第2讲 原电池的工作原理 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 原电池1．概念把________能转化为________能的装置。2．工作原理以锌铜原电池为例电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu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3．原电池构成条件(1)两个______________的电极。(2)将电极插入________________中。(3)用导线连接电极构成__________。(4)能自发进行的____________。4．正、负极判断1．有关电化学知识的描述正确的是( )22\nA．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，把其中的化学能转化为电能B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，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．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池2．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ (1)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(2)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(3)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。(4)原电池电极的“正”极与“负”极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。考点二 化学电源1．碱性锌锰干电池——一次电池总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；负极反应：________________________________________________________________________。2．锌银电池——一次电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应式：________________________________________________________________________。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________。(1)放电时的反应①负极反应：________________________________________________________________________22\n②正极反应：________________________________________________________________________③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O(2)充电时的反应①阴极反应：________________________________________________________________________②阳极反应：________________________________________________________________________③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4(3)可充电电池原理示意图4．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。酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O3．铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极极板是惰性材料，请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)电解液中H2SO4的浓度将变________________________________________________________________________；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加__________g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________，B电极上生成____________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。4．(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“变小”、“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO422\n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“变小”、“增大”或“不变”)考点三 原电池原理的应用1．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增大。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。2．比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3．用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。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。5．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是( ) A．A>B>C>DB．A>C>D>BC．C>A>B>DD．B>D>C>A6．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中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是( )原电池电极反应式的书写程序1．“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。22\n(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。(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。【例1】 有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有的一定浓度的溶解氧、H＋和Zn2＋进行工作，试写出该电池的两极反应式。【例2】 LiSOCl2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________________________________________________________________________________________。(2)电池正极发生的电极反应为________________________________________________________________________。【例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4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3负极：________________________________________________________________________正极：________________________________________________________________________2．燃料电池电极反应式的书写电极：惰性电极。燃料包含：H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。电解质包含：①酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸盐，如K2CO3等。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合后的反应。如氢氧燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O；甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①22\nCO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O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，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===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和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式＝电池正极反应式＋电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：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。【例4】 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)酸性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料电池正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O②①－②×2，得燃料电池负极反应式：________________________________________________________________________。(2)碱性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①燃料电池正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－②①－②×2，得燃料电池负极反应式：________________________________________________________________________。(3)固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料电池正极反应式：O2＋4e－===2O2－②①－②×2，得燃料电池负极反应式：________________________________________________________________________。(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。正极电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。电池总反应式－正极电极反应式得负极电极反应式：________________________________________________________________________。盐桥原电池的专题突破1．盐桥的组成和作用22\n(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。2．单池原电池和盐桥原电池的对比 图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋不同点：图1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2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，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。【例5】 某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是( )A．Fe作正极，发生氧化反应B．负极反应：Fe—2e－===Fe2↑C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大【例6】 已知反应AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发现电流计指针均发生偏转。22\n试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么发生偏转？(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为________________________________________________________________________；(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为________________________________________________________________________。(5)操作Ⅱ过程中，盐桥中的K+移向 烧杯溶液(填“A”或“B”)。【例7】 根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂饱和KNO3溶液。请回答下列问题：(1)电极X的材料是__________；电解质溶液Y是________________________________________________________________________。(2)银电极为电池的______极，写出两电极的电极反应式：银电极：________________________________________________________________________；X电极：________________________________________________________________________。(3)外电路中的电子是从______电极流向________电极。(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是__________(填序号)。 A．K＋B．NOC．Ag＋D．SO(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag电极能否被石墨代替________。高考题组一 原电池正负极的判断、电极反应式的书写1．(2022·北京理综，8)结合下图判断，下列叙述正确的是( )A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护22\nB．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀2．根据下图，下列判断中正确的是( )A．烧杯a中的溶液pH升高B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl23．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液4．(2022·广东理综，12)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动5．(2022·课标全国卷，12)根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )22\nA．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)6．(2022·广东，5)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。以下有关该原电池的叙述正确的是( )①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag＋＋e－===Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④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(提示：盐桥中K＋、NO可自由移动) A．①②B．②③C．②④D．③④7．Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。高考题组二 原电池原理的应用(一)设计原电池8．(2022·福建理综，11)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．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极(二)蓄电池9．(2022·课标全国卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是( )22\nA．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O10．(2022·海南，7)关于铅蓄电池的说法正确的是( )A．在放电时，正极发生的反应是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)(三)燃料电池11．(2022·安徽理综，11)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是( )A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极12．(2022·广东，14)可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极13．(2022·课标全国卷，27改编)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为______________________、正极的反应式为____________________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为____(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。(已知CH3OH的燃烧热为－726.5kJ·mol－1)(四)新型电池14．(2022·福建理综，11)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( )22\nA．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH－向正极移动D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑15．(2022·浙江理综，9)LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是( )A．LiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价B．该电池的电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋FeC．负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋D．充电时，阴极发生的电极反应式为Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS16．(2022·山东理综，29)科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠，化学反应方程式为____________________________。要清洗附着在试管壁上的硫，可用的试剂是________。(2)右图为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为320℃左右，电池反应为2Na+xS===Na2Sx，正极的电极反应式为 。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是 。与铅蓄电池相比，当消耗相同质量的负极活性物质时，钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的 倍。(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ，向该溶液中加入少量固体CuSO4，溶液pH (填“增大”、“减少”或“不变”)。Na2S溶液长期放置有硫析出，原因为 (用离子方程式表示)。品味高考评分细则，提高答题能力考生答卷案例——找错纠错22\n评分细则(1)第一空(2分)：分子式必须正确，错误不给分；方程式必须配平，不配平不给分；气体符号不要求；方程式用箭头或者等号均可，但是不能用可逆号。第二空(1分)：“烧碱”、“火碱”、“苛性钠”、“碱液”、“热碱液”等表示均可；(2)第一空(2分)：电子右上角的负号不写不可；x必须要出现在方程式中；方程式必须配平；方程式必须是得电子(＋e－)，不能反写。第二空(2分)：两个作用，写出一个给1分。只要体现出“导电”和“隔离钠与硫”即给分。比如“分隔”、“隔绝”；“电子流动”、“闭合回路”、“转移电子”、“构成盐桥”等表达，合理即给分。第三空(2分)：4.5。(3)第一空(2分)：离子顺序和离子电荷都写对才给分，浓度表达方式，[Na＋]或c(Na＋)或者Na＋均可。第二空(1分)：减小。第三空(2分)：配平不作要求；沉淀符号不要求。评卷心得：许多考生的解题思路是正确的。但由于平时训练不规范，对自己要求不严格，造成不必要的失分，如e不加负号、漏写单位、出现错别字，不按要求作答等。22\n课时规范训练教材习题回扣1．下列是用化学方程式表示的化学变化，其中将光能转化成化学能的是( )点燃A．Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2AgB．2C2H2＋5O2===4CO2＋2H2OC．6H2O＋6CO2C6H12O6＋6O2D．CaCO3,CaO＋CO2↑2．下列说法中正确的是( )A．在原电池中，物质在负极发生氧化反应B．在原电池中，电子由正极流向负极C．在电解池中，物质在阴极发生氧化反应D．在电解池中，与电源正极相连的电极是阴极3．甲烷除了直接用作燃料之外，还可以用于燃料电池。甲烷燃料电池是以铂为电极，以KOH溶液为电解质溶液，在两极区分别通入CH4和O2即可产生电流。下列叙述正确的是( )A．通甲烷的电极为正极B．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．通甲烷的电极的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2OD．负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O4．镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。该电池的电解质溶液为KOH溶液，它的充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2已知Ni(OH)2、Cd(OH)2、NiOOH都难溶于KOH溶液。下列关于充电及放电时的电极反应式正确的是( )A．放电时，正极：Cd－2e－===Cd2＋B．放电时，正极：2NiOOH＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－C．充电时，阳极：Cd(OH)2＋2e－===Cd2＋＋2OH－D．充电时，阴极：2Ni(OH)2－2e－＋2OH－===2NiOOH＋2H2O能力提升训练一、单项选择题1．下图中能组成原电池产生电流的是( )22\n2．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是( )A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低D．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高3．某学生欲完成Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋反应，设计了下列四个实验，可行的是( )4．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际上乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列说法中正确的是( )A．电池内部H＋由正极向负极移动B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极D．电池总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O5．下列叙述正确的是( )A．铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时，溶液中阳离子向铜电极移动B．充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极C．镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀D．碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－6．一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池正极发生的反应是( )A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－22\nB．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－(aq)二、不定项选择题7．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是( )A．正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量升高C．该燃料电池的总反应方程式：2H2＋O2===2H2OD．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移8．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。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是( )A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2B．充电时阳极反应为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2OC．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的酸性增强9．Harbermann等设计出利用Desulfovibriodesulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S2－＋4H2O－8e－===SO＋8H＋。有关该电池的下列说法中正确的是( )A．若有1.12L氧气参与反应，则有0.2mol电子发生转移B.质子由负极移向正极C．该电池的总反应为S2－＋2O2===SOD．正极的电极反应式为2O2＋8e－＋4H2O===8OH－10．以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2－)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于直接氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是( )A．该电池工作时的总反应为4NH3＋5O2===4NO＋6H2OB．固体氧化物作为电池工作的电解质，其作用是让电子在电池内移动C．电池工作时，在接触面上发生的电极反应为2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2OD．外电路的电流方向为从电极a流向电极b22\n11．如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)( )A．铁圈和银圈左右摇摆不定B．铁圈和银圈仍保持平衡状态不变C．铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D．银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜三、非选择题12．银器皿日久表面会逐渐变成黑色，这是由于生成硫化银(Ag2S)，有人设计用原电池的原理进行“抛光”，其处理方法是：将一定浓度的食盐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，黑色会褪去而银恢复光泽，且不会损失。试回答：(1)食盐的作用是________________________________________________________________________。(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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。13．根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。(3)写出两个电极上发生的电极反应。14．(1)将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4溶液中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：22\nAl片( )________________________________________________________________________，Cu片( )________________________________________________________________________。(2)若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？________(填“能”或“不能”)，若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：Al片( )________________________________________________________________________，Cu片( )________________________________________________________________________。22\n答案基础再现·深度思考考点一1．化学 电2．(从左至右，从上至下)锌片 铜片 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 氧化反应 还原反应3．(1)活泼性不同 (2)电解质溶液 (3)闭合回路 (4)氧化还原反应考点二1．Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)22．Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag3．Pb PbO2(1)①Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4②PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O(2)①PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4②PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－44．O2＋4e－＋4H＋===2H2O深度思考1．D 2.B3．(1)小 48 (2)Pb PbO2 对换4．(1)变小 变小 (2)变小 增大5．B 6.A规律方法·解题指导【例1】 负极：2Zn－4e－===2Zn2＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。解析 金属铂是相对惰性的，金属锌是相对活泼的，所以锌是负极，Zn失电子成为Zn2＋，而不是ZnO或Zn(OH)2，因为题目已告诉H＋参与作用。正极上O2得电子成为负二价氧，在H＋作用下肯定不是O2－、OH－等形式，而只能是产物水，体液内的H＋得电子生成H2似乎不可能。故发生以下电极反应：负极：2Zn－4e－===2Zn2＋，正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。【例2】 (1)锂 Li－e－===Li＋(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2解析 分析反应的化合价变化，可得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)，Li－e－===Li＋；(2)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。【例3】 4Al－12e－===4Al3＋3O2＋12e－＋6H2O===12OH－22\n【例4】 (1)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋(2)CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O(3)CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O(4)CH4＋4CO2－3－8e－===5CO2＋2H2O【例5】 BD [A项，Fe作负极，发生氧化反应，不正确；B项，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故不正确；C项，因为正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故右侧烧杯中溶液的pH增大，不正确；D项，因为在原电池中阴离子向负极区移动，故NaCl溶液中c(Cl－)增大，正确。]【例6】 (1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能。(2)(Ⅰ)加酸，c(H＋)增大，平衡向正反应方向移动，AsO3－4得电子，I－失电子，所以C1极是负极，C2极是正极。(Ⅱ)加碱，c(OH－)增大，平衡向逆反应方向移动，AsO3－3失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动，发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同。(3)2I－－2e－===I2(4)AsO3－3＋2OH－－2e－===AsO3－4＋H2O解析 由于反应AsO3－4＋2I－＋2H＋AsO3－3＋I2＋H2O是可逆的，也是氧化还原反应。而且满足构成原电池的三大要素：①不同环境中的两电极(连接)；②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)；③形成闭合回路。当加酸时，c(H＋)增大，平衡向正向移动；C1：2I－－2e－===I2，这是负极；C2：AsO3－4＋2H＋＋2e－===AsO3－3＋H2O，这是正极。当加碱时，c(OH－)增大，平衡向逆反应方向移动；C1：I2＋2e－===2I－，这是正极；C2：AsO3－3＋2OH－－2e－===AsO3－4＋H2O，这是负极。【例7】 (1)Cu AgNO3溶液(2)正 2Ag＋＋2e－===2AgCu－2e－===Cu2＋(3)Cu Ag (4)B(5)能 能真题重组·规范集训1．A2．AB [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＋。]3．BC4．D [铁的活动性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；B项构成原电池，铜片为正极，B正确；C项中无论a和b是否连接，都有铁被氧化生成亚铁离子，故C正确；D项中铜离子应移向铁电极，故D错误。]5．A6．C [铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO322\n溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极的电极反应分别为：负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此C正确，故选C。]7．Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag解析 根据原电池反应和氧化还原反应的对应关系，初步确定氧化剂是过氧化银，还原产物是银；还原剂是金属锌，氧化产物是四羟基合锌酸钾；同时注意所用的介质是氢氧化钾溶液。8．D [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；电流计读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入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。]9．C [由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知，电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A正确；放电时，Fe失电子被氧化，负极反应式为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正确；充电时，阴极发生还原反应，电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，pH增大，C错误；充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。]10．B 11.D 12.A13．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋3/2O2＋6e－＋6H＋===3H2O 96.6%14．C 15.B16．(1)2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ CS2[或(热)碱溶液](2)xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx)离子导电(导电或电解质)和隔离钠与硫 4.5(3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋) 减小2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－解析 (1)试管壁上的硫可用CS2或热碱溶液来清洗。(2)正极上硫得电子被还原：xS＋2e－===S；M的两个作用：作固体电解质和隔膜(隔离钠与硫)；钠硫电池和铅蓄电池的负极分别为Na和Pb，则消耗等质量的Na和Pb时，钠硫电池的放电量(转移电子数)是铅蓄电池的＝4.5倍。(3)Na2S溶液中离子浓度的大小可根据盐类水解原理不难作答，Na2S与CuSO4溶液反应：Na2S＋CuSO4===CuS↓＋Na2SO4，溶液的pH减小，Na2S溶液长期放置会被空气中的氧气氧化为硫：2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－。课时规范训练教材习题回扣1．C 2.A 3.BD 4.B能力提升训练22\n1．B 2.C 3.C 4.D 5.A 6.B 7.BD8．CD 9.BC 10.C 11.D12．(1)食盐溶于水形成电解质溶液(2)2Al－6e－===2Al3＋3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－(3)2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2S↑＋6Ag解析 (1)形成原电池需要电解质导电，因此NaCl是作电解质起导电作用。(2)根据题给信息“黑色褪去而银不会损失”，必然发生Ag2S―→Ag变化。铝比银活泼，为负极，失电子变成Al3＋，反应为：Al－3e－===Al3＋。Ag2S变为Ag和S2－，得电子，是原电池的正极，反应为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。(3)溶液中2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑因此，总反应为2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑。13．(1)装置图如下：(2)电池的正、负极及外电路中电子的流向如图所示。(3)负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋；正极(C)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。解析 根据原电池的构成条件——发生还原反应的物质作正极(或在正极上发生还原反应)，发生氧化反应的物质作负极(或在负极上发生氧化反应)。在上述反应里，固体铁中铁元素的化合价升高，发生氧化反应，应作原电池的负极；FeCl3中铁元素的化合价降低，发生还原反应，但因FeCl3易溶于水，不能直接作电极，所以要选用一种活动性比铁弱且与FeCl3溶液不反应的固体作辅助电极，这里可以采用石墨棒等。14．(1)负极 2Al－6e－===2Al3＋正极 6H＋＋6e－===3H2↑(2)能 正极 2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O负极 Cu－2e－===Cu2＋22
