原電池（教師）

1、第一節(jié) 原電池一、原電池1原電池定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。2實質(zhì)：將氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。3簡單原電池的構(gòu)成條件：活潑性不同的兩個電極，電解質(zhì)溶液，形成閉合回路，能自發(fā)實行的氧化還原反應(yīng)。二、原電池的工作原理工作原理：利用氧化還原反應(yīng)在不同區(qū)域內(nèi)實行，以適當(dāng)方式連接起來，獲得電流。以銅鋅原電池為例：1在ZnSO4溶液中，鋅片逐漸溶解，即Zn被氧化，鋅原子失電子，形成Zn2進(jìn)入溶液，從鋅片上釋放的電子，經(jīng)過導(dǎo)線流向銅片；CuSO4溶液中，Cu2從銅片上得電子，還原成為金屬銅并沉積在銅片上。鋅為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2；銅為正

2、極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu?？偡磻?yīng)式為ZnCu2=Zn2Cu，反應(yīng)是自發(fā)實行的。2閉合回路的構(gòu)成：外電路：電子從負(fù)極到正極，電流從正極到負(fù)極，內(nèi)電路：溶液中的陰離子移向ZnSO4溶液，陽離子移向CuSO4溶液。三、原電池正負(fù)極判斷的方法特別提醒 應(yīng)用此要點，須注意：原電池的電極類型不但跟電極材料相關(guān)，還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)相關(guān)。如鎂鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池，鎂為負(fù)極，鋁為正極，但若以氫氧化鈉為電解質(zhì)溶液，則鋁為負(fù)極，鎂為正極。四 電極反應(yīng)式的書寫方法五 原電池原理的應(yīng)用1 依據(jù)原電池原理比較金屬活動性強(qiáng)弱 2根據(jù)原電池原理，把各種氧化還原反應(yīng)設(shè)計成電池(1)電解質(zhì)溶液的選擇

3、電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)。所以電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)?；蛘唠娊赓|(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中實行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如，在銅鋅硫酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2的溶液中。(2)電極材料的選擇在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極；氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極。并且，原電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，所以負(fù)極一般是活潑的金屬材料(也能夠是還原性較強(qiáng)的非金屬材料如H2、CH4等)。正極

4、和負(fù)極之間產(chǎn)生的電勢差是電子(陰、陽離子)移動的動力。 六 鹽橋（1） 雙液的作用：避免非電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。（2） 鹽橋的作用：中和過剩的電荷，使溶液保持電中性，反應(yīng)能夠繼續(xù)實行。（3）鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液。當(dāng)其存有時，隨著反應(yīng)的實行，Zn棒中的Zn原子失去電子成為Zn2進(jìn)入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2過多，帶正電荷。Cu2獲得電子沉積為Cu，溶液中Cu2過少，SO過多，溶液帶負(fù)電荷。當(dāng)溶液不能保持電中性時，將阻止放電作用的繼續(xù)實行。鹽橋的存有就避免了這種情況的發(fā)生，其中Cl向ZnSO4溶液遷移，K向CuSO4溶液遷移，分別中和過剩的電荷，使溶液保持電中性，反應(yīng)能夠繼續(xù)實行。

5、七 例題 1下列各裝置能形成原電池的是( )答案 D解析 判斷一個裝置能否構(gòu)成原電池，要看是否符合原電池的構(gòu)成條件：電極材料(活動性不同的金屬、金屬與非金屬、金屬與金屬氧化物)；電解質(zhì)溶液；構(gòu)成閉合回路；能自發(fā)實行的氧化還原反應(yīng)。A裝置：因為兩個電極是同種金屬，不能形成原電池；B裝置：酒精不是電解質(zhì)溶液，不能構(gòu)成原電池；C裝置：沒有形成閉合回路，不能形成原電池；D裝置：符合原電池構(gòu)成的條件，能形成原電池。2將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述準(zhǔn)確的是( )A兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極C兩燒杯中溶液的pH均增大D產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢

6、答案 C解析 因乙杯中鋅片和銅片沒有接觸，故不能構(gòu)成原電池，A、B皆錯；因甲燒杯中Zn、Cu用導(dǎo)線連接后構(gòu)成原電池，加快了Zn的溶解，故D錯；又因兩杯中的Zn都能與稀H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生H2而消耗H，故C準(zhǔn)確。3把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連能夠組成各種原電池。A、B相連時，A為負(fù)極；C、D相連時，D上有氣泡逸出；A、C相連時，A極減輕；B、D相連時，B為正極。則四種金屬的活動性順序由大到小排列為( ) AA>B>C>D BA>C>B>D CA>C>D>B DB>D>C>A答案 C解析 金屬組成原

7、電池，相對活潑的金屬失去電子作負(fù)極，相對不活潑的金屬作正極。負(fù)極被氧化，質(zhì)量減輕，正極發(fā)生還原反應(yīng)，有物質(zhì)析出，由題意得活動性A>B、A>C、C>D、D>B，故正確答案為C。 4一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，則有關(guān)此電池推斷正確的是()A通入乙烷的電極為正極B參加反應(yīng)的乙烷與氧氣的物質(zhì)的量之比為72C放電一段時間后，KOH的物質(zhì)的量濃度減少D負(fù)極反應(yīng)式為C2H66H2O14e=2CO18H答案C解析乙烷燃燒的化學(xué)方程式為2C2H67O24CO26H2O，在該反應(yīng)中氧氣得電子，乙烷失電子，因此通入氧氣的電極為正極，而通

8、入乙烷的電極為負(fù)極，故A答案錯誤；反應(yīng)中參加反應(yīng)的乙烷與氧氣的物質(zhì)的量之比應(yīng)為27，故B答案錯誤；考慮到該電池是以KOH為電解質(zhì)溶液的，生成的CO2會和KOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化成K2CO3，反應(yīng)中消耗KOH，KOH的物質(zhì)的量濃度減少，故C答案正確；由于該電池是以KOH溶液為電解液的，D答案中負(fù)極生成的H顯然在溶液中是不能存在的，故D答案錯誤。考慮到電解質(zhì)溶液的影響，此時該電池的總反應(yīng)式應(yīng)為2C2H68KOH7O24K2CO310H2O，正極反應(yīng)式為14H2O7O228e=28OH(正極氧氣得電子，理論上形成O2，但該粒子在水中不穩(wěn)定，必須以O(shè)H形式存在)，負(fù)極反應(yīng)式可用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得到：2C2

9、H636OH28e=4CO24H2O。5.將兩份過量的鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系正確的是()解析：選B加入CuSO4溶液，Zn置換出Cu，形成原電池，加快反應(yīng)速率，由于H2SO4定量，產(chǎn)生H2的體積一樣多6已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列問題：(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請說明原因_。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？_。若能，請寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極：_，

10、正極：_。(若不能，后兩空不填)(3)設(shè)計一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負(fù)極)。答案(1)二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕(2)能Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(3)解析(1)當(dāng)Cu、Al導(dǎo)線連接時，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。(2)因為FeCl3能與Cu發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，因此根據(jù)給出的條件可以設(shè)計成原電池，其負(fù)極為Cu，反應(yīng)為Cu2e=Cu2，正極為石墨，電極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2。(3)因為總反應(yīng)式為FeH2SO4=FeSO4H2，所以負(fù)極為Fe，正極可為C

11、u、Ag或石墨，電解質(zhì)為稀硫酸，即可畫出裝置圖。學(xué)生練習(xí)1控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe32I2Fe2I2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()A反應(yīng)開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上的Fe3被還原C電流計讀數(shù)為零時，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極答案D解析由反應(yīng)2Fe32I2Fe2I2可知，反應(yīng)開始時，甲中Fe3發(fā)生還原反應(yīng)，乙中I發(fā)生氧化反應(yīng)；當(dāng)電流計讀數(shù)為零時，則反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時在甲中溶入FeCl2固體，平衡向逆反應(yīng)方向移動，乙中I2發(fā)生還原反應(yīng)，則乙中石墨電極為正極；故選D。2以葡萄糖為

12、燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是()A該電池能夠在高溫下工作B電池的負(fù)極反應(yīng)式為C6H12O66H2O24e=6CO224HC放電過程中，H從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移D在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體 L 答案B解析由葡萄糖微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖可知，此燃料電池是以葡萄糖為燃料，以氧氣為氧化劑，以質(zhì)子交換膜為隔膜，以惰性材料為電極的一種燃料電池。由于是微生物電池，而微生物的生存溫度有一定的范圍，所以高溫下微生物不一定能夠生存，A錯誤；放電時，負(fù)極：C6H12O6被微生物分解成CO2、H和電子，電極反應(yīng)式：C6H12O66H2O24

13、e=6CO224H，B正確；負(fù)極產(chǎn)生的H透過質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極室，C錯誤；負(fù)極產(chǎn)生的電子沿外電路從負(fù)極流向正極，在正極室與H和氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水?？偡磻?yīng)方程式為C6H12O66O2=6CO26H2O，由總反應(yīng)方程式可知：每消耗1 mol氧氣，理論上可以生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4 L，D錯誤。3某探究活動小組想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性順序，有甲、乙兩位同學(xué)均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6 mol·L1的稀H2SO4中，乙同學(xué)將電極放入6 mol·L1的NaOH溶液中，如圖所示。(1)寫出甲池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：負(fù)極_，正極_。(2)寫出乙池中

14、發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：負(fù)極_，正極_。總反應(yīng)離子方程式為_。(3)如果甲與乙兩位同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料若是金屬，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出_活動性更強(qiáng)，而乙會判斷出_活動性更強(qiáng)(填寫元素符號)。(4)由此實驗，可得到如下哪些結(jié)論？_。A利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng)C該實驗說明金屬活動性順序表已過時，已沒有實用價值D該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)條件多變，應(yīng)具體問題具體分析(5)上述實驗也反過來證明了“利用金屬活動性順序表直接判斷原電池中正、負(fù)極”的做法_(填“可靠”或“不可靠”)。如不

15、可靠，則請你提出另一個判斷原電池正、負(fù)極可行的實驗方案_。答案(1)Mg2e=Mg22H2e=H2(2)2Al8OH6e=2AlO4H2O6H2O6e=6OH3H22Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)MgAl(4)AD(5)不可靠將兩種金屬電極連上電流表而構(gòu)成原電池，利用電流表檢測電流的方向，從而判斷電子的流動方向，再來確定原電池的正、負(fù)極解析(1)甲池中電池總反應(yīng)方程式為MgH2SO4=MgSO4H2，Mg作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2，Al作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2。(2)乙池中電池總反應(yīng)方程式為2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，負(fù)極上為Al被氧化生成Al

16、3后與OH反應(yīng)生成AlO，電極反應(yīng)式為2Al6e8OH=2AlO4H2O；正極產(chǎn)物為H2，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2。(3)甲池中Mg為負(fù)極，Al為正極；乙池中Al為負(fù)極，Mg為正極，若根據(jù)負(fù)極材料金屬比正極活潑，則甲判斷Mg活動性強(qiáng)，乙判斷Al活動性強(qiáng)。(4)選AD。Mg的金屬活動性一定比Al強(qiáng)，金屬活動性順序表是正確的，應(yīng)用廣泛。(5)判斷正、負(fù)極可根據(jù)回路中電流方向或電子流向等進(jìn)行判斷，直接利用金屬活動性順序表判斷原電池的正、負(fù)極是不可靠的。 4(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：_；銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)：_。(2)若該電池

17、中兩電極的總質(zhì)量為60 g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為47 g，試計算：產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；通過導(dǎo)線的電量。(已知NA6.02×1023 mol1，電子電量為1.60×1019C)答案(1)Zn2e=Zn22H2e=H2(2)4.5 L3.8×104 C解析(1)鋅片、銀片與稀硫酸構(gòu)成原電池鋅片為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn2e=Zn2銀片為正極，發(fā)生還原反應(yīng)：2H2e=H2(2)鋅片與銀片減少的質(zhì)量等于生成氫氣所消耗的鋅的質(zhì)量，設(shè)產(chǎn)生的氫氣體積為x。Zn2H=Zn2H265 g 22.4 L60 g47 g13 g xx13 g&

18、#215;22.4 L÷65 g4.5 L反應(yīng)消耗的鋅為：13 g÷65 g·mol10.20 mol1 mol Zn變?yōu)閆n2時，轉(zhuǎn)移2 mol e，則通過的電量為：0.20 mol×2×6.02×1023 mol1×1.6×1019 C3.8×104C。 化學(xué)電源新型電池堿性鋅錳電池鋅銀電池電池結(jié)構(gòu)負(fù)極：Zn正極：MnO2電解質(zhì)溶液：KOH溶液負(fù)極：Zn正極：Ag2O電解質(zhì)溶液：KOH溶液電極反應(yīng)正極2MnO22e2H2O=2MnOOH2OHAg2O2eH2O=2Ag2OH負(fù)極Zn2e2OH=Zn(O

19、H)2Zn2OH2e=Zn(OH)2總反應(yīng)式Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag鉛蓄電池氫氧燃料電池電池結(jié)構(gòu)負(fù)極：Pb正極：PbO2電解質(zhì)溶液：H2SO4溶液負(fù)極：H2正極：O2電解質(zhì)：酸性電解質(zhì)電極反應(yīng)正極PbO2(s)SO(aq)4H(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)O24H4e=2H2O負(fù)極Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H24e=4H總反應(yīng)式Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)2H2O2=2H2O普通鋅錳電池干電池用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作

20、正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是A：二氧化錳粉末(黑色)用于吸收在正極上生成的氫氣(以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象)；B：用飽和氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)式為：負(fù)極(鋅筒)：Zn2e=Zn2正極(石墨)：2NH2e=2NH3H2H22MnO2=Mn2O3H2O總反應(yīng)式為Zn2NH2MnO2=Zn22NH3Mn2O3H2O。鋰電池鋰電池是負(fù)極為Li的電池(正極可以是MnO2、CuO、FeS2等)，鋰電池是一種微型電池，它是用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯(SOCl2)中組成。電極反應(yīng)式如下：負(fù)極：8Li8e=8Li；正極：3SOCl28

21、e=SO2S6Cl；電池總反應(yīng)式為：8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。鋰電池是一種高能電池，它具有比能量高、電壓高、工作溫度寬和可儲存時間長等優(yōu)點，因而已用于電腦、照相機(jī)、手表、心臟起搏器上，以及作為火箭、導(dǎo)彈等的動力電源。堿性蓄電池這類電池的壽命一般比鉛蓄電池長很多，且攜帶很方便。NiCd電池：Cd2NiO(OH)2H2O放電充電2Ni(OH)2Cd(OH)2。NiFe電池：Fe2NiO(OH)2H2O放電充電2Ni(OH)2Fe(OH)2。燃料電池氫氧燃料電池一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。電

22、解質(zhì)溶液一般為40% KOH溶液。電極反應(yīng)式如下：負(fù)極：2H24e=4H，正極：O24H4e=2H2O，總反應(yīng)式：2H2O2=2H2O。除了氫氧燃料電池外，甲烷、煤氣等燃料，空氣、氯氣等氧化劑也可以作為燃料電池的原料。電解質(zhì)可以呈酸性，也可以呈堿性。3燃料電池的優(yōu)點(1)能量轉(zhuǎn)化率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過80%，遠(yuǎn)高于普通燃燒過程(能量轉(zhuǎn)換率僅30%多)。(2)污染小。如氫氧燃料電池產(chǎn)物為水，不污染環(huán)境。燃料電池發(fā)電站排放廢棄物少，運行時噪音低，被稱為“綠色”發(fā)電站。典型例題例1高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn2

23、K2FeO48H2O放電充電3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH下列敘述不正確的是()A放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e2OH=Zn(OH)2B充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放電時每轉(zhuǎn)移3 mol 電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化D放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)答案C解析該電池放電時負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn2e2OH=Zn(OH)2，正極發(fā)生還原反應(yīng)：FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，電極附近溶液堿性增強(qiáng)，D正確，C不正確；充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe(OH)33e5OH=FeO4H2O，B正確。例2電瓶車所用電池一般為鉛蓄電池，這是一種典型的可充電電

24、池，電池總反應(yīng)式為：PbPbO24H2SO放電充電2PbSO42H2O則下列說法正確的是()A放電時：負(fù)極板上發(fā)生了還原反應(yīng)B放電時：正極反應(yīng)是Pb2eSO=PbSO4C充電時：鉛蓄電池的負(fù)極應(yīng)與充電器電源的正極相連D充電時：陽極反應(yīng)是PbSO42e2H2O=PbO2SO4H答案D解析鉛蓄電池在放電時，負(fù)極為Pb，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極為PbO2，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，故A、B錯誤；鉛蓄電池在充電時，是電解池的裝置，與充電器電源正極相連的叫陽極，即它放電時的正極，陽極失去電子轉(zhuǎn)移到充電器電源的正極，故C錯誤，D正確。故正確答案為D。例3(1)今有2H2O22H2O反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極

25、通的應(yīng)是_，正極通的應(yīng)是_，電極反應(yīng)式為_、_。(2)如把KOH改為稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)式為_、_。(1)和(2)的電解液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，其溶液的pH各有何變化？_。(3)如把H2改為甲烷、KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：_、_。答案(1)H2O2負(fù)極：2H24OH4e=4H2O正極：O22H2O4e=4OH(2)負(fù)極：2H24e=4H正極：O24H4e=2H2O(1)變小，(2)變大(3)負(fù)極：CH410OH8e=CO7H2O正極：2O24H2O8e=8OH解析根據(jù)電池反應(yīng)式可知H2在反應(yīng)中被氧化，O2被還原，因此H2應(yīng)在負(fù)極上反應(yīng)，O2應(yīng)在正極上反應(yīng)。又因為是堿性溶液，

26、此時應(yīng)考慮不可能有H參加或生成，故負(fù)極反應(yīng)為：2H24OH4e=4H2O，正極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OH。若將導(dǎo)電物質(zhì)換成酸性溶液，此時應(yīng)考慮不可能有OH參加或生成，故負(fù)極：2H24e=4H，正極：O24H4e=2H2O。由于前者在堿性條件下反應(yīng)KOH量不變，但工作時H2O增多故溶液變稀堿性變小，pH將變小。而后者為酸溶液，H2SO4不變，水增多，溶液酸性變小，故pH將變大。如把H2改為甲烷用KOH作導(dǎo)電物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)CH42O2=CO22H2O，則負(fù)極為發(fā)生氧化反應(yīng)的CH4，正極為發(fā)生還原反應(yīng)的O2，由于有KOH存在，此時不會有CO2放出。學(xué)生練習(xí) 1鋅錳干電池在放電時，總反應(yīng)方程式可

27、以表示為：Zn(s)2MnO22NH=Zn2Mn2O3(s)2NH3H2O，在此電池放電時正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()AZn B碳 CMnO2和NH DZn2和NH3答案C解析Zn在負(fù)極上被氧化，剩余的物質(zhì)將在正極上反應(yīng)得到Mn2O3，NH3和H2O。2固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westinghouse)公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2)在其間通過。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是()A有O2放電的a極為電池的負(fù)極B有H2放電的b極為電池的負(fù)極Ca極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為O22H2O4e=

28、4OHD該電池的總反應(yīng)方程式為2H2O2高溫,2H2O答案BD解析固體介質(zhì)允許O2通過，說明為非水體系，因此a極反應(yīng)不正確，這種表達(dá)是水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，a極反應(yīng)應(yīng)該是：O22e=O2，b極反應(yīng)：H22e=2H，總反應(yīng)方程式是H2O2H2O4為體現(xiàn)“綠色奧運”、“科技奧運”的理念，中國將在2008年北京奧運會時推出國產(chǎn)燃料電池汽車，作為馬拉松領(lǐng)跑車和拍攝車，該車裝有“綠色心臟”質(zhì)子交換膜燃料電池。下圖是某科技雜志登載的該電池原理示意圖。下列敘述正確的是()A工作時，“陽極”周圍溶液的酸性增強(qiáng)B氫氣在電極上發(fā)生還原反應(yīng)C圖中標(biāo)出的“陰極”實際是原電池的負(fù)極D工作過程中，質(zhì)子(H)從“陰極”一邊透

29、過質(zhì)子交換膜移動到“陽極”一邊與OH反應(yīng)生成水答案A解析注意運用好圖示，由題意知，陽極即為原電池的負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為2H24e=4H，陰極為正極，反應(yīng)為O24e4H=2H2O。5一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2。下列對該燃料電池說法正確的是()A在熔融電解質(zhì)中，O2由負(fù)極移向正極B電池的總反應(yīng)是：2C4H1013O28CO210H2OC通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O24e=2O2D通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H1026e13O24CO25H2O答案C解析本題以丁烷燃料電池為載體綜合

30、考查了原電池原理涉及的有關(guān)“電子流向、電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式”等的內(nèi)容，側(cè)重考查學(xué)生對原電池原理的理解程度。由原電池原理知負(fù)極失電子后經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正極，所以正極上富集電子，根據(jù)電性關(guān)系，O2不可能移向正極，A錯；燃料電池不是在點燃的條件下發(fā)生的，B錯誤；原電池反應(yīng)就是一個氧化還原反應(yīng)，只是氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行；丁烷失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入丁烷的一極是負(fù)極，D錯誤；O2得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，通入空氣的一極是正極，C正確。6摩托羅拉公司開發(fā)了一種以甲醇為原料，以KOH為電解質(zhì)的用于手機(jī)的可充電的高效燃料電池，充一次電可以連續(xù)使用一個月。已知該電池的總反應(yīng)式為：2CH3OH3O24KOH

31、放電充電2K2CO36H2O請?zhí)羁眨?1)放電時：負(fù)極的電極反應(yīng)式為_。(2)通入甲醇一端的電極是_極，電池在放電過程中溶液的pH將(填“上升”、“下降”或“不變”)。答案(1)CH3OH6e8OH=CO6H2O(2)負(fù)下降解析(1)CH3OH中C元素從2價變成4價，所以CH3OH是負(fù)極反應(yīng)物，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為CH3OH6e8OH=CO6H2O，因電解質(zhì)為KOH，所以CH3OH的氧化產(chǎn)物不是CO2而是CO。(2)在上述電池反應(yīng)中，甲醇被氧化，則通入甲醇的電極為負(fù)極，在放電過程中生成的CO2與強(qiáng)堿反應(yīng)消耗強(qiáng)堿，使溶液的pH下降。7化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。(1)目前常

32、用的鎳鎘(NiCd)電池，其電池總反應(yīng)可以表示為：Cd2NiO(OH)2H2O放電充電2Ni(OH)2Cd(OH)2已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是()以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊烹姇r化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹵 B C D(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因為_。(3)另一種常用的電池是鋰電池(鋰是一種堿金屬元素，其相對原子質(zhì)量為7)。由于它的比容量(單位質(zhì)量電板材料所能轉(zhuǎn)換的電量)特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用時

33、間可長達(dá)10年。它的負(fù)極用金屬鋰制成；電池總反應(yīng)可表示為：LiMnO2LiMnO2試回答：鋰電池比容量特別大的原因是_。鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？請用化學(xué)方程式表示其原因_。答案(1)B(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液(3)鋰的摩爾質(zhì)量小2Li2H2O=2LiOHH2解析(1)NiCd電池的充、放電條件不相同，因此電池的充、放電反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)。(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2在酸性土壤中溶解，生成重金屬離子Ni2和Cd2，污染土壤。(3)Li的相對原子質(zhì)量小，因此單位質(zhì)量的Li比其他金屬轉(zhuǎn)換的電量大，即Li電池的比容量

34、大；Li是一種非?；顫姷慕饘?，用水配制該Li電池的電解質(zhì)溶液時，Li能與H2O發(fā)生反應(yīng)2Li2H2O=2LiOHH2。 8氫氧燃料電池，電極為多孔鎳，電解質(zhì)溶液為30%的KOH溶液，電池總反應(yīng)為2H2O2=2H2O，該電池工作時，下列說法正確的是()負(fù)極質(zhì)量減輕負(fù)極反應(yīng)為O22H2O4e=4OH負(fù)極反應(yīng)為2H24OH4e=4H2O正極區(qū)pH升高，而負(fù)極區(qū)pH降低溶液中陰離子移向負(fù)極AB C D答案C解析氫氧燃料電池中H2在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，由于是堿性條件，所以電極反應(yīng)為：2H24e4OH=4H2O，負(fù)極區(qū)OH濃度降低，正極上O2發(fā)生還原反應(yīng)，得電子轉(zhuǎn)化為OH，電極反應(yīng)為：O24e2H2O=4

35、OH，正極區(qū)OH濃度增大，而且溶液中陰離子向負(fù)極移動，故說法正確。點撥解題關(guān)鍵點：掌握原電池工作原理，弄清原電池工作時，溶液中陰離子移動的方向與電流方向相反。易錯點：易將陰、陽離子定向移動方向同電流方向之間的關(guān)系弄混淆。 9零排放車載燃料電池曾被美國時代雜志列為21世紀(jì)改變?nèi)祟惿畹氖笮驴萍贾?。為體現(xiàn)“綠色奧運”、“科技奧運”，2008年北京奧運會可能會出現(xiàn)中國自己生產(chǎn)的燃料電池汽車，作為馬拉松領(lǐng)跑車和電視拍攝車，預(yù)計該車裝著“綠色心臟”質(zhì)子交換膜燃料電池其工作原理如下圖，則下列敘述不正確的是()A正極反應(yīng)為：O24H4e=2H2OB負(fù)極反應(yīng)為：2H24e=4HC導(dǎo)電離子為質(zhì)子，且在電池內(nèi)

36、部由正極定向移動至負(fù)極D總反應(yīng)式為：2H2O2=2H2O答案C解析該燃料電池為氫氧燃料電池，其總反應(yīng)式為2H2O2=2H2O，該燃料電池是通過質(zhì)子(H)來傳遞電荷的，H也分別參與了正、負(fù)電極的反應(yīng)，但H在電池的內(nèi)部應(yīng)由負(fù)極(產(chǎn)生H)定向移動至正極(消耗H)，H在整個過程中，消耗量與生成量相等。102006年，科學(xué)家們發(fā)明了一種能夠給電子設(shè)備提供動力的生物燃料電池。該電池包括兩個涂覆著酶的電極，它們處于充滿空氣和少量氫氣的玻璃槽中。由于氣體可以混合從而省去了昂貴的燃料隔離膜，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A左邊為該電池的負(fù)極B該電池可在高溫環(huán)境下使用C該電池負(fù)極反應(yīng)為：H22e=2HD

37、該電池正極反應(yīng)為：O24e=2O2答案C解析該電池右邊為負(fù)極，失電子生成H，左邊為正極，O24e4H=2H2O，該電池由于兩個電極上都涂有酶，因此不可在高溫環(huán)境下使用，因為高溫時酶會失去活性。4鋰電池是新一代的高能電池，它以質(zhì)輕、能量高而受到普遍重視。目前已經(jīng)研制成功了多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)可表示為LiMnO2=LiMnO2。若該電池提供5庫侖(C)電荷量(其他損耗忽略不計)，則消耗的正極材料的質(zhì)量約為(電子電荷量取1.60×1019C)()A3.6×103 g B7×104 g C4.52×103 g D4.52×102 g答案C解析

38、由題中方程式可知：n(MnO2)n(e)，則m(MnO2)×87 g/mol4.52×103 g12天津是我國研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(LiCoO2)，充電時LiCoO2中Li被氧化，Li遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳(C6)中，以LiC6表示。電池反應(yīng)為LiCoO2C6放電充電CoO2LiC6，下列說法正確的是()A充電時，電池的負(fù)極反應(yīng)為LiC6e=LiC6B. 放電時，電池的正極反應(yīng)為CoO2Lie=LiCoO2C羧酸、醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì)D鋰離子電池的比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)低答案B解析充電時

39、，Li被氧化，電池陽極反應(yīng)為Lie=Li，故A項錯誤；由于Li為活潑金屬，可與羧酸、醇等物質(zhì)反應(yīng)，故C項錯誤；由于Li的摩爾質(zhì)量較小，所以鋰電池的電能量應(yīng)較高，故D項錯誤。點撥本題以鋰離子電池的工作原理為考查點，意在考查同學(xué)們對原電池、電解池原理(待學(xué))的理解程度。A項，充電時，發(fā)生電解池反應(yīng)，電池負(fù)極即為電解池陰極，發(fā)生還原反應(yīng)LiC6e=LiC6；B項，放電時發(fā)生原電池反應(yīng)，電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；C項，含活潑氫的有機(jī)物作電解質(zhì)易得電子；D項，鋰相對原子質(zhì)量小，其密度最小，所以鋰離子電池的比能量高。13(2014·全國卷)2013年3月我國科學(xué)家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系

40、。下列敘述錯誤的是()Aa為電池的正極B電池充電反應(yīng)為LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D放電時，溶液中Li從b向a遷移解析：選C圖示所給出的是原電池裝置。A項，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負(fù)極，即b為負(fù)極，a為正極，故正確。B項，電池充電時為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，故正確。C項，放電時，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素，鋰元素的化合價沒有變化，故不正確。D項，放電時為原電池，鋰離子為陽離子，應(yīng)向正極(a極)遷移，故正確。14(2015·江門質(zhì)檢)LiSO2電池具有輸出功率高且低溫性

41、能好的特點，其電解質(zhì)為LiBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，Li可在其中移動。電池總反應(yīng)式為2Li2SO2Li2S2O4。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A放電時Li向正極移動B該電池溶劑可用水替代C該電池放電時，1 mol SO2參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2 mol eD充電時，陽極發(fā)生還原反應(yīng)解析：選A在原電池內(nèi)部的電解質(zhì)溶液中，陽離子向正極移動，A正確。Li能與水反應(yīng)，不能用水作溶劑，B錯誤。根據(jù)化合價變化分析可知，該電池放電時，1 mol SO2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移1 mol e，C錯誤。充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯誤。15.(2015·南昌模擬)如圖是鉛蓄電池充、放電時的工作示意圖，已知放電時電池

42、反應(yīng)為PbO2Pb4H2SO=2PbSO42H2O。下列有關(guān)說法正確的是()AK與N連接時，能量由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能BK與N連接時，H向負(fù)極區(qū)遷移CK與M連接時，所用電源的a極為負(fù)極DK與M連接時，陽極附近的pH逐漸增大解析：選CA項錯誤，K與N相接時，是原電池，由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；B項錯誤，由于形成原電池時正極消耗氫離子，所以氫離子向正極移動；C項正確，充電時，二氧化鉛作為原電池的正極連接到電源的正極，所以b是正極，a是負(fù)極；D項錯誤，a極生成二氧化鉛和氫離子，pH減小。16(2015·威海模擬)瓦斯分析儀(如圖甲)工作原理類似燃料電池的工作原理，其裝置如圖乙所示，其中的固體電解質(zhì)是

43、Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移動。下列有關(guān)敘述中正確的是()A瓦斯分析儀工作時，電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電極aB電極b是正極，O2由電極a流向電極bC電極a的反應(yīng)式為CH44O28e=CO22H2OD當(dāng)固體電解質(zhì)中有1 mol O2通過時，轉(zhuǎn)移4 mol電子解析：選C電子不能在電池內(nèi)電路流動，只能在外電路中流動，A錯誤；電極b中氧氣得電子，生成O2，而電極a需要O2作為反應(yīng)物，故O2由正極(電極b)流向負(fù)極(電極a)，B錯誤；甲烷所在的電極a為負(fù)極，電極反應(yīng)為CH44O28e=CO22H2O，C正確；1 mol O2得4 mol電子生成2 mol O2，故當(dāng)固體電解質(zhì)中有1 mol

44、 O2通過時，轉(zhuǎn)移2 mol電子，D錯誤。17(2014·福建高考)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2AgCl2=2AgCl。下列說法正確的是()A正極反應(yīng)為AgCle=AgClB放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變D當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子解析：選D在原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故由總反應(yīng)式可知，負(fù)極反應(yīng)為：2Ag2e2Cl=2AgCl，正極反應(yīng)為：Cl22e=2Cl，A項錯誤；由于電解質(zhì)溶液中含有大量Cl，故放電時，Ag在交換膜左側(cè)即與Cl反應(yīng)生成AgCl沉淀，B項錯誤