第1讲 原电池 化学电源-【金版教程】2025年高考化学一轮复习解决方案课件PPT（新教材，经典单选版）

第八单元　化学反应与电能 第1讲　原电池　化学电源 1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，设计简单原电池。2.能正确判断原电池的两极，正确书写电极反应式和总反应方程式。3.了解常见的化学电源，能利用相关信息分析化学电源的工作原理，并能书写几种新型电池的电极反应式。4.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。 目录 CONTENTS 考点一 01 考点二 02 考真题演练 03 课时作业 04 考点一　原电池的工作原理及应用 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 化学能 电能 氧化还原 活泼性 直接或间接接触 * 1．原电池的概念及构成条件 (1)概念 原电池是把eq \x(\s\up1(01))_______转化为eq \x(\s\up1(02))______的装置。 (2)构成条件 ①反应：有能自发进行的eq \x(\s\up1(03))___________反应发生。 ②电极：eq \x(\s\up1(04))______不同的两个电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③介质：电解质溶液或熔融电解质或离子导体。 ④闭合回路：两电极eq \x(\s\up1(05))_________________插入介质中。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 锌 铜 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 锌 铜 氧化 还原 * 2．原电池的工作原理(以铜－锌原电池为例) 装置图 电极材料 负极：eq \x(\s\up1(01))____片 正极：eq \x(\s\up1(02))____片 电极反应 eq \x(\s\up1(03))______________________ eq \x(\s\up1(04))____________________ 反应类型 eq \x(\s\up1(05))_______反应 eq \x(\s\up1(06))________反应 电子流向 由eq \x(\s\up1(07))______片沿导线流向eq \x(\s\up1(08))_____片 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 铜 锌 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 负极 正极 K＋ Cl－ * 离子移动方向 电解质溶液中，阴离子向eq \x(\s\up1(09))_____迁移，阳离子向eq \x(\s\up1(10))______迁移 盐桥中含有饱和KCl溶液，eq \x(\s\up1(11))____移向正极区，eq \x(\s\up1(12))_____移向负极区 电流方向 由eq \x(\s\up1(13))___片沿导线流向eq \x(\s\up1(14))___片 电池总反应式 eq \x(\s\up1(15))______________________________ 两类装置的不同点 装置ⅠZn与Cu2＋直接接触，会有部分化学能直接转化为热能，能量损耗较多 装置ⅡZn与Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，能量损耗较少 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 负极 正极 自发 加快 加快 * 3.原电池原理的应用 (1)比较金属活泼性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作eq \x(\s\up1(01))______的金属比作eq \x(\s\up1(02))______的金属活泼。 (2)加快氧化还原反应的速率 一个eq \x(\s\up1(03))______进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率eq \x(\s\up1(04))______。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率eq \x(\s\up1(05))______。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 负 正 负极 负极 电极材料 * (3)设计化学电源 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池： (4)用于金属的防护(后文细讲) 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × 电子不能通过电解质溶液。 原电池中，阳离子移向正极。 × 较活泼的金属不一定作负极，如：Mg­NaOH­Al形成的原电池，铝作负极。 错因 * 判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。( ) 错因：______________________________________ (2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动。( ) 错因：______________________________________ (3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，较活泼的金属一定作负极。( ) 错因：_________________________________________________ ________________________ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × 加入少量CuSO4后，Fe与Cu2＋反应生成Cu，可以形成Cu­Fe原电池，反应速率加快。 自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。 错因 * (4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。( ) 错因：_________________________________________________ _________________________ (5)C＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up20(高温))CO＋H2可设计成原电池。( ) 错因：_____________________________________________ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 1．原电池正、负极的判断方法 提醒：活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 2．盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有含饱和的KCl、KNO3等溶液的琼脂。 (2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流；③可以提高能量转化效率。 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度一　理解与辨析原电池的构成及工作原理 1.如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是(　　) A．铜片表面有气泡生成 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 2．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是(　　) ①在外电路中，电子由铜电极流向银电极 ②正极反应：Ag＋＋e－===Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A．①② B．①②④ C．②③ D．①③④ 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 原电池工作原理模型图 注意：①若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。 ②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。 ③负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。 * 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度二　理解与应用原电池 3．有A、B、C、D、E五种金属，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极　②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C　③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡　④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应　⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是(　　) A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E 目录 考点一 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 4．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　) 考点二 化学电源 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 Zn Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ * 1．一次电池：放电后不可再充电。 (1)碱性锌锰电池(如图1) 负极材料为eq \x(\s\up1(01))_____，正极材料为MnO2，电解质为KOH。 电极反应：负极：eq \x(\s\up1(02))_________________________； 正极：eq \x(\s\up1(03))________________________________________； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 Zn Ag2O Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ * (2)锌银电池(如图2) 负极材料为eq \x(\s\up1(04))____，正极材料为eq \x(\s\up1(05))_____，电解质为KOH。 电极反应：负极：eq \x(\s\up1(06))_____________________________； 正极：eq \x(\s\up1(07))_____________________________________； 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 PbO2 Pb * 2．二次电池：放电后能再充电而反复使用。 (1)铅酸蓄电池 正极材料为eq \x(\s\up1(01))_______，负极材料为eq \x(\s\up1(02))_____，电解质溶液为稀 H2SO4。总反应为eq \x(\s\up1(03))________________________________________。 Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \o(,\s\up19(放电),\s\do19(充电))2PbSO4＋2H2O 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 LixCy－xe－===xLi＋＋Cy Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 * (2)锂离子电池 一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)，其放电时电极反应式为 负极：eq \x(\s\up1(08))_______________________________； 正极：eq \x(\s\up1(09))___________________________________。 其总反应为LixCy＋Li1－xCoO2eq \o(,\s\up19(放电),\s\do19(充电))LiCoO2＋Cy。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 外部 * 3．燃料电池 (1)以氢氧燃料电池为例来说明其工作原理。 电解质溶液 酸性 碱性 负极反应式 eq \x(\s\up1(01))____________________ eq \x(\s\up1(02))_________________________ 正极反应式 eq \x(\s\up1(03))_____________________ eq \x(\s\up1(04)) _____________________ 总反应式 2H2＋O2===2H2O (2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由eq \x(\s\up1(05))_____供给。常见燃料有氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × MnO2是正极反应物。 手机、电脑中使用的锂电池可以充、放电，属于二次电池。 × 放电时，正、负极的质量均增加。 错因 * 判断下列说法的正误，并指出错误说法的错因。 (1)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。( ) 错因：_____________________________________________ (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。( ) 错因： _____________________________________________ (3)铅酸蓄电池放电时，正极质量减小，负极的质量增加。( ) 错因：______________________________________________ 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 × × 碱性介质中，负极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O。 正极O2得电子，电极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO。 × 充电时二次电池的负极连接电源的负极，即作电解池的阴极，得电子，发生还原反应。 错因 * (4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋。( ) 错因：_______________________________________________ (5)熔融碳酸盐甲烷燃料电池正极电极反应式：O2－4e－＋2COeq \o\al(2－,3)===2CO2。( ) 错因：_______________________________________________ (6)二次电池充电时，二次电池的负极连接电源的负极，发生氧化反应。( ) 错因：_____________________________________________________ ________________________ 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 1．化学电源电极反应式的书写 书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极；然后结合电解质溶液的环境确定电极产物；最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有： (1)拆分法 ①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 * 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * ②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及得失电子守恒配平两个半反应： 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 负极：Cu－2e－===Cu2＋ (2)加减法 ①写出原电池的总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。 ②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。 ③利用总反应式与写出的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 2．燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O② ①式＋②式得燃料电池总反应式为 CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋3H2O。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * 第二步：写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，电解质溶液不同，其电极反应式有所不同，需熟记的四种情况如下： ①酸性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②碱性电解质溶液环境下电极反应式： O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 * ③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。 ④熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3)。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。 电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度一　理解与辨析一次电池 1．纸电池是一种应用广泛的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。下列有关该纸电池的说法不合理的是(　　) A．Zn为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，电子由MnO2流向Zn C．正极反应：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－ D．电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH) 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 2．(2023·辽宁省丹东市高三上学期期末考试)新型镁电池具有电压高、成本低的优点，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．该电池的比能量高于铅酸蓄电池 B．镁电极为负极，在工作时被氧化 C．通入氧气一极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．用该电池电解饱和食盐水，生成2.24 L Cl2理论上消耗2.4 g镁 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　没有说明气体是否处于标准状况下，因此无法计算氯气的物质的量，D错误。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度二　理解与辨析二次电池 3．(2023·广西柳州市高三三模)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌－碘溴液流电池，其工作原理示意图如图所示(隔膜为离子交换膜)。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述错误的是(　　) A．放电时，a电极反应为I2Br－＋2e－=== 2I－＋Br－ B．放电时，整个电池溶液中的离子数目增多 C．充电时，b电极每增重1.30 g，溶液中有 0.04 mol I－被氧化 D．充电时，Zn2＋主要由b电极区通过隔膜向a电极区移动 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　由电池装置图可知，a电极I2Br－得电子发生还原反应，为原电池的正极；b极Zn失电子发生氧化反应，为原电池的负极，充电时a极为阳极，b极为阴极。充电时，Zn2＋向阴极移动，故由a电极区通过隔膜向b电极区移动，D错误。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 4．镍镉(Ni­Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电反应式如下：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq \o(,\s\up19(放电),\s\do19(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是(　　) A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时负极附近溶液的碱性不变 D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 (1)充电电池充电、放电的反应不能理解为可逆反应。 (2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。 (3)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是掌握氧化产物和还原产物的存在形式。 * 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 角度三　理解与辨析燃料电池 5．(2023·安徽宣城高三二模)甲酸燃料电池工作原理如下图所示，已知该半透膜只允许K＋通过。下列有关说法错误的是(　　) A．物质A是H2SO4 B．K＋经过半透膜自a极向b极迁移 C．a极电极反应为HCOO－＋2e－＋ 2OH－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O D．Fe3＋可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　由题图可知，电池左边a充入燃料HCOOH，是负极，发生氧化反应；右边b充入O2，是正极，发生还原反应。a极发生氧化反应，电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O，C错误。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 答案 * 6．一种以某固体氧化物为电解质的新型燃料电池， 工作原理如图所示。在700～900 ℃时，O2－可在该固 体氧化物电解质中自由移动，产物对环境无污染(设NA 为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是(　　) A．若A为氢气，则正极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O B．若B为氧气，则该电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．若A为甲烷，则消耗32 g甲烷时，外电路中流过的电子数目为16NA D．若A为肼(N2H4)，B为氧气，则电池总反应为N2H4＋3O2===2NO2＋2H2O 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解析 * 解析　由题图可知，电池左边a充入燃料HCOOH，是负极，发生氧化反应；右边b充入O2，是正极，发生还原反应。a极发生氧化反应，电极反应为HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \o\al(－,3)＋H2O，C错误。 目录 考点二 必备知识梳理 名师思维建模 关键能力提升 解答燃料电池题目的几个关键点 (1)注意介质是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。 (3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正、负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反应。 * 高考真题演练 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 答案 * 1．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb＋SOeq \o\al(2－,4)＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 解析 * 解析　放电时Pb失电子，Fe3＋得电子，负极生成PbSO4，质量增加，A错误；放电时多孔碳电极为正极，阳离子向正极移动，则H＋从左侧通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电总反应为2Fe2＋＋PbSO4===2Fe3＋＋Pb＋SOeq \o\al(2－,4)，D错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 答案 * 2．(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A．Ag作原电池正极 B．电子由Ag经活性炭流向Pt C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl－ 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 答案 * 3．(2023·山东卷改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D．NH3扩散到乙室不会对电池电动势产生影响 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 解析 * 解析　向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2＋，因此甲室Cu电极为负极，A错误；由电池原理可知，甲室中发生反应：Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，乙室发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，乙室中的SOeq \o\al(2－,4)通过隔膜向甲室移动，得到的[Cu(NH3)4]SO4经过低温热解生成CuSO4溶液，故隔膜为阴离子膜，B错误；NH3扩散到乙室，会使乙室Cu2＋浓度减小，两室Cu2＋浓度差值减小，电池电动势减小，D错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 答案 * 4．(2022·辽宁高考)某储能电池原理如图。下列说法正确的是(　　) A．放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋ B．放电时Cl－透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移 C．放电时每转移1 mol电子，理论上CCl4吸收0.5 mol Cl2 D．充电过程中，NaCl溶液浓度增大 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 解析 * 解析　放电时负极反应：Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应：Cl2＋2e－===2Cl－，消耗氯气，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl－透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1 mol电子，正极：Cl2＋2e－===2Cl－，理论上CCl4释放0.5 mol Cl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl－－2e－===Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 答案 * 5．(2022·全国乙卷)Li­O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li­O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 解析 * 解析　由分析可知，放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误。 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 正 答案 * 6．(2021·河北高考节选)我国科学家研究Li­CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题： (1)Li­CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ.2CO2＋2e－===C2Oeq \o\al(2－,4)　 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 答案 * Ⅱ.C2Oeq \o\al(2－,4)===CO2＋COeq \o\al(2－,2) Ⅲ.________________________________　 Ⅳ.COeq \o\al(2－,3)＋2Li＋===Li2CO3 (2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。 CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为__________________________________________。 2COeq \o\al(2－,2)＋CO2===2COeq \o\al(2－,3)＋C 12CO2＋18e－＋4H2O===CH3CH2CH2OH＋9COeq \o\al(2－,3) 目录 高考真题演练 1 2 3 4 5 6 解析 * 解析　(1)由题意知，Li­CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C，CO2发生得电子的还原反应，则CO2作为电池的正极；CO2电还原后与Li＋结合成Li2CO3，按4个步骤进行，由步骤Ⅱ可知生成了COeq \o\al(2－,2)，而步骤Ⅳ需要COeq \o\al(2－,3)参加反应，所以步骤Ⅲ的离子方程式为2COeq \o\al(2－,2)＋CO2===2COeq \o\al(2－,3)＋C。 课时作业 ［建议用时：40分钟］ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是(　　) A．图1为原电池装置，Cu电极上产生的是O2 B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ C．由实验现象可知：金属活动性Cu>Cr D．两个装置中，电子均由Cr电极流向Cu电极 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 2．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法正确的是(　　) A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池工作时，H＋向锌筒移动 C．铅酸蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池的正极反应一定是O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 3．H2S废气资源化的原理为2H2S(g)＋O2(g)=== S2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－632 kJ·mol－1，如图为H2S 燃料电池示意图。下列说法正确的是(　　) A．电极a为电池的正极 B．电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．电路中每流过4 mol电子，电池会产生632 kJ热能 D．22.4 L H2S参与反应时，2 mol H＋经质子交换膜进入正极区 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 4．(2023·河北省张家口市高三二模)我国新能源 汽车上有望推广钠离子电池，一种钠离子电池工作示 意图如下，充电时Na＋经电解液嵌入石墨(C6)，下列说 法错误的是(　　) A．放电时，电势：电极a>电极b B．放电时，电子从电极b经外电路流向电极a，再经电解液流回电极b C．放电过程中，导线上每通过1 mol e－，负极质量减少23 g D．充电时，电极a上发生反应的电极反应式为NaFePO4－xe－===Na1－xFePO4＋xNa＋ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 5．某钒电池放电原理如图所示。下列关于该钒电池放电过程的说法正确的是(　　) A．电能主要转化为化学能 B．a电极上的反应为：VOeq \o\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．氢离子由电极a区向电极b区移动 D．1 mol V2＋参与反应，得到约6.02×1023个电子 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　A项，放电时化学能转化为电能，错误；B项，由题图知，电极a上，VOeq \o\al(＋,2)在酸性条件下转化为VO2＋，V的化合价由＋5价降低为＋4价，得1个电子，正确；C项，原电池装置中，阳离子由负极移向正极，电极a为正极，故H＋移向电极a区，错误；D项，电极b上V2＋失去1个电子生成V3＋，则1 mol V2＋失去约6.02×1023个电子，错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 6．(2021·辽宁高考)如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物Li3Bi。下列说法正确的是(　　) A．放电时，M电极反应为Ni－2e－===Ni2＋ B．放电时，Li＋由M电极向N电极移动 C．充电时，M电极的质量减小 D．充电时，N电极反应为Li3Bi＋3e－===3Li＋＋Bi 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 7．(2023·江西鹰潭市高三一模)利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电子流向：电极B→负载→电极A B．若有机物为葡萄糖，处理0.25 mol有机物，电路中转移电子6 mol C．电极A上的反应式为X－4e－===Y＋4H＋ D．若B电极上消耗氧气22.4 L，B电极区域溶液增重36 g 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　由题图可知，O2在电极B得电子生成H2O，则电极B为正极，电极方程式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，电极A为负极，电极方程式为X－2e－===Y＋2H＋。电子由负极流出沿导线流入正极，所以电子流向：电极A→负载→电极B，A、C错误；葡萄糖分子式为C6H12O6，反应后生成CO2，C元素由0价升高到＋4价，处理0.25 mol有机物，电路中转移电子0.25 mol×4×6＝6 mol，B正确；未说明氧气是否处于标准状况，无法计算22.4 L氧气的物质的量，D错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 8．(2023·广东省汕头市高三一模)我国科学家利用Zn­BiOI电池，以ZnI2水溶液作为锌离子电池的介质，可实现快速可逆的协同转化反应。如图所示，放电时该电池总反应为3Zn＋6BiOI===2Bi＋2Bi2O3＋3ZnI2。下列说法正确的是(　　) A．放电时，BiOI为负极，发生氧化反应 B．放电时，1 mol BiOI参与反应，转移3 mol e－ C．充电时，Zn2＋从Zn极移向BiOI极 D．充电时，阳极发生反应：Bi＋Bi2O3＋3I－－3e－===3BiOI 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　由总反应可知，放电时，Zn为负极，发生氧化反应，A错误；由总反应可知，6 mol BiOI反应时生成2 mol Bi，转移6 mol电子，1 mol BiOI参与反应，转移1 mol e－，B错误；充电时，Zn电极作阴极，BiOI电极作阳极，溶液中阳离子向阴极移动，则Zn2＋从BiOI极移向Zn极，C错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 9．(2023·北京市海淀区高三期末)直接H2O2­H2O2燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是(　　) A．电极Ⅰ为负极 B．电极Ⅱ的反应式为H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O C．电池总反应为2H2O2===O2↑＋2H2O D．该电池的设计利用了H2O2在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　燃料电池放电过程中，负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，电子由负极经外电路流向正极，由题图中电子的移动方向知，电极Ⅰ为负极，A正确；由分析知，负极反应式：H2O2－2e－＋2OH－===2H2O＋O2↑，正极反应式：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，B正确；该电池放电过程中，正极区的H＋来自H2SO4，负极区的OH－来自KOH，K＋通过阳离子交换膜进入正极区与SOeq \o\al(2－,4)结合生成K2SO4，因此该电池的总反应方程式为2H2O2＋2KOH＋H2SO4===4H2O＋K2SO4＋O2↑，C错误；由该电池的工作原理可知，在酸性环境中H2O2以氧化性为主，在碱性环境中H2O2以还原性为主，D正确。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 10．含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠设计成微生物电池，将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示(—C6H5表示苯基，C6H6为苯)。下列叙述错误的是(　　) A．N极为电池的正极 B．随温度升高，电池的效率可能降低 C．每生成1 mol CO2，有4 mol H＋迁入M极区 D．M极的电极反应式为C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　根据各电极上物质变化对原电池进行如下分析：负极(N极)电极反应式：CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，正极(M极)电极反应式：C6H5Cl＋2e－＋H＋===C6H6＋Cl－，故A错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 11．(2023·北京市西城区高三一模)我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法不正确的是(　　) A．电极a是正极 B．电极b的反应式：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O C．每生成1 mol N2，有2 mol NaCl发生迁移 D．离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 解析 * 解析　该装置为原电池，电极a上氢离子得电子生成氢气，则a为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电极b上，N2H4在碱性条件下失去电子生成N2，b为负极，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，根据原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，则钠离子经c移向左侧(a)，氯离子经d移向右侧(b)，c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜。根据N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，每生成1 mol N2，转移4 mol电子，根据电荷守恒，有4 mol NaCl发生迁移，C错误。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 * 二、非选择题 12．CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下： 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ 11.2 答案 * 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应式为__________________________________ ___。若该燃料电池工作过程中转移2 mol电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为______L。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 答案 * 13．(1)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置： ①该电池放电时正极的电极反应为_____________________________________。 FeOeq \o\al(2－,4)＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－ 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 右 左 使用时间长、工作电压稳定 答案 * ②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。 ③下图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_______________________________________。 目录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时作业 氯化铵(或NH4Cl) 答案 * (2)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应是________________________；A是________________。 N2＋8H＋＋6e－===2NHeq \o\al(＋,4) 目录 　　　　　　　　　　　　　 R $$