易錯專題12 原電池反應及應用（原卷版）-2024-2025學年高二化學易錯題典例精講與習題精練（人教版2019選擇性必修1）

易錯專題12原電池反應及應用聚焦易錯點：?易錯點一雙液電池?易錯點二原電池原理的應用典例精講易錯點一雙液電池【易錯典例】例1（2023上·安徽蕪湖·高二安徽師范大學附屬中學校考階段練習）關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是()A.電子從鋅電極通過電流表流向銅電極B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C.鋅電極發(fā)生氧化反應；銅電極發(fā)生還原反應，其電極反應是2H＋＋2e－=H2↑D.取出鹽橋后，電流表仍會偏轉，銅電極在反應前后質量不變【解題必備】1.單液電池和雙液電池（Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu）（1）如果不用鹽橋，除了發(fā)生原電池反應外還發(fā)生鋅和銅離子的直接的置換反應，會使部分化學能以熱能的形式轉化掉，而鹽橋的使用可以避免鋅和銅離子的直接接觸，從而避免了化學能轉化為熱能，提高電池效率。（2）選擇鹽橋中的電解質的原則是高濃度、正負離子遷移速率接近相等，且不與電池中溶液發(fā)生化學反應，常采用KCl、NH4NO3和KNO3的飽和溶液，鹽橋的作用是避免鋅和銅離子的直接接觸；使兩個半電池構成閉合回路；能使原電池產生較持續(xù)、穩(wěn)定的電流；能提高電池的使用效率。2.原電池正、負極的判斷方法判斷一個原電池中的正、負極，最根本的方法是失電子(發(fā)生氧化反應)的一極是負極，得電子(發(fā)生還原反應)的一極是正極。如果給出一個化學方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷，化合價升高發(fā)生氧化反應的一極為負極，化合價降低發(fā)生還原反應的一極為正極。根據(jù)電極材料的活潑性來判斷正負極，要注意電解質溶液對原電池正負極的影響。例如Mg、Al、NaOH溶液構成的原電池，Al為負極；Fe(或Al)、Cu、濃HNO3構成的原電池，Cu為負極?！咀兪酵黄啤?．（2023·貴州·清華中學高二階段練習）控制合適的條件，將反應設計成如圖所示原電池，下列判斷不正確的是A．雙液原電池的優(yōu)點是電流穩(wěn)定B．反應開始時，甲中石墨電極上被還原C．可以通過電流計讀數(shù)為零來判斷是否達到平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入固體，甲中石墨電極為正極易錯點二原電池反應原理的應用【易錯典例】例2（2023上·安徽合肥·高二合肥一中?？计谥校┠程骄炕顒有〗M想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，有甲、乙兩位同學均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學將電極放入6mol·L－1的稀H2SO4中，乙同學將電極放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如圖所示。(1)寫出甲池中發(fā)生的有關電極反應的反應式：負極__________，正極__________。(2)寫出乙池中發(fā)生的有關電極反應的反應式：負極__________，正極__________，總反應離子方程式為____________________________。(3)如果甲與乙兩位同學均認為“構成原電池的電極材料若是金屬，則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出________活動性更強，而乙會判斷出_____活動性更強(填寫元素符號)。(4)由此實驗，可得到如下哪些結論________。A．利用原電池反應判斷金屬活動性順序應注意選擇合適的介質B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強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．該實驗說明化學研究對象復雜、反應條件多變，應具體問題具體分析(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、負極”的做法不可靠，則請你提出另一個判斷原電池正、負極可行的實驗方案________________。【解題必備】1.原電池原理的應用（1）加快氧化還原反應的速率。例如：在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液能使產生H2的速率加快。（2）比較金屬活動性強弱。例如：有兩種金屬a和b，用導線連接后插入到稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性a>b。（3）用于金屬的防護。如要保護一個鐵閘，可用導線將其與一鋅塊相連，使鋅作原電池的負極，鐵閘作正極。（4）設計化學電池。從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。關鍵是選擇合適的電解質溶液和兩個電極。電解質溶液一般能與負極反應，或者溶解在溶液中的物質(如O2)與負極反應；電極材料一般較活潑的金屬作負極，較不活潑的金屬或非金屬導體作正極。2.電極反應式的書寫方法(1)定電極，標得失。按照負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，判斷出電極反應產物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產物在電解質溶液的環(huán)境中，應能穩(wěn)定存在，如堿性介質中生成的H＋應讓其結合OH－生成水。電極反應式要依據(jù)電荷守恒和質量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗總式。兩電極反應式相加，與總反應方程式對照驗證?！咀兪酵黄啤?．（2023·湖南·衡陽縣第四中學高二開學考試）均為有毒氣體，對廢氣的資源化利用是目前的研究熱點。如圖甲為質子膜燃料電池的示意圖，圖乙為利用原電池原理處理的示意圖。Ⅰ.根據(jù)圖甲，回答下列問題：(1)電池負極為_______(填“電極a”或“電極b”，下同)，發(fā)生還原反應的電極為_______。(2)電極b的電極反應式為_______；電池總反應為_______。(3)當電路中通過8mol電子時，有_______mol經(jīng)質子固體電解質膜進入正極區(qū)。Ⅱ.根據(jù)圖乙，回答下列問題：(4)負極反應式為_______。(5)利用該原理制得的化工原料C為_______(填化學式)。(6)處理32g，理論上需要消耗的體積為_______L(標準狀況下)。習題精練1．（2023上·江蘇南通·高二統(tǒng)考階段練習）下列有關電化學裝置或原理說法正確的是A．鉛蓄電池放電時，正負電極質量均增大B．電解精煉銅時粗銅與電源的負極相連C．在鐵質物品表面鍍鋅時，電解質溶液中濃度減小D．海水中輪船表面生銹時，鐵主要發(fā)生析氫腐蝕2．（2023上·福建福州·高二福建省福州高級中學?？计谥校┮訤e[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．外電路通過0.2mol電子時，負極質量變化為1.2gB．充電時，Mo箔接電源的正極C．充電時，通過離子交換膜從左室移向右室D．放電時，正極反應式為3．（2023上·江蘇蘇州·高二江蘇省蘇州第一中學校階段練習）新華網(wǎng)報道，我國高溫固體氧化物燃料電池技術研發(fā)取得新突破?？茖W家利用該技術實現(xiàn)了廢氣資源回收能量，并得到單質硫原理如圖所示，下列說法正確的是A．電極b為電池負極B．電極a上的電極反應為：2H2S+2O2-_4e-=S2+2H2OC．該電池消耗1molH2S轉化成的電能理論上等于其燃燒熱值D．電路中每通過4mol電子，正極消耗448LH2S4．（2023上·湖南·高二嘉禾縣第一中學校聯(lián)考期中）一氧化氮-空氣質子交換膜燃料電池將化學能轉化成電能的同時，實現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結合，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．Pt2電極的電勢高于Pt1電極的電勢B．燃料電池總反應為C．Pt1電極附近發(fā)生的反應為NO+2H2O+3e-=+4H+D．該電池放電時H+從Pt1電極通過質子交換膜向Pt2電極移動5．（2023上·四川南充·高二閬中中學?？茧A段練習）有關下列裝置的說法不正確的是A．圖1所示不能構成原電池B．圖2鋅錳干電池屬于一次電池，鋅作負極C．圖3是“紙電池”，Zn片失去電子，發(fā)生氧化反應D．圖4電池Al電極反應式為：Al-3e-+3H2O=Al(OH)3+3H+6．（2023上·山東·高二校聯(lián)考期中）近日，開發(fā)一種利用分子篩除去空氣中的、、等，獲得純氧氣并構建鋰-氧氣電池，工作原理如圖。下列敘述正確的是A．放電時，b極為負極，發(fā)生氧化反應B．放電時，空氣通入分子篩發(fā)生分解反應生成C．充電時，b極反應式為D．充電時，a極質量凈減時，有陰離子由膜M左側向右側遷移7．（2023上·安徽合肥·高二合肥一中校考階段練習）Fe—空氣電池可用作電動車動力來源。某Fe—空氣電池的工作原理如圖所示，下列有關此電池放電時的說法正確的是A．碳材料為電池正極，發(fā)生氧化反應B．當電路中轉移0.4mol電子時，消耗2.24LO2C．負極的電極反應式為Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2D．溶液中電子由Fe電極流向碳材料電極8．（2023上·江蘇蘇州·高二蘇州中學階段練習）氨氣是一種重要的化工原料，工業(yè)合成氨反應為：，將上述合成氨反應設計成燃料電池，工作原理如圖所示，其中用電器的稀的A溶液為電解質溶液，下列說法錯誤的是A．a電極為正極，發(fā)生還原反應B．A溶液中所含溶質為，可用蒸發(fā)結晶的方法分離出AC．a電極發(fā)生的反應為：D．導線中電流方向為a→b9．（2023上·福建福州·高二福州高新區(qū)第一中學（閩侯縣第三中學）校聯(lián)考期中）火星大氣中含有大量，一種有參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉和碳納米管作為兩極(如圖所示)，放電的總反應為，下列說法不正確的是A．該電池的介質可以選擇溶液B．金屬Na作負極，發(fā)生氧化反應C．正極反應式：D．工作時電子從Na電極經(jīng)導線流向碳納米管電極10．（2023上·河北保定·高二校聯(lián)考期中）鋅錳干電池是生活中常用的電池，酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池的結構分別如圖所示，下列說法錯誤的是A．鋅錳干電池屬于一次電池，用完不可隨意丟棄B．酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池放電過程中鋅均發(fā)生氧化反應C．放電時，酸性鋅錳干電池的石墨電極上反應為D．放電時，堿性鋅錳干電池正極反應式為11．（2023上·河南鄭州·高二鄭州市第四十七高級中學校聯(lián)考期中）鈉離子電池比鋰離子電池更穩(wěn)定，造價更低。某鈉離子電池結構如圖，已知電池反應：。下列說法錯誤的是A．充電時，陽極的電極反應式為B．放電時，負極的電極反應式為C．充電時，外電路中每轉移0.2，理論上石墨烯上增重4.6gD．相同質量的負極材料，鈉離子電池比鋰離子電池可以提供更多電量12．（2023上·浙江·高二溫州中學校聯(lián)考期中）近年來鈉離子電池備受關注。利用鈉離子在電極間“脫嵌”實現(xiàn)充放電的原理如圖所示，電池工作時總反應為NaxC＋Na1－xMnO2C＋NaMnO2，下列說法不正確的是A．放電時，正極反應為B．放電時，當電路中轉移1mol電子時，正極質量增加23gC．充電時，電子由電源負極經(jīng)硬碳、電解液、NaMnO2流向電源正極D．若用該電池進行電鍍銅，鍍件應與硬碳相連13．（2023上·江蘇蘇州·高二統(tǒng)考期中）下列有關原電池的說法不正確的是A．圖甲所示裝置中，鹽橋中的向盛有溶液的燒杯中移動B．圖乙所示裝置中，正極的電極反應式為C．圖丙所示裝置中，使用一段時間后，鋅筒會變薄D．圖丁所示裝置中，使用一段時間后，電解質溶液的酸性減弱，導電能力下降14．（2023上·江蘇蘇州·高二統(tǒng)考期中）微生物燃料電池可用于凈化含鉻廢水，其工作原理如圖所示，該電池工作時，下列說法不正確的是A．M極是電池的負極B．在電極上發(fā)生氧化反應C．N電極附近溶液的pH增大D．若參加反應，則有從交換膜右側向左側遷移15．（2023上·北京海淀·高二首都師范大學附屬中學?？计谥校╇姵刂胸摌O反應物與電解質溶液或正極反應物接觸直接反應會降低電池的能量轉化效率，稱為自放電現(xiàn)象。下列關于原電池和干電池的說法不正確的是A．兩者正極材料不同B．兩者負極反應相同C．干電池中兩極反應物間有隔膜防止自放電D．原電池中Zn與稀H2SO4存在自放電現(xiàn)象16．（2023上·北京豐臺·高二統(tǒng)考期中）下列裝置或過程能實現(xiàn)電能轉化為化學能的是A．火力發(fā)電B．堿性鋅錳電池C．電池充電D．氫氧燃料電池17．（2023上·山東泰安·高二泰安一中校考階段練習）一種以液態(tài)肼()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溶液作為電解質溶液。下列關于該電池的敘述正確的是A．b電極是正極B．a電極的電極反應式：C．放電時，電子從a電極經(jīng)過負載流向b電極D．電池工作時，從正極移向負極18．（2023上·河北邢臺·高二邢臺市第二中學校聯(lián)考期中）自重輕、體積小、容量大、使用安全、環(huán)保是新型電池的典型特點，回答下列問題：I．“阿波羅”飛船中使用的氫氧燃料電池部分結構如圖所示。(1)電極采用多孔結構的原因是；電池的正極為電極(填“a”或“b”)，其表面上發(fā)生的電極反應為(填電極反應式)。(2)“神舟”飛船是中國自行研制的，具有自主知識產權的載人飛船，其返回艙使用的是銀鋅蓄電池組。銀鋅電池結構如圖所示，放電時總反應為。電池放電時負極質量(填“增大”、“減小”或“不變”)，電池放電時電解質溶液的(填“增大”、“減小”或“不變”)。Ⅱ.非水系鋰氧()電池因其高能量密度而成為一種有前景的先進電池技術，其放電電池示意圖以及正極示意圖分別為圖1和圖2，隔膜a只允許計通過。(3)放電時，電池的總反應為；電解液a不選用水溶液的原因可能是。(4)不考慮其他副反應，若放電前兩電極質量完全相同，放電時，電路中轉移，正、負電極的質量之差為g(假設生成的不溶物全覆蓋在電極表面，生成的可溶物全部擴散至電解液中，參與電極反應的物質均過量)。19．（2023上·河南開封·高二統(tǒng)