主题9 第2讲 原电池（Word教师用书）-【新高考方案】2025年高考化学一轮总复习（通用版）

第二讲　原电池(基础落实课) |内|容|与|目|标|　 1．理解原电池的构成、工作原理及应用，正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。 3．能够了解新型化学电源的工作原理。 逐点清(一)　原电池工作原理及应用 [再认再现·旧知新学] (一)原电池 1．概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件 一看反应 能发生自发进行的氧化还原反应 二看电极 能导电的两电极(金属或石墨等) 三看是否形成闭合回路 ①电解质溶液；②两电极与电解质溶液相接触；③两电极之间直接或间接接触 3．工作原理(锌铜原电池为例) 装置 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn Cu 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 锌极→导线→铜极 电流方向 正极→导线→负极 离子移向 阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 盐桥的作用 ①形成闭合回路；②平衡电荷 (二)原电池工作原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4 溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu­Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 2．比较金属活动性强弱 例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b (填“>”或“<”)。 3．设计原电池 例如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极：Cu ②活泼性较弱的物质 正极：C ③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3溶液 示意图 4．用于金属的防护：使需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 [边练边学·实践提能] 一、原电池装置及工作原理分析 1．(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－ 解析：选B　O2在Pt极得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag电极失去电子发生氧化反应生成Ag＋，再与Cl－结合，Ag为负极。由分析可知，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移电子2 mol，故最多去除2 mol Cl－，D错误。 2.在海洋岛礁上安装“空气­Mg”金属燃料电池可为水上照明信号供电，其原理如图所示。下列说法中不正确的是(　 ) A．电池工作时，海水中的Na＋向空气电极移动 B．0.5 mol O2参与反应，2 mol电子流入Mg电极 C．Mg电极上发生氧化反应，该电极需定期更换 D．理论上参与反应的Mg与O2的物质的量之比为2∶1 解析：选B　该电池是原电池，Mg电极是负极，空气电极是正极，电池工作时，阳离子向正极(空气电极)移动，A项正确；电子从Mg电极流出(原电池中电子从负极流向正极)，故B错误；Mg失电子，发生氧化反应，反应过程中Mg电极遭到损耗，需要定期更换，故C正确；根据得失电子守恒可知镁与氧气反应生成MgO，参与反应的Mg与O2的物质的量之比为2∶1，D项正确。 思维建模|原电池中正、负极的判断方法 二、原电池中电极反应式的书写及判断 3．有下图所示的四个装置，回答相关问题： (1)图①中，Mg作________极。 (2)图②中，Mg作________极，写出负极反应式：_____________________________，正极反应式：____________________，总反应的离子方程式：_____________________________。 (3)图③中，Fe作________极，写出负极反应式：__________________，正极反应式：____________________，总反应的化学方程式：____________________________________。 (4)图④装置能否构成原电池？________(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为________，电极反应式为__________________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。 答案：(1)负　(2)正　 2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－　 6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)正　Cu－2e－===Cu2＋　 2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O　 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (4)能　Cu　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 思维建模|电极方程式书写的一般方法 三、原电池原理的应用 4．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减少；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　 ) A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：选C　把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d>a。综上所述可知活动性：d>a>b>c。 5.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________________(填化学式)。 (2)银电极为电池的________极，其电极反应式为________________________。 (3)盐桥中的NO移向________________溶液。 答案：(1)Cu　AgNO3　(2)正　Ag＋＋e－===Ag (3)Cu(NO3)2 思维建模|根据电池反应设计原电池的模板 拆分反应 将氧化还原反应分成两个半反应(电极反应) 选择电极材料 将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极 构成闭合回路 如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子 画出装置图 结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等 逐点清(二)　常见化学电源 [再认再现·旧知新学] (一)一次电池 放电后不可再充电的电池。 1．普通锌锰干电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O； 负极：Zn－2e－===Zn2＋； 正极：2MnO2＋2NH＋2e－===2NH3＋Mn2O3＋H2O。 2．碱性锌锰电池 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2； 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－。 3．银锌电池 银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意如图所示。在装置中Ag2O作正(填“正”或“负”)极，溶液中的K＋向Ag2O(填“Zn”或“Ag2O”)电极移动；Ag2O电极发生还原反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－。 (二)二次电池 又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反复使用的电池。 1．铅酸蓄电池 铅酸蓄电池总反应： Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 (1)放电时——原电池 ①负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； ②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 (2)充电时——电解池 ①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO_； ②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 2．纳米硅基锂电池 一种新型二次电池，电池装置如图所示，电池反应式为xFeS2＋4LixSixFe＋2xLi2S＋4Si。 (1)电池放电时，Li＋由b极移向a极，电子不能(填“能”或“不能”)通过聚合物隔膜。 (2)电池充电时，a极反应式为xFe＋2xLi2S－4xe－===4xLi＋＋xFeS2。 (三)燃料电池 将燃料燃烧的化学能直接转化为电能的装置。 1．氢氧燃料电池 总反应：2H2＋O2===2H2O。 (1)酸性介质 负极：H2－2e－===2H＋； 正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 (2)碱性介质 负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O； 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (3)熔融的金属氧化物作介质 负极：H2－2e－＋O2－===H2O； 正极：O2＋4e－===2O2－。 (4)碳酸盐作介质 负极：H2－2e－＋CO===H2O＋CO2； 正极：O2＋4e－＋2CO2===2CO (正极要通入CO2)。 2．甲烷­氧气燃料电池 正极反应式与氢氧燃料电池正极反应式相同，只写出负极反应式即可 (1)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O(碱性介质)； (2)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋(酸性介质)； (3)CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O(碳酸盐作介质)； (4)CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2－)。 [边练边学·实践提能] 一、普通化学电源 1．有关下列四个常用电化学装置的叙述正确的是(　 ) A．图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度没有变化 C．图Ⅲ所示装置工作过程中，其电池反应： 2H2＋O2===2H2O D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是还原剂，电池工作过程中被氧化为Ag 解析：选C　图Ⅰ所示电池中，MnO2在正极反应生成MnOOH，A错误；图Ⅱ所示电池放电过程中，Pb＋PbO2＋ 2H2SO4===2PbSO4＋ 2H2O，硫酸被消耗，因此硫酸浓度减少，B错误；图Ⅲ所示装置工作过程中，其电池反应：2H2＋O2===2H2O，C正确；图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag，D错误。 2．Li­FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是(　 ) A．Li为电池的正极 B．电池工作时，Li＋向负极移动 C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－ D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好 解析：选C　根据电池反应式知，放电时Li失电子发生氧化反应，则Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，FeS2为正极，正极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－。通过以上分析知，Li为电池负极，发生氧化反应，A错误、C正确；放电时，阳离子Li＋向正极移动，B错误；将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，Li和水发生氧化还原反应生成氢气，所以不能将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，D错误。 二、新型化学电源 3．DBFC是一种新型硼氢化钠燃料电池，其工作原理如图所示，下列说法中不正确的是(　 ) A．硼氢化钠中H为－1价，过氧化氢中O也为－1价 B．外电路中电子由a极移向b极 C．该电池不适宜在高温环境下工作 D．a极的电极反应式为 BH－8e－＋2H2O===BO＋8H＋ 解析：选D　由化合价代数和为0可知，硼氢化钠中氢元素的化合价为－1价，过氧化氢中氧元素的化合价也为－1价，故A正确；由图可知，a电极为燃料电池的分解，碱性条件下四氢合硼酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成偏硼酸根离子和水，电极反应式为BH－8e－＋8OH－===BO＋6H2O，b电极为正极，过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为H2O2＋2e－===2OH－。则燃料电池工作时，外电路中电子由a极移向b极，B正确，D错误；过氧化氢受热易发生分解反应，所以该电池不适宜在高温环境下工作，C正确。 4．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如下图所示。下列说法不正确的是(　 ) A．电池工作时正极区溶液的pH升高 B．加入HNO3降低了正极反应的活化能 C．负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ D．当有2.24 L O2被还原时，通过质子交换膜转移的H＋物质的量为0.4 mol 解析：选D　该原电池中加入乙醇一侧为负极区，Pt为负极，加入氧气的一侧为正极区，C为正极。该燃料电池负极区电极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋，正极区O2＋4H＋＋4e－===2H2O，正极区HNO3为催化剂，NO和H2O为中间产物。根据正极的电极反应，电池工作时正极区溶液的pH升高，A正确；正极区HNO3为催化剂，加入HNO3降低了正极反应的活化能，B正确；负极反应为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋，C正确；D项，未指明标准状况，转移电子数无法计算。 高考引领——追求高效环保的新型化学电源 为实现“碳达峰、碳中和”目标，我国科学家不断研发绿色环保、经济实用的化学电源。高考借助具有科学前沿的新型化学电源为情境素材命制试题，不仅有利于学生学科素养的培树，更有利于厚植国家情怀和民族自信。 1．(2023·辽宁卷)某低成本储能电池原理如图所示。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＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋ 解析：选B　放电时左侧电极为负极，电极反应为Pb－2e－＋SO===PbSO4，Pb转化为PbSO4，负极质量增大，A项错误；储能过程为充电过程，电能转化为化学能，B项正确；放电时阳离子向正极移动，左侧H＋通过质子交换膜移向右侧，C项错误；放电时总反应为Pb＋2Fe3＋＋SO===PbSO4＋2Fe2＋，则充电时总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋2Fe3＋＋SO，D项错误。 2．(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　 ) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 解析：选A　铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 3．(2023·福建卷)一种可在较高温度下安全快充的铝—硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由NaCl、KCl和AlCl3形成熔点为93 ℃的共熔物)，其中氯铝酸根[AlnCl(n≥1)]起到结合或释放Al3＋的作用。电池总反应：2Al＋3xSAl2(Sx)3。下列说法错误的是(　 ) A．AlnCl含4n个Al—Cl键 B．AlnCl中同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个 C．充电时，再生1 mol Al单质至少转移3 mol电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的AlnCl浓度越高 解析：选D　放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发生在阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。AlnCl的结构为，所以含4n个Al—Cl键，A正确；由AlnCl的结构可知同时连接2个Al原子的Cl原子有(n－1)个，B正确；由总反应可知充电时，再生1 mol Al单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移3 mol电子，C正确；由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n值大的AlnCl浓度越高，D错误。 4．(2024年1月·河南高考适应性演练)一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有NaI生成。下列说法错误的是(　 ) A．放电时a电极为负极 B．固体电解质NASICON含钠离子 C．充电时阳极反应式：3I－－2e－===I D．转移1 mol e－时，c区和d区的质量差改变23 g 解析：选D　电池放电时不断有NaI生成，可知放电时a为负极，电极反应式为Na－e－===Na＋，固体电解质NASICON只允许阳离子通过，固体电解质NASICON含钠离子，通过Na＋转移保持两侧电荷守恒，放电时b为正极，电极反应为I＋2e－===3I－；充电时a为阴极，b为阳极，b极反应为3I－－2e－===I，据此分析；根据分析，放电时a电极为负极，A正确；固体电解质NASICON含钠离子，通过Na＋转移保持两侧电荷守恒，B正确；充电时b为阳极，b极反应为3I－－2e－===I，C正确；放电转移1 mol e－时，1 mol Na＋从c区移出，d区移入1 mol Na＋，两区质量差改变46 g，D错误。 [课时跟踪检测] A级——强基训练 1．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－ 解析：选A　干电池工作时，石墨为正极，锌筒为负极，电子从锌筒沿导线流向石墨，H＋在NH4Cl溶液中由锌筒一端流向石墨一端，B错误；铅酸蓄电池工作过程中，硫酸铅在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，C错误；若电解质溶液为酸性溶液，则氢氧燃料电池的正极反应是O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D错误。 2.某双液原电池装置如图所示(盐桥：装有含琼胶的KCl饱和溶液)。下列有关叙述中不正确的是(　 ) A．Fe作负极，发生氧化反应 B．电子流动方向：铁→石墨→稀硫酸→盐桥→氯化钠溶液 C．工作一段时间后，左侧烧杯中c(Cl－)增大 D．正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ 解析：选B　铁为负极，发生氧化反应，A正确；电子由负极经导线流入正极，不经过稀硫酸溶液，B错误；铁为负极，氯离子向负极移动，则左侧烧杯中c(Cl－)浓度增大，C正确；石墨电极为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，D正确。 3．将图1所示装置中的盐桥(含琼脂—饱和KCl溶液)换成铜丝与石墨棒连接得到图2所示装置，发现电流计指针仍然有偏转。下列说法正确的是(　 ) A．图1中，电路中转移电子0.2 mol，则甲池NaCl溶液的质量增加大于5.6 g B．图1中的石墨电极与图2中乙池石墨a电极的电极反应式不同 C．两图所示装置的能量变化均是将化学能转化为电能 D．图2中电子流向为Fe→电流计→石墨a→经电解质到达石墨b→铜丝→石墨c→Fe 解析：选A　电路中转移0.2 mol电子时，图1中铁棒质量减少5.6 g，则甲池NaCl溶液中增加了5.6 g亚铁离子，而盐桥中的氯离子向甲池中移动，所以甲池质量增加大于5.6 g，A正确；图1为原电池，石墨上铜离子得电子生成Cu，图2中乙池为电解池，石墨a电极与负极Fe相连为阴极，阴极上铜离子得电子生成Cu，所以两个电极的反应式相同，B错误；图1为原电池，将化学能转化为电能，图2中甲池为原电池，乙池为电解池，则乙池中电能转化为化学能，C错误；电子只在导线中移动，不能进入溶液，则图2中电子流向为Fe→电流计→石墨a，石墨b→铜丝→石墨c，D错误。 4．水动力盐水灯可以在抗震救灾或者极限情况下用于应急使用，工作时，只需要将盐水倒入灯中，就可以持续发光。该电池的工作原理如图所示，下列叙述错误的是(　 ) A．合金片接LED灯的正极 B．盐水中的NaCl不参与反应 C．用铁片代替镁片，发光效果更好 D．反应一段时间后，盐水的pH增大 解析：选C　Mg是活泼金属为负极，合金为正极，A正确；该原电池发生的是吸氧腐蚀，正极上是O2参与反应生成OH－，氯化钠不参与反应，B正确；铁的活泼性比镁弱，用铁片代替镁片做负极发光效果会变差，C错误；反应一段时间后，正极上发生O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因此pH增大，D正确。 5．分别按如图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中A为电流表。请回答下列问题： (1)以下叙述中，正确的是________(填字母)。 A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极 B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生 C．两烧杯中溶液pH均增大 D．产生气泡的速度甲中比乙中慢 E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu F．乙溶液中SO向铜片方向移动 (2)变化过程中能量转化的主要形式：甲为化学能转为________；乙为化学能转化为________。 (3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是________________________________。 (4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式及总反应离子方程式。铜电极：________________________________________________________， 总反应：__________________________________________________。 解析：(1)甲中没有形成闭合回路，不能形成原电池，A错误；铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，B错误；两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，溶液的pH均增大，C正确；乙能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中慢，D正确；原电池电子由负极经外电路流向正极，乙形成原电池，Zn为负极，Cu为正极，则电流方向Cu→Zn，E错误；原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，乙溶液中SO向锌片方向移动，F错误。(2)甲没有形成闭合回路，不能形成原电池，反应放热，将化学能转变为热能，乙形成闭合回路，形成原电池，将化学能转变为电能。(3)在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池。(4)在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2＋在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以总反应的离子方程式为Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋。 答案：(1)CD　(2)热能　电能　(3)锌片不纯，在锌片上形成原电池　(4)Cu2＋＋2e－===Cu　Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋ 6．应用电化学原理，回答下列问题。 (1)上述三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是__________________。 (2)甲中电流计指针偏移时，盐桥(装有含琼胶的KCl饱和溶液)中离子移动的方向是____________________________________。 (3)乙中正极反应式为________________________；若将H2换成CH4，则负极反应式为________________________________________________。 (4)丙中铅酸蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅酸蓄电池的________极相连接。 解析：(1)负极物质中元素化合价升高，发生氧化反应，本身具有还原性，即负极反应物化学性质上的共同特点是失电子被氧化，具有还原性；(2)阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中的K＋会移向CuSO4溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；(3)正极是氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；若将H2换成CH4，则负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O；(4)丙中铅酸蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，所以应做电解池的阴极，与电源的负极相连。 答案：(1)失电子被氧化，具有还原性　 (2)钾离子移向硫酸铜溶液、氯离子移向硫酸锌溶液 (3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－　 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　(4)负 B级——对标高考 7．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　 ) A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：选C　A项，由锌的活泼性大于铜可知，铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子生成Cu，发生还原反应，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。 8．酸性锌锰电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由炭粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnO(OH)。下列说法错误的是(　 ) A．该电池的负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋ B．该电池的正极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ C．维持电流为0.5 A，电池工作5分钟，理论上约消耗0.05 g Zn(已知F＝96 500 C·mol－1) D．酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏 解析：选B　外壳为金属锌，作负极，电解质显酸性，则负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A项正确；中间是碳棒，碳棒是正极，其中二氧化锰得到电子转化为MnO(OH)，则正极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnO(OH)，B项错误；维持电流为0.5 A，电池工作5分钟，则通过的电荷量Q＝It＝0.5×5×60 C＝150 C，因此转移电子的物质的量是≈0.001 55 mol,1 mol Zn在反应中失去2 mol电子，则理论消耗Zn的质量是×65 g·mol－1≈0.05 g，C项正确；酸性锌锰电池与碱性锌锰电池相比，缺点是电解质溶液易发生泄漏，单位质量所输出的电能少且可储存时间短，连续放电时间短等，D项正确。 9．通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图所示，下列说法错误的是(　 ) A．a为电池的正极，发生还原反应 B．b极的电极反应为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋ C．当电路中转移0.2 mol电子时，传感器内参加反应的HCHO为3.0 g D．传感器工作过程中，电解质溶液中硫酸的浓度减小 解析：选C　氧气得电子，a为正极，发生还原反应，A正确；b极是负极，发生失去电子的氧化反应，故电极反应为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋，B正确；负极电极方程式为HCHO＋H2O－4e－===CO2＋4H＋，当电路中转移0.2 mol电子时，反应的甲醛物质的量＝0.05 mol，质量0.05 mol×30 g·mol－1＝1.5 g，C错误；传感器工作过程中，氧化还原反应生成水，电解质溶液中硫酸的浓度变小，D正确。 10．(2024·株洲二中校考一模)新型硅溴离子液体二次电池，由硅电极(Si)和卤化盐电极(Br)构成(如图)。下列说法错误的是(　 ) A．1­丁基­3­甲基咪唑阳离子具有芳香性 B．单位质量放电效率：硅近似于锂 C．工作一段时间后，SiF4层会增厚 D．充电时，H2F浓度会减小 解析：选D　1­丁基­3­甲基咪唑阳离子中，连接丁基的N原子，还有一个孤电子对，如，和下面的双键形成五元杂环，其具有芳香性，故A正确；Si的价电子数为4，相对原子质量为28，Li的价电子数为1，相对原子质量为7 ，单位质量放电效率：Si为＝，Li为＝，故B正确；放电时，Si失去电子生成SiF4，所以SiF4层增厚，故C正确；根据图示，F元素在溶液中存在H2F、H3F，充电时，F元素进入溶液，H元素守恒，所以2H3F＋F－===3H2F，所以H2F增多，故D错误。 11．利用O2辅助的Al­CO2电池电容量大，工作原理如图所示，能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝Al2(C2O4)3，下列说法不正确的是(　 ) A．多孔碳电极为电池的正极，发生还原反应 B．氧气在反应过程中作为氧化剂，最终转化为C2O C．电池的负极反应式为Al－3e－===Al3＋ D．电池的正极反应可以表示为2CO2＋2e－===C2O 解析：选B　由图可知，Al元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋；多孔碳电极为正极，反应为O2＋4e－===2O2－，继续发生反应：2O2－＋4CO2===O2＋2C2O，正极反应可以表示为2CO2＋2e－===C2O， 据此作答。在多孔碳电极上氧气得电子被还原，所以多孔碳电极为正极，发生还原反应，A正确；O2＋4e－===2O2－，继续发生反应2O2－＋4CO2===O2＋2C2O，可见氧气为反应的催化剂，B错误；Al元素价态升高失电子，故铝电极为负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋，C正确；正极反应为O2＋4e－===2O2－，继续发生反应2O2－＋4CO2===O2＋2C2O，正极反应可以表示为2CO2＋2e－===C2O，D正确。 12．(2024年1月·安徽高考适应性演练)我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成可充电电池，其示意图如图。放电时，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2。下列说法错误的是(　 ) A．放电时，正极反应为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－ B．放电时，若外电路有0.2 mol电子转移，则有0.1 mol Zn2＋向正极迁移 C．充电时，a为外接电源负极 D．充电时，阴极反应为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－ 解析：选B　放电时，镍基电极为正极，电极反应式为Ni(OH)2＋2e－===Ni＋2OH－，A正确；放电时，锌基电极为负极，Zn转化为2ZnCO3·3Zn(OH)2，电极反应式为5Zn＋2CO＋6OH－－10e－===2ZnCO3·3Zn(OH)2，混合电解液中没有Zn2＋，B错误；充电时，a接电源负极，锌基电极为阴极，C正确；充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为2ZnCO3·3Zn(OH)2＋10e－===5Zn＋2CO＋6OH－，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$