第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第2講

1、第2講原電池化學(xué)電源考綱要求1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理?？键c一原電池及其工作原理1概念和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2工作原理以銅鋅原電池為例(1)反應(yīng)原理電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn沿導(dǎo)線流向Cu鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K移向正極，Cl移向負極(2)兩個裝置的比較裝置中還原劑Zn與氧化劑Cu2直接接觸，易造成能量損耗；裝置鹽橋原電池中，還原劑在負極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)，能避免能量損耗。3原電

2、池的構(gòu)成條件(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：電解質(zhì)溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解質(zhì)溶液中。深度思考判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“×”(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負極()(2)在原電池中，負極材料的活潑性一定比正極材料強()(3)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)()(4)其他條件均相同，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時間長()答案(1)(2)

3、15;(3)×(4)題組一原電池工作原理的考查1下面裝置中，能構(gòu)成原電池的是_(填序號)。答案2有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是()ACaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B某原電池反應(yīng)為Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液C原電池的兩極一定是由活動性不同的兩種金屬組成D從理論上講，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計成原電池答案D解析CaOH2O=Ca(OH)2不是氧化還原反應(yīng)；KCl和AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀易阻止原電池反應(yīng)的發(fā)生；作電極的不一定是金屬，如石墨棒也可作

4、電極。規(guī)避原電池工作原理的4個失分點1原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個電極，也可以是兩電極相接觸。2只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能通過設(shè)計成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。3電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動，與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。4無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。題組二原電池正、負極的判斷3下列有關(guān)原電池的說法中正確的是()A在內(nèi)電路中，電子由正極流向負極B在原電池中，相對較活潑的金屬作負極，不活潑的金屬作正極C原電池工作時，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生D原電池工作時，可能會伴隨著熱能變化答案D解析A項，內(nèi)電路中不存在電子的移動；B項，若是

5、由鋁、鎂、氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池，則負極是鋁；C項，若是由鋅、銅、硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池，則正極表面析出銅，沒有氣泡產(chǎn)生。4分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()A中Mg作負極，中Fe作負極B中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2C中Fe作負極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2D中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2答案B解析中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故Al是負極；中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負極，A、C錯；中電池總反應(yīng)為2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，負極反應(yīng)式為2Al8OH6e=2AlO

6、4H2O，二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2，B正確；中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH，D錯。原電池正、負極判斷方法說明原電池的正極和負極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負極的思維定勢。考點二原電池原理的“四”個基本應(yīng)用1用于金屬的防護使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。2設(shè)計制作化學(xué)電源(1)首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的反應(yīng)特點，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負極材料和電解質(zhì)溶液。3比較金屬活動性強弱兩種金屬分別作

7、原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。4加快氧化還原反應(yīng)的速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計成原電池時反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。深度思考1.電工經(jīng)常說的一句口頭禪：“鋁接銅，瞎糊弄”，所以電工操作上規(guī)定不能把銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線連接在一起使用，試說明原因：_。答案銅、鋁接觸在潮濕的環(huán)境中形成原電池，加快了鋁的腐蝕，易造成電路斷路2.將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液。請畫出產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系圖像。答案一思兩變1將上面2題中的CuSO4溶液改成

8、CH3COONa溶液，其他條件不變，請畫出產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系圖像。答案2將過量的兩份鋅粉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，請畫出產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系圖像。答案改變Zn與H反應(yīng)速率的方法1加入Cu或CuSO4，形成原電池，加快反應(yīng)速率，加入Cu不影響Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量減少，是否影響產(chǎn)生H2的量，應(yīng)根據(jù)Zn、H的相對量多少判斷。2加入強堿弱酸鹽，由于弱酸根與H反應(yīng)，使c(H)減小，反應(yīng)速率減小，但不影響生成H2的量。題組一判斷金屬的活潑性1有A、B、C、D、E五塊金屬片，進行如下實驗：A、B用導(dǎo)線

9、相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負極；C、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D導(dǎo)線C；A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)；用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動性順序是()AA>B>C>D>E BA>C>D>B>ECC>A>B>D>E DB>D>C>A>E答案B解析金屬與稀H2SO4溶液組成原電池，活潑金屬為負極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，

10、H在正極電極表面得到電子生成H2，電子運動方向由負極正極，電流方向則由正極負極。在題述原電池中，A­B原電池，A為負極；C­D原電池，C為負極；A­C原電池，A為負極；B­D 原電池，D為負極；E先析出，E不活潑。綜上可知，金屬活動性順序：A>C>D>B>E。2有A、B、C、D四種金屬，做如下實驗：將A與B用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕；將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈；將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化，如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是()AABCD

11、BCDABCDABC DABDC答案C解析A與B用導(dǎo)線連接后浸入電解質(zhì)溶液中會構(gòu)成原電池，B不易腐蝕，說明B為原電池的正極，金屬活動性AB；A、D與等物質(zhì)的量濃度的鹽酸反應(yīng)，D比A反應(yīng)劇烈，金屬活動性DA；根據(jù)置換反應(yīng)規(guī)律，Cu不能置換出B，說明金屬活動性BCu；Cu能置換出C，說明金屬活動性CuC。則四種金屬活動性的排列順序是DABC。比較金屬活潑性的“三種方法”1根據(jù)原電池：一般情況下，負極大于正極。2根據(jù)電解池：易得電子的金屬陽離子，相應(yīng)金屬的活動性較弱。3根據(jù)金屬活動性順序表。題組二設(shè)計原電池，畫出裝置圖3請運用原電池原理設(shè)計實驗，驗證Cu2、Fe3氧化性的強弱。請寫出電極反應(yīng)式，負極

12、_，正極_，并在方框內(nèi)畫出實驗裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，并標(biāo)出外電路電子流向。答案Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2 “裝置圖”常見失分點提示1不注明電極材料名稱或元素符號。2不畫出電解質(zhì)溶液(或畫出但不標(biāo)注)。3誤把鹽橋畫成導(dǎo)線。4不能連成閉合回路?？键c三化學(xué)電源的工作原理1日常生活中的三種電池(1)堿性鋅錳干電池一次電池正極反應(yīng)：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；負極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2；總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)鋅銀電池一次電池負極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；總反應(yīng)

13、：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是Pb，正極材料是PbO2。放電時的反應(yīng)a負極反應(yīng)：PbSO2e=PbSO4；b正極反應(yīng)：PbO24HSO2e=PbSO42H2O；c總反應(yīng)：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充電時的反應(yīng)a陰極反應(yīng)：PbSO42e=PbSO；b陽極反應(yīng)：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；c總反應(yīng)：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。2“高效、環(huán)境友好”的燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e

14、=4H2O正極反應(yīng)式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O深度思考1可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極如何連接？答案2(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時，工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度將_，溶液的pH_。(填“減小”、“增大”或“不變”)(2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時，工作一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度將_，溶液的pH_。(填“減小”、“增大”或“不變”)答案(1)減小減小(2)減小增大題組一判斷正、負極，書寫化學(xué)電源電極反應(yīng)式1LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4&#

15、173;SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li2SOCl2=4LiClSSO2。請回答下列問題：(1)電池的負極材料為_，發(fā)生的電極反應(yīng)為_。(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_。答案(1)鋰4Li4e=4Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2解析分析反應(yīng)的化合價變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOCl2得電子，被還原，為氧化劑。(1)負極材料為Li(還原劑)，4Li4e=4Li。(2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式得到：2SOCl24e=4ClSSO2。2MgAgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式為2AgClMg=Mg22Ag2Cl試書寫該電池的正、負極

16、電極反應(yīng)式。答案負極：Mg2e=Mg2正極：2AgCl2e=2Ag2Cl3鋁空氣海水電池：以鋁板為負極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為4Al3O26H2O=4Al(OH)3負極：_；正極：_。答案4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般步驟“加減法”書寫電極反應(yīng)式1先確定原電池的正、負極，列出正、負極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。2注意負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫入

17、正極反應(yīng)式中，且O2生成OH，若電解質(zhì)溶液為酸性，則H必須寫入正極反應(yīng)式中，O2生成水。3正、負極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。題組二“一池多變”的燃料電池4以甲烷燃料電池為例來分析不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負極：_；正極：_；總反應(yīng)式： _。答案CH48e2H2O=CO28H2O28e8H=4H2OCH42O2=CO22H2O(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。答案CH4

18、8e10OH=CO7H2O2O28e4H2O=8OHCH42O22OH=CO3H2O(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。答案CH48e4O2=CO22H2O2O28e=4O2CH42O2=CO22H2O(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下負極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。答案CH48e4CO=5CO22H2O2O28e4CO2=4COCH42O2=CO22H2O熟記“離子趨向”，抓住“電荷守恒”，熟練書寫燃料電池電極反應(yīng)式1陽離子趨向正極，在正極上參與反應(yīng)，在負極上生成(如H)；陰離子趨向負極，在負極上參與反應(yīng)，在正極上生成(如：OH、O2、CO)。2“

19、ne”是正電荷，“ne”是負電荷，依據(jù)電荷守恒配平其他物質(zhì)的系數(shù)。3電池總反應(yīng)式正極反應(yīng)式負極反應(yīng)式。題組三“久考不衰”的可逆電池5一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6 mol·L1的KOH溶液。(1)寫出放電時的正、負極電極反應(yīng)式。答案負極：H22e2OH=2H2O正極：2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH(2)寫出充電時的陰、陽極電極反應(yīng)式。答案陰極：2H2O2e=H22OH陽極：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O考點四鹽橋原電池的專題突破1鹽橋的組成和作用(1)鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶

20、液和瓊膠制成的膠凍。(2)鹽橋的作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路；平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。2單池原電池和鹽橋原電池的對比圖1和圖2兩裝置的相同點：正負極、電極反應(yīng)、總反應(yīng)、反應(yīng)現(xiàn)象。負極：Zn2e=Zn2正極：Cu22e=Cu總反應(yīng)：ZnCu2=CuZn2不同點：圖1中Zn在CuSO4溶液中直接接觸Cu2，會有一部分Zn與Cu2直接反應(yīng)，該裝置中既有化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，又有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能，裝置的溫度會升高。圖2中Zn和CuSO4溶液分別在兩個池子中，Zn與Cu2不直接接觸，不存在Zn與Cu2直接反應(yīng)的過程，所以僅是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時間長。關(guān)鍵點：鹽橋原電池中

21、，還原劑在負極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)。深度思考1能用金屬代替鹽橋嗎？答案不可以，在電路接通的情況下，這個鹽橋只是整個回路的一部分，隨時要保持電中性，瓊膠作為鹽橋因其中含有兩種離子，可以與溶液中的離子交換，從而達到傳導(dǎo)電流的目的，而且瓊膠本身可以容納離子在其中運動；若用金屬代替鹽橋，電子流向一極后不能直接從另一極得到補充，必然結(jié)果就是向另一極釋放金屬陽離子或者溶液中的金屬陽離子在電子流出的那一極得電子析出金屬，從而降低了整個電池的電勢。所以，只有自由電子是不夠的，應(yīng)該有一個離子的通道即“鹽橋”。2在有鹽橋的銅鋅原電池中，電解質(zhì)溶液的選擇為什么要與電極材料的陽離子相同？如Zn極對應(yīng)的是硫酸鋅，能不能

22、是氯化銅或者氯化鈉？答案可以，如果該溶液中溶質(zhì)的陽離子對應(yīng)的金屬單質(zhì)比電極強的話沒有問題。因為負極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)只是Zn的溶解而已。但是如果比電極弱的話，例如硫酸銅，鋅就會置換出銅，在表面形成原電池，減少供電量。使用鹽橋就是為了避免這種情況，至于電解液要跟電極相同那只是一個做題的技巧，具體問題具體分析就行。題組一根據(jù)裝置明確原理1根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()A燒杯a中的溶液pH降低B燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)C燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2D燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl2e=Cl2答案B解析由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O22H2O4e

23、=4OH，燒杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高。燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn2e=Zn2。2如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其保持平衡，然后小心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液，一段時間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中，不考慮兩球的浮力變化)()A杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時，均為A端高B端低B杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時，均為A端低B端高C當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時，A端低B端高D當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時，A端高B端低答案C解析當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，電極反應(yīng)式分別為負極：Fe2e=Fe2，正極：Cu22e=Cu，銅球質(zhì)量增加，鐵球質(zhì)

24、量減少，杠桿A端低B端高。題組二平衡移動與“鹽橋”作用3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Fe3被還原C電流表讀數(shù)為零時，反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)D電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極答案D解析由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3得電子變成Fe2被還原，I失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時Fe3得電子速率等于Fe2失電子速率，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；D項在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移動，I2被還原為

25、I，乙中石墨為正極，D不正確。4下圖、分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)“AsO2I2HAsOI2H2O”設(shè)計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖B燒杯中逐滴加入適量40% NaOH溶液。下列敘述中正確的是()A甲組操作時，電流表(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)B甲組操作時，溶液顏色變淺C乙組操作時，C2作正極D乙組操作時，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I22e=2I答案D解析裝置中的反應(yīng)，AsO2I2HAsOI2H2O，當(dāng)加入適量濃鹽酸時，平衡向右移動，有電子轉(zhuǎn)移，但電子不會沿導(dǎo)線通過，所以甲組操作時，電流表(A)指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深；向裝置

26、B燒杯中加入NaOH溶液中，AsO2eH2O=AsO2H，電子沿導(dǎo)線到C1棒，I22e=2I，所以C2為負極，C1為正極。1.當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時，可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)，電流表指針示數(shù)為零；當(dāng)電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn)，暗示電路中電子流向相反，說明化學(xué)平衡移動方向相反。2電子流向的分析方法改變條件，平衡移動；平衡移動，電子轉(zhuǎn)移；電子轉(zhuǎn)移，判斷區(qū)域；根據(jù)區(qū)域，判斷流向；根據(jù)流向，判斷電極。探究高考明確考向全國卷、高考題調(diào)研1(2014·新課標(biāo)全國卷，12)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。下列敘述錯誤的是()Aa為電池的正極B電池充電

27、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遷移答案C解析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極，即b為負極，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，鋰離子應(yīng)向正極(a極)遷移，故正確。2(2013·新課標(biāo)全國卷，10)銀質(zhì)器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故，根據(jù)電化學(xué)原理可進行如下處理，在

28、鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時間后發(fā)現(xiàn)黑色會褪去，下列說法正確的是()A處理過程中銀器一直保持恒重B銀器為正極，Ag2S被還原生成單質(zhì)銀C該過程中總反應(yīng)為2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl答案B解析鋁質(zhì)容器、變黑的銀器及食鹽溶液構(gòu)成原電池裝置，鋁作負極，變質(zhì)的銀器作正極。負極反應(yīng)式為Al3e=Al3，正極反應(yīng)式為Ag2S2e=2AgS2。Al3與S2在溶液中不能大量共存，能發(fā)生水解相互促進反應(yīng)2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，故原電池總反應(yīng)為2Al3Ag2S6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S，故B

29、項正確，C項錯誤；A項，原電池反應(yīng)是自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，銀器中Ag2S被還原成Ag，質(zhì)量減輕，A項錯誤；D項，黑色褪去的原因是黑色的Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag，D項錯誤。3(2013·新課標(biāo)全國卷，11)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是()A電池反應(yīng)中有NaCl生成B電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價鋁離子C正極反應(yīng)為NiCl22e=Ni2ClD鈉離子通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動答案B解析結(jié)合蓄電池裝置圖，利用原電池原理分析相關(guān)問題。A項，負極反應(yīng)為Nae=Na，正極反應(yīng)為NiCl22e=Ni

30、2Cl，故電池反應(yīng)中有NaCl生成；B項，電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原二價鎳離子；C項，正極上NiCl2發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為NiCl22e=Ni2Cl；D項，鈉在負極失電子，被氧化生成Na，Na通過鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動。各省市高考題調(diào)研1(2014·天津理綜，6)已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為LixCLi1xCoO2CLiCoO2鋰硫電池的總反應(yīng)為2LiSLi2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是()A鋰離子電池放電時，Li向負極遷移B鋰硫電池充電時，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)C理論上兩種電池的比能量相同D下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電答案B解析鋰離子電池放電時，為原電池，陽離子Li移向正極，

31、A錯誤；鋰硫電池充電時，為電解池，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)生成Li，B正確；電池的比能量是指參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的多少，兩種電池材料不同，顯然其比能量不同，C錯誤；由圖可知，鋰離子電池的電極材料為C和LiCoO2，應(yīng)為該電池放電完全所得產(chǎn)物，而鋰硫電池的電極材料為Li和S，應(yīng)為該電池充電完全所得產(chǎn)物，故此時應(yīng)為鋰硫電池給鋰離子電池充電的過程，D錯誤。2(2014·浙江理綜，11)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是：Ni(OH)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2

32、OOH=6Ni(OH)2NO下列說法正確的是()ANiMH電池放電過程中，正極的電極反應(yīng)式為NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充電過程中OH離子從陽極向陰極遷移C充電過程中陰極的電極反應(yīng)式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M還原DNiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液答案A解析A項，放電過程中，NiOOH得電子，化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，該項正確；B項，充電過程中發(fā)生電解池反應(yīng)，OH從陰極向陽極遷移，該項錯誤；C項，充電過程中，陰極M得到電子，M被還原，H2O中的H化合價沒有發(fā)生變化，該項錯誤；D項，NiMH在KOH溶液、氨水中會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該項錯誤。3(2014

33、·大綱全國卷，9)下圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關(guān)說法不正確的是()A放電時正極反應(yīng)為NiOOHH2OeNi(OH)2OHB電池的電解液可為KOH溶液C充電時負極反應(yīng)為MHOHH2OMeDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高答案C解析A項，在原電池的負極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，在原電池的正極發(fā)生的是還原反應(yīng)，分析化合價的升降，正確；B項，因為該電池為金屬氫化物鎳電池，又有Ni(OH)2等產(chǎn)生，因此可用堿性溶液作電解質(zhì)溶液，正確；C項，該反應(yīng)為放電時的負極反應(yīng)，錯誤；D項，氫密度越大，單位體積內(nèi)放出的電量越多，電池的能量

34、密度越高，正確。4(2014·福建理綜，11)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離子答案D解析根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為Cl22e=2Cl，A項錯誤；因為電解質(zhì)溶液為鹽酸，所以負極上Ag失電子生成的Ag隨即與附近的Cl反應(yīng)，B項錯誤；用氯化鈉代

35、替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C項錯誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時，負極生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗0.01 mol Cl，由于電荷守恒，同時有0.01 mol H通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)溶液中，D項正確。5(2013·江蘇，1)燃料電池能有效提高能源利用率，具有廣泛的應(yīng)用前景。下列物質(zhì)均可用作燃料電池的燃料，其中最環(huán)保的是()A甲醇 B天然氣C液化石油氣 D氫氣答案D解析甲醇、天然氣(CH4)、液化石油氣(氣態(tài)烴)燃燒均生成CO2和H2O，CO2會造成溫室效應(yīng)，氫氣燃燒只生成H2O，因此最環(huán)保的是氫氣，D項正確。6(2013·江蘇

36、，9)MgH2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如右。該電池工作時，下列說法正確的是()AMg電極是該電池的正極BH2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C石墨電極附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正極移動答案C解析MgH2O2海水電池，活潑金屬(Mg)作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Mg2e=Mg2，H2O2在正極(石墨電極)發(fā)生還原反應(yīng)：H2O22e=2OH(由于電解質(zhì)為中性溶液，則生成OH)，A、B項錯誤，C項正確；原電池電解質(zhì)溶液中Cl向負極移動，D項錯誤。7(2013·安徽理綜，10)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中

37、作為電解質(zhì)的無水LiClKCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有關(guān)說法正確的是()A正極反應(yīng)式：Ca2Cl2e=CaCl2B放電過程中，Li向負極移動C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g PbD常溫時，在正負極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉(zhuǎn)答案D解析正極應(yīng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；放電時為原電池，陽離子移向正極，B錯誤；每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，根據(jù)電子守恒，應(yīng)生成0.05 mol Pb，質(zhì)量為10.35 g，C錯誤；常溫下，電解質(zhì)不能熔融形成自由移動的離子，所以不能導(dǎo)電，故指針不偏轉(zhuǎn)，D正確。

38、8(2013·高考試題組合)(1)2013·廣東理綜，33(2)(3)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注，要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_。甲乙兩種原電池可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。根據(jù)犧牲陽極

39、的陰極保護法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在上述的材料中應(yīng)選_作陽極。(2)2013·北京理綜，26(4)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理示意圖如下：Pt電極上發(fā)生的是_反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：_。答案(1)(或其他合理答案)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出甲在甲裝置中，負極不和Cu2接觸，避免了Cu2直接與負極發(fā)生反應(yīng)而使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能鋅片(2)還原NOO22e=NO2解析(1)根據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得：a若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池，Zn作負極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO4(a

40、q)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。b若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，F(xiàn)e插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。c注意，畫圖時要注意電極名稱，電極材料，電解質(zhì)溶液名稱(或化學(xué)式)，并形成閉合回路。由于金屬活動性ZnFeCu，鋅片或鐵片作負極，由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸，工作一段時間后，負極逐漸溶解，表面有紅色固體析出。帶有鹽橋的甲原電池中負極沒有和CuSO4溶液直接接觸，二者不會直接發(fā)生置換反應(yīng)，化學(xué)能不會轉(zhuǎn)化為熱能，而是幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能；而原電池乙中的負極與CuSO4溶液直接接觸，兩者會發(fā)生置換

41、反應(yīng)，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，化學(xué)能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能。由犧牲陽極的陰極保護法可得，鐵片作正極(陰極)時被保護，作負極(陽極)時被腐蝕，所以應(yīng)選擇比鐵片更活潑的鋅作負極(陽極)才能有效地保護鐵不被腐蝕。(2)由圖示可知原電池發(fā)生反應(yīng)為2NOO2=2NO2，NO為還原劑，O2為氧化劑，O2在Pt電極得電子發(fā)生還原反應(yīng)：O24e=2O2。NO在NiO電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：NOO22e=NO2。練出高分1原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是()A由Al、Cu、稀H2SO4組成的原電池，負極反應(yīng)式為Al3e=Al3B由Mg、Al、NaOH溶液組成的原電

42、池，負極反應(yīng)式為Al3e4OH=AlO2H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2D由Al、Cu、濃硝酸組成的原電池，負極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2答案C解析由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負極材料是Fe，反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，C錯。2鉛酸蓄電池是目前應(yīng)用普遍的化學(xué)電池，新型液流式鉛酸蓄電池以可溶的甲基磺酸鉛為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)：PbPbO24H2Pb22H2O下列有關(guān)新型液流式鉛酸蓄電池的說法不正確的是()A放電時，蓄電池由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B充放電時，溶液的導(dǎo)電能力變化不大C放電時的負極反應(yīng)式為Pb2e=Pb2D充電時的陽極反應(yīng)式為Pb24OH

43、2e=PbO22H2O答案D解析放電時電極反應(yīng)式為負極：Pb2e=Pb2正極：PbO22e4H=Pb22H2O充電時電極反應(yīng)式為陰極：Pb22e=Pb陽極：Pb22H2O2e=PbO24H放電時消耗4個H，而產(chǎn)生2個Pb2，充電時，消耗2個Pb2，但產(chǎn)生4個H，所以充放電時，溶液的導(dǎo)電能力變化不大，B正確，D錯誤。3由于具有超低耗電量、壽命長的特點，LED產(chǎn)品越來越受人歡迎。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動LED發(fā)光的裝置。下列有關(guān)敘述正確的是()Aa處通入氧氣，b處通入氫氣B該裝置中只涉及兩種形式的能量轉(zhuǎn)化C電池正極電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OHDP型半導(dǎo)體連接的是電池負極答案C解析根據(jù)電子移向

44、，a處應(yīng)通H2，b處應(yīng)通O2，A錯誤；在該裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能等，B錯誤；P型半導(dǎo)體連接的是電池正極，D錯誤。4某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時，該電池工作原理見下圖。下列說法正確的是()Aa為CH4，b為CO2BCO向正極移動C此電池在常溫時也能工作D正極電極反應(yīng)式為O22CO24e=2CO答案D解析電極反應(yīng)式為負極：CH48e4CO=5CO22H2O正極：2O28e4CO2=4CO根據(jù)圖示中電子的移向，可以判斷a處通甲烷，b處通O2，CO應(yīng)移向負極，由于是熔融鹽，所以此電池在常溫下不能工作。5鋰空氣電池作為新一代大容量電池而

45、備受矚目，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)鋰空氣電池的說法不正確的是()A隨著電極反應(yīng)的不斷進行，正極附近的電解液pH不斷升高B若把堿性電解液換成固體氧化物電解質(zhì)，則正極會因為生成Li2O而引起碳孔堵塞，不利于正極空氣的吸附C放電時，當(dāng)有22.4 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)被還原時，溶液中有4 mol Li從左槽移動到右槽D鋰空氣電池又稱作“鋰燃料電池”，其總反應(yīng)方程式為4LiO2=2Li2O答案D解析電極反應(yīng)式為負極：4Li4e=4Li正極：O24e2H2O=4OHA項，根據(jù)正極反應(yīng)可以判斷該項正確；B項，固體氧化物能傳導(dǎo)O2，然后和負極生成的Li反應(yīng)生成Li2O而造成堵塞，正確；C項，根據(jù)兩個電極

46、反應(yīng)式可以判斷該項正確；D項應(yīng)為4LiO22H2O=4LiOH。6利用反應(yīng)6NO28NH3=7N212H2O構(gòu)成電池的方法，既能實現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示，下列說法不正確的是()A電流從右側(cè)電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)電極B為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜C電極A極反應(yīng)式為2NH36e=N26HD當(dāng)有4.48 L NO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時，轉(zhuǎn)移電子為0.8 mol答案C解析電極反應(yīng)式為負極：8NH324e24OH=4N224H2O正極：6NO224e12H2O=3N224OH因為為堿性介質(zhì)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜；C項，應(yīng)生成H2O，錯

47、誤；D項，根據(jù)正極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子為×240.8 mol。7液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小，無需氣體存儲裝置等優(yōu)點。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH作為電解質(zhì)。下列關(guān)于該燃料電池的敘述不正確的是()A電流從右側(cè)電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)電極B負極發(fā)生的電極反應(yīng)式為N2H44OH4e=N24H2OC該燃料電池的電極材料應(yīng)采用多孔導(dǎo)電材料，以提高電極反應(yīng)物質(zhì)在電極表面的吸附量，并使它們與電解質(zhì)溶液充分接觸D該燃料電池持續(xù)放電時，K從負極向正極遷移，因而離子交換膜需選用陽離子交換膜答案D解析根據(jù)圖示，電極反應(yīng)式為負極：N2H44e4OH=N24H2O正極：O24e2H2O=4OHD項，燃料電池持續(xù)放電時，OH從正極區(qū)移