新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第5章第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池教學(xué)案 魯科版

第3節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一一電池

課標(biāo)解讀要點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,

能寫(xiě)出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。

2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原一次電池

理。二次電池--

燃料電池」

3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金應(yīng)用：加快反應(yīng)，金國(guó)防護(hù)等

屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。

A歸級(jí)必備知識(shí)?關(guān)鍵能力落實(shí)知識(shí)培養(yǎng)能力

BIBEIZHISHIGUANJIANNENGLI

喏&兔1原電池工作原理及其應(yīng)用

【必備知識(shí)?落實(shí)】

1.原電池的構(gòu)成

(1)概念和反應(yīng)本質(zhì)

電化學(xué)上將這種能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池。

(2)構(gòu)成條件

能發(fā)生包出蚯的氧化還原反應(yīng)(i般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液

反應(yīng)

反應(yīng))

電極一般是活潑性不同的兩電極(金屬或石墨)

①電解質(zhì)溶液

閉合

②兩電極直接或間接接觸

回路

③兩電極插入電解質(zhì)溶液中

2.原電池的工作原理

如圖是CuZn原電池，請(qǐng)?zhí)羁?

(1)兩裝置的差別

①圖1中Zn在CuSOi溶液中直接接觸Ci?+,會(huì)有一部分Zn與Ci?+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(huì)升高，電能效率

低。

②圖II中Zn和CuSO,溶液分別在兩個(gè)池中，Zn與Ci?+不直接接觸，不存在Zn與Cu2+

直接反應(yīng)的過(guò)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(shí)間長(zhǎng)，電能效率高。

(2)反應(yīng)原理

電極名稱負(fù)極正極

電極材料ZnCu

電極反應(yīng)Zn—2e=Zn2*Cu21+2e=Cu

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

(3)原電池中的三個(gè)方向

①電子方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極。

②電流方向：從正極沿導(dǎo)線流向魚(yú)極。

③離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽(yáng)離子向正極遷移。

(4)鹽橋作用

①連接內(nèi)電路，形成閉合回路。

②平衡電荷(鹽橋中陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極)，使原電池不斷產(chǎn)生電流。

3.原電池原理的應(yīng)用

(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱

兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。

(2)加快氧化還原反應(yīng)的速率

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率加快。例如，在Zn與稀硫酸

反應(yīng)時(shí)加入少量CuSOi溶液能使產(chǎn)生H?的反應(yīng)速率加快。

(3)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源

①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。

②根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。

如Cu+2AgN0：；=2Ag+Cu(N03)2,負(fù)極用也，正極用Ag或C等,AgNth為電解質(zhì)溶液。

［補(bǔ)短板］

(1)原電池反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)，但自行發(fā)生的氧化還原反應(yīng)并不一定是電極與電

解質(zhì)溶液反應(yīng)，也可能是電極與溶解的氧氣等發(fā)生反應(yīng)，如將鐵與石墨相連插入食鹽水中。

(2)在理解形成原電池可加快反應(yīng)速率時(shí)，要注意對(duì)產(chǎn)物量的理解，Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)

加入少量CuSO,溶液，鋅足量時(shí)，不影響產(chǎn)生比的物質(zhì)的量，但稀硫酸足量時(shí)，產(chǎn)生H2的物

質(zhì)的量要減少。

(3)原電池的正極和負(fù)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(fù)極的思維定勢(shì)。如在Mg-NaOH(aq)-Al原電池中A1為負(fù)極；在Cu—濃硝酸

一Fe(Al)原電池中Cu為負(fù)極。

［基礎(chǔ)判斷］

(1)在化學(xué)反應(yīng)中，所有自發(fā)的放熱反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池。()

⑵在Mg-NaOH(aq)—A1電池中負(fù)極反應(yīng)為A1—3/+40曠=人10r+240。()

(3)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。()

(4)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。

()

(5)含鹽橋的原電池工作時(shí)，鹽橋中的陽(yáng)離子向負(fù)極遷移。()

［答案］⑴X(2)V(3)X(4)X(5)X

［知識(shí)應(yīng)用］

1.在如圖所示的5個(gè)裝置中，不能形成原電池的是(填序號(hào))。③裝置發(fā)

生的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________________________

qZn(含石墨)ZnZnC|FecjFeRZn

<Hn1<

三三---

二二二髭

稀HzSO.HC1溶液稀HzSO,酒精稀HzSO.

①②③④⑤

［答案］②④負(fù)極：Fe—2e=Fe”,正極：2H++2e-=H2t

2.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=C/+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示

(鹽橋?yàn)槭⒂蠯NOa瓊脂的U形管)。

CU(NO)2溶液Y

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)電極X的材料是；電解質(zhì)溶液Y是(填化學(xué)式)o

(2)銀電極為電池的________極，其電極反應(yīng)為

⑶鹽橋中的NO；移向溶液。

+

［答案］(l)CuAgNCh溶液(2)正Ag+e-=Ag(3)Cu(N03)2

【關(guān)鍵能力?培養(yǎng)】

命題點(diǎn)1原電池的工作原理

1.(2019?武漢調(diào)研)下列裝置為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的CuZn原電池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

)

A.裝置甲中電子流動(dòng)方向?yàn)椋篫n-電流表fCu

B.裝置乙比裝置甲提供的電流更穩(wěn)定

C.裝置乙鹽橋中可用裝有瓊膠的Na￡Q,飽和溶液

D.若裝置乙中鹽橋用鐵絲替代，反應(yīng)原理發(fā)生改變

C［裝置甲中Zn電極為負(fù)極，Cu電極為正極，電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極，故電

子流動(dòng)方向：Zn-電流表fCu,A項(xiàng)正確；裝置甲中Zn與CuSOi溶液直接反應(yīng)生成的Cu會(huì)

附著在Zn電極上，使電池效率降低，裝置乙為帶有鹽橋的原電池，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在

兩池中分別發(fā)生，提供的電流更穩(wěn)定，B項(xiàng)正確；裝置乙鹽橋中若用裝有瓊膠的Na￡。,飽和

溶液，則COT向ZnSO,溶液中遷移，ZnSO,溶液中會(huì)產(chǎn)生沉淀，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若裝置乙中鹽橋用

鐵絲替代，則形成兩個(gè)串聯(lián)的原電池，反應(yīng)原理改變，D項(xiàng)正確。］

2.（雙選）（2019?海淀區(qū)模擬）全銳電池以惰性材料作電極，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生的原

2+3+

電池反應(yīng)為V0：（黃色）+V（紫色）+2H+=V（r（藍(lán)色）+H20+V（綠色）。

c（H*）=2m。卜L",

陰離子為SO：

下列說(shuō)法不正確的是（）

A.正極反應(yīng)為VO2+2n++e-=V（）2++H2O

B.負(fù)極附近的溶液由紫色逐漸變?yōu)樗{(lán)色

C.反應(yīng)每生成1mol壓0時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol

D.原電池使用過(guò)程中溶液的pH逐漸增大

BC［由電池總反應(yīng)V0：（黃色）+嚴(yán)（紫色）+2H+=V02+（藍(lán)色）+上0+

/+（綠色）可得，VOt為正極的活性物質(zhì)，V?+為負(fù)極的活性物質(zhì)，所以左室為正極室，右室

為負(fù)極室。正極反應(yīng)為V0f+2H++e-=V（）2++H20,A項(xiàng)正確；負(fù)極反應(yīng)為丫②+一/二丫計(jì)，

所以負(fù)極附近溶液的顏色由紫色逐漸變?yōu)榫G色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由電極反應(yīng)VO!+2H++e-=V（）2

'+HQ可知，反應(yīng)每生成1mol出0時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol,C項(xiàng)錯(cuò)誤；由原電池

總反應(yīng)可知，反應(yīng)過(guò)程中

H+被不斷消耗，所以溶液的pH逐漸增大，D項(xiàng)正確。］

3.（2019?廈門(mén)模擬）將反應(yīng)2Fe3++2「=±2Fe2++l2設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。

靈敏檢流計(jì)

r~0I

石墨、/石墨

--傷含）

FeClj:出和KC1

溶液、的鹽橋

甲乙

下列說(shuō)法不正確的是（)

A.鹽橋中的K+移向FeCh溶液

B.反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極反應(yīng)式為2r—2e-=h

C.檢流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D.檢流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCk固體，乙中石墨電極為負(fù)極

D［A項(xiàng)，甲池中石墨電極為正極，乙池中石墨電極為負(fù)極，鹽橋中陽(yáng)離子向正極移動(dòng),

所以K+向FeCL溶液遷移，正確；B項(xiàng)，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中「失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正

確；C項(xiàng)，當(dāng)檢流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，說(shuō)明沒(méi)有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，反應(yīng)達(dá)到平衡，正確；D項(xiàng)，當(dāng)

加入Fe",導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)，則Fe,+失去電子生成Fe時(shí),作為負(fù)極，而乙中石墨成為正

極，錯(cuò)誤。］

題后歸納?

原電池的工作原理簡(jiǎn)圖

_I

髓鑿鑿囂

陽(yáng)離子一

，一陰離子,

—?電解質(zhì)溶液I~~

注意：①若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽(yáng)離子移向正極區(qū)。

②若有交換膜，離子可選擇性通過(guò)交換膜，如陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子可通過(guò)交換膜移向

正極。

命題點(diǎn)2原電池原理的應(yīng)用

4.等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b,分別加入過(guò)量的稀也SO,中，同時(shí)向a中滴入少量的CuSCh

溶液，如圖表示產(chǎn)生H2的體積（。與時(shí)間（。的關(guān)系，其中正確的是

（）

D［a中Zn與CuSO,溶液反應(yīng)置換出Cu,Zn的量減少，產(chǎn)生H?的量減少，但Zn、Cu

和稀H￡0,形成原電池，加快反應(yīng)速率，D項(xiàng)圖示符合要求。］

5.M、N、P、E四種金屬，已知I：①M(fèi)+N"=N+M2+；②M、P用導(dǎo)線連接放入NaIISO)

溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為

E"+2e-=E,N—2e-=N”。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()

A.P>M〉N>EB.E>N>M>P

C.P>N>M>ED.E>P>M>N

A[由①知，金屬活動(dòng)性：M>N；M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO,溶液中，M表面有大量氣

泡逸出，說(shuō)明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性：P>M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，

故金屬活動(dòng)性：N>E?]

6.設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe計(jì)的氧化性比O?+強(qiáng)。

(1)負(fù)極反應(yīng)式：。

(2)正極反應(yīng)式：。

(3)電池總反應(yīng)方程式：?

(4)在框中畫(huà)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］(l)Cu—2e-=Ci?+

(2)2Fe3++2e-=2Fe2+

⑶2Fe"+Cu=2Fe2++Cu2+

思維模型?

原電池設(shè)計(jì)的一般思路

(1)正、負(fù)極材料的選擇：根據(jù)氧化還原關(guān)系找出正、負(fù)極材料，一般選擇活潑性較強(qiáng)

的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或可導(dǎo)電的非金屬(如石墨等)作為正極。

(2)電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶

解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。但如果氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別

在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液一般選擇與電極材料相同的

陽(yáng)離子溶液。

(3)畫(huà)裝置圖：注明電極材料與電解質(zhì)溶液。但應(yīng)注意鹽橋不能畫(huà)成導(dǎo)線，要形成閉合

回路。

喏述息2常見(jiàn)化學(xué)電源的工作原理

【必備知識(shí)?落實(shí)】

i.一次電池

(D堿性鋅鎰干電池

堿性鋅鎰干電池的負(fù)極是Zn,正極是MnO2,電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：Zn+201「-2e—=ZnO+IbO；

正極：Mn0z+2HQ+2e-=Mn(OH)z+ZOFT；

總反應(yīng)：Zn+Mn02+H20^Zn0+Mn(OH)2。

(2)銀鋅電池

銀鋅電池的負(fù)極是Zn,正極是Ag?0,電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：Zn+20H—2e-=Zn(0H)2；

正極：AgQ+H20+2e-=2Ag+20H-；

總反應(yīng)：Zn+Ag20+H2O=Zn(OIl)2+2Ag?

(3)鋰電池

鋰電池是用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCL,)溶解在亞

硫酰氯(SOC1。中組成。其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：8Li—8e^^8L1；

正極：3SOCl?+8e=6C1+S0F+2S；

總反應(yīng)：8Li+3soek=6LiCl+Li2soa+2S。

2.二次電池

放電

鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，總反應(yīng)為Pb(s)+PbO2(s)+2H2S0,(aq)^^2PbS0,(s)

+2H20(l)

Pb(8)-2e-+SOi-(aq)=PbSO4(s)PbS04(s)+2e-=Pb(8)+S0i-(aq)

(負(fù)舉反應(yīng))―-A(陰極4應(yīng))

放電落(方電)

電

(正翼反應(yīng))----—卜陽(yáng)極幺應(yīng))

也

PbO2(*)XH?(aq)+S(￥-(aq)+2e-PbSO*)+2H2O(l)-2e-=PbOz(s)+

PbSOKs)+2H2O(l)4H+(aq)+S0f(aq)

［補(bǔ)短板］

⑴二次電池充電時(shí)的電極連接

連接

/負(fù)極：氧化反應(yīng)一??還原反應(yīng):陰極\(一)

放電〈，充電-電源

,正極：還原反應(yīng)一氧化反應(yīng):陽(yáng)極/(+)

連接

即正極接正極，負(fù)極接負(fù)極。

(2)充電時(shí)的電極反應(yīng)與放電時(shí)的電極反應(yīng)過(guò)程相反，充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)與放電時(shí)的正

極反應(yīng)相反，充電時(shí)的陰極反應(yīng)與放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)相反。

3.燃料電池

燃料電池中的常見(jiàn)燃料有氫氣、燒(CH」、GHe)、燒的衍生物(甲醇、乙醇)、CO、金屬(Al、

Li等)，燃料在電池中的負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。

以氫氧燃料電池為例

介質(zhì)酸性堿性

2H-4e"=4H+-

負(fù)極反應(yīng)式22H2+40H-4e-=4H20

+-

正極反應(yīng)式02+4H+4e=2H2002+2H20+4e~=40H"

電池總反應(yīng)式2H2+02=2H20

注意：①燃料電池的電極不參加電極反應(yīng)，通入的燃料發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，發(fā)生正極反應(yīng)。

②書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，注意介質(zhì)參與的反應(yīng)。

［知識(shí)應(yīng)用］

1.某堿性蓄電池的總反應(yīng)式為

放電

Fe+Ni203+3H20^^Fe(OH)2+2Ni(0H)2?

寫(xiě)出充、放電時(shí)電極反應(yīng)式：

(1)放電時(shí)：負(fù)極：_______________________________________________

正極：?

(2)充電時(shí)：陰極：_______________________________________________

陽(yáng)極：。

［答案］(l)Fe-2e-+20I「=Fe(0H)2

Ni203+2e-+3H20=2Ni(0H)2+20H-

⑵Fe(OH)2+2e*=Fe+20H-

-

2Ni(0H)2+20H-2e-=Ni203+3H20

2.以甲醇為燃料，寫(xiě)出下列介質(zhì)中的電極反應(yīng)式

I"正極?

(1)酸性溶液(或，含質(zhì)子交換膜)L,1一

［負(fù)極：____________________________

'正極.

(2)堿性溶液心顯

I負(fù)極：

固體氧化物

(3)

(其中O'-可，以在固體介質(zhì)，中自由移動(dòng))

，正極：___________________________

__________________________________________________________________________f

,負(fù)極：

X.；

熔融碳酸(正極(通入C02)：，

(4)

鹽(c(r)［負(fù)極：o

3

［答案］⑴正極：/+6屋+6H+=3乩0

+

負(fù)極：CH30H-6e"+H20=C02+6H

3

⑵正極：92+61+3H2()=60H

-

負(fù)極：CIhOH—6e一+80H=C0r+6II20

3

_2_

(3)正極:^02+6e=30

2-

負(fù)極：CH30H-6e"+30=C02+2H20

3

(4)正極：^02+6e-+3C02=3C03

-

負(fù)極：CILOH-6e+3COr=4CO2+2H20

題后歸納?

化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的一般方法

(1)明確兩極的反應(yīng)物；

(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物；

(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)微粒，確定最終產(chǎn)物;

(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。

注意：①H+在堿性環(huán)境中不存在；②。2-在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合1廣，生

成比0,在中性或堿性環(huán)境結(jié)合HQ,生成；③若己知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)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(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式,

即得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。

【關(guān)鍵能力?培養(yǎng)】

命題點(diǎn)1一次電池與二次電池的工作原理分析

1.0?輔助的A1C0?電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用COz,電池反

-

應(yīng)產(chǎn)物AkCO,"是重要的化工原料。該電池多孔碳電極的反應(yīng)式為602+6e=607,6C02

+60J=3CQj+602?該裝置工作時(shí)下列說(shuō)法不正確的是（）

co2

02

含A1CL的尚子液體

A.多孔碳電極有利于氣體擴(kuò)散至電極表面

B.鋁電極上的電勢(shì)比多孔碳電極上的高

C.反應(yīng)過(guò)程中5的作用是催化劑

D.該電池的總反應(yīng)式為：2A1+6c02=Ak（C20,）3

B［多孔碳電極可以增大與氣體的接觸面積，有利于氣體擴(kuò)散至電極表面，A項(xiàng)正確：

鋁電極為負(fù)極，多孔碳電極為正極，因此鋁電極的電勢(shì)比多孔碳電極的電勢(shì)低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

根據(jù)多孔碳電極的反應(yīng)式可知，正極總反應(yīng)為6co2+6e-=3Q0『，0,不參與正極的總反應(yīng),

其作用是催化劑，C項(xiàng)正確；鋁電極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為2Al-6e-=2Al'+,正極總反應(yīng)為

-

6C02+6e=3C20r,貝U電池總反應(yīng)為2A1+6coz=A12（C2（）,）3,D項(xiàng)正確。］

2.（2019?濟(jì)寧模擬）一種可充電鈣離子電池放電時(shí)的工作原理如圖所示，其中以Ca￡ne

和石墨烯為電極材料，以溶有六氟磷酸鈣［Ca（PF6）2］的碳酸酯類溶劑為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)

法正確的是（）

C^Sn.石梟烯

A.放電時(shí)，石墨烯為負(fù)極

B.放電時(shí)，外電路電子由石墨烯電極流向CaiSne電極

C.充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的PFJ向石墨烯電極區(qū)遷移

D.充電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為C@7Sn6—14e-=7Ca"+6Sn

C［由題圖中離子移動(dòng)方向知，電池放電時(shí)，Ca?Sn6為負(fù)極，石墨烯為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤;

放電時(shí)，外電路電子由Ca?Sn6電極流向石墨烯電極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池充電時(shí)電解質(zhì)溶液中的

PF；向石墨烯電極區(qū)遷移，C項(xiàng)正確；充電時(shí)，a電極的電極反應(yīng)式為7Ca?++6Sn+141

=Ca7Sn6,D項(xiàng)錯(cuò)誤。］

3.（雙選）（2019?陜西六校聯(lián)考）摩拜單車(chē)可利用車(chē)籃處的太陽(yáng)能電池板向智能鎖中的

鋰離子電池充電，鋰離子電池反應(yīng)原理為L(zhǎng)iCo02+6C靛ii-CoOz+Li,Ce,裝置示意圖如

圖所示。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.充電時(shí)，陰極質(zhì)量增加，發(fā)生還原反應(yīng)

B.充電時(shí)，電路中每有1mol電子通過(guò)，則有1molLi*通過(guò)聚合物電解質(zhì)膜移向左

側(cè)

C.該鋰離子電池放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoOz—xe-=Lii-￡o02+iLi+

BD［充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為6C+ALi++xe-=LiC,陰極質(zhì)量增加，發(fā)生還原

反應(yīng)，A正確；充電時(shí)，電路中每有1mol電子通過(guò)，則有1molLi卡由裝置左側(cè)通過(guò)聚合

物電解質(zhì)膜移向右側(cè)，B錯(cuò)誤；該鋰離子電池放電時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C正確；放電時(shí),

正極應(yīng)該是Li-EoOz得電子發(fā)生還原反應(yīng)，D錯(cuò)誤。］

命題點(diǎn)2應(yīng)用廣泛的各類燃料電池的工作原理分析

4.某種熔融碳酸鹽燃料電池以LizCOs、K2CO3為電解質(zhì)、以CH,為燃料時(shí)，該電池工作

原理如圖。下列說(shuō)法正確的是（）

A.a為CH”b為CO?

B.CO;向正極移動(dòng)

C.此電池在常溫下也能工作

D.正極的電極反應(yīng)式為02+2C02+4e-=2C07

D［電極反應(yīng)式如下：

-

負(fù)極：CHi-8e+4C0r=5C02+21LO

正極：20z+8e-+4co2=4C0r

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，COT應(yīng)移向負(fù)極，由

于電解質(zhì)是熔融鹽，故此電池在常溫下不能工作。］

5.（2019?湖北七市聯(lián)考）現(xiàn)有二氧化硫空氣質(zhì)子交換膜燃料電池，其原理如圖所示。

下列說(shuō)法不正確的是（）

S0「空氣質(zhì)子交換膜燃料電池的原理圖

A.該電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合

B.該電池工作時(shí)質(zhì)子從Ptl電極經(jīng)過(guò)內(nèi)電路流到Pt2電極

C.Ptl電極附近發(fā)生的反應(yīng)為SO2+2H2O—2e^=S0：+

4H+

D.Pt2電極附近發(fā)生的反應(yīng)為。2+2屋+2H20=4產(chǎn)

D［二氧化硫空氣質(zhì)子交換膜燃料電池，吸收了空氣中的二氧化硫起到了環(huán)保的作用，

產(chǎn)物中有硫酸，而且發(fā)電，A項(xiàng)不符合題意；SO?失去電子生成S0;，失電子，為負(fù)極，在

原電池中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，H*從Ptl（負(fù)極）向Pt2（正極）移動(dòng)，B項(xiàng)不符合題意；S02

失去電子生成S07，電解質(zhì)溶液為酸性，根據(jù)得失電子守恒，負(fù)極的方程式為S0Z+2H20-

2e-=S0r+4H+,C項(xiàng)不符合題意；選項(xiàng)中的方程式。2+2屋+2H2。=4f，電荷不守恒，

應(yīng)該為。2+4r+4H+=2HQ,D項(xiàng)符合題意。］

6.（雙選）（2019?貴陽(yáng)模擬）一種以液態(tài)肺（NN）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溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是

（）

A.b電極是正極

-

B.a電極的電極反應(yīng)式：N2HI+40H+4e-=N2t+4H20

C.放電時(shí)，電子從a電極經(jīng)過(guò)負(fù)載流向b電極

D.電池工作時(shí)，K*從正極移向負(fù)極

AC［燃料電池中正極上通入空氣，故b電極為正極，A項(xiàng)正確；a電極為負(fù)極，負(fù)極上

2乩發(fā)生氧化反應(yīng)：N2HL4e-+40fT=N2t+4HOB項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，電子從負(fù)極(a電極)

經(jīng)過(guò)負(fù)載流向正極(b電極)，C項(xiàng)正確；該裝置交換膜為陰離子交換膜，電池工作時(shí)，0H

從正極移向負(fù)極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］

思維模型?

燃料電池電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)模板

(1)首先寫(xiě)出正極反應(yīng)式

①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

+-

02+4H+4e=2H20；

②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：

-

02+2H20+4e=40ir；

③固體氧化物電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)0")環(huán)境下電極反應(yīng)式：02+4e-=

2(r；

④熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：

-

02+2C02+4e=2C0r?

(2)根據(jù)總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式確定負(fù)極反應(yīng)式。

命題點(diǎn)3原電池原理在實(shí)際生活中的應(yīng)用

7.FFC劍橋法可由金屬氧化物直接電解制備金屬單質(zhì)，西北稀有金屬材料研究院利用

此法成功電解制備鋁粉(Ta),其原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是

()

A.該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

B.a極為電源的正極

C.TaQs極發(fā)生的電極反應(yīng)為T(mén)a205+10e~=2Ta+50^

D.石墨電極上生成22.4LO2,則電路中通過(guò)的電子數(shù)為4X6.02X1()23

C［由題給裝置可知，該裝置有外接電源，屬于電解池，可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A項(xiàng)

錯(cuò)誤；由0"移動(dòng)方向可知，TaQ極為陰極，則a極為電源的負(fù)極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；TaG極發(fā)生

還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為T(mén)az()5+10e-=2Ta+5(r,C項(xiàng)正確；石墨電極發(fā)生的電極反應(yīng)為

2()2--4e-=02f(石墨電極與生成的氧氣進(jìn)一步反應(yīng)生成CO、COJ,題中沒(méi)有說(shuō)明在所處

的溫度和壓強(qiáng)，無(wú)法計(jì)算氧氣的物質(zhì)的量和電路中通過(guò)的電子數(shù)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］

8.（2019?肇慶模擬）如圖是利用一種微生物將廢水中的有機(jī)物（如淀粉）和廢氣NO的化

學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，下列說(shuō)法中一定正確的是（）

I--------------XY-------------1

陽(yáng)離子交換膜

?微生物

已有機(jī)廢水

SH*

A.質(zhì)子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜由右向左移動(dòng)

B.電子流動(dòng)方向?yàn)镹-Y-X-M

C.M電極反應(yīng)式：（C6H,o05）?+77?H20-24ne"=6nC02t+24nH*

D.當(dāng)M電極微生物將廢水中16.2g淀粉轉(zhuǎn)化掉時(shí)，N電極產(chǎn)生134.4L附（標(biāo)準(zhǔn)狀況

下）

C［由題給信息可知，該裝置為原電池，由圖可得：電解質(zhì)溶液為酸性溶液，NO發(fā)生

還原反應(yīng)生成甌因?yàn)樵姵刂?，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),

則N為正極，M為負(fù)極，質(zhì)子透過(guò)陽(yáng)離子交換膜由負(fù)極區(qū)移動(dòng)到正極區(qū)，即由左向右移動(dòng)，

A錯(cuò)誤；電子從負(fù)極（M極）流出，經(jīng)外電路到X,經(jīng)Y流入正極（N極），B錯(cuò)誤；16.2g淀粉

（即0.1molCeHioOs）反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2.4mol電子，因?yàn)檎龢O（N極）反應(yīng)為2N0+4H-+46-=岫

+2IL0,則N電極產(chǎn)生0.6mol氮?dú)猓跇?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為13.44L,D錯(cuò)誤。］

9.（雙選）（2019?廈門(mén)第一次質(zhì)量檢測(cè)）鐵碳微電解技術(shù)是利用原電池原理處理酸性污

水的一種工藝，裝置如圖。若上端開(kāi)口關(guān)閉，可得到強(qiáng)還原性的（氫原子）；若上端開(kāi)口

打開(kāi)，并鼓入空氣，可得到強(qiáng)氧化性的（羥基自由基）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.無(wú)論是否鼓入空氣，負(fù)極的電極反應(yīng)式均為Fe—3e.==Fe3+

B.不鼓入空氣時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為

C.鼓入空氣時(shí)，每生成1mol?0H有2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移

D.處理含有草酸（IMQJ的污水時(shí)，上端開(kāi)口應(yīng)打開(kāi)并鼓入空氣

AC［根據(jù)鐵碳微電解裝置示意圖可知，F(xiàn)e為原電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)為Fe—2/

=Fe",故A錯(cuò)誤；由題意可知上端開(kāi)口關(guān)閉，可得到強(qiáng)還原性的H?，則不鼓入空氣時(shí),

正極的電極反應(yīng)式為H++e-=H?，故B正確；鼓入空氣時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為0z+2H'

+2e~=2?Oil,每生成1mol?OH有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，故C錯(cuò)誤；處理含有草酸(H￡。)

的污水時(shí)，因GO廠具有很強(qiáng)的還原性，與氧化劑作用易被氧化為CO?和HQ,則上端開(kāi)口應(yīng)

打開(kāi)并鼓入空氣生成強(qiáng)氧化性的?011,以氧化H2Go，處理污水，故D正確。］

:考點(diǎn)3金屬的腐蝕與防護(hù)

【必備知識(shí)?落實(shí)】

1.金屬的腐蝕

(1)本質(zhì)

金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子,金屬發(fā)生氧化反應(yīng)?？杀硎緸?/p>

(2)類型

類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

金屬跟具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)

條件不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸

接觸

現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生直電流產(chǎn)生

本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化

聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕手目普遍

2.電化學(xué)腐蝕的分類

以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析

類型析氫腐蝕吸氧腐蝕

水膜酸性較強(qiáng)(PHW4.3),如水膜酸性很弱或呈中性,如NaCl

條件

NH.,C1溶液溶液

電極材料負(fù)極Fe：Fe—2e-=Fe2+

C：2H++2e-=Ht"

及反應(yīng)正極2C：02+2H20+4e-=40H

總反

Fe+2H+=Fe2++Ht

22Fe+O2+2H20=2Fe(OH)2

應(yīng)式

聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍

［補(bǔ)短板］

(1)鐵銹的成分為Fe。?AH20,其形成過(guò)程還涉及如下反應(yīng)：

4Fe(OH)2+02+2H20=4Fe(Oil)3;

2Fe(0H)3=Fe203?加2。(鐵銹)+(3一人)凡0。

(2)電解質(zhì)所處環(huán)境決定金屬的腐蝕方式：若電解質(zhì)酸性較強(qiáng)，如NHC1、H2so,等，則

發(fā)生析氫腐蝕，相當(dāng)于金屬與酸構(gòu)成原電池；若電解質(zhì)為弱酸、中性、弱堿，則發(fā)生吸氧腐

蝕，相當(dāng)于金屬、氧氣構(gòu)成燃料電池。但對(duì)于不活潑金屬如Cu只能發(fā)生吸氧腐蝕。

(3)兩種腐蝕正極的現(xiàn)象不同：析氫腐蝕正極產(chǎn)生Hz,氣體壓強(qiáng)變大，pH增大；吸氧腐

蝕正極吸收0"氣體壓強(qiáng)變小，p【I增大。

3.金屬的防護(hù)

(1)電化學(xué)防護(hù)

①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法一原電池原理

a.負(fù)極：比被保護(hù)金屬活潑的金屬；

b.被保護(hù)的金屬設(shè)備。

②外加電流的陰極保護(hù)法一電解原理

a.陰極：被保護(hù)的金屬設(shè)備；

b,陽(yáng)極：惰性金屬。

(2)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金、不銹鋼等。

(3)加防護(hù)層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍或表面鈍化等方法。

注意：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法中所說(shuō)的陽(yáng)極是指原電池的負(fù)極，即發(fā)生氧化反應(yīng)的電極

在原電池中也常稱為陽(yáng)極。

［知識(shí)應(yīng)用］

1.實(shí)驗(yàn)探究(如圖所示)

(1)若棉團(tuán)浸有NH.C1溶液，鐵釘發(fā)生________腐蝕，正極反應(yīng)式為

右試管中現(xiàn)象是—

紅罩水

⑵若棉團(tuán)浸有NaCl溶液，鐵釘發(fā)生腐蝕，正極反應(yīng)式為

右試管中現(xiàn)象是—

［答案］(1)析氫2H++2-=H2t有氣泡冒出

(2)吸氧0z+4e-+2H2。=40『導(dǎo)管內(nèi)液面上升

自

Fe-二__：-Zn

磬的

3%NaCl溶液

2.為驗(yàn)證犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，如圖所示：

(DFe作極，電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________

(2)Zn電極反應(yīng)式為

(3)Fe電極附近滴加L［Fe(CN)6］溶液，溶液是否有藍(lán)色沉淀生成？。

(4)若將Zn改為Cu,則Fe電極附近加K31Fe(CN)6］溶液，現(xiàn)象為,此現(xiàn)象的離

子方程式為_(kāi)_________________________________________________

［答案］(1)正或陰2H++2e-=H2t

(2)Zn—2e-=Zn2"

⑶否

(4)溶液中生成藍(lán)色沉淀3Fe2++2［Fe(CN)6『-=Fe3［Fe(CN)6hI

【關(guān)鯉能力,培捫

命題點(diǎn)1金屬的腐蝕原理及快慢分析

1.(2019?貴陽(yáng)模擬)在一塊表面無(wú)銹的鐵片上滴食鹽水，放置一段時(shí)間后看到鐵片上

有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：

2Fe+2Hz0+02=2Fe(0H)2,Fe(OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(0H)3,再在一定條件下脫水

生成鐵銹，其原理如圖所示。

食鹽水

下列說(shuō)法正確的是()

A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕

B.鐵片腐蝕生成的鐵銹可以保護(hù)內(nèi)層的鐵不被腐蝕

-

C.鐵片腐蝕過(guò)程中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：2H20+02+4e=40H^

D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成了無(wú)數(shù)微小原電池，發(fā)生了電化學(xué)腐蝕

I)［結(jié)合題圖知Fe失電子，化合價(jià)升高，被氧化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵銹結(jié)構(gòu)疏松，不能保

護(hù)內(nèi)層金屬，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵片腐蝕時(shí)，F(xiàn)e作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe-2e-=Fe2+,C項(xiàng)錯(cuò)

誤；鐵片上的NaCl溶液為鐵與碳形成原電池提供了電解質(zhì)溶液，D項(xiàng)正確。］

2.一定條件下，碳鋼腐蝕與溶液pH的關(guān)系如下，下列說(shuō)法不正確的是()

pH2466.5813.514

腐蝕快慢較快慢較快

Fe2+

主要產(chǎn)物F63O1Fe203Fe07

+-

在pH>14溶液中，碳鋼腐蝕的正極反應(yīng)為02+4H+4e=2H20

B.在pH<4溶液中，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕

C.在pH>6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕

D.在煮沸除氧氣的堿性溶液中，碳鋼腐蝕速率會(huì)減緩

A［A項(xiàng)，pH>14的溶液為堿性，正極反應(yīng)式為a+2H20+4e-=40H，故A符合題意;

B項(xiàng)，pIK4溶液為酸性溶液，碳鋼主要發(fā)生析氫腐蝕，正極反應(yīng)式為21|++2鼠=壓￡,故

B不符合題意;C項(xiàng),pH>6溶液中，碳鋼主要發(fā)生吸氧腐蝕,正極反應(yīng)式為02+2H20+4e-=40H

一，故C不符合題意：D項(xiàng)，在堿性溶液中碳鋼發(fā)生吸氧腐蝕，煮沸除氧氣后，腐蝕速率會(huì)

減慢，故D不符合題意。］

3.（2019?河北九校聯(lián)考）某實(shí)驗(yàn)小組利用下列裝置探究電解質(zhì)溶液的濃度對(duì)金屬腐蝕

的影響：

裝置

的

50mL5%的NaCl溶液50mL5%5mL5%NaCl

的NaQ溶液溶液+45mL蒸儲(chǔ)水

裝置I裝置n

現(xiàn)象檢流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A.裝置I中的鐵片均不會(huì)發(fā)生任何腐蝕

B.鐵片d上可能發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-3e-=Fe，+

C.利用K3［Fe（CN）］溶液可確定裝置H中的正、負(fù)極

D.鐵片a、c所處的NaCl溶液的濃度相等，二者腐蝕速率相等

C［裝置I中因?yàn)閮蔁蠳aCl溶液的濃度相等，兩邊電勢(shì)相等，所以檢流計(jì)指針不

發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但鐵片a、b仍可發(fā)生普通的化學(xué)腐蝕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵片d上Fe發(fā)生反應(yīng)生成Fe?

十,B項(xiàng)錯(cuò)誤；裝置H中負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：Fe—2e-=Fe",Fe"遇K3［Fe（CN”］溶液生成藍(lán)色沉

淀，故可利用K3［Fe（CN）e］溶液確定裝置H中的正、負(fù)極，C項(xiàng)正確；裝置H中明顯產(chǎn)生了電

流，電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕要快得多，故鐵片a、c的腐蝕速率不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］

4.如圖所示，各燒杯中盛有海水,鐵（含雜質(zhì)C）在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)?/p>

（填序號(hào)）。

⑤⑥

［解析］②③④是原電池，⑤⑥是電解池，金屬被腐蝕由快到慢的順序是：電解池的陽(yáng)

極〉原電池的負(fù)極》化學(xué)腐蝕〉原電池的正極>電解池的陰極。

［答案］⑤④②①③⑥

題后歸納?

判斷金屬腐蝕快慢的方法

（1）對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：電解池原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐

蝕》化學(xué)腐蝕》有防護(hù)措施的腐蝕。

（2）對(duì)同一金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中〉弱電解質(zhì)溶液中》非電解質(zhì)溶液中。

（濃度相同）

（3）活潑性不同的兩種金屬，活潑性差異越大，腐蝕越快。

（4）對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)濃度越大，金屬腐蝕速率越快。

命題點(diǎn)2金屬的電化學(xué)防護(hù)及實(shí)驗(yàn)探究

5.（雙選）（2019?遼寧名校聯(lián)考）高壓直流電線路的瓷絕緣子經(jīng)日曬雨淋容易出現(xiàn)鐵帽

腐蝕現(xiàn)象，在鐵帽上加鋅環(huán)能有效防止鐵帽腐蝕，防護(hù)原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

，鋅環(huán)