方向和数目 ne 步骤二 找出正 负极 失电子的电极为负极 确定溶液的酸碱性 步骤三 写电极反应式 负极反应 还原剂 ne 氧化产物正极反应 氧化剂 ne 还原产物 2 书写技巧若某电极反应式较难写时 可先写出较易的电极反应式 用总反应式减去较易写的电极反应式 即可得出较难写的电极反应式 如 CH3OCH3 二甲醚 酸性燃料电池中 总反应式 CH3OCH3 3O2 2CO2 3H2O正极 3O2 12H 12e 6H2O负极 CH3OCH3 3H2O 12e 2CO2 12H 特别提醒简单电极反应中转移的电子数 必须与总方程式中转移的电子数相同 3 氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结 专题训练1 燃料电池 2018 安顺模拟 有一种MCFC型燃料电池 该电池所用燃料为H2 电解质为熔融的K2CO3 电池的总反应为2H2 O2 2H2O 负极反应 H2 2e H2O CO2 下列说法正确的是A 电路中的电子经正极 熔融的K2CO3 负极后再到正极 形成闭合回路C 正极反应为2H2O O2 4e 4OH 答案 解析 1 2 3 4 5 解析电子不能通过熔融的K2CO3 故A项错误 放电时阴离子向负极移动 故D项正确 1 2 3 4 5 2 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LiAlCl4 SOCl2 电池的总反应可表示为4Li 2SOCl2 4LiCl S SO2 请回答下列问题 1 电池的负极材料为 发生的电极反应为 答案 解析 锂 4Li 4e 4Li 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 4Li 4e 4Li 1 2 3 4 5 2 电池正极发生的电极反应为 答案 解析 2SOCl2 4e 4Cl S SO2 解析正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到 2SOCl2 4e 4Cl S SO2 1 2 3 4 5 3 Mg AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池 电池总反应方程式为2AgCl Mg Mg2 2Ag 2Cl 试书写该电池的正 负极电极反应式 答案 答案负极 Mg 2e Mg2 正极 2AgCl 2e 2Ag 2Cl 1 2 3 4 5 4 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4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 负极 正极 答案 4Al 12e 4Al3 3O2 6H2O 12e 12OH 1 2 3 4 5 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6mol L 1的KOH溶液 答案 1 写出放电时的正 负极电极反应式 答案负极 H2 2e 2OH 2H2O 正极 2NiO OH 2H2O 2e 2Ni OH 2 2OH 2 写出充电时的阴 阳极电极反应式 答案阴极 2H2O 2e H2 2OH 阳极 2Ni OH 2 2OH 2e 2NiO OH 2H2O 1 2 3 4 5 探究高考明确考向 1 2016 全国卷 11 Mg AgCl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Mg 2e Mg2 B 正极反应式为Ag e AgC 电池放电时Cl 由正极向负极迁移D 负极会发生副反应Mg 2H2O Mg OH 2 H2 答案 解析 1 2 3 5 6 4 解析根据题意 Mg 海水 AgCl电池总反应式为Mg 2AgCl MgCl2 2Ag A项 负极反应式为Mg 2e Mg2 正确 B项 正极反应式为2AgCl 2e 2Cl 2Ag 错误 C项 对原电池来说 阴离子由正极移向负极 正确 D项 由于镁是活泼金属 则负极会发生副反应Mg 2H2O Mg OH 2 H2 正确 1 2 3 5 6 4 2 2017 全国卷 11 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16Li xS8 8Li2Sx 2 x 8 下列说法错误的是A 电池工作时 正极可发生反应 2Li2S6 2Li 2e 3Li2S4B 电池工作时 外电路中流过0 02mol电子 负极材料减重0 14gC 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 1 2 3 5 6 4 答案 解析 解析A项 原电池电解质中阳离子移向正极 根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li 移动方向可知 电极a为正极 正极发生还原反应 由总反应可知正极依次发生S8 Li2S8 Li2S6 Li2S4 Li2S2的还原反应 正确 B项 电池工作时负极电极方程式为Li e Li 当外电路中流过0 02mol电子时 负极消耗的Li的物质的量为0 02mol 其质量为0 14g 正确 C项 石墨烯具有良好的导电性 故可以提高电极a的导电能力 正确 D项 电池充电时为电解池 此时电解总反应为8Li2Sx16Li xS8 2 x 8 故Li2S2的量会越来越少 错误 1 2 3 5 6 4 3 2016 全国卷 11 锌 空气燃料电池可用作电动车动力电源 电池的电解质溶液为KOH溶液 反应为2Zn O2 4OH 2H2O 下列说法正确的是A 充电时 电解质溶液中K 向阳极移动B 充电时 电解质溶液中c OH 逐渐减小C 放电时 负极反应为Zn 4OH 2e D 放电时 电路中通过2mol电子 消耗氧气22 4L 标准状况 答案 解析 1 2 3 5 6 4 解析A项 充电时 电解质溶液中K 向阴极移动 错误 D项 O2 4e 故电路中通过2mol电子 消耗氧气0 5mol 在标准状况时体积为11 2L 错误 1 2 3 5 6 4 答案 解析 1 2 3 5 6 4 4 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C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 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 通过 则正极反应为O2 4e 4H 2H2O 没有CO2生成 A项错误 负极发生反应 C6H12O6 24e 6H2O 6CO2 24H H 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C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O D项正确 1 2 3 5 6 4 5 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 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 答案 解析 1 2 3 5 6 4 解析由图示可知 该电池总反应为Zn Cu2 Zn2 Cu Zn发生氧化反应 为负极 阳离子交换膜 只允许阳离子和水分子通过 两池中 6 1 2016 北京理综 26 1 用零价铁 Fe 去除水体中的硝酸盐已成为环境修复研究的热点之一 Fe还原水体中的 答案 1 2 3 5 6 4 作负极的物质是 正极的电极反应式是 铁 2 2013 北京理综 26 4 通过NOx传感器可监测NOx的含量 其工作原理示意图如下 答案 1 2 3 5 6 4 Pt电极上发生的是 反应 填 氧化 或 还原 写出NiO电极的电极反应式 还原 NO O2 2e NO2 课时作业 1 2018 泉州模拟 课堂学习中 同学们利用铝条 锌片 铜片 导线 电流计 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析D项 a极为负极 电子由负极 锌片 流出 解析 14 2 2017 北京顺义区期末统测 有关下列四个常用电化学装置的叙述中 正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A 所示电池工作中 MnO2的作用是催化剂B 所示电池放电过程中 硫酸浓度不断增大C 所示电池工作过程中 盐桥中K 移向硫酸锌溶液D 所示电池放电过程中 Ag2O是氧化剂 电池工作过程中被还原为Ag 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 14 解析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 PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O H2SO4浓度减小 B项错误 原电池中阳离子向正极移动 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Ag2O作氧化剂 D项正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 有关右图所示原电池的叙述不正确的是A 电子沿导线由Cu片流向Ag片B 正极的电极反应是Ag e AgC Cu片上发生氧化反应 Ag片上发生还原反应D 反应时盐桥中的阳离子移向Cu NO3 2溶液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析该装置是原电池装置 实质上发生的是Cu与硝酸银的反应 所以Cu失去电子 发生氧化反应 则Cu是负极 Ag是正极 电子从负极流向正极 A正确 正极是Ag 发生还原反应 得到电子生成Ag B正确 根据以上分析 Cu片上发生氧化反应 Ag片上发生还原反应 C正确 原电池中 阳离子向正极移动 所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液 D错误 14 4 2018 大同质检 如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图 稀H2SO4为电解质溶液 下列有关说法不正确的是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 H2 2e 2H C 电池工作一段时间后 装置中c H2SO4 增大D 若将H2改为CH4 消耗等物质的量的CH4时 O2的用量增多 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析a极通入的H2发生氧化反应 为负极 电子由a极经外电路流向b极 以稀H2SO4为电解质溶液时 负极的H2被氧化为H 总反应为2H2 O2 2H2O 电池工作一段时间后 装置中c H2SO4 减小 则C项错误 根据电池总反应 2H2 O2 2H2O CH4 2O2 CO2 2H2O 可知等物质的量的CH4消耗O2较多 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5 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A B C D 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析利用原电池的形成和工作原理解决问题 在外电路中 电流从正极流向负极 则 作原电池的负极 作正极 故活动性 活动性相对较差的金属作原电池的正极 故金属的活动性 有气泡产生的电极发生的还原反应 为原电池的正极 故活动性 质量减少的电极发生氧化反应生成金属离子而溶解 为原电池的负极 故活动性 由此可得金属活动性 14 6 可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性 其电池反应为Mg 2MnF3 2MnF2 MgF2 下列有关说法不正确的是A 镁为负极材料B 正极的电极反应式为MnF3 e MnF2 F C 电子从镁极流出 经电解质流向正极D 每生成1molMnF2时转移1mol电子 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析由电池反应知 镁作还原剂 发生氧化反应 镁极为负极 A项不符合题意 电池反应中 三氟化锰发生还原反应 B项不符合题意 电子由负极 镁极 流出经外电路流向正极 C项符合题意 锰元素由 3价降至 2价 D项不符合题意 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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I2 2e 2I 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8 ZEBRA 蓄电池的结构如图所示 电极材料多孔Ni NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔 下列关于该电池的叙述错误的是A 电池反应中有NaCl生成B 电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C 正极反应为NiCl2 2e Ni 2Cl D 钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析结合蓄电池装置图 利用原电池原理分析相关问题 A项 负极反应为Na e Na 正极反应为NiCl2 2e Ni 2Cl 故电池反应中有NaCl生成 B项 电池的总反应是金属钠还原二价镍离子 C项 正极上NiCl2发生还原反应 电极反应为NiCl2 2e Ni 2Cl D项 钠在负极失电子 被氧化生成Na Na 通过钠离子导体在两电极间移动 14 A a为电池的正极B 电池充电反应为LiMn2O4 Li1 xMn2O4 xLiC 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 9 2017 长沙市第一中学高三测试 如图所示为水溶液锂离子电池体系 下列叙述错误的是 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 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 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 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 不正确 D项 放电时为原电池 锂离子应向正极 a极 迁移 正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10 神舟7号 宇宙飞船的能量部分来自太阳能电池 另外内部还配有高效的MCPC型燃料电池 该电池可同时供应电和水蒸气 所用燃料为氢气 电解质为熔融的碳酸钾 已知该电池的总反应为2H2 O2 2H2O 负极反应为H2 2e CO2 H2O 则下列推断中 正确的是B 电池放电时 外电路电子由通氧气的正极流向通氢气的负极C 正极的电极反应 4OH 4e O2 2H2OD 通氧气的电极为正极 发生氧化反应 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B项 原电池放电时 电子从负极沿导线流向正极 即电子从通入氢气的负极沿导线流向通入氧气的正极 错误 D项 燃料电池中 通入燃料的电极是负极 通入氧化剂的电极是正极 正极上得电子发生还原反应 所以该燃料电池中 通入氢气的电极是负极 通入氧气的电极是正极 正极上得电子发生还原反应 错误 14 11 高铁电池是一种新型可充电电池 电解质溶液为KOH溶液 充放电时的总反应式为3Zn 2K2FeO4 8H2O3Zn OH 2 2Fe OH 3 4KOH 下列叙述正确的是A 放电时 负极反应式为3Zn 6e 6OH 3Zn OH 2B 放电时 正极区溶液的pH减小C 充电时 每转移3mol电子 阳极有1molFe OH 3被还原D 充电时 电池的锌电极接电源的正极 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析A项 根据总方程式可知 在放电时 负极反应为3Zn 6e 6OH 3Zn OH 2 正确 B项 放电时 正极区不断消耗水 产生OH 所以溶液的pH增大 错误 C项 充电时 每转移3mol电子 阳极有1molFe OH 3被氧化 错误 D项 充电时 电池的锌电极接电源的负极 错误 14 12 2017 信阳高三模拟 化学家正在研究尿素动力燃料电池 尿液也能发电 用这种电池直接去除城市废水中的尿素 既能产生净化的水 又能发电 尿素燃料电池结构如图所示 下列有关描述正确的是A 电池工作时H 移向负极B 该电池用的电解质溶液是KOH溶液C 甲电极反应式 CO NH2 2 H2O 6e CO2 N2 6H D 电池工作时 理论上每净化1molCO NH2 2 消耗33 6LO2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析 14 解析A项 原电池中阳离子向正极移动 则电池工作时H 移向正极 错误 B项 该原电池是酸性电解质 质子交换膜只允许氢离子通过 错误 C项 负极上是CO NH2 2失电子生成二氧化碳和氮气 则负极反应式 CO NH2 2 H2O 6e CO2 N2 6H 正确 D项 电池的总反应式 2CO NH2 2 3O2 2CO2 2N2 4H2O 每净化1molCO NH2 2 消耗1 5molO2 则在标准状况下氧气为33 6L 由于没说明是标准状况 所以氧气的体积不能求算 错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13 2018 伊春模拟 铅蓄电池的主要构造如图所示 它是目前使用量最大的二次电池 设工作时固体生成物附集在电极板上 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 1 当某一电极反应式为PbO2 s 2e 4H aq PbSO4 s 2H2O l 时 电池中的能量转化形式为 此时另一个电极发生的反应类型为 化学能转化为电能 氧化反应 14 解析由电池构造图知 铅是负极 PbO2是正极 故当PbO2得到电子时 表明此时电池处于放电过程 化学能转化为电能 此过程中 负极发生氧化反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 充电时PbO2 s 电极应与电源的 极相连 充电时总反应方程式为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 正 14 3 放电生成的固体会附聚在电极表面 若工作中正极质量增重96g时 理论上电路中转移的电子数为 NA 此过程中电池消耗 molH2SO4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 解析 3 3 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析放电时正极反应为PbO2 s 2e 4H aq PbSO4 s 2H2O l 由电极反应式知 当有1molPbO2发生反应生成1molPbSO4时 正极质量增加了64g 同时电路中转移2mol电子 当正极质量增加96g时 表明有1 5molPbO2发生了反应 转移的电子数为3NA 由电池总反应知共消耗3molH2SO4 14 1 该电池放电时正极的电极反应式为 若维持电流强度为1A 电池工作十分钟 理论消耗Zn g 已知F 96500C mol 1 14 高铁酸钾 K2FeO4 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1是高铁电池的模拟实验装置 答案 解析 5OH 0 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析放电时高铁酸钾为正极 正极发生还原反应 电极反应式为 4H2O 3e Fe OH 3 5OH 若维持电流强度为1A 电池工作十分钟 转移电子的物质的量为1 10 60 96500 0 0062176mol 理论消耗Zn的质量0 0062176mol 2 65 0 2g 已知F 96500C mol 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 盐桥中盛有饱和KCl溶液 此盐桥中氯离子向 填 左 或 右 移动 若用阳离子交换膜代替盐桥 则钾离子向 填 左 或 右 移动 答案 解析 右 左 解析电池工作时 阴离子移向负极 阳离子移向正极 所以盐桥中氯离子向右移动 若用阳离子交换膜代替盐桥 则钾离子向左移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线 由此可得出高铁电池的优点有 答案 解析 使用时间长 工作电压稳定 解析图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线 由此可得出高铁电池的优点是使用时间长 工作电压稳定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14