专题02 化学能转化为电能——电池（考题猜想）（8大题型）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（鲁科版2019选择性必修1）

专题02 化学能转化为电能——电池 题型1原电池的工作原理 题型2原电池电极的判断和电极反应式的书写 题型3原电池原理的应用 题型4一次电池 题型5二次电池 题型6燃料电池 题型7新型电池 题型8原电池原理综合应用 ▉题型1 原电池的判断工作原理 【例1】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断错误的是 A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极 B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应杨sir化学，侵权必究 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【变式1-1】下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　) 【变式1-2】如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　) A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高 B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低 C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高 【变式1-3】由U形管、质量为的铁棒、质量为的碳棒和溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是 A．闭合K，电子通过电解质溶液移到碳棒上 B．闭合K，铁棒上有紫红色固体析出 C．闭合K，当电路中有个电子通过时，理论上碳棒与铁棒的质量差为 D．闭合K，铁棒表面发生的电极反应为 ▉题型2 原电池电极的判断和电极反应式的书写 【例2】 铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　) A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从铜极流向锌极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【变式2-1】原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　) A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ 【变式2-2】以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．b电极为负极，发生氧化反应 B．a电极发生的反应为N2＋8H＋＋6e－===2NH C．A溶液中所含溶质为NH4Cl D．当反应消耗1 mol N2时，则消耗的H2为67.2 L 【变式2-3】锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是 （含KCl饱和溶液的琼胶） A．锌电极上发生氧化反应 B．盐桥中的移向溶液 C．电子从锌片经电流计流向铜片 D．铜电极上发生反应： ▉题型3 原电池原理的应用 【例3】10 mL浓度为1 mol·L－1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的3 mol·L－1的硫酸溶液 B．加入适量的蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 【变式3-1】3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是 A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸 C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒 【变式3-2】某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 【变式3-3】有abcd四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象见表，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 实验 装置 部分实验现象 a极质量减小，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 电流计指示，导线中电流从a极流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c ▉题型4 一次电池 【例4】日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是 A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 B．干电池可实现电能向化学能的转化 C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器 D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 【变式4-1】日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3＋H2{NH3与Zn2＋络合生成[Zn(NH3)4]2＋}。根据以上叙述判断下列结论不正确的是(　　) A．Zn为正极，碳为负极 B．Zn为负极，碳为正极 C．工作时电流由碳极经外电路流向Zn极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器 【变式4-2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnO(OH)(s)。下列说法中错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnO(OH)(s)＋2OH－(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g 【变式4-3】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 ▉题型5 二次电池 【例5】铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　) A．Pb为正极，被氧化 B．溶液的pH不断减小 C．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液的密度不断减小 【变式5-1】我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。 下列有关说法不正确的是(　　) A．电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极 B．水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替 C．电池总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ D．该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气 【变式5-2】某种钠离子的二次电池，其放电工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．放电时，石墨上的电势比MnPO4上的高 B．充电时，石墨接直流电源的正极 C．充电时，Na+由右侧经过离子交换膜迁移到左侧 D．放电时，正极反应为NaMnPO4+e-=MnPO4+Na+ 【变式5-3】】磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为M1-xFexPO4+LiC6LiM1-xFexPO4+6C，其原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，石墨电极的电势更高 B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极 C．充电时，磷酸铁锂电极应与电源正极相连 D．放电时，正极反应式为M1-xFexPO4+e-+Li+=LiFexPO4+(1-x)M杨sir化学，侵权必究 ▉题型6 燃料电池 【例6】固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　) A．有O2参加反应的电极a为电池的负极 B．多孔电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2－===H2O C．多孔电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O 【变式6-1】乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，下列说法正确的是(　　) A．每有0.1 mol O2反应，则迁移H＋ 0.4 mol B．正极反应式为CH2===CH2－2e－＋2OH－===CH3CHO＋H2O C．电子移动方向：电极a→导线→电极b→电解质溶液→电极a D．该电池为可充电电池 【变式6-2】一种应用比较广泛的甲醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池 B．N极电极反应为 C．甲池溶液增大，乙池溶液减小杨sir化学，侵权必究 D．Ｍ极为负极，发生还原反应 【变式6-3】美国海军海底战事中心与麻省理工学院共同研制成功了用于潜航器的镁—过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法错误的是(　　) A．电池的负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋ B．电池工作时，H＋向负极移动 C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大 D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O ▉题型7 新型电池 【例7】风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下列有关其说法不正确的是 A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富 B．铝储能电池是二次电池 C．放电时，从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面 D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能 【变式7-1】利用反应构成的电池，既能实现有效减少氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法不正确的是 A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．电极A上发生氧化反应，电极B为正极 C．当有(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.4mol D．A电极的电极反应式为 【变式7-2】根据反应2Ag+Cl2=2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是 A．负极反应为Cl2+2e－=2Cl－ B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成 C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸 D．当电路中有0.01 mole-转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子杨sir化学，侵权必究 【变式7-3】利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如图所示。下列说法正确的是 A．a电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O B．消耗4.48 LNH3时，被消除的NO2的物质的量为0.15 mol C．若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中溶液的碱性减弱 D．整个装置中NaOH的物质的量不断减少 ▉题型8 原电池原理综合应用 【例8】Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 请回答下列问题： (1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为________________________________。 (2)电池正极发生的电极反应为____________________________________。 (3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴入SOCl2中，实验现象是_______________________________________， 反应的化学方程式为_____________________________________。 (4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_________________________________________。 (5)熔融状态下，钠的单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图)，反应原理为2Na＋FeCl2===Fe＋2NaCl。 放电时，电池的正极反应式为________________________________；该电池的电解质为________________。 【变式8-1】(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含SO2快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为____________________________(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为________________________________________。 (2)NH3—O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的__________(填“正”或“负”)极。 ②当生成1 mol N2时 ，电路中流过电子的物质的量为_______________。 【变式8-2】铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知： ①铅蓄电池总的化学方程式为：，使用(放电)段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用； ②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为：，负极反应式：，使用(放电)到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用； 回答下列问题： (1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是_______(填名称)，充电时，PbSO4在_______ (填“阳极”、“阴极”或“两个电极”)上_______ (填“生成或除去”)。 (2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为_______。 (3)铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是_______。杨sir化学，侵权必究 【变式8-3】反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2，请回答下列问题。 （1）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是___(填字母)。 A．将铁粉改为铁片 B．加入少量醋酸钠固体 C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸 （2）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为___极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为__ _，该极上发生的电极反应为___ ，原电池工作时溶液中的SO移向__ _极(填正或负)，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是_ _。 （3）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以设计成原电池。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 ___ 。 A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3 B．NaOH+HCl=NaCl+H2O C．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 在所选反应中选择其中某个反应设计成原电池，该电池负极反应为___ 。杨sir化学，侵权必究 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 化学能转化为电能——电池 题型1原电池的工作原理 题型2原电池电极的判断和电极反应式的书写 题型3原电池原理的应用 题型4一次电池 题型5二次电池 题型6燃料电池 题型7新型电池 题型8原电池原理综合应用 ▉题型1 原电池的判断工作原理 【例1】控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断错误的是 A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极 B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应杨sir化学，侵权必究 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【答案】D 【分析】根据2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2可知，甲中为FeCl3溶液，石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，乙中是KI溶液，石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，当反应达到平衡状态时没有电流产生，据此分析解答。 【解析】由上述分析可知，反应开始时，甲中的石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，故A正确；由上述分析可知，反应开始时，乙中的石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，故B正确；电流计读数为零时，没有电流产生，则反应达到化学平衡状态，但反应还在进行，没有停止，故C正确；电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，平衡逆向移动，则乙中石墨电极上碘得电子发生还原反应，即I2+2e-=2I-，为正极，故D错误；故选D。 【变式1-1】下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　) 【答案】A 【解析】装置B、C中无化学反应发生；D不能形成闭合回路；只有A能形成原电池，铜电极上有氢气产生。 【变式1-2】如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　) A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高 B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低 C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高 【答案】A 【解析】杠杆为导体时，该装置形成原电池，Fe为负极、Cu为正极，A、B、C三个选项中Fe均会溶解，质量减轻，所以B端高。杠杆为绝缘体时，不形成原电池，D选项中只在铁球上发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反应，铁球质量增加，B端低。 【变式1-3】由U形管、质量为的铁棒、质量为的碳棒和溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是 A．闭合K，电子通过电解质溶液移到碳棒上 B．闭合K，铁棒上有紫红色固体析出 C．闭合K，当电路中有个电子通过时，理论上碳棒与铁棒的质量差为 D．闭合K，铁棒表面发生的电极反应为 【答案】C 【分析】该装置为原电池，铁棒做原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e-=Fe2+，碳棒为正极，溶液中铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。 【解析】闭合K，电子由铁棒通过导线移到碳棒上，故A错误；由分析可知，闭合K，碳棒为正极，溶液中铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，碳棒上有紫红色固体析出，故B错误；闭合K，当电路中有0.3NA个电子通过时，负极上减少的质量为，正极上增加的质量为，则理论上碳棒与铁棒的质量差为(8.4g+9.6g)=18g，故C正确；由分析可知，闭合K，铁棒做原电池的负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，电极反应式为Fe—2e-=Fe2+，故D错误； 故选C。 ▉题型2 原电池电极的判断和电极反应式的书写 【例2】 铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　) A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从铜极流向锌极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【答案】B 【解析】电池的正极得电子，A选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项错误；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2＋，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，K＋应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯中，D选项错误。 【变式2-1】原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　) A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ 【答案】A 【解析】铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为Al－3e－===Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al与浓硝酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D正确。 【变式2-2】以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．b电极为负极，发生氧化反应 B．a电极发生的反应为N2＋8H＋＋6e－===2NH C．A溶液中所含溶质为NH4Cl D．当反应消耗1 mol N2时，则消耗的H2为67.2 L 【答案】D 【解析】N2＋3H22NH3，反应中氢元素的化合价升高，H2失去电子，因此b电极为负极，发生氧化反应，故A正确；a电极作正极，电解质溶液含盐酸，因此电极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NH，故B正确；根据B选项的分析，A溶液中所含溶质为NH4Cl，故C正确；没有说明外界条件，故D错误。 【变式2-3】锌铜原电池装置如图，下列说法不正确的是 （含KCl饱和溶液的琼胶） A．锌电极上发生氧化反应 B．盐桥中的移向溶液 C．电子从锌片经电流计流向铜片 D．铜电极上发生反应： 【答案】B 【分析】由图可知，该装置为原电池，Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn−2e−=Zn2+，Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，据此作答。 【解析】Zn作负极，失电子，发生氧化反应，故A正确；原电池工作时，阳离子向正极移动，因而K+移向硫酸铜溶液，故B错误；原电池工作时，电子从负极(Zn)经电流计流向正极(Cu)，故C正确；Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e−=Cu，故D正确；故选B。 ▉题型3 原电池原理的应用 【例3】10 mL浓度为1 mol·L－1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的3 mol·L－1的硫酸溶液 B．加入适量的蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 【答案】C 【解析】加入适量的3 mol·L－1的硫酸，增大了氢离子的浓度，也增大了氢离子的物质的量，故A错误；加入适量蒸馏水，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故B错误；加入数滴硫酸铜溶液，Zn足量，构成锌铜原电池，加快反应速率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成的氢气的总量，故C正确；加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故D错误。 【变式3-1】3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是 A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸 C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒 【答案】A 【解析】3.25 g Zn的物质的量n(Zn)=，100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸中溶质的物质的量n(H2SO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知：二者反应的物质的量的比是1：1，故硫酸过量，反应放出H2要以不足量的Zn为标准计算。滴加几滴浓盐酸，增加了溶液中c(H+)，反应速率加快，A符合题意；硝酸具有强氧化性，与Zn反应不能产生氢气，B不符合题意；Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu和ZnSO4，Zn、Cu及硫酸构成原电池，使反应速率加快；但由于Zn消耗，导致反应产生H2的量减少，C不符合题意；加入少量的Zn，由于Zn是固体，浓度不变，因此反应速率不变，但由于不足量的Zn的量增加，以Zn为标准反应产生的H2的量增多，D不符合题意；故选A。 【变式3-2】某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 【答案】D 【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D正确。 【变式3-3】有abcd四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象见表，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 实验 装置 部分实验现象 a极质量减小，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 电流计指示，导线中电流从a极流向d极 A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【答案】C 【分析】一般来说，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极。 【解析】a极质量减小，b极质量增加，则表明a极金属失电子作负极，溶液中的Cu2+在b极得电子生成Cu附着在b极，金属活动性a>b；b极有气体产生，c极无变化，则表明b极金属能与H+发生置换反应，而b极不能，金属活动性b>c；d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，金属活动性d>c；电流计指示，导线中电流从a极流向d极，则a极为正极，d极为负极，金属活动性d>a；综合以上分析，金属活动性d>a>b>c，C满足题意；故选C。 ▉题型4 一次电池 【例4】日常所用锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应为：Zn-2e-=Zn2＋，2MnO2＋2NH＋2e-=Mn2O3＋2NH3＋H2O。下列有关锌-锰干电池的叙述中，正确的是 A．干电池中锌筒为正极，石墨棒为负极 B．干电池可实现电能向化学能的转化 C．干电池长时间连续工作后，糊状物可能流出，腐蚀用电器 D．干电池工作时，电流方向是由锌筒经外电路流向石墨棒 【答案】C 【解析】干电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的导电的非金属石墨棒作正极，故A错误；干电池是一次电池，所以不能实现电能向化学能的转化，故B错误；NH4Cl是强酸弱碱盐水解呈酸性，所以干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器，故C正确；干电池工作时，电流由正极石墨棒经外电路流向负极锌，故D错误；故选C。 【变式4-1】日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3＋H2{NH3与Zn2＋络合生成[Zn(NH3)4]2＋}。根据以上叙述判断下列结论不正确的是(　　) A．Zn为正极，碳为负极 B．Zn为负极，碳为正极 C．工作时电流由碳极经外电路流向Zn极 D．长时间连续使用时，内装糊状物可能流出，从而腐蚀用电器 【答案】A 【解析】由电极反应可知，Zn发生氧化反应，为电池的负极，碳棒为电池的正极。电子由锌极流出通过外电路流向碳棒，电流方向和电子移动方向相反。长时间连续使用时，MnO2吸收较多H2而体积膨胀，糊状物可能流出，因电解质呈酸性，故会腐蚀用电器。 【变式4-2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnO(OH)(s)。下列说法中错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnO(OH)(s)＋2OH－(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g 【答案】C 【解析】由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。外电路中每通过0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减少6.5 g。 【变式4-3】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是(　　) A．Ag2O是正极，Zn是负极 B．Zn是正极，Ag2O是负极 C．工作时，电池负极区溶液pH增大 D．工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 【答案】A 【解析】根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，作该电池的正极，A项正确，B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。 ▉题型5 二次电池 【例5】铅酸蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是(　　) A．Pb为正极，被氧化 B．溶液的pH不断减小 C．SO只向PbO2处移动 D．电解质溶液的密度不断减小 【答案】D 【解析】由电池总反应方程式可知，铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电子由负极流向正极；内电路中的阴离子(SO和OH－)移向负极；硫酸不断被消耗， pH不断增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。 【变式5-1】我国科学家发明的一种可控锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。其工作原理如图所示。 下列有关说法不正确的是(　　) A．电池工作时，电子的流向：锂电极→导线→石墨电极 B．水既是氧化剂又是溶剂，有机电解质可用水溶液代替 C．电池总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ D．该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气 【答案】B 【解析】锂电极为负极，石墨电极为正极，电子从负极流出，经导线流向正极，A正确；负极材料锂能与水反应，不可用水溶液代替有机电解质，B错误；电池总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，C正确；由电池总反应知，该装置不仅可提供电能，还可提供清洁燃料氢气，D正确。 【变式5-2】某种钠离子的二次电池，其放电工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．放电时，石墨上的电势比MnPO4上的高 B．充电时，石墨接直流电源的正极 C．充电时，Na+由右侧经过离子交换膜迁移到左侧 D．放电时，正极反应为NaMnPO4+e-=MnPO4+Na+ 【答案】C 【分析】 该装置为钠离子的二次电池，根据放电工作原理的装置以及原电池工作原理，左端电极为负极，电极反应式为Na－e－=Na＋，右端电极为正极，电极反应式为MnPO4＋Na＋＋e－=NaMnPO4，据此分析； 【解析】根据上述分析，石墨为负极，MnPO4为正极，正极电势高于负极电势，即MnPO4电势高于石墨，故A错误；二次电池充电时，电池正极接电源的正极，电池负极接电源的负极，石墨为负极，充电时，应接电源的负极，故B错误；充电时，石墨电极反应式为Na＋＋e－=Na，MnPO4电极反应式为NaMnPO4－e－=Na＋＋MnPO4，Na＋从右侧经过离子交换膜迁移到左侧，故C正确；根据上述分析，放电时正极反应式为MnPO4＋Na＋＋e－=NaMnPO4，故D错误；故选C。 【变式5-3】】磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为M1-xFexPO4+LiC6LiM1-xFexPO4+6C，其原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，石墨电极的电势更高 B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极 C．充电时，磷酸铁锂电极应与电源正极相连 D．放电时，正极反应式为M1-xFexPO4+e-+Li+=LiFexPO4+(1-x)M杨sir化学，侵权必究 【答案】C 【分析】从电池总反应式可以分析出，放电时LiC6变为Li+和6C，Li元素化合价升高被氧化，所以石墨电极是负极，另一侧磷酸铁锂电极为正极，放电过程电解质中Li+向磷酸铁锂电极方向移动； 【解析】根据分析，石墨电极为负极，故电势更低，描述错误，不符题意；根据分析，放电时Li+移向磷酸铁锂电极，而充电时离子移动方向相反，向石墨电极移动，描述错误，不符题意；放电时，磷酸铁锂电极是正极，电子流入，充电时，该极需输出电子，故要和电源正极相连，描述正确，符合题意；根据电池模型，可以看到，放电时正极电极反应式应是M1-xFexPO4+e-+Li+=LiM1-xFexPO4，描述错误，不符题意；故选C。 ▉题型6 燃料电池 【例6】固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　) A．有O2参加反应的电极a为电池的负极 B．多孔电极b的电极反应式为H2＋2e－＋O2－===H2O C．多孔电极a的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．该电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O 【答案】D 【解析】因为电子从多孔电极b流向多孔电极a，所以多孔电极b为负极，H2在该极发生氧化反应；多孔电极a为正极，O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池负极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，正极的电极反应式为O2＋2e－===O2－，则电池总反应式为2H2＋O2===2H2O。 【变式6-1】乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，下列说法正确的是(　　) A．每有0.1 mol O2反应，则迁移H＋ 0.4 mol B．正极反应式为CH2===CH2－2e－＋2OH－===CH3CHO＋H2O C．电子移动方向：电极a→导线→电极b→电解质溶液→电极a D．该电池为可充电电池 【答案】A 【解析】根据O2＋4H＋＋4e－===2H2O知，每有0.1 mol O2反应，则迁移H＋0.4 mol，A项正确；正极上氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项错误；放电时电子从电极a沿导线流向电极b，C项错误；充电时，不能生成乙烯和氧气，故该电池不是可充电电池，D项错误。 【变式6-2】一种应用比较广泛的甲醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池 B．N极电极反应为 C．甲池溶液增大，乙池溶液减小杨sir化学，侵权必究 D．Ｍ极为负极，发生还原反应 【答案】A 【解析】由装置图可知，乙池为电子流入端，为原电池的正极，甲池为电子流出端，为原电池的负极，其电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O =CO2+6H+，所以若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池，故A正确；由装置图可知，乙池为电子流入端，为原电池的正极，则N极电极反应为，故B 错误；甲池为电子流出端，为原电池的负极，其电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O =CO2+6H+，生成氢离子，酸性增强，所以甲池溶液减小，乙池为电子流入端，为原电池的正极，其极电极反应为，消耗氢离子，酸性减弱，所以乙池溶液增大，故C错误；由装置图可知，甲池为电子流出端，为原电池的负极，其电极反应式为：CH3OH-6e-+H2O =CO2+6H+，所以Ｍ极为负极，发生氧化反应，故D错误；故选A。 【变式6-3】美国海军海底战事中心与麻省理工学院共同研制成功了用于潜航器的镁—过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法错误的是(　　) A．电池的负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋ B．电池工作时，H＋向负极移动 C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大 D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O 【答案】B 【解析】Mg－H2O2燃料电池中Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，Pt作正极，电极反应式为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，总反应式为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，消耗H＋，使溶液中c(H＋)减小，pH增大，原电池中阳离子移向正极，即H＋移向正极。 ▉题型7 新型电池 【例7】风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下列有关其说法不正确的是 A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富 B．铝储能电池是二次电池 C．放电时，从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面 D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能 【答案】D 【解析】铝在地壳中的含量丰富，且单位质量的铝放出的电量高，可以用于制造水系铝离子储能电池，故A正确；根据题意，储能电池通过对电能的存储、汇集，再集中供电，说明铝储能电池是二次电池，故B正确；放电时，铝失去电子变成，铝为负极，石墨为正极，从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面，故C正确；该电池中没有氧气产生，金属铝电极表面不会形成致密的氧化铝钝化膜，故D错误；故选D。 【变式7-1】利用反应构成的电池，既能实现有效减少氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法不正确的是 A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．电极A上发生氧化反应，电极B为正极 C．当有(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.4mol D．A电极的电极反应式为 【答案】D 【分析】由原电池反应6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则通入NH3的A电极为负极，通入NO2的B电极为正极，负极发生失电子的氧化反应，负极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极发生得电子的还原反应，电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，放电时，电子由负极A电极经过负载流向正极，据此分析解题。 【解析】该原电池中，通入NH3的A电极为负极，通入NO2的B电极为正极，则电流从右侧B电极经过负载后流向左侧A电极，A正确；该原电池中，A电极为负极，2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O ，发生氧化反应，B电极为正极，正极上NO2得电子生成N2，发生还原反应，B正确；通入NO2的B电极为正极，电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，消耗标准状况下体积为2.24L，即消耗=0.1molNO2，所以转移0.4mol电子时，C正确；通入NH3的A电极上，NH3发生失电子的氧化反应生成N2，碱性条件下的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D错误；故选D。 【变式7-2】根据反应2Ag+Cl2=2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是 A．负极反应为Cl2+2e－=2Cl－ B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成 C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸 D．当电路中有0.01 mole-转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子杨sir化学，侵权必究 【答案】C 【解析】负极上发生Ag-e-+Cl-=AgCl，故A错误；放电时，交换膜右侧的氯离子向左侧移动，在负极上有银离子生成，银离子在左侧和氯离子反应生成AgCl沉淀，故B错误；根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C正确；放电时，当电路中转移0.01mole−时，交换膜右侧会有0.01mol氯离子通过阴离子交换膜向左侧移动，同时会有0.01molAg失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中离子物质的量不变，故D错误；故选C。 【变式7-3】利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如图所示。下列说法正确的是 A．a电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O B．消耗4.48 LNH3时，被消除的NO2的物质的量为0.15 mol C．若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中溶液的碱性减弱 D．整个装置中NaOH的物质的量不断减少 【答案】A 【解析】根据图示可知：在a电极上NH3失去电子变为N2，故a电极反应式是：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，A正确；由于未指明气体所处的外界条件，因此不能计算NH3的物质的量，也就不能确定反应消耗NO2的物质的量，B错误；原电池工作时，正极b反应式为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2，若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中生成的OH-不能移向左室，使附近溶液的碱性增强，C错误；该原电池总反应为：6NO2+8NH3=7N2+12H2O，由于不消耗或生成NaOH，所以NaOH的物质的量不变，但由于不断反应产生H2O，导致NaOH的浓度降低，D错误；故选A。 ▉题型8 原电池原理综合应用 【例8】Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 请回答下列问题： (1)电池的负极材料为____________，发生的电极反应为________________________________。 (2)电池正极发生的电极反应为____________________________________。 (3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴入SOCl2中，实验现象是_______________________________________， 反应的化学方程式为_____________________________________。 (4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_________________________________________。 (5)熔融状态下，钠的单质和FeCl2能组成可充电电池(装置示意图如图)，反应原理为2Na＋FeCl2===Fe＋2NaCl。 放电时，电池的正极反应式为________________________________；该电池的电解质为________________。 【答案】(1)Li　Li－e－===Li＋　(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ (3)出现白雾，有刺激性气味气体生成　SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑ (4)构成电池的主要成分Li能与氧气、水反应，SOCl2也与水反应　(5)Fe2＋＋2e－===Fe　β-Al2O3固体 【解析】(1)分析反应中元素的化合价变化，可得Li为还原剂(作负极)，失电子：Li－e－===Li＋。 (2)SOCl2为氧化剂，得电子，从题给电池反应可推出产物为Cl－、S、SO2(或用总反应减去负极反应)。 (3)题中已给出信息：碱液吸收时的产物是Na2SO3和NaCl，则没有碱液吸收时的产物应为SO2和HCl，进而推出现象。 【变式8-1】(1)二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池可以利用大气中所含SO2快速启动，其装置示意图如图： ①质子的流动方向为____________________________(填“从A到B”或“从B到A”)。 ②负极的电极反应式为________________________________________。 (2)NH3—O2燃料电池的结构如图所示： ①a极为电池的__________(填“正”或“负”)极。 ②当生成1 mol N2时 ，电路中流过电子的物质的量为_______________。 【答案】(1)①从A到B　②SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋ (2)①负　②6 mol 【解析】(1)①根据图示，A为燃料电池的负极，B为燃料电池的正极，在原电池电解液中，质子由负极向正极移动，即从A到B；②负极发生氧化反应，二氧化硫被氧化为硫酸根离子，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋。 (2)①a极通入氨，是负极，b极通入氧气，是正极；②氨气中N的化合价由－3变成0，当生成1 mol N2时，转移电子的物质的量为6 mol。 【变式8-2】铅蓄电池、镍镉碱性充电电池都是重要的二次电池。已知： ①铅蓄电池总的化学方程式为：，使用(放电)段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用； ②镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为：，负极反应式：，使用(放电)到后期，当电压明显下降时，其内阻却几乎不变，此时充电后也能继续使用； 回答下列问题： (1)铅蓄电池负极板上覆盖的物质是_______(填名称)，充电时，PbSO4在_______ (填“阳极”、“阴极”或“两个电极”)上_______ (填“生成或除去”)。 (2)镍镉碱性充电电池在充电时的总反应的化学方程式为_______。 (3)铅蓄电池和镍镉碱性充电电池使用一段时间后，一个内阻明显增大，而另一个内阻却几乎不变的主要原因可能是_______。杨sir化学，侵权必究 【答案】铅 两个电极 除去 Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2＝Cd + 2NiOOH + 2H2O 放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变 【解析】(1)反应中Pb失去电子，作负极，因此铅蓄电池负极板上覆盖的物质是铅，由于放电时两个电极上均生成硫酸铅，所以充电时，PbSO4在两个电极除去；所以本问第一空应填“Pb”，第二空应填“两个电极”，第三空应填“除去”； (2)镍镉碱性充电电池放电时，正极反应为：，负极反应式：，因此镍镉碱性充电电池放电时的总反应式为Cd + 2NiOOH + 2H2O＝Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2，所以本问应填“”； (3)铅酸蓄电池放电，电解质溶液硫酸浓度明显变小，而镍镉电池放电，溶液碱性基本不变，所以本问应填“由于放电时，铅蓄电池中硫酸溶液浓度减小，故内阻明显增大，而镍镉碱性电池的电解质溶液浓度几乎不变，故内阻几乎不变”。 【变式8-3】反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2，请回答下列问题。 （1）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是___(填字母)。 A．将铁粉改为铁片 B．加入少量醋酸钠固体 C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸 （2）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为___极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为__ _，该极上发生的电极反应为___ ，原电池工作时溶液中的SO移向__ _极(填正或负)，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是_ _。 （3）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以设计成原电池。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 ___ 。 A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3 B．NaOH+HCl=NaCl+H2O C．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 在所选反应中选择其中某个反应设计成原电池，该电池负极反应为___ 。杨sir化学，侵权必究 【答案】 （1）C （2）正 有气泡产生 2H++2e-=H2↑ 负 8.4 （3）D Pb-2e-+SO=PbSO4 【分析】（1）将铁粉改为铁片则减小铁与硫酸的接触面积，故反应速率减慢，A不合题意； 加入少量醋酸钠固体则有反应CH3COO-+H+CH3COOH，将导致溶液中H+离子浓度减小，故反应速率减慢，B不合题意；滴加少量CuSO4由于反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，在置换出铜附在铁上可形成微小的原电池，故反应速率加快，C符合题意；常温下浓硫酸将铁钝化，在铁表面形成致密的氧化物保护膜，阻止反应继续进行，故将稀硫酸改为98%的浓硫酸，将使反应速率减慢，D不合题意；故选C； （2）若将上述反应设计成原电池，则铁电极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，发生氧化反应，作负极，故石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为正，发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，石墨棒上产生的现象为有大量的无色气泡产生，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，故溶液中的SO移向负极，根据总反应方程式可知，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量为8.4g； （3）由于原电池中是电子的定向移动形成电流的，故理论上任何一个自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，据此分析解题：AgNO3+HCl=AgCl+HNO3 反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，A不合题意；NaOH+HCl=NaCl+H2O反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，B不合题意；C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反应中虽然C和H元素的化合价发生了变化，但是该反应不能自发进行，故不能设计成原电池，C不合题意；Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb的化合价发生改变，且能够自发进行，可以设计成原电池，D符合题意；Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb转化PbSO4，化合价升高，发生氧化反应，故该电池负极反应为：Pb-2e-+SO=PbSO4。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$