原電池的工作原理及應用

原電池的工作原理及應用1.概念和反應本質(zhì)原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應本質(zhì)是氧化還原反應。2.構(gòu)成條件(1)一看反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生 (一般是活潑性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應)。(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：①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。3.工作原理以鋅銅原電池為例(1)反應原理電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反應－2＋2＋－Zn－2e===ZnCu＋2e===Cu反應類型氧化反應還原反應電子流向由Zn片沿導線流向Cu片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)鹽橋的組成和作用①鹽橋中裝有飽和的 KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。②鹽橋的作用： a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路； b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。4.原電池原理的應用(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性較強的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或非金屬)。(2)加快化學反應速率：氧化還原反應形成原電池時，反應速率加快。(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的正極而受到保護。(4)設計制作化學電源①首先將氧化還原反應分成兩個半反應。②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個半反應，選擇正、負電極材料以及電解質(zhì)溶液。(1)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應都可設計成原電池 (√)(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應的一極一定是負極 (√)(3)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生 (×)(4)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動 (×)(5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極 (×)(6)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高 (√)1.在如圖所示的 4個裝置中，不能形成原電池的是 _____(填序號)，并指出原因_______。答案 ①④ ①中酒精是非電解質(zhì)；④中未形成閉合回路。2.設計原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強。(1)寫出能說明氧化性3＋2＋的離子方程式：_____________________________。Fe大于Cu(2)若要將上述反應設計成原電池，電極反應式分別是：①負極：__________________________________________________________________。②正極：__________________________________________________________________。(3)在框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋 ②含鹽橋答案 (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2＋(2)①Cu－2e===Cu2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)①不含鹽橋 ②含鹽橋題組一 原電池的工作原理1.(2018成·都模擬)課堂學習中，同學們利用鋁條、鋅片、銅片、導線、電流表、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯誤的是 ( )原電池是將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導線等組成C.圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，導線中會產(chǎn)生電流D.圖中a極為鋅片、b極為銅片時，電子由銅片通過導線流向鋅片答案D解析 D項，a極為負極，電子由負極 (鋅片)流出。2.(2015天·津理綜，4)鋅銅原電池裝置如圖所示， 其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是 ( )銅電極上發(fā)生氧化反應電池工作一段時間后，甲池的c(SO24－)減小C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡答案C解析A項，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應生成Cu，錯誤；B項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的2－c(SO4)不變，錯誤；＋－＋C項，在乙池中Cu2＋2e===Cu，同時甲池中的Zn2通過陽離子交換膜進入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2＋通過陽離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯誤。3.分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是 ( )A.①②中Mg作負極，③④中Fe作負極B.②中Mg作正極，電極反應式為－－＋3H2↑6H2O＋6e===6OHC.③中Fe作負極，電極反應式為－2＋Fe－2e===FeD.④中Cu作正極，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑答案B解析②中Mg不與NaOH溶液反應，而Al能和NaOH溶液反應失去電子，故Al是負極；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應失去電子作負極，A、C錯；②中電池總反應為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負極反應式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O，二者相減得到正極反應式為－－＋3H2↑，B正確；④中Cu是正極，電極反6H2O＋6e===6OH應式為O2＋2H－－，D錯。2O＋4e===4OH原電池的工作原理簡圖注意 ①電子移動方向：從負極流出沿導線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。②若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。③若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽離子交換膜，陽離子可通過交換膜移向正極。題組二原電池原理的應用4.(加快化學反應速率)等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀H2SO4中，同時向a中滴入少量的CuSO4溶液，如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時間(t)的關系，其中正確的是()答案

D解析

a中

Zn

與

CuSO4溶液反應置換出

Cu，Zn

的量減少，產(chǎn)生

H2的量減少，但

Zn、Cu和稀

H2SO4形成原電池，加快反應速率，

D項圖示符合要求。5.(比較金屬活動性 )有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置a極質(zhì)量減少；b極有氣體產(chǎn)生；d極溶解；c極有電流從a極流向部分實驗現(xiàn)象氣體產(chǎn)生b極質(zhì)量增加c極無變化d極由此可判斷這四種金屬的活動順序是

(

)A.a＞b＞c＞d

B.b＞c＞d＞a

C.d＞a＞b＞c

D.a＞b＞d＞c答案

C解析把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負極，b作原電池正極，金屬活動性：a＞b；由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動性：b＞c；由實驗③可知，d極溶解，則 d作原電池負極， c作正極，活動性： d＞c；由實驗④可知，電流從

a極流向

d極，則

d極為原電池負極，

a極為原電池正極，活動性：

d＞a。綜上所述可知活動性：

d＞a＞b＞c。6.(金屬的防護

)為保護地下鋼管不受腐蝕，可采取的措施有

(

)A.與石墨棒相連

B.與銅板相連C.埋在潮濕、疏松的土壤中 D.與鋅板相連答案

D解析

A項，石墨棒與鐵構(gòu)成原電池，鐵活潑，失電子作負極，被腐蝕；

B項，銅板與鐵構(gòu)成原電池，鐵比銅活潑，失電子作負極，被腐蝕；

C項，在潮濕、疏松的土壤中，鐵與土壤中的碳、水、空氣構(gòu)成原電池，鐵失電子作負極，被腐蝕；

D項，鋅板與鐵構(gòu)成原電池，鋅比鐵活潑，鋅失電子作負極，鋅被腐蝕，鐵被保護。題組三

聚焦“鹽橋”原電池7.(2018河·北高三模擬)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C.燒杯a中發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑D.燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl－－2e－===Cl2↑答案B解析由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)－－，燒杯a中c(OH－生還原反應：O2＋2H2O＋4e===4OH)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，－＋Zn發(fā)生氧化反應：Zn－2e===Zn2。8.控制適合的條件，將反應 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是( )反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C.電流表讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D.電流表讀數(shù)為零后，在甲中加入 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，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應達到平衡狀態(tài)，C正確；在甲中加入FeCl2固體，平衡2Fe3＋－2＋＋2I2Fe＋I2向左移動，I2被還原為 I－，乙中石墨為正極， D不正確。9.依據(jù)氧化還原反應： 2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示 (鹽橋為盛有KNO3瓊脂的U形管)。請回答下列問題：(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液 Y是________(填化學式)。(2)銀電極為電池的 ________極，其電極反應為 _________________________________。(3)鹽橋中的 NO－3移向________溶液。答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋＋e－===Ag (3)Cu(NO3)2考點二 常見化學電源及工作原理一、一次電池：只能使用一次，不能充電復原繼續(xù)使用1.堿性鋅錳干電池總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。負極材料：Zn。－ －電極反應：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2。電極反應：2MnO2＋2H－＋2OH－。2O＋2e===2MnOOH2.紐扣式鋅銀電池總反應：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。電解質(zhì)是 KOH。負極材料：Zn。電極反應：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。正極材料：Ag2O。－－。電極反應：Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH3.鋰電池Li－SOCl2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－SOCl2。電池的總反應可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。(1)負極材料為________，電極反應為 _________________________________________。(2)正極的電極反應為 _______________________________________________________。答案 (1)鋰 8Li－8e－===8Li＋(2)3SOCl2＋8e－===2S＋SO23－＋6Cl－二、二次電池：放電后能充電復原繼續(xù)使用1.鉛蓄電池總反應： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)(1)放電時——原電池－－負極反應：Pb(s)＋SO42(aq)－2e===PbSO4(s)；＋－－正極反應：PbO2(s)＋4H(aq)＋SO42(aq)＋2e===PbSO4(s)＋2H2O(l)。(2)充電時——電解池－2－陰極反應：PbSO4(s)＋2e===Pb(s)＋SO4(aq)；陽極反應：PbSO4(s)＋2H2O(l)－－＋－2e===PbO2(s)＋4H(aq)＋SO42(aq)。2.圖解二次電池的充放電3.二次電池的充放電規(guī)律(1)充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復其供電能力，因此負極應與電源的負極相連以獲得電子，可簡記為負接負后作陰極，正接正后作陽極。(2)工作時的電極反應式： 同一電極上的電極反應式， 在充電與放電時， 形式上恰好是相反的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時 pH的變化趨勢也恰好相反。三、“高效、環(huán)境友好 ”的燃料電池1.氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。種類酸性堿性負極反應式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正極反應式O2＋4e－＋4H＋===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－電池總反應式2H2＋O2===2H2O備注燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用2.解答燃料電池題目的思維模型3.解答燃料電池題目的幾個關鍵點(1)要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。(2)通入負極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。(3)通過介質(zhì)中離子的移動方向，可判斷電池的正負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。(1)太陽能電池不屬于原電池(√)(2)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池(×)(3)鉛蓄電池放電時，正極與負極質(zhì)量均增加(√)(4)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲存時間長(×)(5)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能(×)(6)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，＋從正極區(qū)向負極區(qū)遷移(×)H(7)鉛蓄電池工作時，當電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，負極增重4.8g(√)題組一 根據(jù)圖示理解化學電源1.普通鋅錳干電池的簡圖如圖所示，它是用鋅皮制成的鋅筒作電極，中央插一根碳棒，碳棒頂端加一銅帽。在石墨碳棒周圍填滿二氧化錳和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維紙包裹作隔膜，隔膜外是用氯化鋅、氯化銨和淀粉等調(diào)成糊狀作電解質(zhì)溶液。該電池工作時的總反應為 Zn＋2NH＋4＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列關于鋅錳干電池的說法中正確的是( )當該電池電壓逐漸下降后，利用電解原理能重新充電復原－電池負極反應式為2MnO2＋2NH4＋2e===Mn2O3＋2NH3＋H2OC.原電池工作時，電子從負極通過外電路流向正極D.外電路中每通過0.1mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g答案C解析普通鋅錳干電池是一次電池，不能充電復原，A項錯誤；根據(jù)原電池工作原理，負極失電子，B項錯誤；由負極的電極反應式可知，每通過0.1mol電子，消耗鋅的質(zhì)量是65g·mol－10.1mol＝3.25g，D項錯誤。22.Li－FeS2電池是目前電池中綜合性能最好的一種電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。已知電池放電時的反應為 4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列說法正確的是 ( )A.Li為電池的正極＋B.電池工作時，Li 向負極移動C.正極的電極反應式為 FeS2＋4e－===Fe＋2S2－D.將熔融的 LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，電池性能更好答案 C＋1解析A項，由Li→Li2S發(fā)生氧化反應，可知Li為電池負極；B項，電池工作時，陽離子(Li＋)移向正極；D項，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作為電解質(zhì)溶液。3.下圖為鈉高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為 320℃左右，電池的反應式為 2NaxS===Na2Sx，正極的電極反應式為______________________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是_______________________________________。答案－2－＋－導電和隔離鈉與硫xS＋2e===Sx(或2Na＋xS＋2e===Na2Sx)題組二 可充電電池4.(二次電池的理解與應用 )鎳鎘(Ni－Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。 已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為 KOH溶液，其充、放電按下式進行： Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關該電池的說法正確的是 ( )A.充電時陽極反應： Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O充電過程是化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程C.放電時負極附近溶液的堿性不變D.放電時電解質(zhì)溶液中的 OH－向正極移動答案 A解析 放電時Cd的化合價升高， Cd作負極，Ni的化合價降低， NiOOH作正極，則充電時Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽極，電極反應式為 Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A項正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程，B項錯誤；放電時負極電極反應式為Cd＋2OH－－－－向負極移動，D項－2e===Cd(OH)2，Cd電極周圍OH的濃度減小，C項錯誤；放電時OH錯誤。5.(2016四·川理綜，5)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池總反應為Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列關于該電池的說法不正確的是()＋在電解質(zhì)中由負極向正極遷移A.放電時，LiB.放電時，負極的電極反應式為LixC6－xe－===xLi＋＋C6C.充電時，若轉(zhuǎn)移1mole－，石墨(C6)電極將增重7xgD.充電時，陽極的電極反應式為LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋答案C解析放電時，負極反應為－＋Li1－xCoO2－＋LixC6－xe===xLi＋C6，正極反應為＋xe＋xLi===LiCoO2，A、B正確；充電時，陰極反應為xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，轉(zhuǎn)移1mole－時，石墨C6電極將增重7g，C項錯誤；充電時，陽極反應為放電時正極反應的逆反應：LiCoO2xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D項正確。6.(2018哈·師大附中、東北師大附中、遼寧省實驗中學一模 )一種突破傳統(tǒng)電池設計理念的鎂－銻液態(tài)金屬儲能電池工作原理如圖所示，該電池所用液體密度不同，在重力作用下分為三層，工作時中間層熔融鹽的組成及濃度不變。 該電池工作一段時間后， 可由太陽能電池充電。下列說法不正確的是 ( )A.放電時，Mg(液)層的質(zhì)量減小B.放電時正極反應為： Mg2＋＋2e－===MgC.該電池充電時， Mg－Sb(液)層發(fā)生還原反應D.該電池充電時， Cl－向中層和下層分界面處移動答案 C解析A項，放電時，負極Mg失電子生成鎂離子，則Mg(液)層的質(zhì)量減小，正確；B項，正極鎂離子得電子得到Mg，則放電時正極反應為：Mg2＋＋2e－===Mg，正確；C項，該電池充電時，Mg－Sb(液)層為陽極，陽極發(fā)生失電子的氧化反應，錯誤；D項，該電池充電時，陰離子向陽極移動，即Cl－向中層和下層分界面處移動，正確。題組三 燃料電池7.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，該電池工作原理如圖。下列說法正確的是 ( )A.a為CH4，b為CO22－向正極移動B.CO3C.此電池在常溫下也能工作D.正極的電極反應式為O2＋2CO－2－2＋4e===2CO3答案D解析電極反應式如下：負極：CH4－8e－＋4CO32－===5CO2＋2H2O正極：2O2＋8e－＋4CO2－2===4CO3根據(jù)圖示中電子的移向，可以判斷 a處通入甲烷，b處通入空氣，CO23－應移向負極，由于電解質(zhì)是熔融鹽，因此此電池在常溫下不能工作。8.(2018蘇·州聯(lián)考)科學家設計出質(zhì)子膜 H2S燃料電池，實現(xiàn)了利用 H2S廢氣資源回收能量并得到單質(zhì)硫。質(zhì)子膜 H2S燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。下列說法錯誤的是 ( )A.電極a為電池的負極B.電極b上發(fā)生的電極反應：O2＋4H＋＋4e－===2H2OC.電路中每通過4mol電子，在正極消耗44.8LH2SD.每17gH2S參與反應，有＋經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)1molH答案 C解析 根據(jù)題目可知，該電池為燃料電池，根據(jù)燃料電池的特點，通氧氣的一極為正極，故電極b為正極，電極a為負極，A項正確；電極b為正極，氧氣得電子生成水，B項正確；從裝置圖可以看出，電池總反應為2H2S＋O2===S2＋2H2O，電路中每通過4mol電子，正極應該消耗1molO2，負極應該有2molH2S反應，但是題目中沒有給定標準狀況下，所以不一定是44.8L，故C錯誤；17gH2S即0.5molH2S，每0.5molH2S參與反應會消耗0.25molO2，根據(jù)正極反應式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1molH＋經(jīng)質(zhì)子膜進入正極區(qū)，故D正確。9.(2018福·州模擬)鋅—空氣燃料電池可作電動車的動力電源，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應為2Zn＋O2＋2H2O＋4OH－===2Zn(OH)42－。下列說法正確的是()A.放電時，電解質(zhì)溶液中＋K移向負極B.放電時，電解質(zhì)溶液的pH不變C.充電時，陰極的反應為Zn(OH)42－＋2e－===Zn＋4OH－D.充電時，當有4.48L氧氣(標準狀況下)釋放出來時，則析出固體Zn為13g答案C解析放電時，為原電池，溶液中陽離子向正極移動，即K＋向正極移動，故A錯誤；放電時，消耗氫氧根離子，堿性減弱，pH減小，故B錯誤；充電時，陰極上發(fā)生得電子的還原反應，則陰極反應為Zn(OH)42－＋2e－===Zn＋4OH－，故C正確；產(chǎn)生1mol氧氣，轉(zhuǎn)移電子為4mol，充電時，當有4.48L氧氣(標準狀況下)釋放出來時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4.48L－0.8mol×65g·mol－1－1×4＝0.8mol，根據(jù)Zn～2e，則析出固體Zn：2＝26g，故D22.4Lmol·錯誤。1.(2018全·國卷Ⅲ，11)一種可充電鋰—空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li＋在多孔碳材料電極處生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列說法正確的是()放電時，多孔碳材料電極為負極放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極＋C.充電時，電解質(zhì)溶液中 Li向多孔碳材料區(qū)遷移D.充電時，電池總反應為

xLi2O2－x===2Li＋(1－2)O2答案

D解析由題意知，放電時負極反應為－＋＋－Li－e===Li，正極反應為(2－x)O2＋4Li＋4e===2Li2O2－x(x＝0或1)，電池總反應為(1－x)O2＋2Li===Li2O2－x。充電時的電池總反應與放電2時的電池總反應互為逆反應，故充電時電池總反應為xLi2O2－x===2Li＋(1－)O2，D項正確；2該電池放電時，金屬鋰為負極，多孔碳材料為正極，A項錯誤；該電池放電時，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項錯誤；該電池放電時，電解質(zhì)溶液中Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時電解質(zhì)溶液中的Li＋向鋰材料區(qū)遷移，C項錯誤。2.(2018全·國卷Ⅱ，12)我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應為3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯誤的是()A.放電時，ClO－4向負極移動B.充電時釋放 CO2，放電時吸收 CO2C.放電時，正極反應為 3CO2＋4e－===2CO23－＋C＋－D.充電時，正極反應為Na＋e===Na答案D解析根據(jù)電池的總反應知，放電時負極反應：－＋4Na－4e===4Na正極反應：3CO2＋4e－===2CO23－＋C充電時，陰(負)極：4Na＋＋4e－===4Na陽(正)極：2CO23－＋C－4e－===3CO2↑放電時，

ClO－4向負極移動。根據(jù)充電和放電時的電極反應式知，充電時釋放

CO2，放電時吸收CO2。3.(2016全·國卷Ⅱ，11)Mg－AgCl 電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是( )2＋負極反應式為Mg－2e===Mg－正極反應式為Ag＋e===AgC.電池放電時 Cl－由正極向負極遷移D.負極會發(fā)生副反應 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑答案 B解析根據(jù)題意，Mg－海水－AgCl電池總反應式為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A項，負極反應式為Mg－2e－===Mg2＋，正確；B項，正極反應式為2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，錯誤；C項，對原電池來說，陰離子由正極移向負極，正確； D項，由于鎂是活潑金屬，則負極會發(fā)生副反應 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正確。4.(2017全·國卷Ⅲ，11)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的 S8材料，電池反應為 16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列說法錯誤的是( )A.電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負極材料減重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性D.電池充電時間越長，電池中Li2S2的量越多答案D解析A項，原電池電解質(zhì)中陽離子移向正極，根據(jù)全固態(tài)鋰硫電池工作原理圖示中Li＋移動方向可知，電極a為正極，正極發(fā)生還原反應，由總反應可知正極依次發(fā)生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的還原反應，正確；B項，電池工作時負極電極反應式為Li－e－===Li＋，當外電路中流過0.02mol電子時，負極消耗的Li的物質(zhì)的量為0.02mol，其質(zhì)量為0.14g，正確；C項，石墨烯具有良好的導電性，故可以提高電極a的導電能力，正確；D項，電池電解充電時為電解池，此時電解總反應為8Li2Sx=====16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量會越來越少直至充滿電，錯誤。5.(1)[2017北·京，28(1)③]可利用原電池裝置證明反應Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能發(fā)生。其中甲溶液是 ____________，操作及現(xiàn)象是 ____________________________________。(2)[2016江·蘇，20(1)]鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有Cr2O72－的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O72－轉(zhuǎn)化為Cr3＋，其電極反應式為_____________。(3)[2016北·京理綜，26(1)]用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽－(NO3)已成為環(huán)境修復研究的熱點之一。Fe還原水體中 NO－3的反應原理如圖所示。①作負極的物質(zhì)是 ________。②正極的電極反應式是 ______________________________________________________。答案 (1)FeSO4溶液 分別取電池工作前與工作一段時間后左側(cè)燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色加深(2)Cr2O27－＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O－－＋10H＋＋＋3H2O(3)①鐵②NO3＋8e===NH4組1.在超市里經(jīng)常會看到一種外殼為紙層包裝的電池，印有如圖所示的文字。下列有關說法錯誤的是( )該電池是一次電池該電池工作時，電子由負極通過外電路流入正極C.該電池含有的金屬元素中毒性最大的是HgD.該電池工作時，外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少3.25g答案D解析電池工作時，鋅失去電子，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋，所以外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上應減少6.5g，所以D項錯誤。2.下列關于原電池的敘述中正確的是 ( )正極和負極必須是金屬原電池是把化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置C.原電池工作時，正極和負極上發(fā)生的都是氧化還原反應D.鋅、銅和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時，鋅片上有 6.5g鋅溶解，正極上就有 0.1g氫氣生成答案 B3.(2018濰·坊期中)氣體的自動化檢測中常常應用根據(jù)原電池原理設計的傳感器。下圖為電池的工作示意圖，氣體擴散進入傳感器，在敏感電極上發(fā)生反應，傳感器就會接收到電信號。下表列出了待測氣體及敏感電極上部分反應產(chǎn)物。待測氣體 部分電極反應產(chǎn)物NO2 NOCl2 HClCO CO2H2S H2SO4則下列說法中正確的是()A.上述氣體檢測時，敏感電極均作電池負極B.檢測Cl2氣體時，敏感電極的電極反應式為Cl2＋2e－===2Cl－C.檢測H2S氣體時，對電極充入空氣，對電極上的電極反應式為－－O2＋2H2O＋4e===4OHD.檢測Cl2和CO體積分數(shù)相同的兩份空氣樣本時，傳感器上電流大小、方向相同答案B解析A項，NO2、Cl2在正極得電子發(fā)生還原反應，H2S、CO在負極失電子發(fā)生氧化反應，錯誤；B項，Cl2得電子生成HCl，電極反應式為－－Cl2＋2e===2Cl，正確；C項，H2S失去電子生成硫酸，在酸性條件下，氧氣得電子應該生成水，錯誤；D項，等體積的Cl2和CO發(fā)生原電池反應時，1molCl2得2mol電子，1molCO失去2mol電子，傳感器上電流方向相反，錯誤。4.某學習小組的同學查閱相關資料知氧化性： Cr2O27－＞Fe3＋，設計了鹽橋式的原電池，如圖所示。鹽橋中裝有瓊脂與飽和 K2SO4溶液。下列敘述中正確的是 ( )甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應＋－－＋14H＋B.乙燒杯中發(fā)生的電極反應為2Cr3＋7H2O－6e===Cr2O72C.外電路的電流方向為從b到aD.電池工作時，鹽橋中的2－移向乙燒杯SO4答案C解析A項，甲燒杯中發(fā)生的反應為Fe2＋－e－===Fe3＋，為氧化反應，錯誤；B項，乙燒杯中發(fā)生還原反應，得到電子，錯誤；C項，a極為負極，b極為正極，外電路的電流由b→a，2－向負極移動，即移向甲燒杯，錯誤。正確；D項，SO45.(2018錦·州一模)肼(N2H4)暴露在空氣中容易爆炸，但是以其為燃料的燃料電池是一種理想的電池，具有容量大、能量轉(zhuǎn)化率高、產(chǎn)物無污染等特點，其工作原理如圖所示，下列敘述正確的是( )A.電池工作時，正極附近的pH降低B.當消耗1molO2時，有2molNa＋由甲槽向乙槽遷移C.負極反應式為4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2OD.若去掉陽離子交換膜，電池也能正常工作答案C解析－－，由于生成OH－，溶電池工作時，O2在正極發(fā)生還原反應：O2＋2H2O＋4e===4OH液的pH增大，A錯誤；當消耗1molO2時，電路中轉(zhuǎn)移4mol電子，生成4molOH－，為保持溶液呈電中性，應有4molNa＋由甲槽向乙槽遷移，B錯誤；N2H4在負極上失電子發(fā)生氧化反應，則負極反應式為4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正確；若去掉陽離子交換膜，正極產(chǎn)生的OH－直接向負極移動，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的電流，D錯誤。6.(2019濟·南質(zhì)檢)如圖為以Pt為電極的氫氧燃料電池的工作原理示意圖，稀H2SO4為電解質(zhì)溶液。下列有關說法不正確的是()A.a極為負極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極B.a極的電極反應式：H2－2e－===2H＋C.電池工作一段時間后，裝置中c(H2SO4)增大D.若將H2改為CH4，消耗等物質(zhì)的量的CH4時，O2的用量增多答案C解析a極通入的H2發(fā)生氧化反應，為負極，電子由a極經(jīng)外電路流向b極，以稀H2SO4為電解質(zhì)溶液時，負極的H2被氧化為H＋，總反應為2H2＋O2===2H2O，電池工作一段時間后，裝置中c(H2SO4)減小，則C項錯誤；根據(jù)電池總反應：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物質(zhì)的量的H2和CH4，CH4消耗O2較多。7.可充電氟鎂動力電池比鋰電池具有更高的能量密度和安全性，其電池反應為Mg＋2MnF3===2MnF2＋MgF2。下列有關說法不正確的是()鎂為負極材料B.正極的電極反應式為MnF3＋e－===MnF2＋F－C.電子從鎂極流出，經(jīng)電解質(zhì)流向正極D.每生成1molMnF2時轉(zhuǎn)移1mol電子答案C解析由電池反應知，鎂作還原劑，發(fā)生氧化反應，鎂極為負極，A項不符合題意；電池反應中，三氟化錳發(fā)生還原反應，B項不符合題意；電子由負極(鎂極)流出經(jīng)外電路流向正極，C項符合題意；錳元素由＋ 3價降至＋2價，D項不符合題意。8.(1)鋰錳電池的體積小，性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池的反應原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li＋通過電解質(zhì)遷移進入MnO2晶格中，生成LiMnO。2回答下列問題：①外電路的電流方向是由 ________(填“a”或“b”，下同)極流向________極。②電池的正極反應式為 ______________________________________________________。(2)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。 已知某種甲醇微生物燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，示意圖如下：①該電池中外電路電子的流動方向為 ____________(填“從A到B”或“從 B到A”)。②工作結(jié)束后， B電極室溶液的 pH與工作前相比將 ________(填“增大”“減小”或“不變”，溶液體積變化忽略不計 )。A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應為__________________________________________。答案(1)①ba②MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2(2)①從A到B－＋＋CO2↑②不變③CH3OH＋H2O－6e===6H解析(1)①結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應原理，可知Li作負極，MnO2作正極，所以電子流向是a→b，電流方向則是b→a。②根據(jù)題給信息“電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中，＋通過電解質(zhì)遷移進入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正極的電極反應式為－LiMnO2＋eLi＋===LiMnO2。(2)①甲醇失去電子，作為電池的負極，所以該電池外電路電子的流動方向為從A到B。②B電極上O2得電子消耗H＋，同時溶液中的H＋移向B電極室，所以B電極室溶液的pH與工作前相比未發(fā)生變化。③CH3OH失電子，生成CO2和H＋，根據(jù)化合價變化和元素守恒配平方程式即可得電極反應式：－＋＋CO2↑。CH3OH＋H2O－6e===6H組1.電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣的電池的發(fā)明是化學對人類的一項重大貢獻，下列有關電池的敘述正確的是 ( )鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹸.氫氧燃料電池工作時氧氣在正極被還原D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅答案 C解析A項，在鋅錳干電池中，正極是碳棒，該電極上二氧化錳發(fā)生得電子的還原反應，該電極質(zhì)量不會減少，錯誤；B項，氫氧燃料電池屬于原電池的一種，是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，不能將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽e誤；C項，氫氧燃料電池中，燃料作負極，發(fā)生失電子的氧化反應，氧氣在正極被還原，正確；D項，太陽能電池的主要材料是半導體單質(zhì)硅，不是二氧化硅，錯誤。2.有關如圖所示原電池的敘述不正確的是 ( )A.電子沿導線由 Cu片流向Ag片B.正極的電極反應是 Ag＋＋e－===AgC.Cu

片上發(fā)生氧化反應，

Ag

片上發(fā)生還原反應D.反應時鹽橋中的陽離子移向

Cu(NO3)2溶液答案

D解析

該裝置是原電池裝置，實質(zhì)上發(fā)生的是 Cu與硝酸銀的反應，所以

Cu失去電子，發(fā)生氧化反應，則Cu是負極，Ag是正極，電子從負極流向正極，A正確；正極是Ag＋發(fā)生還原反應，得到電子生成Ag，B正確；根據(jù)以上分析，Cu片上發(fā)生氧化反應，Ag片上發(fā)生還原反應，C正確；原電池中，陽離子向正極移動，所以鹽橋中的陽離子移向 AgNO3溶液，D錯誤。3.(2019青·島調(diào)研)《科學美國人》評出的 2016年十大創(chuàng)新技術之一是碳呼吸電池，電池原理如圖所示，則下列有關說法正確的是 ( )該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能正極的電極反應為C2O24－－2e－===2CO2C.每生成1molAl2(C2O4)3，有6mol電子流過負載D.隨著反應進行，草酸鹽濃度不斷變小答案C解析A項，該裝置屬于燃料電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，錯誤；B項，原電池正極上發(fā)生得電子的還原反應，結(jié)合電池原理圖可得正極反應式為：2CO2＋2e－===C2O42－，錯誤；C項，每生成1molAl2(C2O4)3，負極有2molAl失去電子，共失去6mol電子，所以有6mol電子流過負載，正確；D項，根據(jù)正負極反應情況可得電池總反應為2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，所以反應過程中不消耗草酸鹽，錯誤。4.(2018日·照市校際聯(lián)考)某新型水系鈉離子電池工作原理如下圖所示。TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，充電時Na2S4轉(zhuǎn)化為Na2S。下列說法正確的是()充電時，太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，化學能又轉(zhuǎn)化為電能放電時，a極為負極C.充電時，陽極的電極反應式為 I－3－2e－===3I－D.M可以使用陰離子交換膜答案B解析充電時，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為化學能貯存起來，A錯誤；放電時，a極為負極，Na2S失電子氧化為Na2S4，B正確；充電時，陽極失電子被氧化，陽極的電極反應式為3I－－2e－===I3－，C錯誤；M是陽離子交換膜，D錯誤。5.(2018泉·州市第五中學高三模擬)下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學將反應“AsO43－＋2I－＋2H＋AsO33－＋I2＋H2O”設計成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖Ⅱ 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)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)生的電極反應為 I2＋2e－===2I－答案D解析裝置Ⅰ中的反應，AsO43－＋2I－＋2H＋AsO33－＋I2＋H2O，當加入適量濃鹽酸時，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ⅡB燒杯中加入NaOH溶液，C2上發(fā)生：AsO33－－2e－＋2OH－===AsO34－＋H2O，電子沿導線到C1，I2＋2e－===2I－，所以C2為負極，C1為正極。6.(2018貴·陽一模)一種新型可逆電池的工作原理如圖所示。放電時總反應為：Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCl4－4Al2Cl7－＋3Cn(Cn表示石墨)。下列說法中正確的是()A.放電時負極反應為－＋7Cl－－2Al－6e===Al2Cl7B.放電時AlCl－4移向正極C.充電時陽極反應為 AlCl－4－e－＋Cn===Cn(AlCl4)D.電路中每轉(zhuǎn)移