第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)原電池化學(xué)電源

1、第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)原電池化學(xué)電源考點(diǎn)一 原電池原理教材知識(shí)層面1概念把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2構(gòu)成條件(1)有兩個(gè)活潑性不同的電極(常見(jiàn)為金屬或石墨)。(2)將電極插入電解質(zhì)溶液中。(3)兩電極間構(gòu)成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線(xiàn)連接)。(4)能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。3工作原理如圖是Cu­Zn原電池，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)反應(yīng)原理：電極名稱(chēng)負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)(2)原電池中的三個(gè)方向：電子方向：從負(fù)極流出沿導(dǎo)線(xiàn)流入正極；電流方向：從正極沿導(dǎo)線(xiàn)流向負(fù)極；離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移

2、，陽(yáng)離子向正極遷移。(3)兩種裝置的比較：裝置中還原劑Zn與氧化劑Cu2直接接觸，易造成能量損耗；裝置能避免能量損耗；裝置中鹽橋的作用是提供離子遷移通路，導(dǎo)電。高考考查層面命題點(diǎn)1與原電池原理有關(guān)的辨析理解原電池的工作原理要注意的四點(diǎn)(1)只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能通過(guò)設(shè)計(jì)成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線(xiàn)中電子的定向移動(dòng)共同形成了一個(gè)完整的閉合回路。(3)不論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。(4)原電池負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。典題示例1在如圖所示的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是()ABC D解析：選D根據(jù)原電池的構(gòu)成條件

3、可知：中只有一個(gè)電極，中兩電極材料相同，中酒精不是電解質(zhì)，中兩電極材料相同且無(wú)閉合回路，故不能構(gòu)成原電池。2.如圖，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線(xiàn)連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說(shuō)法正確的是()A外電路的電流方向?yàn)椋篨外電路YB若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵CX極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性強(qiáng)弱為XY解析：選D外電路電子流向?yàn)閄外電路Y，電流方向與其相反，X極失電子，作負(fù)極，Y極發(fā)生的是還原反應(yīng)，X極發(fā)生的是氧化反應(yīng)。若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵。命題點(diǎn)2原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式

4、的書(shū)寫(xiě)1原電池正、負(fù)極的判斷方法2. “三”步完勝電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)典題示例1(2015·泗洪模擬)如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A電極上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極B電極的電極反應(yīng)式為Cu22e=CuC該原電池的總反應(yīng)為2Fe3Cu=Cu22Fe2D鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子解析：選C該原電池的總反應(yīng)為2Fe3Cu=Cu22Fe2。電極上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極，反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2，電極為原電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2。鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞離子。2(2012·四川高考)一種基于酸

5、性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A檢測(cè)時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H向負(fù)極移動(dòng)B若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣C電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正極上發(fā)生的反應(yīng)是O24e2H2O=4OH解析：選C電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子應(yīng)向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合正極反應(yīng)式，轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí)，消耗O2 0.1 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)符合題目要求，正確。考點(diǎn)達(dá)標(biāo)層面1有關(guān)

6、電化學(xué)知識(shí)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(jì)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(dòng)性不同的兩種金屬組成D一般地說(shuō)，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可設(shè)計(jì)成原電池解析：選DCaOH2O=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，如石墨棒也可作電極。2銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是()A正極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2B電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2C

7、uC在外電路中，電子從Cu極流向Zn極D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液解析：選B該電池中Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)：Zn2e=Zn2，Cu為正極，電極反應(yīng)為：Cu22e=Cu，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電池總反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2Cu，B項(xiàng)正確；原電池工作時(shí)，外電路中電子由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極上由于Zn放電，ZnSO4溶液中Zn2的濃度增大，故鹽橋中的Cl移向ZnSO4溶液，D項(xiàng)錯(cuò)誤。考點(diǎn)二 化學(xué)電源教材知識(shí)層面1一次電池(堿性鋅錳干電池)負(fù)極材料：Zn電極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2正極材料：碳棒電極反應(yīng)：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2Mn

8、OOHZn(OH)22二次電池(以鉛蓄電池為例)(1)放電時(shí)的反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：Pb(s) 2eSO(aq)=PbSO4(s)。正極反應(yīng)：PbO2(s) 2e4H(aq)SO(aq)=PbSO4(s)2H2O(l)。總反應(yīng)：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充電時(shí)的反應(yīng)：陰極反應(yīng)： PbSO4(s)2e= Pb(s) SO(aq)。陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4(s)2H2O(l) 2e= PbO2(s) 4HSO(aq)?？偡磻?yīng)：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池

9、，可分為酸性和堿性?xún)煞N。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O高考考查層面命題點(diǎn)1新型電源中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)首先根據(jù)電池反應(yīng)分析物質(zhì)得失電子情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)；對(duì)于較復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用總反應(yīng)方程式減去較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式，從而得到較復(fù)雜一極的電極反應(yīng)式。典題示例按要求寫(xiě)出電極反應(yīng)式或總反應(yīng)方程式。(1) 肼(N2H4)_空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)K2FeO4_Zn可以組成堿性電池，K2F

10、eO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)為_(kāi)，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(3)鋁電池性能優(yōu)越，Al_AgO電池可用作水下動(dòng)力電源，其原理如下圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。解析：(1)肼_空氣燃料電池是一種堿性電池，O2在正極反應(yīng)，故負(fù)極是肼發(fā)生反應(yīng)：N2H44e4OH=N24H2O。(2) K2FeO4_Zn組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，F(xiàn)eO中6價(jià)鐵元素被還原為Fe(OH)3中3價(jià)鐵元素，其電極反應(yīng)式為FeO 3e4H2O=Fe(OH)35OH；總反應(yīng)的離子方程式也可寫(xiě)出，關(guān)鍵是抓住Fe和Zn的存在形式分別是Fe(OH)3 和Zn(OH)2。(3)Al作負(fù)極，AgO

11、/Ag作正極，NaOH和NaAlO2溶液是電解質(zhì)溶液，所以生成物是NaAlO2、Ag、H2O。答案：(1)N2H44e4OH=N24H2O(2) FeO 3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH(3)2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O命題點(diǎn)2不同環(huán)境對(duì)燃料電池電極反應(yīng)式的影響典題示例甲烷燃料電池在不同環(huán)境下電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)：(1)酸性條件電池總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O正極反應(yīng)式：O24H4e=2H2O×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_。(2)堿性條件電池總反應(yīng)式：CH42O22NaOH=Na2CO33H

12、2O正極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)電池總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O正極反應(yīng)式：O24e=2O2×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電池總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O正極反應(yīng)式：O22CO24e=2CO×2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_。答案：(1)CH48e2H2O=CO28H(2)CH410OH8e=CO7H2O(3)CH44O28e=CO22H2O(4)CH44CO8e=5CO22H2O方法技巧三步突破燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)第一步：寫(xiě)

13、出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為：CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料電池總反應(yīng)式為：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。第二步：寫(xiě)出電池的正極反應(yīng)式根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24H4e=2H2O(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)環(huán)境下電極

14、反應(yīng)式：O24e=2O2(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22CO24e=2CO。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式電池反應(yīng)的總反應(yīng)式電池正極反應(yīng)式=電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)镺2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)要徹底消除O2?？键c(diǎn)達(dá)標(biāo)層面1鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是()A電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為FeB電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為 Fe2OH2e=Fe(OH)2C電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH降低D電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH

15、)22OH2e=Ni2O3H2O解析：選C在鐵鎳蓄電池中，F(xiàn)e是負(fù)極，Ni2O3是正極，由于生成Fe(OH)2，則電解液為堿性溶液，A正確；電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Fe2OH2e=Fe(OH)2，B正確；電池充電時(shí)，陰極反應(yīng)式為：Fe(OH)22e=Fe2OH，陰極附近溶液pH升高，C錯(cuò)誤；由充電時(shí)的總反應(yīng)式減去陰極反應(yīng)式，可得到陽(yáng)極反應(yīng)式，D正確。2(1)直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)、正極反應(yīng)式為_(kāi)。(2) 熔融鹽電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視， 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣為陰極助燃?xì)?，制?/p>

16、在650 下工作的燃料電池，完成有關(guān)電池反應(yīng)式。陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO2CO4e=4CO2，陰極反應(yīng)式：_，電池總反應(yīng)式：_。解析：(1)負(fù)極上甲醇失電子，在酸性條件下與水反應(yīng)生成氫離子：CH3OHH2O6e=CO26H。正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O。(2)本題中電池中的電解質(zhì)是熔融物，而不是電解質(zhì)溶液，但有自由移動(dòng)的離子CO存在。原電池的反應(yīng)原理實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移，燃料電池總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)燃燒反應(yīng)。故陽(yáng)極CO失去電子，而陰極應(yīng)為O2得到電子，再與陰極助燃?xì)釩O2反應(yīng)生成電解質(zhì)陰離子CO。答案：(1)CH3OHH2O6e=CO26HO26e6H=3H2O(2)O22CO24e

17、=2CO2COO2=2CO2考點(diǎn)三 原電池原理的四大應(yīng)用高考考查層面命題點(diǎn)1比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬)作正極。如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線(xiàn)將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀(guān)察到A溶解，而B(niǎo)上有氣體放出，則說(shuō)明A作負(fù)極，B作正極，則可以判斷金屬活動(dòng)性AB。典題示例有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：A、B用導(dǎo)線(xiàn)相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4中，A極為負(fù)極；C、D用導(dǎo)線(xiàn)相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4中，電流由D導(dǎo)線(xiàn)C；A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4中，C極產(chǎn)生大量氣泡；B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4中，D極發(fā)生氧化

18、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(dòng)性順序是()AABCDEBACDBECCABDE DBDCAE解析：選B金屬與稀H2SO4組成原電池，活潑金屬為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，H在正極電極表面得到電子生成H2，電子流動(dòng)方向由負(fù)極正極，電流方向則由正極負(fù)極。在題述原電池中，AB原電池，A為負(fù)極；CD原電池，C為負(fù)極；AC原電池，A為負(fù)極；BD原電池，D為負(fù)極；E先析出，E不活潑。綜上可知，金屬活動(dòng)性：ACDBE。命題點(diǎn)2加快化學(xué)反應(yīng)速率由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，

19、形成CuZn原電池，加快反應(yīng)進(jìn)行。典題示例將兩份過(guò)量的鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)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。命題點(diǎn)3用于金屬的防護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線(xiàn)將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。典題示例利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于_處。若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱(chēng)為_(kāi)。解析：鐵被保

20、護(hù)，可以是做原電池的正極，或者電解池的陰極。故若X為碳棒，開(kāi)關(guān)K應(yīng)置于N處，F(xiàn)e做陰極受到保護(hù)；若X為鋅，開(kāi)關(guān)K置于M處，鐵作正極，鋅作負(fù)極，稱(chēng)為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。答案：N犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法命題點(diǎn)4設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件(1)必須是能自發(fā)進(jìn)行且放熱的氧化還原反應(yīng)。(2)根據(jù)氧化還原關(guān)系找出正負(fù)極材料(負(fù)極是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬，也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。電極材料的選擇：在原電池中，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非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一般來(lái)說(shuō)，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般要

21、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)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的陽(yáng)離子。如在CuZn構(gòu)成的原電池中，負(fù)極Zn浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極Cu浸泡在含有Cu2的電解質(zhì)溶液中。(3)按要求畫(huà)出原電池裝置示意圖：請(qǐng)根據(jù)Cu2Ag=Cu22Ag設(shè)計(jì)電池：典題示例1某原電池總反應(yīng)為：Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()ABCD電極材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag電解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：

22、選D由題意知，Cu為負(fù)極材料，正極材料的金屬活動(dòng)性必須弱于Cu，其中B、D項(xiàng)符合該條件；由Fe3得電子生成Fe2知，電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3，同時(shí)符合上述兩條件的只有D項(xiàng)。2某校化學(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動(dòng)，將氧化還原反應(yīng)：2Fe32I 2Fe2I2，設(shè)計(jì)成鹽橋原電池。提供的試劑：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任選。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)畫(huà)出設(shè)計(jì)的原電池裝置圖，并標(biāo)出電極材料，電極名稱(chēng)及電解質(zhì)溶液。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極極反應(yīng)式為_(kāi)。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，外電路導(dǎo)線(xiàn)中_(填“有”或“無(wú)”)電流通過(guò)。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，當(dāng)固體全部溶解后，則此時(shí)該溶液中電

23、極變?yōu)開(kāi)(填“正”或“負(fù)”)極。解析：(1)先分析氧化還原反應(yīng)，找出正負(fù)極反應(yīng)，即可確定正負(fù)極區(qū)電解質(zhì)溶液。(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，I失電子。(3)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，無(wú)電子流動(dòng)，故無(wú)電流產(chǎn)生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固體，平衡逆向移動(dòng)，此時(shí)FeCl2溶液失電子，變成負(fù)極。答案：(1)如圖：(2)2I2e=I2(3)無(wú)(4)負(fù)考點(diǎn)達(dá)標(biāo)層面1M、N、P、E四種金屬，已知：MN2=NM2；M、P用導(dǎo)線(xiàn)連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；N、E用導(dǎo)線(xiàn)連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E22e=E，N2e=N2。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()APMNE

24、BENMPCPNME DEPMN解析：選A由知，金屬活動(dòng)性：MN；M、P用導(dǎo)線(xiàn)連接放入硫酸氫鈉溶液中，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：PM；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：NE。綜合可知，A正確。2稱(chēng)取三份鋅粉，分別盛于甲、乙、丙三支試管中，按下列要求另加物質(zhì)后，塞上帶導(dǎo)管的塞子，定時(shí)間測(cè)定生成H2的體積。甲：加入50 mL、pH3的鹽酸；乙：加入50 mL、pH3的醋酸；丙：加入50 mL、pH3的醋酸及少量膽礬粉末。若反應(yīng)終止時(shí)，生成的H2一樣多，且無(wú)剩余的鋅?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)速率的大小關(guān)系為_(kāi)(用“”、“”或“”表示，下同)。(2)三

25、支試管中參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為_(kāi)。(3)反應(yīng)終止，所需的時(shí)間為_(kāi)。(4)在反應(yīng)過(guò)程中，乙、丙速率不同的原因是_。解析：(1)開(kāi)始時(shí)，溶液中的c(H)相同，因此反應(yīng)速率相同。(2)由于生成的H2一樣多，且無(wú)剩余的鋅，因此與酸反應(yīng)的Zn的量相同，考慮到丙中少量的鋅與CuSO4發(fā)生了反應(yīng)，因此有甲乙丙。(3)由于丙中形成原電池能加快反應(yīng)速率，且醋酸在反應(yīng)過(guò)程中不斷電離出H，因此反應(yīng)所需的時(shí)間為甲乙丙。答案：(1)甲乙丙(2)甲乙丙(3)甲乙丙(4)在丙中Cu2被Zn置換出來(lái)后，Zn_醋酸_Cu形成了原電池，使反應(yīng)速率加快，反應(yīng)時(shí)間縮短3利用反應(yīng)2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池裝

26、置。(1)畫(huà)出簡(jiǎn)易裝置圖，標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。(2)簡(jiǎn)易裝置的效率不高，電流在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)衰減。為解決以上問(wèn)題，常將原電池設(shè)計(jì)成帶鹽橋的裝置，畫(huà)出該原電池裝置，標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。(3)寫(xiě)出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)。負(fù)極：_，正極：_。解析：首先將已知的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)：Cu2e=Cu2、2Fe32e=2Fe2，然后結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)分析可知，該原電池的負(fù)極材料為Cu，正極材料選用比銅活動(dòng)性差的能導(dǎo)電的材料即可。(3)Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2以“兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)”為載體串聯(lián)原電池的相關(guān)知識(shí)高考載體(2012·海南高考T16改編)新型高效的甲烷燃料電池

27、采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。知識(shí)串聯(lián)設(shè)計(jì)(1)通入甲烷的一極作原電池的_極(填“正”或“負(fù)”下同)，通入O2的一極作原電池的_極。考查原電池正、負(fù)極的判斷(2)該甲烷燃料電池中，負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)，正極反應(yīng)式為_(kāi)?？疾樵姵仉姌O反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(3)電池工作時(shí)，燃料電池中OH向哪一極移動(dòng)？K向哪一極移動(dòng)？_?？疾樵姵刂须x子的移動(dòng)方向(4)甲烷燃料電池工作時(shí)，若某一電極上消耗11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的CH4氣體，線(xiàn)路中轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)是多少？_?？疾樵姵氐挠?jì)算(5)若將甲烷燃

28、料電池的電解質(zhì)溶液由KOH溶液改為稀硫酸，試分別寫(xiě)出其正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。_。考查電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(6)閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b極得到的氣體是什么？_。考查電解原理答案：(1)負(fù)正(2)CH410OH8e=CO7H2O2O24H2O8e=8OH(3)OH向負(fù)極移動(dòng)K向正極移動(dòng)(4)4NA(5)負(fù)極：CH42H2O8e=CO28H正極：2O28H8e=4H2O(6)H21.依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液B電極X的材料是CuC銀電極為電池的正極，其電極反應(yīng)為

29、Age=AgD外電路中的電子是從X電極流向Ag電極解析：選A由電極反應(yīng)可知，電解質(zhì)溶液應(yīng)為AgNO3溶液而不是CuSO4溶液。2根據(jù)如下圖，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解析：選BZn比Fe活潑，所以Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2；Fe作正極，氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2OO24e=4OH，反應(yīng)后溶液pH升高。3四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時(shí)，外電路電流從流向；相連時(shí)，為正極；相連時(shí)，上有氣泡逸出；相連時(shí)，的質(zhì)量減少。

30、據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是()ABC D解析：選B相連時(shí)，外電路電流從流向，說(shuō)明為負(fù)極；相連時(shí)，為負(fù)極；相連時(shí)，上有氣泡，說(shuō)明為負(fù)極；相連時(shí)，的質(zhì)量減少，說(shuō)明為負(fù)極。綜上所述可知，這四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?，選項(xiàng)B正確。4.鉛蓄電池的示意圖如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A放電時(shí)，N為負(fù)極，其電極反應(yīng)式為：PbO2SO4H2e=PbSO42H2OB放電時(shí)，c(H2SO4)不變，兩極的質(zhì)量增加C充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式為：PbSO42e=PbSOD充電時(shí)，若N連電源正極，則該極生成PbO2解析：選D放電時(shí)，是原電池，M作負(fù)極，電極反應(yīng)式為PbSO2e=PbSO4，A不正確；放電時(shí)，正

31、負(fù)極均消耗硫酸，c(H2SO4)減小，B不正確；充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbSO42e2H2O=PbO2SO4H，C不正確；充電時(shí)，若N連電源正極，則該極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)產(chǎn)物為PbO2，D正確。5(2015·馬鞍山模擬)下圖為某原電池的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說(shuō)法中不正確的是()A原電池工作時(shí)的總反應(yīng)為ZnCu2=Zn2Cu，該反應(yīng)一定為放熱反應(yīng)B原電池工作時(shí)，Zn電極流出電子，發(fā)生氧化反應(yīng)C原電池工作時(shí)，銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，CuSO4溶液藍(lán)色變深D如果將Cu電極改為Fe電極，Zn電極依然作負(fù)極解析：選C由圖可知：原電池總反應(yīng)為ZnCu2=Zn2Cu，自發(fā)進(jìn)行且放熱的反應(yīng)才能設(shè)

32、計(jì)成原電池，A正確，Zn比Cu活潑，故作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確，C不正確；Fe也不如Zn活潑，故Zn電極依然作負(fù)極，D正確。6(2014·全國(guó)卷)2013年3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是()Aa為電池的正極B電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化D放電時(shí)，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(xiàng)，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(xiàng)，電池充電時(shí)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(xiàng)，放

33、電時(shí)，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(jià)沒(méi)有變化，故不正確。D項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，鋰離子為陽(yáng)離子，應(yīng)向正極(a極)遷移，故正確。7(2015·江門(mén)質(zhì)檢)LiSO2電池具有輸出功率高且低溫性能好的特點(diǎn)，其電解質(zhì)為L(zhǎng)iBr，溶劑是碳酸丙烯酯和乙腈，Li可在其中移動(dòng)。電池總反應(yīng)式為2Li2SO2Li2S2O4。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是()A放電時(shí)Li向正極移動(dòng)B該電池溶劑可用水替代C該電池放電時(shí)，1 mol SO2參與反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2 mol eD充電時(shí)，陽(yáng)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(yáng)離子向正極移動(dòng)，A正確。Li能與水反應(yīng)，不能用水作溶劑

34、，B錯(cuò)誤。根據(jù)化合價(jià)變化分析可知，該電池放電時(shí)，1 mol SO2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移1 mol e，C錯(cuò)誤。充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯(cuò)誤。8.(2015·南昌模擬)如圖是鉛蓄電池充、放電時(shí)的工作示意圖，已知放電時(shí)電池反應(yīng)為PbO2Pb4H2SO=2PbSO42H2O。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()AK與N連接時(shí)，能量由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能BK與N連接時(shí)，H向負(fù)極區(qū)遷移CK與M連接時(shí)，所用電源的a極為負(fù)極DK與M連接時(shí)，陽(yáng)極附近的pH逐漸增大解析：選CA項(xiàng)錯(cuò)誤，K與N相接時(shí)，是原電池，由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；B項(xiàng)錯(cuò)誤，由于形成原電池時(shí)正極消耗氫離子，所以氫離子向正極移動(dòng)；C項(xiàng)正確，充電時(shí)，二氧化鉛作為原

35、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(xiàng)錯(cuò)誤，a極生成二氧化鉛和氫離子，pH減小。9(2015·威海模擬)瓦斯分析儀(如圖甲)工作原理類(lèi)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Y2O3Na2O，O2可以在其中自由移動(dòng)。下列有關(guān)敘述中正確的是()A瓦斯分析儀工作時(shí)，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(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)移4 mol電子解析：選C電子不能在電池內(nèi)電路流動(dòng)，只能在外電路中流動(dòng)，A錯(cuò)誤；電極b中氧氣得電子，生成O2，而電極a需要O2

36、作為反應(yīng)物，故O2由正極(電極b)流向負(fù)極(電極a)，B錯(cuò)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 O2通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)移2 mol電子，D錯(cuò)誤。10(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(shuō)法正確的是()A正極反應(yīng)為AgCle=AgClB放電時(shí)，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(shí)，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

37、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(xiàng)錯(cuò)誤；由于電解質(zhì)溶液中含有大量Cl，故放電時(shí)，Ag在交換膜左側(cè)即與Cl反應(yīng)生成AgCl沉淀，B項(xiàng)錯(cuò)誤；用NaCl溶液代替鹽酸，電池總反應(yīng)不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時(shí)，交換膜左側(cè)溶液有0.01 mol Cl參與反應(yīng)生成AgCl沉淀，還有0.01 mol H通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右側(cè)溶液，故D項(xiàng)正確。11化學(xué)在能源開(kāi)發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。.氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景。現(xiàn)用氫

38、氧燃料電池進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)(圖中所用電極均為惰性電極)：(1)對(duì)于氫氧燃料電池，下列敘述不正確的是_。A.a電極是負(fù)極，OH移向負(fù)極Bb電極的電極反應(yīng)為：O22H2O4e=4OHC電池總反應(yīng)式為：2H2O22H2OD電解質(zhì)溶液的pH保持不變E氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置(2)上圖右邊裝置中盛有100 mL 0.1 mol·L1 AgNO3溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，此時(shí)AgNO3溶液的pH_(溶液體積變化忽略不計(jì))。.已知甲醇的燃燒熱H726.5 kJ/mol，在直接以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)

39、極的反應(yīng)式為_(kāi)，正極的反應(yīng)式為_(kāi)。理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1 mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1 kJ，則該燃料電池的理論效率為_(kāi)(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)。解析：.(1)C項(xiàng)反應(yīng)條件不是點(diǎn)燃，C項(xiàng)錯(cuò)；隨著燃料電池的不斷反應(yīng)，水越來(lái)越多，KOH溶液濃度逐漸減小，pH逐漸降低，故D錯(cuò)。(2)右池為電解池，其電極反應(yīng)為：陽(yáng)極：4OH4e=O22H2O，陰極：4Ag4e=4Ag，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.01 mol，右池中共消耗0.01 mol OH，故生成0.01 mol H，c(H)0.1 mol·L1，pH1。.該燃料電池的理論效率×100%96.6%。答案：.(1)CD(2)1.CH3OHH2O6e=CO26HO24H4e=2H2O96.6%12Li­SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)是LiAlCl4­SOCl2 。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電池的負(fù)極材料為_(kāi)，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)；(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)；(3)SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收