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 化学电源学案.doc

第21讲原电池化学电源考纲要求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。考点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。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。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Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由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移向正极，Cl移向负极(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。(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()(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CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池()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。(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(1)负正(2)正负负正(3)正负(4)负正(5)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。题组一原电池的工作原理1(1)下列装置属于原电池的是_。(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_。答案(1)(2)FeFe2e=Fe2Cu2H2e=H22(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()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答案B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。(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2Cl2e=Cl2答案B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。4控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2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D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2Fe32I2Fe2I2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：MN2=NM2；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E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()APMNE BENMPCPNME DEPMN答案A解析由知，金属活动性：MN；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：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：NE。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)。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NO移向_溶液。答案(1)CuAgNO3(2)正Age=Ag (3)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_。(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(1)为电解质溶液，起导电作用(2)2Al6e=2Al33Ag2S6e=6Ag3S2(3)2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S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Ag2SAg，显然这是原电池的正极反应，Ag2S2e=2AgS2，负极反应为活泼金属Al发生氧化反应：Al3e=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：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，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：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S。考点二化学电源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：Zn2OH2e=Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(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：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(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Pb，正极材料是PbO2。放电时的反应a负极反应：PbSO2e=PbSO4；b正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O；c总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充电时的反应a阴极反应：PbSO42e=PbSO；b阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；c总反应：2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4。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。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4e=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()(3)若使反应Fe2Fe3=3Fe2以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料()(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()(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)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H24e=4H()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)解析(2)锂离子电池属于可充电电池，即二次电池。(3)若用锌和铁作电极，则电极反应就变为Zn2Fe3=Zn22Fe2。(4)MnO2不是催化剂。(5)燃料电池直接将化学能转变为电能。(6)负极反应应写为2H24e4OH=4H2O。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：_。(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：_。(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：_。答案(1)CH42O2=CO22H2O2O28H8e=4H2OCH48e2H2O=CO28H(2)CH42O22OH=CO3H2O2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(3)CH42O2=CO22H2O2O28e=4O2CH44O28e=CO22H2O(4)CH42O2=CO22H2O2O24CO28e=4COCH44CO8e=5CO22H2O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Zn2NH2MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。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B电池负极反应式为2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2OC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0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g答案C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Zn2e=Zn2，B项错误；由负极的电极反应式可知，每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 gmol13.25 g，D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。(2)电池正极反应式为_。(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(1)ba(2)MnO2eLi=LiMnO2(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应解析(1)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。(2)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。(3)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。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：C2H5OH3O2=2CO23H2O，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Ca极上发生的电极反应：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb极上发生的电极反应：4HO24e=2H2O答案D4(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：O24H4e=2H2OC电路中每通过4 mol电子，在正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区答案C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2H2SO2=S22H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O24H4e=2H2O，可知有1 mol H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(NiCd)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：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB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)2OHe=NiOOHH2O，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Cd2OH2e=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2ZnO22H2O4OH=2Zn(OH)。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C充电时，阴极的反应为Zn(OH)2e=Zn4OHD充电时，当有4.48 L氧气(标准状况下)释放出来时，则析出固体Zn为13 g答案C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；充电时，阴极上发生得电子的还原反应，则阴极反应为Zn(OH)2e=Zn4OH，故C正确；产生1 mol氧气，转移电子为4 mol，充电时，当有4.48 L氧气(标准状况下)释放出来时，转移电子的物质的量为40.8 mol，根据Zn2e，则析出固体Zn：65 gmol126 g，故D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.微专题新型电源及电极反应式的书写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：CH3OCH33O2=2CO23H2O正极：3O212H12e=6H2O负极：CH3OCH33H2O12e=2CO212H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负极正极专题训练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2H2O2=2H2O，负极反应：H2CO2e=H2OCO2。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B电池放电时，电池中CO的物质的量将逐渐减少C正极反应为2H2OO24e=4OHD放电时CO向负极移动答案D解析电子不能通过熔融的K2CO3，故A项错误；该电池的正极反应为O24e2CO2=2CO，根据电子守恒，放电时负极消耗CO与正极生成CO的物质的量相等，电池中CO的物质的量不变，故B、C项错误；放电时阴离子向负极移动，故D项正确。2LiSOCl2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LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=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_。(2)电池正极发生的电极反应为_。答案(1)锂4Li4e=4Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2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。(1)负极材料为Li(还原剂)，4Li4e=4Li。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。3MgAgCl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2AgClMg=Mg22Ag2Cl，试书写该电池的正、负极电极反应式。答案负极：Mg2e=Mg2正极：2AgCl2e=2Ag2Cl4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：_。答案4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH5一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。答案负极：H22e2OH=2H2O；正极：2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。答案阴极：2H2O2e=H22OH；阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O。1(2016全国卷，11)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解析根据题意，Mg海水AgCl电池总反应式为Mg2AgCl=MgCl22Ag。A项，负极反应式为Mg2e=Mg2，正确；B项，正极反应式为2AgCl2e=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Mg2H2O=Mg(OH)2H2，正确。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S8Li2S8Li2S6Li2S4Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Lie=Li，当外电路中流过0.02 mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02 mol，其质量为0.14 g，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8Li2Sx16LixS8(2x8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。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2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。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Zn4OH2e=Zn(OH)D放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)答案C解析A项，充电时，电解质溶液中K向阴极移动，错误；B项，充电时，总反应方程式为2Zn(OH)2ZnO24OH2H2O，所以电解质溶液中c(OH)逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2将与OH结合生成Zn(OH)，正确；D项，O24e，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，在标准状况时体积为11.2 L，错误。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C6H12O66O2=6CO26H2O答案A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O24e4H=2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O624e6H2O=6CO224H，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C6H12O66O2=6CO26H2O，D项正确。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(SO)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答案C解析由图示可知，该电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，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SO浓度不变。6(1)2016北京理综，26(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中的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)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：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：_。答案(1)铁NO8e10H=NH3H2O(2)还原NOO22e=NO21(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D解析D项，a极为负极，电子由负极(锌片)流出。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().碱性锌锰电池.铅硫酸蓄电池.铜锌原电池.银锌纽扣电池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答案D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PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，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。3有关下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Age=AgCCu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溶液答案D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。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()Aa极为负极，电子由a极经外电路流向b极Ba极的电极反应式：H22e=2HC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C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2H2O2=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：2H2O2=2H2O，CH42O2=CO22H2O，可知等物质的量的CH4消耗O2较多。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 BC D答案B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：。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Mg2MnF3=2MnF2MgF2。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MnF3e=MnF2FC电子从镁极流出，经电解质流向正极D每生成1 mol MnF2时转移1 mol电子答案C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。7(2017泉州市第五中学高三模拟)下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。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答案D解析装置中的反应，AsO2I2HAsOI2H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置B烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：AsO2e2OH=AsOH2O，电子沿导线到C1，I22e=2I，所以C2为负极，C1为正极。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NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案B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Nae=Na，正极反应为NiCl22e=Ni2Cl，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NiCl22e=Ni2Cl；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。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()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。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2H2O2=2H2O，负极反应为H2CO2e=CO2H2O，则下列推断中，正确的是()A电池工作时，CO向负极移动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：4OH4e=O22H2OD通氧气的电极为正极，发生氧化反应答案A解析A项，电池放电时，电解质中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，所以CO向负极移动，正确；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；C项，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为O22CO24e=2CO，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。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3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。下列叙述正确的是()A放电时，负极反应式为3Zn6e6OH=3Zn(OH)2B放电时，正极区溶液的pH减小C充电时，每转移3 mol电子，阳极有1 mol Fe(OH)3被还原D充电时，电池的锌电极接电源的正极答案A解析A项，根据总方程式可知，在放电时，负极反应为3Zn6e6OH=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3 mol电子，阳极有1 mol Fe(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。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)2H2O6e=CO2N26HD电池工作时，理论上每净化1 mol CO(NH2)2，消耗33.6 L O2答案C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)2H2O6e=CO2N26H，正确；D项，电池的总反应式：2CO(NH2)23O2=2CO22N24H2O，每净化1 mol CO(NH2)2，消耗1.5 mol O2，则在标准状况下氧气为33.6 L，由于没说明是标准状况，所以氧气的体积不能求算，错误。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)当某一电极反应式为PbO2(s)2eSO(aq)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_。(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_。(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96 g时，理论上电路中转移的电子数为_NA，此过程中电池消耗_mol H2SO4。答案(1)化学能转化为电能氧化反应 (2)正2PbSO4(s)2H2O(l)PbO2(s)Pb(s)2H2SO4(aq)(3)33解析(1)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。(3)放电时正极反应为PbO2(s)2eSO(aq)4H(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)，由电极反应式知，当有1 mol PbO2发生反应生成1 mol PbSO4时，正极质量增加了64 g，同时电路中转移2 mol电子。当正极质量增加96 g时，表明有1.5 mol PbO2发生了反应，转移的电子数为3NA，由电池总反应知共消耗3 mol H2SO4。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：(1)该电池放电时正极的电极反应式为_；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论消耗Zn_g(已知F96 500 Cmol1)。(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。(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(1)FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH0.2(2)右左(3)使用时间长、工作电压稳定解析(1)放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeO4H2O3e=Fe(OH)35OH；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，转移电子的物质的量为1106096 5000.006 217 6 mol。理论消耗Zn的质量0.006 217 6 mol2650.2 g(已知F96 500 Cmol1)。(2)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。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池