4.1 原电池【七大必考点+五大秒杀招+七大题型+分层训练】--2024-2025学年高二化学题型归类+解题大招（人教版2019选择性必修1）

4.1 原电池【七大必考点+五大秒杀招+七大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01原电池的工作原理 1.实验装置 （1）实验装置 （2）实验现象：①锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4溶液颜色变浅；②电流表的指针发生偏转，装置中的能量变化是化学能转化为电能。 （3）电极材料及电极反应 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－＝Zn2+ Cu2++2e－＝Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电池反应 Zn+Cu2+＝Cu+Zn2+ 电子流向 由锌极通过导线流向铜极 离子移向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2. 原电池 （1）定义：能把化学能转化为电能的装置。 （2）电极名称及电极反应 ①负极：电子流出的一极，发生氧化反应； ②正极：电子流入的一极，发生还原反应。 （3）原电池的构成条件 ①两个活泼性不同的电极（两种金属或一种金属和一种能导电的非金属）。 ②将电极插入电解质溶液。 ③构成闭合回路。 ④能自发发生的氧化还原反应。 3. 工作原理 较活泼的金属做负极失电子发生氧化反应，电子由负极流向较不活泼的一极（正极）；溶液中氧化性较强的阳离子，在正极得电子，发生还原反应，内电路（电解质溶液）中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 （1）电子流向：外电路中电子由负极流向正极 （2）电流流向：外电路中电流由正极流向负极，内电路（电解质溶液）中电流由负极流向正极 （3）离子流向：内电路中，阴离子移向负极，阳离子移向正极； ①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极。锌电极为负极，铜电极为正极。 ②内电路：阳离子想得到电子，向正极移动，阴离子想失去电子，向负极移动。 如图所示（以铜锌原电池为例）： 知识点02原电池的电极判断 2．原电池正负极的判断的依据 （1）根据电子流向，电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极； （2）根据电极反应类型：发生还原反应为正极，发生氧化反应为负极； （3）根据离子移动方向：阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的一极为负极； （4）根据电极材料的性质确定正负极 ①对于金属—非金属电极，与电解质溶液反应的活泼金属为负极，不活泼金属是正极； ②对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属导体是正极； ③对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 ④两不活泼的导体－石墨或Pt等，比如：燃料电池电极，通入燃料一极为负极，通入氧气一极为正极。 （5）根据电极变化确定正负极 ①在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，为原电池的负极； ②原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，为原电池的正极。 知识点03电极反应式书写与判断 1.一般电极反应式的书写方法 (1)定电极，标得失。负极失去电子发生氧化反应；正极溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。进而判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 (2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则； (3)两式加，验总式。注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 2.已知总反应式，考查电极反应式 (1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 (2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 (3)根据质量守恒配平电极反应式。 (4)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 3.书写电极反应式应注意的问题 (1)两电极得失电子数目相等。 (2)电极反应式用“= ”而不用“ →”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成，需要加“↑”；而弱电解质或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H＋、OH－或H2O。 (5)两电极反应式和电池总反应式中，若已知其中两个，可由反应式的加减得到第三个。 知识点04化学电源概述 (1)化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 (2)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 (3)化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。废弃电池要进行回收利用。 (4)化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐，如镍氢电池、锂离子电池等。 知识点05化学电源 1．一次电池：锌锰干电池 （1）酸性锌锰干电池 负极材料：Zn 正极材料：碳棒 电解质溶液：ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) （2）碱性锌锰干电池 碱性锌锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。 负极材料：Zn ；负极反应物：锌粉 正极材料：碳棒；正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 2. 铅蓄电池 铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。 （1）放电时电极反应为： 负极：Pb＋－2e＝PbSO4↓ 正极：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O 放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 （2）充电时电极反应为： 阳极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋ 阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋ 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 ③蓄电池放电和充电的总反应式： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，性能良好，价格低廉，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中，缺点是比较笨重。 3．氢氧燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 （1）基本组成及特点 （2）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种： 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池反应式 2H2＋O2===2H2O （3）．锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 知识点06盐桥原电池 （1）实验装置 （2）实验现象是①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流表指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。 （3）用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不升高(或无变化)；由此可说明CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原。 （4）离子移动方向 ①硫酸锌溶液中：Zn2＋向盐桥移动； ②硫酸铜溶液中：Cu2＋向铜极移动； ③盐桥中：K＋移向正极区(CuSO4溶液)，Cl－移向负极区(ZnSO4溶液)。 （5）盐桥的构成及作用 知识点07化学电源电极反应式的书写 1. 一般电极方程式的书写 (1)根据电源总反应式或装置确定正、负极的反应物；原电池的正极大多数只起导电作用，而化学电源的正极材料得电子参与电极反应。 (2)根据电源总反应式的产物或装置中微粒的种类确定稳定的产物。特别注意溶液的酸碱性和离子共存问题。 (3)利用氧化还原配平方法配平电极反应式，运用原子守恒和电荷守恒进行检查。 2. 燃料电池电极反应式的书写方法 负极为燃料失电子发生氧化反应。 正极为O2得电子发生还原反应。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 解题大招 大招01原电池 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 大招02原电池解题思路 大招03电极反应式书写技巧 对于直接书写比价困难的电极反应，可以采用先书写简单电极反应，然后总化学方程式减去简单一极电极反应的方法。 大招04常见燃料电池 ①H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。 ②电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。 ③燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。 大招05常见燃料电池特点： ①有两个相同的多孔电极，同时电极不参与反应(掺杂适当的催化剂)。②不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内。③能量转换率较高，超过80%(普通燃烧能量转换率30%多)。 题型分类 题型01原电池的判断 【例1】如图所示的装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．该装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，A错误； B．乙醇属于非电解质，乙醇溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，B错误； C．该装置有自发的氧化还原反应，活泼性不同的两个电极，电解质溶液，且形成闭合回路，能形成原电池，C正确； D．铜和银均不与氢氧化钠溶液反应，该装置不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，D错误； 故选C。 【变式1-1】原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是 A． B．C． D． 【答案】D 【解析】A．该装置中，虽然有用导线连接的两个活动性不同的电极，但酒精为非电解质，不能传导电流，A不符合题意； B．该装置中，虽然有两个用导线连接的活动性不同的电极，且与电解质溶液相接触，但不能形成闭合回路，不能形成原电池，B不符合题意； C．两个电极都为Zn，活动性相同，不能发生电子转移，不能形成原电池，C不符合题意； D．该装置中，虽然两个活动性不同的电极放在两个烧杯内的稀硫酸溶液中，但两烧杯内的溶液用盐桥相连，能形成闭合回路，所以能形成原电池，D符合题意； 故答案选D。 【变式1-2】如图所示各装置中，可以构成原电池的是 A B C D A．A B．B C．Ｃ D．Ｄ 【答案】C 【解析】A．锌片与稀硫酸发生反应，只有一个电极，未构成原电池，A错误； B．酒精属于非电解质，不导电，无法构成原电池，B错误； C．两电极活泼性不同，构成了闭合回路，有电解质溶液，能自发的发生氧化还原反应，C正确； D．未形成闭合回路，D错误； 故选C。 题型02原电池工作原理 【例2】锌铜原电池装置如下图所示，下列说法不正确的是 A．锌是负极，铜是正极 B．电子从铜片经电流表流向锌片 C．盐桥是离子导体，形成闭合回路 D．铜片上的电极反应为： 【答案】B 【解析】A．由分析可知，Zn电极作负极，Cu作正极，故A正确； B．原电池中电子由负极流向正极，Cu电极作正极，Zn电极作负极，则电子由锌片流向铜片，故B错误； C．原电池中，盐桥中K+向正极移动，Cl-向负极移动，即盐桥是离子导体，故C正确； D．该电池Cu作正极，正极上发生得电子的还原反应：Cu2++2e-=Cu,故D正确； 故选：B。 【变式2-1】（22-23高二下·四川乐山·阶段练习）某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关、后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法不正确的是 A．断开开关前后，装置①中负极质量均减小 B．溶液A为溶液，溶液B为溶液 C．装置②产生的电流比装置①更持续、更稳定 D．装置②盐桥中K+移向溶液B，Cl移向溶液A 【答案】B 【解析】A．闭合开关K1时构成原电池，Zn电极质量减小，断开开关K1后，装置①仍然发生置换反应，Zn电极表面产生铜单质，质量减小，A正确； B．根据分析，溶液A为ZnSO4，溶液B为CuSO4，若溶液A为CuSO4溶液，溶液B为ZnSO4溶液，闭合开关K2不能构成原电池，小灯泡不能发光，B错误； C．装置②中，Zn不与CuSO4溶液接触，从而尽可能将化学能转化为电能，因此装置②产生的电流比装置①更持续、更稳定，C正确； D．原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此K+移向溶液B，Cl移向溶液A，D正确； 故选B。 【变式2-2】铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是 A．极发生还原反应 B．极电极反应式为 C．盐桥中进入溶液 D．电子由电极流向电极 【答案】C 【解析】A．铜锌原电池中锌发生失电子的氧化反应生成Zn2+，故A错误； B．铜锌原电池工作时，Cu作正极，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，故B错误； C．铜锌原电池工作时锌作负极，Cu作正极，阴离子向负极移动，即盐桥中Cl-进入ZnSO4溶液，故C正确； D．铜锌原电池工作时锌作负极，Cu作正极，电子由负极经外电路流向正极，即电子由Zn电极流向Cu电极，故D错误； 答案选C。 题型03 原电池原理的应用 【例3】有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 【答案】B 【解析】将A与B用导连接结起来，浸入电解质溶液中，可构成原电池结构，B不易被腐蚀，说明B作正极，则A金属活动性比B强；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，说明D金属活动性比A强；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化，说明B的金属活动性比Cu强；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明Cu的金属活动性比C强。综上分析得金属活动性由强到弱的顺序为：D>A>B>C，故选B。 【变式3-1】10mL浓度为的盐酸和过量的锌反应，为减缓反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入少量溶液 B．加入几滴溶液 C．加入几滴溶液 D．加入少量溶液 【答案】D 【解析】A．NaOH与盐酸反应生成消耗氢离子，降低氢离子浓度，反应速率减慢，生成氢气的量减少，A错误； B．CuCl2溶液与锌反应生成铜，锌、铜、盐酸构成原电池，反应速率加快，B错误； C．NO、H+与锌反应不产生氢气，C错误； D．CH3COONa溶液与盐酸相遇生成CH3COOH，强酸变为弱酸，氢离子浓度减小，反应速率减慢，但是生成氢气的量不变，D正确； 故选：D。 【变式3-2】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有c的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，但惰性电极上只有b析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是    A．a>b>c>d B．c>a>b>d C．a>c>d>b D．c>a>d>b 【答案】D 【解析】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，形成了原电池，该合金表面只有c的化合物生成，说明只有c失去电子，发生了氧化反应，c最活泼；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体，则a、c比b、d活泼；若将该合金进行如图装置实验即形成原电池，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，即a、c、d均失去电子转化为离子进入电解质溶液中，惰性电极上只有b析出，说明b的离子得电子能力最强，即b金属单质还原性最弱。则这四种金属的活动性顺序正确的是c>a>d>b，故选D。 题型04一次电池与二次电池 【例4】碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 【答案】B 【解析】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确； C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误； D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误； 故选B。 【变式4-1】生产铅酸蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是。下列对铅酸蓄电池的说法错误的是 A．充电时电极上发生还原反应 B．工作时是负极，是正极 C．工作时负极上发生的反应是 D．工作时电解质溶液的密度减小 【答案】A 【解析】A．铅酸蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，是正极，负极发生的反应是失去电子生成，与溶液中的反应生成沉淀；放电时，被消耗，溶液中的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小；充电时电极(此时为阳极)发生氧化反应，A项错误； B．原电池工作是放电过程，原电池中失电子的发生氧化反应做负极，铅做负极，正极是发生还原反应，二氧化铅做正极，B项正确； C．原电池工作是放电过程，原电池中负极发生失电子的氧化反应，铅做负极，负极上发生的反应是Pb+-2e-=PbSO4，C项正确； D．原电池工作过程中两电极生成硫酸铅是难溶于水的物质，电解质溶液的密度减小，D项正确； 答案选A。 【变式4-2】我国学者自主研发了一种Al-N2二次电池，以离子液体为电解质，其工作原理如图所示。石墨烯/Pd作为电极催化剂，可吸附N2。下列说法正确的是 A．充电时可实现“氮的固定” B．充电时阳极发生还原反应 C．Al箔为原电池的正极 D．放电时负极反应式： 【答案】D 【解析】A．氮元素从游离态变为化合态的过程称为氮的固定，放电时氮气在正极得电子发生还原反应转化为氮化铝，实现氮的固定；充电时，氮元素由游离态变为化合态，不是氮的固定，A项错误； B．充电时，阳极失电子发生氧化反应，故B错误； C．放电时，Al失电子发生氧化反应，Al箔为原电池的负极，故C错误； D．放电时，Al失电子发生氧化反应，负极反应式为，故D正确； 选D。 题型05 燃料电池 【例5】一种应用比较广泛的乙醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．M极为负极，发生氧化反应 B．N极电极反应为 C．甲池溶液pH减小 D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池 【答案】B 【解析】A．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故A正确； B．由分析可知，通入氧气的N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，故B错误； C．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3CH2OH—12e-+3H2O =2CO2+12H+，则甲池溶液pH减小，故C正确； D．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3CH2OH—12e-+3H2O =2CO2+12H+，则有生成时，有从甲池通过交换膜进入乙池，故D正确； 故选B。 【变式5-1】甲酸燃料电池工作原理如图所示，已知半透膜只允许通过。下列说法错误的是 A．物质A是 B．经过半透膜自极向极迁移 C．可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 D．极电极半反应为 【答案】D 【解析】A．由于分离出的物质为K2SO4，所以放电过程中需补充的物质A是H2SO4，A正确； B．原电池工作时阳离子K+由负极流向正极，即通过半透膜自极向极迁移，B正确； C．根据分析，循环转化，可以看作是该反应的催化剂，C正确； D．a电极作负极，失电子发生氧化反应，D错误； 答案选D。 【变式5-2】下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 【答案】C 【解析】A．该装置为原电池装置，电池工作时，化学能主要转化为电能，故A错误； B．放电过程中，b区电极反应H2O2+2e-=2OH-，溶液pH上升，故B错误； C．根据图可知a电极上的反应为，，故C正确； D．放电过程中H2O2+2e-=2OH-，1molH2O2参与反应，得到2×6.02×1023个电子，故D错误； 答案选C。 题型06新型电池 【例6】利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加入相同的电镀废液，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．甲室电极为正极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．电池总反应为 D．扩散到乙室对电池电动势不产生影响 【答案】C 【解析】A．向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，A错误； B．在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，B错误； C．放电时，负极和正极反应分别为Cu-2e-=Cu2+，Cu2++2e-=Cu，向甲室加入足量氨水后，发生反应，故电池的总反应为，C正确； D．扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，D错误； 【变式6-1】2024年复旦大学科研人员研发出一种新型钙—氧气电池，其结构如图所示，将(钙盐)溶于(有机溶剂)作为电解质溶液，钙和碳纳米管分别作为电极材料。下列关于该电池说法错误的是 A．隔膜允许通过，不允许通过 B．放电时，电流由碳纳米管电极沿导线流向钙电极 C．放电时，正极反应式为： D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗4g钙时，铅酸蓄电池消耗1.8g水 【答案】D 【解析】A．根据分析可知，为负极，其电极反应式为，碳纳米管为正极，其电极反应式为，故隔膜允许通过，不允许通过，A正确； B．原电池装置中，电流由原电池正极流向负极，即电流由碳纳米管电极沿导线流向钙电极，C正确； C.根据分析可知，碳纳米管为正极，其电极反应式为，C正确； D．根据电极反应：，消耗钙时，转移，根据铅蓄电池总反应：，转移，铅酸蓄电池消耗水，错误； 答案选D。 【变式6-2】随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过，电池反应式。下列说法不正确的是 A．放电时从左边流向右边 B．放电时，正极锂的化合价未发生改变 C．充电时B接电源负极，该电极放电时的电极反应式为： D．废旧钴酸锂（）电池进行“放电处理”更有利于从正极中回收锂 【答案】C 【解析】A．放电时，A是负极、B是正极，锂离子向正极移动，则Li+从左边流向右边，故A正确； B．无论放电还是充电，Li元素化合价都是+1价，所以化合价不变，故B正确； C．充电时，B电极是阳极，接电源的正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为，故C错误； D．根据电池反应式知，放电时得到，更有利于从正极中回收锂，故D正确； 答案选C。 题型07原电池综合运用 【例7】填空。 (1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，石墨I为电池的 极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。 (2)下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，则该电池的负极反应为 ，正极反应为 。 (3)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示： 电池中的负极为 (填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为 ，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为 L。 【答案】(1) 负 NO2＋-e-=N2O5 (2) CH3CH2OH＋H2O-4e-=CH3COOH＋4H＋ O2＋4e-＋4H＋=2H2O (3) 甲 CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋ 33.6 【解析】（1）由图可知，通入O2的石墨Ⅱ作正极，则通入二氧化氮的石墨I为原电池的负极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，即二氧化氮被氧化生成五氧化二氮，可传导离子为，则电极反应式为：NO2+-e-=N2O5； （2）由图可知，右边铂电极上O2被还原生成H2O，作正极，则呼入乙醇的铂电极作原电池的负极，负极上乙醇被氧化生成乙酸，可传导离子为H+，则负极反应为：CH3CH2OH＋H2O-4e-=CH3COOH＋4H＋；正极上O2被还原生成H2O，可传导离子为H+，正极反应为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O； （3）由氢离子移动方向可知，电池中的负极为甲，负极上尿素被氧化生成二氧化碳和氮气，可传导离子为H+，则甲的电极反应式为：CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋，乙电极为正极，酸性条件下氧气被还原生成水，电极反应式为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O，由得失电子守恒可知，电池工作时，理论上每净化1mol尿素，消耗标准状况下氧气的体积为。 【变式7-1】原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图所示： (1)在Cu-Zn原电池中，Cu片上发生的电极反应式为 。 (2)内电路溶液中移向 极(填“正”或“负”)。 (3)某原电池的总反应为，该原电池组成正确的是_______。 A． B． C． D． (4)某锂-空气电池的总反应为，其工作原理如图所示： 下列说法正确的是_______。 a．锂片作负极        b．发生氧化反应        c．正极的反应式为 (5)甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示： a电极的电极方程式为 。 【答案】(1)2H+ + 2 e- = H2↑ (2)负 (3)AC (4)ac (5) 【解析】（1）Cu片上氢离子得电子生成氢气，电极反应为：2H+ + 2 e- = H2↑； （2）内电路中的阴离子流向负极，阳离子流向正极，移向负极； （3）由总反应可知，反应中Zn失去电子作负极材料，正极应选活泼性小于Zn的金属或石墨；正极铜离子得电子生成铜单质，因此电解质溶液应选含铜离子的盐溶液，符合的有AC，故答案为：AC； （4）由电池总反应可知Li失电子作负极，氧气在正极得电子发生还原反应，电解质环境为碱性，正极电极反应为：O2 + 4e-+ 2H2O = 4OH-，故答案为：ac； （5）甲烷失电子发生氧化反应，故通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极；a电极上甲烷失电子产生碳酸钾，反应的电极方程式为 。 【变式7-2】原电池的应用 (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 ，从而形成Cu-Zn微小原电池，加快产生 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 、b是 ，且金属活动性： 。 (3)设计原电池 例如：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极： ②活泼性较弱的物质 正极： ③化合价降低的物质 电解质溶液： 示意图 【答案】(1) Cu H2 (2) 负极 正极 a>b (3) Cu C FeCl3 【解析】（1）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Cu-Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 （2）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。 （3）将反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2设计成原电池，①化合价升高的物质作负极，则负极为Cu；②活泼性较弱的物质作正极，则活泼性比Cu弱如C等物质作正极；③化合价降低的物质作电解质溶液中的溶质，则电解质溶液中的溶质为FeCl3。 分层训练 【基础过关】 1．化学与生产、生活密切相关。下列有关说法正确的是 A．根据原电池原理，将反应设计为原电池，可选用导线、Fe片、石墨棒和溶液 B．燃料电池是一种绿色环保、能量利用率达到100%的化学电源 C．高纯硅制成的太阳能电池属于化学电源，可将太阳能转化为电能 D．碱性锌锰干电池是一种适用于大电流和连续放电的二次电池 【答案】A 【详解】A．由方程式可知，将反应设计为原电池时，可选用导线、Fe片、石墨棒和溶液，铁电极为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，石墨电极做正极，铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子，故A正确； B．燃料电池的能量利用率不能达到100%，故B错误； C．高纯硅制成的太阳能电池是将太阳能转化为电能的光伏电池，故C错误； D．碱性锌锰干电池是常见的一次电池，故D错误； 故选A。 2．下列有关说法正确的是 A．一定温度下，反应能自发进行，该反应的 B．在常温下能自发进行，则该反应的 C．反应的可通过下式估算：反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和 D．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 【答案】A 【详解】A．是气体体积减小的反应，，时反应能够自发进行，一定温度下，该反应能自发进行，该反应的，A正确； B．是气体体积减小的反应，，时反应能够自发进行，该反应能在常温下自发进行，该反应的，B错误； C．反应的=生成物总能量-反应物总能量=反应中断裂旧共价键的键能之和-反应中形成新共价键的键能之和，C错误； D．氢氧燃料电池放电时化学能转化为电能和热能，D错误； 故选A。 3．下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确，且有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 红热木炭加入浓硝酸中，有红棕色气体生成 木炭具有还原性，能还原硝酸 B 铝片和镁片用导线连接，插入氢氧化钠溶液中，铝片逐渐溶解，镁上有气泡冒出 金属性铝比镁强 C 通入淀粉-KI溶液中，溶液变蓝 氧化性 D 加热法除去碳酸氢钠固体中的碳酸钠 热稳定性不同 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．红热的木炭与浓硝酸反应方程式为：C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O，NO2为红棕色气体，由于浓硝酸在受热条件下会分解也产生NO2，该实验不能说明木炭具有还原性，能还原硝酸，A错误； B．Mg不与NaOH溶液反应，Al具有两性，可与NaOH溶液，与金属性无关，铝片和镁片用导线连接，插入氢氧化钠溶液中，铝片逐渐溶解，镁上有气泡冒出，铝作负极，镁作正极，不能说明铝的金属性比镁强，B错误； C．当通入淀粉-KI溶液中时，与KI发生反应生成I2，溶液变蓝，该反应中是氧化剂，I2是氧化产物，则氧化性：Cl2>I2，，C正确； D．碳酸氢钠受热分解产生碳酸钠，不能用加热法除去碳酸氢钠固体中的碳酸钠，D错误； 故选C。 4．某新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为： C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1molCN-，转移电子数为 【答案】D 【分析】从图中可以看出，在a极，CN-转化为和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由-3价升高到0价，则a极失电子发生氧化反应，为该电池的负极；b极为正极。电池工作时，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向a极区移动，海水中的阳离子通过交换膜Ⅱ向b极区移动。 【详解】A．由分析可知，a极为负极，失电子发生氧化反应，A不正确； B．b极为正极，H+得电子生成H2，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，B不正确； C．a极为负极，b极为正极，电池工作时阳离子向正极移动，则Na+通过交换膜Ⅱ向右室迁移，C不正确； D．CN-转化为和N2，存在下列关系式：CN-——5e-，则反应中每消耗1molCN-，转移电子数为，D正确； 故选D。 5．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是 A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 【答案】B 【分析】a电极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，则a极为负极；b电极通入空气，氧气发生还原反应，b极为正极，据此解答。 【详解】A．a电极通入甲烷，甲烷发生氧化反应，则a极为负极，A错误； B．a极为负极，b极为正极，K+从a极经溶液流向b极，B正确； C．b电极通入空气，氧气发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，即生成OH-，碱性增强，则工作一段时间后，b极附近的pH会增大，C错误； D．a电极通入甲烷，甲烷被氧化生成，则a极的电极反应为：，D错误； 故选B。 6．氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型燃料电池的装置如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．电解溶液制钠 B．电解熔融制汞 C．向电极b方向迁移 D．当消耗时，电路中转移电子 【答案】C 【分析】由电池总反应可知，氧气得到电子发生还原反应，a为正极；氨气失去电子生成氮气发生氧化反应，b为负极。据此分析作答。 【详解】A．电解溶液不能制得单质钠，应该电解熔融状态下的氯化钠才可以制得单质钠，A错误； B．制单质汞，可以直接加热分解，方程式为：，B错误； C．因为b为负极，根据原电池离子移动规律，阴离子往负极移动，C正确； D．没有明确是否为标准状况，所以无法计算氧气的物质的量，D错误； 故选C。 7．某科研机构将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池，实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 A．石墨Ⅰ为负极，发生还原反应 B．电池工作时，向石墨Ⅱ电极处移动 C．石墨Ⅱ电极反应式为 D．石墨Ⅰ生成22.4L 时，外电路中通过6mol电子 【答案】B 【分析】由电极上物质的变化可知，左边电极氮元素化合价降低，发生还原反应，为正极；右边电极碳元素化合价升高，发生氧化反应，为负极。 【详解】A．石墨Ⅰ上氮元素化合价降低，发生还原反应，为正极，A错误； B．为阴离子，阴离子的由正极移向负极，B正确； C．石墨Ⅱ上发生氧化反应，电极反应式为　，C错误； D．未说明为标准状况，难以计算氮气、电子的物质的量，D错误； 故选B。 8．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述不正确的是 A．电极a为正极 B．电池工作时，血液做电解质溶液，其中的Na+向b极移动 C．总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7 D．有望为其他可植入医疗设备提供电能 【答案】B 【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O，然后再发生C6H12O6+2 CuO= C6H12O7+Cu2O；a电极为正极，发生反应O2+4e-+ 2H2O=4OH-，在这个过程中发生的总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7。 【详解】A．a电极O2得电子发生还原反应O2+4e-+ 2H2O=4OH-，为正极， A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，故Na+向正极a移动，B错误； C．a电极为电池正极，电极反应式为O2+4e-+ 2H2O=4OH-；b电极为电池负极，电极反应式为Cu2O-2e-+2OH-=2CuO+H2O，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为Cu2O，则电池总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7，C正确； D．该微型电池可植入体内，有望为其他可植入医疗设备提供电能，D正确。 故答案选B。 9．Li-FeS2热激活电池常用作智能化弹药的弹载电源。接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片放热使LiCl-KCl熔化激活电池，电池总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法正确的是 A．该电池将热能转化为电能 B．工作时正极反应式为：FeS2+4e-=Fe+2S2- C．当电池中转移2mol电子时，负极质量减少32g D．工作时电子由Li电极经熔融LiCl-KCl流向FeS2电极 【答案】B 【分析】电池总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S，其中Li为负极，FeS2为正极。 【详解】A．根据“在接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片迅速反应放热使LiCl－KCl熔化，将化学能转化为热能，但是电池工作是将化学能转化为电能，故A错误； B．放电时，负极反应为：Li-e-=Li+，电池总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S ，正极反应为：FeS2+4e-=Fe+2S2-，故B正确； C．放电时，负极反应为：Li-e-=Li+，转移2mol电子，负极质量减少2×7g=14g，故C错误； D．放电时，电子在导线中流动，不经过熔融电解质，故D错误； 故选：B。 10．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 【答案】C 【详解】A．原电池中阳离子向正极迁移，甲为锂电池，负极为锂，Li+向正极多孔碳材料迁移，故A错误； B．乙为纽扣电池，正极为Ag2O得电子发生还原反应，反应式为，负极为活泼金属锌单质，故B错误； C．丙为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，故C正确； D．丁为铅蓄电池，放电时的总反应为，使用一段时间后，硫酸溶液的浓度降低，故D错误； 故答案为C。 11．（多选）某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构如下图所示，电池总反应可表示为。下列有关说法正确的是 A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为 C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L D．由a极通过固体酸电解质传递到b极 【答案】BD 【分析】根据电池总反应可知，通入氢气的一极为电池的负极，通入氧气的一极为电池的正极，即a极是负极，b极是正极。 【详解】A．原电池中电子从负极流向正极，即外电路从a极流向b极，故A错误； B．b极为正极，酸性条件下其电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，故B正确； C．未知条件，无法计算每转移0.1mol电子，消耗H2的体积，故C错误； D．原电池中阳离子向正极移动，则H+由a极通过固体酸电解质传递到b极，故D正确； 故答案为：BD。 12．（多选）2020年比亚迪推出新能源车“汉”，配置了由多个扁平状的“刀片”电芯捆扎成的模组电池(如图所示)。电池放电时，总反应为：，已知中的为价。 该电池放电时，说法正确的是 A．在负极发生还原反应 B．在负极发生氧化反应 C．会向着铝箔附近移动 D．电子从负极经聚合物隔膜流向正极 【答案】BC 【详解】A．在正极发生还原反应，故A错误； B．在负极发生氧化反应，故B正确； C．放电时，阳离子从负极移动向正极，会向着铝箔附近移动，故C正确； D．电子从负极经导线流向正极，故D错误； 故选BC。 13．（多选）利用“Na-CO2”电池可将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料。放电时总反应的化学方程式为。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示，下列说法中正确的是 A．电子流向为MWCNT→导线→钠箔 B．放电时，正极的电极反应式为 C．放电时，每转移0.4mole-，就可以吸收6.72LCO2 D．选用高氯酸钠-四甘醇二甲醚作电解液的优点是导电性好，不与金属钠反应，难挥发 【答案】BD 【分析】放电时，钠箔为负极，失去电子发生氧化反应，多壁碳纳米管(MWCNT)为正极，发生还原反应，据此回答。 【详解】A．放电时，Na作负极，碳纳米管为正极，电子从负极经导线流向正极，A错误； B．正极上二氧化碳得电子和钠离子反应生成碳酸钠和 C，故电极反应方程式为3CO2+4Na++4e−=2Na2CO3+C，B正确； C．没有告诉标准状况，不能计算CO2体积，C错误； D．高氯酸钠一四甘醇二甲醚的特点是不与金属钠反应，难挥发，D正确； 故选BD。 14．已知下列反应在时的焓变： ① ② ③ 回答下列问题： (1)在恒容密闭容器中充入和，充分反应合成氨，放出的热量 （填“大于”“小于”或“等于”）92.2kJ。 (2)在恒容密闭容器中充入和合成氨气，当体积分数不变时，反应体系 （以“一定达到”“一定未达到”或“不一定达到”）平衡，判断依据是 。 (3)结合上述信息，时 。 (4)已知：。写出在氧气中燃烧生成(g)和液态水的热化学方程式： 。 (5)键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知：、键的键能分别为。结合上述信息，键的键能为 。 (6)中国科学技术大学陈维教授团队成功构建了一种由高效负极和多孔碳正极组成的可充电氢氯电池，磷酸溶液为电解液，电池能在℃下的宽温区范围运行，工作原理如图所示。 氢氯电池在放电过程中，能量转化形式是由 能主要转化为 能。放电过程中，a极的电极反应式为 。 【答案】(1)小于 (2) 不一定达到 混合气体中体积分数恒定为（合理即可） (3) (4) (5)243 (6) 化学 电 【详解】（1）合成氨的反应是可逆反应，在恒容密闭容器中充入和，充分反应生成氨气的物质的量小于，则放出的热量小于92.2kJ； （2）设消耗的物质的量为，则任意时刻混合气体总物质的量为，为，故体系中体积分数为一直为，当体积分数不变时，反应体系不一定达到平衡，判断依据是：混合气体中体积分数恒定为（合理即可）； （3）根据盖斯定律，由(2×①+②+③)得到总反应：，则； （4）已知：（i）；（ii），利用盖斯定律，由得目标反应：，其； （5）焓变等于反应物总键能与生成物总键能之差，设键的键能为，则有，则； （6）氢氯电池在放电过程中，能量转化形式是由化学能主要转化为电能，放电过程中，Cl2在a极得到电子生成Cl-，电极反应式为：。 15．按要求回答下列问题 (1)下列反应中，属于放热反应的是 (填序号)。 ①铝与氧化铁高温条件制得铁；  ②酸碱中和反应；     ③NaOH溶于水； ④炽热的炭与水蒸反应；        ⑤食物因氧化而腐败； ⑥H2O2的分解； ⑦二氧化碳通过炽热的炭；      ⑧食盐水制取NaCl 某兴趣小组探究了原电池负极与金属活动性的相关性，常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度随时间t的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。 (2)0~t1时，原电池的负极是Al片，此时正极的电极反应式是 。 (3)t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 。 某温度下在容积为2L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。 (4)该反应的化学方程式是 。 (5)5min内，Y的化学反应速率为 ，X的转化率为 。 (6)在5min时，向容器中通入氩气(容器体积不变)，X的反应速率将 (填“变大”“不变”或“变小”)。 一种“碘钟实验”是将浓度均为0.01mol/L的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色，某小组同学在室温下对该实验原理进行探究。资料：该实验的总反应为H2O2+2+2H+=+2H2O。反应分两步进行，第ⅰ步H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O；第ⅱ步：…… (7)第ⅱ步的离子方程式是 。对于总反应，I-的作用是 。 (8)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅰ、实验Ⅱ(溶液浓度均为0.01mol/L)。 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 变蓝时间 实验I 5mL 4mL 8mL 3mL 0 30min 实验Ⅱ 5mL 2mL xmL 3mL zmL 40min 实验Ⅱ中，x、z所对应的数值分别是 、 。 【答案】(1)①②⑤⑥ (2) (3)Al与浓硝酸发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应，导致原电池中Al作正极，Cu作负极 (4)3X(g)+Y(g)2Z(g) (5) 60% (6)不变 (7) 2+I2=+2I- 催化剂 (8) 8 2 【详解】（1）①铝与氧化铁高温条件制得铁为放热反应；②酸碱中和反应属于放热反应；③NaOH溶于水是放热过程，不是化学反应，所以不是放热反应；④炽热的炭与水蒸反应生成CO和H2，属于吸热反应；⑤食物因氧化而腐败，食物发生缓慢氧化，属于放热反应； ⑥H2O2的分解生成水和氧气，为放热反应；⑦二氧化碳通过炽热的炭生成一氧化碳，属于吸热反应；⑧食盐水制取NaCl，不是化学反应；属于放热反应的是①②⑤⑥； （2）铝的活泼性大于铜， 0~t1时，铝和浓硝酸反应生成硝酸铝、二氧化氮、水，原电池的负极是Al片，铜是正极，此时正极硝酸根离子得电子生成二氧化氮，电极反应式是； （3）t1时，由于Al与浓硝酸发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应，导致原电池中Al作正极，Cu作负极，所以原电池中电子流动方向发生改变； （4）X、Y随着反应进行物质的量减小，Z反而增大，说明X、Y是反应物，Z是生成物，根据反应完全后仍有反应物剩余，可知该反应为可逆反应，根据变化的物质的量与化学计量数成正比，0~5min内∆n(X)=1.0-0.4=0.6mol，∆n(Y)=1.0-0.8=0.2mol，∆n(Z)=0.5-0.1=0.4mol，则X、Y、Z三种气态物质的计量数之比为0.6:0.2:0.4=3:1:2，则该反应的化学方程式是3X(g)+Y(g)2Z(g)； （5）5min内，Y的化学反应速率为，X的转化率为。 （6）在5min时，向容器中通入氩气(容器体积不变)，反应物浓度不变，X的反应速率将不变。 （7）总反应H2O2+2+2H+=+2H2O减去第ⅰ步反应H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O得第ⅱ步的离子方程式是2+I2=+2I-。第ⅰ步消耗I-、第ⅱ步生成I-，对于总反应，I-的作用是催化剂； （8）根据“控制变量法”， 实验Ⅰ、Ⅱ探究硫酸浓度对反应速率的影响，为使其它溶质的浓度相等，实验Ⅰ、Ⅱ中溶液总体积相等，实验Ⅱ中，x、z所对应的数值分别是8、2。 【能力提升】 1．一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法不正确的是 A．M极的电极反应：Li-e-=Li+ B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e-=2OH−＋2H2↑ C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该电池属于一次电池 【答案】B 【分析】Li是活泼金属，锂失电子发生氧化反应，M为负极；N是正极，正极氢离子得电子生成氢气、氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子。 【详解】A．M为负极，负极锂失电子发生氧化反应，M极的电极反应Li-e-=Li+，故A正确； B．N极为正极，正极发生反应2H2O＋2e-=2OH−＋2H2↑、O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误； C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确； D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确； 选B。 2．利用如下图装置，工业上燃料燃烧产生的SO2废气可与O2协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是 A．电极A为负极，X为阴离子交换膜 B．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化 C．电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1 D．电极B上发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为负极，亚硫酸根失电子变为硫酸根，右侧为正极，O2得电子变为H2O2；OH-通过X交换膜向中间移动，X为阴离子交换膜，正极的电极反应为：O2+2e-+2H2O= H2O2+2OH-，中间的H+向右移动； 【详解】A．由上述分析可知，A为负极，X为阴离子交换膜，故A正确； B．由上述分析可知，正极的电极反应为：O2+2e-+2H2O= H2O2+2OH-，中间的H+向右移动，H+与OH-结合为水，电解质溶液的pH无明显变化，故B正确； C．1molSO2失去2mol电子，1molO2得到2mol电子，根据电子守恒可知消耗O2、SO2物质的量之比为1：1，故C正确； D．B为正极，电极反应式为O2+2e-+2H2O= H2O2+2OH-，故D错误； 答案选D。 3．电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，电极A发生的电极反应式： B．放电时，电极B上吸收达到“大气固碳” C．充电时，电池的总反应为 D．放电时，电路中每通过1mol电子，正极区质量增加33g 【答案】B 【分析】由图可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，电极B为正极，锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳，电极反应式为，则电池的总反应为；充电时，电极A为电解池的阴极，锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成锂，电极B为阳极，碳酸锂作用下碳在阳极失去电子发生氧化反应生成生成二氧化碳和锂离子，电池的总反应为。 【详解】A．由分析可知，放电时，电极A为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，故A错误； B．由分析可知，放电时，电极B为正极，锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳，电极反应式为，所以电极B上吸收二氧化碳可以达到“大气固碳”的目的，故B正确； C．由分析可知，充电时，电池的总反应为，故C错误； D．由分析可知，放电时，电极B为正极，锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳，电极反应式为，当有4mol电子转移时，有从电极移向电极，增加的质量为，则电路中每通过电子时，正极区质量增加，故D错误； 故选B。 4．目前，某研究团队对基催化剂光催化还原转化为燃料甲醇(原理如图所示)进行研究，取得了重大成果。下列说法正确的是 A．CB极的电势低于VB极的电势 B．VB极发生的电极反应式： C．每生成16g甲醇，电路中转移3mol电子 D．总反应式为 【答案】C 【分析】由图可知，在光照下，CB极表面聚集了由二氧化钛基转移过来的电子，则CB极为光电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇和水，电极反应式为，VB极为负极，水分子在负极得到空穴发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，总反应为。 【详解】A．由分析可知，CB极为光电池的正极，VB极为负极，则CB极的电势高于VB极的电势，故A错误； B．由分析可知，VB极为负极，水分子在负极得到空穴发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，故B错误； C．由分析可知，CB极为光电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲醇和水，电极反应式为，则生成16g甲醇，电路中转移电子的物质的量为×6=3mol，故C正确； D．由分析可知，光电池的总反应为，故D错误； 故选C。 5．锂锰电池是最常见的一次性3V锂电池，电池的总反应为，电池结构如图所示，下列说法正确的是 A．电解质可用氯化锂溶液代替 B．a极发生还原反应，电极反应式为 C．电池放电时，移向a极 D．电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.7g 【答案】D 【分析】由总反应和电子移动方向可知，a极为电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，b极为正极，锂离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成LiMnO2，电极反应式为。 【详解】A．金属锂会和水发生反应生成氢氧化锂和氢气，所以电解质不能用氯化锂溶液代替，故A错误； B．由分析可知，a极为电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，故B错误； C．由分析可知，a极为电池的负极，b极为正极，所以电池放电时，阳离子锂离子向正极b移动，故C错误； D．由分析可知，b极为正极，锂离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成LiMnO2，电极反应式为，则电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.1mol×7g/mol=0.7g ，故D正确； 故选D。 6．近期我国科技工作者设计了一套高效光电化学燃料电池，其工作原理如下图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，“光催化电极a”会产生(e-)和空穴(h+)，下列说法错误的是 A．该装置实现了光能和化学能到电能的转化 B．负极反应式为 C．电池工作时，溶液中的稀硫酸浓度减小 D．电池工作时，溶液中的H+会从左向右迁移 【答案】C 【分析】 由光照时，“光催化电极a”会产生(e-)和空穴(h+)可知，电极a为燃料电池的负极，光照条件下在水分子作用下得到空穴(失去电子)发生氧化反应生成生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为，电极b为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e—=2H2O，电池的总反应为2＋5O2=8CO2↑+6H2O。 【详解】A．由分析可知，该装置实现了光能和化学能到电能的转化，故A正确； B．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，光照条件下在水分子作用下得到空穴发生氧化反应生成生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为，故B正确； C．假设转移4mol电子，正极消耗4molH+，同时负极会产生4molH+，隔膜为阳离子交换膜，则电池工作时，溶液中的稀硫酸浓度保持不变，故C错误； D．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则电池工作时，溶液中的氢离子会从左向右迁移，故D正确； 故选C。 7．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 【答案】A 【分析】该装置为原电池，有机废水中的CH3COO-发生失电子的氧化反应生成CO2，负极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，正极反应式为4H++O2+4e-═2H2O↑，原电池工作时，阴离子移向负极、阳离子移向正极，即模拟海水NaCl溶液中的Na+通过阳离子交换膜移向正极、Cl-通过阴离子交换膜移向负极，可实现海水淡化，则隔膜Y为阳离子交换膜，据此分析解答。 【详解】A．负极上CH3COO-失电子发生氧化反应生成二氧化碳，同时生成氢离子，电极反应式为，A正确； B．该装置为微生物脱盐电池，温度过高会导致微生物死亡，海水淡化效果变差，B错误； C．标况下2.24L空气中含有n（O2）=×20%=0.02mol，每消耗1mol氧气转移4mol电子，据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol，C错误； D．负极区生成氢离子，需要氯离子；正极区消耗氢离子，需要钠离子，所以Y是阳离子交换膜，D错误； 故选A。 8．我国科学家在国际上率先用稻壳制备成高性能的电池级碳材料，该材料是多孔结构，有吸附作用导电性强。将该材料混合到传统铅酸蓄电池的铅电极中，即得到高性价比的铅碳电池。下列有关说法正确的是 A．比高性能碳活泼，故作铅碳电池的负极 B．传统铅酸蓄电池放电时的总反应为 C．传统铅酸蓄电池比能最高，对环境友好 D．铅碳电池可有效减缓电池的“负极硫酸盐化”，延长电池使用寿命 【答案】D 【分析】铅碳电池放电时，Pb+C为电池负极，PbO2为电池正极，充电时Pb+C为电解池阴极，PbO2为电解池阳极，传统铅酸蓄电池放电总反应：； 【详解】A．铅碳电池放电时，Pb+C为电池负极，PbO2为电池正极，充电时Pb+C为电解池阴极，PbO2为电解池阳极，故A错误； B．传统铅酸蓄电池放电总反应：，故B错误； C．传统铅酸蓄电池的缺点是比能量低、笨重。且由于含有重金属、酸，随意丢弃会对生态环境和人体健康造成危害，故C错误； D．铅碳电池中碳材料的加入，可抑制铅酸电池的“负极硫酸盐化”，防止PbSO4在负极沉积附着，可延长电池寿命，故D正确； 答案选D。 9．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．甲：溶液中向Cu电极方向移动，电子由锌经电解质溶液流向铜电极 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性增强，导电能力上升 【答案】B 【详解】A．Zn较Cu活泼，做负极，Zn失电子变Zn2+，电子经导线转移到铜电极，电子不经过电解质溶液，铜电极负电荷变多，吸引了溶液中的阳离子，因而Zn2+和H+迁移至铜电极，故A错误； B．Ag2O作正极，得到来自Zn失去的电子，被还原成Ag，结合KOH作电解液，故电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−，故B正确； C．Zn为较活泼电极，做负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，锌溶解，因而锌筒会变薄，故C错误； D．铅蓄电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，可知放电一段时间后，H2SO4不断被消耗，因而电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，故D错误； 故选：B。 10．近日，华中科技大学某课题组开发了一种可充电锌-空气/碘化物混合电池，该电池的放电过程如图所示： 下列叙述不正确的是 A．放电时，电极B发生氧化反应 B．充电时，电极A接直流电源的负极 C．放电时，Zn2+向电极A迁移 D．充电时，阳极发生的电极反应之一为 【答案】B 【分析】放电时，B电极发生反应Zn-2e-=Zn2+，B是负极；A电极氧气得电子生成氢氧根离子、碘酸根离子得电子生成碘离子，A是正极。 【详解】A．放电时，B是负极，电极B失电子发生氧化反应，故A正确； B．放电时，A是正极，充电时，A是阳极，电极A接直流电源的正极，故B错误； C．放电时，A是正极、B是负极，Zn2+向电极A迁移，故C正确； D．充电时，阳极发生氧化反应，阳极发生的电极反应之一为，故D正确； 选B。 11．（多选）是一种绿色能源，一种燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从交换膜右侧向左侧移动 B．放电过程中右侧溶液的增大 C．每生成，理论上消耗 D．负极电极反应式为 【答案】BC 【分析】甲醇失电子发生氧化反应生成碳酸氢钾，M为负极，电极方程式为；氧气得电子发生还原反应生成氢氧化钾，N为正极，电极式为。 【详解】A．M为负极，N为正极，放电时，原电池内部阳离子由负极移向正极，即从左侧移向右侧，故A错误； B．N为正极，放电过程中，得电子生成，移向右侧使浓度增大，增大，故B正确； C．根据电极方程式可知，每生成，电路中转移电子，根据电子守恒，理论上消耗，故C正确； D．负极甲醇被氧化为，其电极反应式为，D错误； 选BC。 12．（多选）铝—石墨双离子电池反应为，电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．AlLi合金作原电池的正极 B．放电时PF移向AlLi合金电极 C．充电时，电路中转移1 mol电子，阴极质量增加9 g D．充电时，阳极反应为xC + PF－e－=CxPF6 【答案】BD 【分析】根据电池反应：，Li化合价升高发生氧化反应，因此AlLi作负极。 【详解】A．根据分析可知，Li化合价升高发生氧化反应，AlLi作负极，A错误； B．放电时，阴离子向着原电池负极移动，即PF移向AlLi合金电极，B正确； C．充电时，阴极电极反应：，电路中转移1 mol电子，阴极生成1mol AlLi，其质量增加7 g，C错误； D．放电时，正极反应：，则充电时，阳极反应为xC + PF－e－=CxPF6，D正确； 答案选BD。 13．（多选）用下列实验装置进行的实验中，不能达到相应实验目的的是 A．用图①所示实验装置排空气法收集H2气体 B．图②装置可以用来验证化学能转化为电能 C．图③铁片最终完全溶解，且高锰酸钾溶液褪色 D．图④所示实验可比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱 【答案】BC 【详解】A．氢气的密度比空气小，利用向下排空气法收集，图中导管短进长出可收集氢气，装置合理，故A正确； B．缺少盐桥，不能形成闭合回路，则不能验证化学能转化为电能，故B错误； C．浓硫酸与Fe发生钝化，阻止反应的进一步发生，则不能观察到铁片最终完全溶解，故C错误； D．硫酸与碳酸钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸，均为强酸制取弱酸的反应，则酸性：硫酸>碳酸>硅酸，又因三种酸均为对应元素的最高价氧化物对应水化物，则可比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱，故D正确； 故选BC。 14．氮氧化物()的任意排放会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染问题，有效处理氮氧化物目前已经成为重要的研究课题。 (1)请用化学方程式解释汽车尾气中NO产生的主要原因： 。 (2)在工业上有多种方法处理氮氧化物： I.碱液吸收法：利用石灰乳吸收氮氧化物()，既能改善大气环境，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如下： ①上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(即尾气从吸收塔底进入，从吸收塔顶喷淋石灰乳)，其目的是 。 ②生产中溶液需保持弱碱性，原因是会在酸性溶液中自发反应，产物只有一种气体：NO，上述反应的离子方程式为 。 II.还原剂还原法：催化剂M能催化氨气与反应生成。 已知：， ③写出还原NO的热化学方程式： 。 ④将一定比例的、和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应。相同时间内，NO去除率随反应温度变化曲线如图所示。在50~150℃范围内，随温度升高，NO去除率上升的可能原因是 。 III.电化学法： ⑤利用反应构成电池，能实现有效控制氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。其中A电极为电池 极，电极B的电极反应式为 . 【答案】(1)(条件为放电也是正确的) (2) 使尾气中、与石灰乳充分接触，、被充分吸收 在该温度范围内，催化剂的活性大，故反应速率大，则相同时间内，的去除率增大，或温度升高导致速率加快，去除率增大 负 【详解】（1）汽车发动机内燃油燃烧产生高温，高温下氮气和氧气反应生成，化学方程式为； （2）①上述工艺中采用气—液逆流接触吸收的目的是：使尾气中、与石灰乳充分接触，、被充分吸收； ②生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中会发生自发反应，则反应物为亚硝酸根离子和氢离子，产物是、硝酸根离子和水，根据氧化还原反应方程式书写规则，反应的离子方程式为； ③已知：反应i：， 反应ii：； 按盖斯定律，iii得到还原热化学方程式：，则热化学方程式为； ④将一定比例的、和的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应。反应未达到平衡状态，脱氮率取决于速率，温度越高速率越快，所以脱氮率增大，在50~150℃范围内随着温度的升高，的去除率上升的原因可能是：温度升高，反应速率增大，故相同时间内，的去除率增大或在该温度范围内，催化剂的活性大，则反应速率大，相同时间内去除率增大； ⑤该装置为原电池，由图知：电极A上NH3发生氧化反应得到N2，故A为负极；B极通入的是，由方程式可知在B极得电子被还原生成氮气，在硝酸钾溶液作电解质溶液的条件下，发生的电极反应为。 15．Ⅰ.生物质合成气可用于合成燃料甲醇，某化学学习小组用CO和模拟工业合成甲醇。已知：　。 (1)学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示；下列说法正确的是___________。 A．， B．CO的平衡转化率：， C．化学反应速率：， D．， Ⅱ.在473K下，向体积为1L的恒容密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入催化剂后开始反应： CO(g)+ 2H2 CH3OH，压力计监测到容器内压强变化如下： 反应时间/min 0 5 10 15 20 30 压强/MPa 25.2 21.6 190 17.4 16.8 16.8 (2)下列说法正确的是___________。 A．当，反应达到平衡 B．容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡 C．在恒温恒容的平衡体系中充入氩气，甲醇的产率升高 D．改变催化剂，反应物的平衡转化率不变 (3)从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为 。 (4)其它条件不变，向容器中充入2molCO和4molH2，则CO的平衡转化率 。(选填A．“变大”、 B．“变小”或C．“不变”) (5)为研究CO和H2的最佳投料比，恒温下将lmolCO置于恒容密闭容器，改变H₂的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。判断a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为 。 (6)甲醇脱水可制备新型能源二甲醚：2CH3OHCH3OCH3+H2O ；密闭容器中加入甲醇发生反应，min时，测得各组分浓度为：，，。已知该温度下的平衡常数，则：min时 (选填“>”、“<”或“=”)，理由是： 。 Ⅲ.甲醇亦可作为燃料电池，且具有很多优点。 (7)在碱性甲醇燃料电池中，Pt(b)发生 (填“氧化”或“还原”)反应；在酸性甲醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为 。 【答案】(1)B (2)BD (3)0.025mol·L-1·min-1 (4)A (5)c>b>a (6) > tmin时，浓度积Q=<400，说明反应正向进行，故v正>v逆 (7) 还原 O2+4e-+4H+=2H2O 【详解】（1）由已知，正反应是气体物质的量减小的放热反应， A．温度越高，反应速率越快，由图，T2温度下反应更快到达平衡，故T2>T1，压强越大，浓度越大，由图，P2压强下反应更快到达平衡，故P2>P1，A错误； B．正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，CO平衡转化率减小，故CO的平衡转化率：T1>T2，正反应气体物质的量减小，故压强增大有利于正反应，即CO的平衡转化率：P1<P2，B正确； C．图中A、B、C、D点都达到平衡，故反应速率都为0，C错误； D．平衡常数仅与温度有关，故KC=KD，D错误； 故选B； （2）A．恒容密闭容器内充入1molCO和2molH2，CO和H2反应的系数为1:2，剩余的n(CO)：n(H2) 始终等于1:2时，反应不一定到达平衡，A错误； B．反应无固体物质参与，正反应气体物质的量减小，平均相对分子量增大，故容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡，B正确； C．在恒温恒容的平衡体系中充入氩气，各物质的浓度不变，平衡不移动，甲醇的产率不变，C错误； D．催化剂不改变平衡，故改变催化剂，反应物的平衡转化率不变，D正确； 故选BD； （3）从反应开始到20min时，列出三段式： 恒容密闭容器，压强之比等于气体物质的量之比，，x=0.5mol，故从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为v(CO)==0.025mol·L-1·min-1； （4）正反应是气体体积减小的反应，恒容条件下，其它条件不变，向容器中充入2molCO和4mol H2，由于气体投入的比例相同，总物质的量增大，相当于总压强增大，有利于平衡正向移动，故CO平衡转化率提高； （5）lmolCO置于恒容密闭容器，根据勒夏特列原理，H2的进料量越大，CO平衡转化率越高，故a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为c>b>a； （6）根据反应2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)，平衡常数表达式K=，将t min时，测得的各组分浓度代入表达式得浓度积Q=，说明反应正向进行，故v正>v逆； （7）在碱性甲醇燃料电池中，Pt(b)电极通入氧气，得电子，发生还原反应；在酸性甲醇燃料电池中，电极b通入氧气，得电子，发生的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O。 1 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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.1 原电池【七大必考点+五大秒杀招+七大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01原电池的工作原理 1.实验装置 （1）实验装置 （2）实验现象：①锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4溶液颜色变浅；②电流表的指针发生偏转，装置中的能量变化是化学能转化为电能。 （3）电极材料及电极反应 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－＝Zn2+ Cu2++2e－＝Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电池反应 Zn+Cu2+＝Cu+Zn2+ 电子流向 由锌极通过导线流向铜极 离子移向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2. 原电池 （1）定义：能把化学能转化为电能的装置。 （2）电极名称及电极反应 ①负极：电子流出的一极，发生氧化反应； ②正极：电子流入的一极，发生还原反应。 （3）原电池的构成条件 ①两个活泼性不同的电极（两种金属或一种金属和一种能导电的非金属）。 ②将电极插入电解质溶液。 ③构成闭合回路。 ④能自发发生的氧化还原反应。 3. 工作原理 较活泼的金属做负极失电子发生氧化反应，电子由负极流向较不活泼的一极（正极）；溶液中氧化性较强的阳离子，在正极得电子，发生还原反应，内电路（电解质溶液）中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 （1）电子流向：外电路中电子由负极流向正极 （2）电流流向：外电路中电流由正极流向负极，内电路（电解质溶液）中电流由负极流向正极 （3）离子流向：内电路中，阴离子移向负极，阳离子移向正极； ①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极。锌电极为负极，铜电极为正极。 ②内电路：阳离子想得到电子，向正极移动，阴离子想失去电子，向负极移动。 如图所示（以铜锌原电池为例）： 知识点02原电池的电极判断 2．原电池正负极的判断的依据 （1）根据电子流向，电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极； （2）根据电极反应类型：发生还原反应为正极，发生氧化反应为负极； （3）根据离子移动方向：阳离子移向的一极为正极，阴离子移向的一极为负极； （4）根据电极材料的性质确定正负极 ①对于金属—非金属电极，与电解质溶液反应的活泼金属为负极，不活泼金属是正极； ②对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属导体是正极； ③对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 ④两不活泼的导体－石墨或Pt等，比如：燃料电池电极，通入燃料一极为负极，通入氧气一极为正极。 （5）根据电极变化确定正负极 ①在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，为原电池的负极； ②原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，为原电池的正极。 知识点03电极反应式书写与判断 1.一般电极反应式的书写方法 (1)定电极，标得失。负极失去电子发生氧化反应；正极溶液中阳离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。进而判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。 (2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则； (3)两式加，验总式。注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。 2.已知总反应式，考查电极反应式 (1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。 (2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 (3)根据质量守恒配平电极反应式。 (4)复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 3.书写电极反应式应注意的问题 (1)两电极得失电子数目相等。 (2)电极反应式用“= ”而不用“ →”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成，需要加“↑”；而弱电解质或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H＋、OH－或H2O。 (5)两电极反应式和电池总反应式中，若已知其中两个，可由反应式的加减得到第三个。 知识点04化学电源概述 (1)化学电源的分类 原电池是各种化学电源的雏形，常分为如下三类： ①一次电池：也叫做干电池，放电后不可再充电的电池。 ②二次电池：又称可充电电池或蓄电池，放电后可以再充电而反复使用的电池。 ③燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 (2)判断电池优劣的主要标准 ①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。 ②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 ③电池可储存时间的长短。 (3)化学电池的回收利用 使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会对生态环境和人体健康造成危害。废弃电池要进行回收利用。 (4)化学电源的发展方向 小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐，如镍氢电池、锂离子电池等。 知识点05化学电源 1．一次电池：锌锰干电池 （1）酸性锌锰干电池 负极材料：Zn 正极材料：碳棒 电解质溶液：ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质 负极：Zn－2e－＋2NH===Zn(NH3)＋2H＋ 正极：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH) 总反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) （2）碱性锌锰干电池 碱性锌锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。 负极材料：Zn ；负极反应物：锌粉 正极材料：碳棒；正极反应物：二氧化锰 电解质溶液：氢氧化钾 负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2 2. 铅蓄电池 铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。 （1）放电时电极反应为： 负极：Pb＋－2e＝PbSO4↓ 正极：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O 放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 （2）充电时电极反应为： 阳极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋ 阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋ 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 ③蓄电池放电和充电的总反应式： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，性能良好，价格低廉，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中，缺点是比较笨重。 3．氢氧燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 （1）基本组成及特点 （2）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种： 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池反应式 2H2＋O2===2H2O （3）．锂离子电池 电极 电极反应 负极 嵌锂石墨(LixCy)：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy 正极 钴酸锂(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 总反应 LixCy＋Li1－xCoO2===LiCoO2＋Cy 反应过程：放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。 知识点06盐桥原电池 （1）实验装置 （2）实验现象是①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流表指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。 （3）用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不升高(或无变化)；由此可说明CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被还原。 （4）离子移动方向 ①硫酸锌溶液中：Zn2＋向盐桥移动； ②硫酸铜溶液中：Cu2＋向铜极移动； ③盐桥中：K＋移向正极区(CuSO4溶液)，Cl－移向负极区(ZnSO4溶液)。 （5）盐桥的构成及作用 知识点07化学电源电极反应式的书写 1. 一般电极方程式的书写 (1)根据电源总反应式或装置确定正、负极的反应物；原电池的正极大多数只起导电作用，而化学电源的正极材料得电子参与电极反应。 (2)根据电源总反应式的产物或装置中微粒的种类确定稳定的产物。特别注意溶液的酸碱性和离子共存问题。 (3)利用氧化还原配平方法配平电极反应式，运用原子守恒和电荷守恒进行检查。 2. 燃料电池电极反应式的书写方法 负极为燃料失电子发生氧化反应。 正极为O2得电子发生还原反应。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式的书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 解题大招 大招01原电池 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 大招02原电池解题思路 大招03电极反应式书写技巧 对于直接书写比价困难的电极反应，可以采用先书写简单电极反应，然后总化学方程式减去简单一极电极反应的方法。 大招04常见燃料电池 ①H2、CH4、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等均可作为燃料电池的燃料。 ②电解液可以是酸(如H2SO4)、碱(如KOH)也可以是熔融盐(如Li2CO3-Na2CO3混合物)。 ③燃料电池电极反应式的书写与电解质溶液有密切关系，酸性溶液中电极反应式不能出现OH－，碱性溶液中电极反应式不能出现H＋。 大招05常见燃料电池特点： ①有两个相同的多孔电极，同时电极不参与反应(掺杂适当的催化剂)。②不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内。③能量转换率较高，超过80%(普通燃烧能量转换率30%多)。 题型分类 题型01原电池的判断 【例1】如图所示的装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．该装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，A错误； B．乙醇属于非电解质，乙醇溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，B错误； C．该装置有自发的氧化还原反应，活泼性不同的两个电极，电解质溶液，且形成闭合回路，能形成原电池，C正确； D．铜和银均不与氢氧化钠溶液反应，该装置不存在自发的氧化还原反应，不能形成原电池，D错误； 故选C。 【变式1-1】原电池要有特定的装置。下列装置中能构成原电池的是 A． B．C． D． 【变式1-2】如图所示各装置中，可以构成原电池的是 A B C D A．A B．B C．Ｃ D．Ｄ 题型02原电池工作原理 【例2】锌铜原电池装置如下图所示，下列说法不正确的是 A．锌是负极，铜是正极 B．电子从铜片经电流表流向锌片 C．盐桥是离子导体，形成闭合回路 D．铜片上的电极反应为： 【答案】B 【解析】A．由分析可知，Zn电极作负极，Cu作正极，故A正确； B．原电池中电子由负极流向正极，Cu电极作正极，Zn电极作负极，则电子由锌片流向铜片，故B错误； C．原电池中，盐桥中K+向正极移动，Cl-向负极移动，即盐桥是离子导体，故C正确； D．该电池Cu作正极，正极上发生得电子的还原反应：Cu2++2e-=Cu,故D正确； 故选：B。 【变式2-1】（22-23高二下·四川乐山·阶段练习）某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关、后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法不正确的是 A．断开开关前后，装置①中负极质量均减小 B．溶液A为溶液，溶液B为溶液 C．装置②产生的电流比装置①更持续、更稳定 D．装置②盐桥中K+移向溶液B，Cl移向溶液A 【变式2-2】铜锌原电池的装置如下图，下列说法正确的是 A．极发生还原反应 B．极电极反应式为 C．盐桥中进入溶液 D．电子由电极流向电极 题型03 原电池原理的应用 【例3】有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C 【答案】B 【解析】将A与B用导连接结起来，浸入电解质溶液中，可构成原电池结构，B不易被腐蚀，说明B作正极，则A金属活动性比B强；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，说明D金属活动性比A强；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化，说明B的金属活动性比Cu强；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明Cu的金属活动性比C强。综上分析得金属活动性由强到弱的顺序为：D>A>B>C，故选B。 【变式3-1】10mL浓度为的盐酸和过量的锌反应，为减缓反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 A．加入少量溶液 B．加入几滴溶液 C．加入几滴溶液 D．加入少量溶液 【变式3-2】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有c的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有a、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、c、d的离子，但惰性电极上只有b析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是    A．a>b>c>d B．c>a>b>d C．a>c>d>b D．c>a>d>b 题型04一次电池与二次电池 【例4】碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是 A．电池为二次电池 B．电池工作时，通过隔膜向Zn极移动 C．电池工作时，发生氧化反应 D．负极的电极反应式为： 【答案】B 【解析】A．碱性锌锰电池不能充电，是一次电池，故A错误； B．电池工作时，通过隔膜向负极（Zn）移动，故B正确； C．电池工作时，为正极，得到电子，发生还原反应，故C错误； D．电池工作Zn为负极，碱性环境下，反应式为：，故D错误； 故选B。 【变式4-1】生产铅酸蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是。下列对铅酸蓄电池的说法错误的是 A．充电时电极上发生还原反应 B．工作时是负极，是正极 C．工作时负极上发生的反应是 D．工作时电解质溶液的密度减小 【变式4-2】我国学者自主研发了一种Al-N2二次电池，以离子液体为电解质，其工作原理如图所示。石墨烯/Pd作为电极催化剂，可吸附N2。下列说法正确的是 A．充电时可实现“氮的固定” B．充电时阳极发生还原反应 C．Al箔为原电池的正极 D．放电时负极反应式： 题型05 燃料电池 【例5】一种应用比较广泛的乙醇燃料电池，电解液是酸性溶液，其工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．M极为负极，发生氧化反应 B．N极电极反应为 C．甲池溶液pH减小 D．若有生成，则有从甲池通过交换膜进入乙池 【答案】B 【解析】A．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故A正确； B．由分析可知，通入氧气的N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为4H++O2+4e-=2H2O，故B错误； C．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3CH2OH—12e-+3H2O =2CO2+12H+，则甲池溶液pH减小，故C正确； D．由分析可知，通入乙醇的M电极为燃料电池的负极，水分子作用下乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3CH2OH—12e-+3H2O =2CO2+12H+，则有生成时，有从甲池通过交换膜进入乙池，故D正确； 故选B。 【变式5-1】甲酸燃料电池工作原理如图所示，已知半透膜只允许通过。下列说法错误的是 A．物质A是 B．经过半透膜自极向极迁移 C．可以看作是该反应的催化剂，可以循环利用 D．极电极半反应为 【变式5-2】下列有关燃料电池(如图)的说法正确的是 A．电池工作时，电能主要转化为化学能 B．放电过程中电极b区的溶液pH下降 C．a电极上的反应为： D．放电过程中参与反应，失去个电子 题型06新型电池 【例6】利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加入相同的电镀废液，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．甲室电极为正极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．电池总反应为 D．扩散到乙室对电池电动势不产生影响 【答案】C 【解析】A．向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，A错误； B．在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，B错误； C．放电时，负极和正极反应分别为Cu-2e-=Cu2+，Cu2++2e-=Cu，向甲室加入足量氨水后，发生反应，故电池的总反应为，C正确； D．扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，D错误； 【变式6-1】2024年复旦大学科研人员研发出一种新型钙—氧气电池，其结构如图所示，将(钙盐)溶于(有机溶剂)作为电解质溶液，钙和碳纳米管分别作为电极材料。下列关于该电池说法错误的是 A．隔膜允许通过，不允许通过 B．放电时，电流由碳纳米管电极沿导线流向钙电极 C．放电时，正极反应式为： D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗4g钙时，铅酸蓄电池消耗1.8g水 【变式6-2】随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过，电池反应式。下列说法不正确的是 A．放电时从左边流向右边 B．放电时，正极锂的化合价未发生改变 C．充电时B接电源负极，该电极放电时的电极反应式为： D．废旧钴酸锂（）电池进行“放电处理”更有利于从正极中回收锂 题型07原电池综合运用 【例7】填空。 (1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见下图，石墨I为电池的 极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。 (2)下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量检测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，则该电池的负极反应为 ，正极反应为 。 (3)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图所示： 电池中的负极为 (填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为 ，电池工作时，理论上每净化1 mol尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为 L。 【答案】(1) 负 NO2＋-e-=N2O5 (2) CH3CH2OH＋H2O-4e-=CH3COOH＋4H＋ O2＋4e-＋4H＋=2H2O (3) 甲 CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋ 33.6 【解析】（1）由图可知，通入O2的石墨Ⅱ作正极，则通入二氧化氮的石墨I为原电池的负极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，即二氧化氮被氧化生成五氧化二氮，可传导离子为，则电极反应式为：NO2+-e-=N2O5； （2）由图可知，右边铂电极上O2被还原生成H2O，作正极，则呼入乙醇的铂电极作原电池的负极，负极上乙醇被氧化生成乙酸，可传导离子为H+，则负极反应为：CH3CH2OH＋H2O-4e-=CH3COOH＋4H＋；正极上O2被还原生成H2O，可传导离子为H+，正极反应为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O； （3）由氢离子移动方向可知，电池中的负极为甲，负极上尿素被氧化生成二氧化碳和氮气，可传导离子为H+，则甲的电极反应式为：CO(NH2)2＋H2O-6e-=CO2↑＋N2↑＋6H＋，乙电极为正极，酸性条件下氧气被还原生成水，电极反应式为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O，由得失电子守恒可知，电池工作时，理论上每净化1mol尿素，消耗标准状况下氧气的体积为。 【变式7-1】原电池是直接把化学能转化为电能的装置。如图所示： (1)在Cu-Zn原电池中，Cu片上发生的电极反应式为 。 (2)内电路溶液中移向 极(填“正”或“负”)。 (3)某原电池的总反应为，该原电池组成正确的是_______。 A． B． C． D． (4)某锂-空气电池的总反应为，其工作原理如图所示： 下列说法正确的是_______。 a．锂片作负极        b．发生氧化反应        c．正极的反应式为 (5)甲烷可直接应用于燃料电池，该电池采用KOH溶液为电解质，其工作原理如下图所示： a电极的电极方程式为 。 【变式7-2】原电池的应用 (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 ，从而形成Cu-Zn微小原电池，加快产生 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 、b是 ，且金属活动性： 。 (3)设计原电池 例如：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2 ①化合价升高的物质 负极： ②活泼性较弱的物质 正极： ③化合价降低的物质 电解质溶液： 示意图 分层训练 【基础过关】 1．化学与生产、生活密切相关。下列有关说法正确的是 A．根据原电池原理，将反应设计为原电池，可选用导线、Fe片、石墨棒和溶液 B．燃料电池是一种绿色环保、能量利用率达到100%的化学电源 C．高纯硅制成的太阳能电池属于化学电源，可将太阳能转化为电能 D．碱性锌锰干电池是一种适用于大电流和连续放电的二次电池 2．下列有关说法正确的是 A．一定温度下，反应能自发进行，该反应的 B．在常温下能自发进行，则该反应的 C．反应的可通过下式估算：反应中形成新共价键的键能之和－反应中断裂旧共价键的键能之和 D．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 3．下列陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确，且有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 红热木炭加入浓硝酸中，有红棕色气体生成 木炭具有还原性，能还原硝酸 B 铝片和镁片用导线连接，插入氢氧化钠溶液中，铝片逐渐溶解，镁上有气泡冒出 金属性铝比镁强 C 通入淀粉-KI溶液中，溶液变蓝 氧化性 D 加热法除去碳酸氢钠固体中的碳酸钠 热稳定性不同 A．A B．B C．C D．D 4．某新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为： C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1molCN-，转移电子数为 5．甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是 A．a极为正极 B．K+从a极经溶液流向b极 C．工作一段时间后，b极附近的pH会减小 D．a极的电极反应为 6．氨可用于燃料电池，易液化，运输储存方便，安全性能更高。新型燃料电池的装置如图所示，电池工作时总反应为，下列说法正确的是 A．电解溶液制钠 B．电解熔融制汞 C．向电极b方向迁移 D．当消耗时，电路中转移电子 7．某科研机构将汽车尾气中的NO和CO设计成如图所示的燃料电池，实现了NO和CO的无害转化。下列说法正确的是 A．石墨Ⅰ为负极，发生还原反应 B．电池工作时，向石墨Ⅱ电极处移动 C．石墨Ⅱ电极反应式为 D．石墨Ⅰ生成22.4L 时，外电路中通过6mol电子 8．一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时，下列叙述不正确的是 A．电极a为正极 B．电池工作时，血液做电解质溶液，其中的Na+向b极移动 C．总反应为2C6H12O6+O2=2C6H12O7 D．有望为其他可植入医疗设备提供电能 9．Li-FeS2热激活电池常用作智能化弹药的弹载电源。接收到启动信号后，点火头点燃引燃条，加热片放热使LiCl-KCl熔化激活电池，电池总反应为4Li+FeS2=Fe+2Li2S。下列说法正确的是 A．该电池将热能转化为电能 B．工作时正极反应式为：FeS2+4e-=Fe+2S2- C．当电池中转移2mol电子时，负极质量减少32g D．工作时电子由Li电极经熔融LiCl-KCl流向FeS2电极 10．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：负极的电极反应式为 C．图丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D．图丁：电池放电过程中，稀硫酸的浓度不变 11．（多选）某固体酸燃料电池以固体为电解质传递，其基本结构如下图所示，电池总反应可表示为。下列有关说法正确的是 A．电子通过外电路从b极流向a极 B．b极上的电极反应式为 C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L D．由a极通过固体酸电解质传递到b极 12．（多选）2020年比亚迪推出新能源车“汉”，配置了由多个扁平状的“刀片”电芯捆扎成的模组电池(如图所示)。电池放电时，总反应为：，已知中的为价。 该电池放电时，说法正确的是 A．在负极发生还原反应 B．在负极发生氧化反应 C．会向着铝箔附近移动 D．电子从负极经聚合物隔膜流向正极 13．（多选）利用“Na-CO2”电池可将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料。放电时总反应的化学方程式为。放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示，下列说法中正确的是 A．电子流向为MWCNT→导线→钠箔 B．放电时，正极的电极反应式为 C．放电时，每转移0.4mole-，就可以吸收6.72LCO2 D．选用高氯酸钠-四甘醇二甲醚作电解液的优点是导电性好，不与金属钠反应，难挥发 14．已知下列反应在时的焓变： ① ② ③ 回答下列问题： (1)在恒容密闭容器中充入和，充分反应合成氨，放出的热量 （填“大于”“小于”或“等于”）92.2kJ。 (2)在恒容密闭容器中充入和合成氨气，当体积分数不变时，反应体系 （以“一定达到”“一定未达到”或“不一定达到”）平衡，判断依据是 。 (3)结合上述信息，时 。 (4)已知：。写出在氧气中燃烧生成(g)和液态水的热化学方程式： 。 (5)键能是指气态分子中化学键解离成气态原子所吸收的能量。已知：、键的键能分别为。结合上述信息，键的键能为 。 (6)中国科学技术大学陈维教授团队成功构建了一种由高效负极和多孔碳正极组成的可充电氢氯电池，磷酸溶液为电解液，电池能在℃下的宽温区范围运行，工作原理如图所示。 氢氯电池在放电过程中，能量转化形式是由 能主要转化为 能。放电过程中，a极的电极反应式为 。 15．按要求回答下列问题 (1)下列反应中，属于放热反应的是 (填序号)。 ①铝与氧化铁高温条件制得铁；  ②酸碱中和反应；     ③NaOH溶于水； ④炽热的炭与水蒸反应；        ⑤食物因氧化而腐败； ⑥H2O2的分解； ⑦二氧化碳通过炽热的炭；      ⑧食盐水制取NaCl 某兴趣小组探究了原电池负极与金属活动性的相关性，常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度随时间t的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。 (2)0~t1时，原电池的负极是Al片，此时正极的电极反应式是 。 (3)t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是 。 某温度下在容积为2L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。 (4)该反应的化学方程式是 。 (5)5min内，Y的化学反应速率为 ，X的转化率为 。 (6)在5min时，向容器中通入氩气(容器体积不变)，X的反应速率将 (填“变大”“不变”或“变小”)。 一种“碘钟实验”是将浓度均为0.01mol/L的H2O2、H2SO4、KI、Na2S2O3溶液及淀粉混合，一定时间后溶液变为蓝色，某小组同学在室温下对该实验原理进行探究。资料：该实验的总反应为H2O2+2+2H+=+2H2O。反应分两步进行，第ⅰ步H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O；第ⅱ步：…… (7)第ⅱ步的离子方程式是 。对于总反应，I-的作用是 。 (8)为探究溶液变蓝快慢的影响因素，进行实验Ⅰ、实验Ⅱ(溶液浓度均为0.01mol/L)。 实验序号 H2O2溶液 H2SO4溶液 Na2S2O3溶液 KI溶液(含淀粉) H2O 变蓝时间 实验I 5mL 4mL 8mL 3mL 0 30min 实验Ⅱ 5mL 2mL xmL 3mL zmL 40min 实验Ⅱ中，x、z所对应的数值分别是 、 。 【能力提升】 1．一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法不正确的是 A．M极的电极反应：Li-e-=Li+ B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e-=2OH−＋2H2↑ C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该电池属于一次电池 2．利用如下图装置，工业上燃料燃烧产生的SO2废气可与O2协同转化为重要的化工原料。下列说法不正确的是 A．电极A为负极，X为阴离子交换膜 B．电池工作段时间后，右室中电解质溶液的pH无明显变化 C．电池工作时，消耗O2、SO2物质的量之比为1：1 D．电极B上发生的电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O 3．电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，电极A发生的电极反应式： B．放电时，电极B上吸收达到“大气固碳” C．充电时，电池的总反应为 D．放电时，电路中每通过1mol电子，正极区质量增加33g 4．目前，某研究团队对基催化剂光催化还原转化为燃料甲醇(原理如图所示)进行研究，取得了重大成果。下列说法正确的是 A．CB极的电势低于VB极的电势 B．VB极发生的电极反应式： C．每生成16g甲醇，电路中转移3mol电子 D．总反应式为 5．锂锰电池是最常见的一次性3V锂电池，电池的总反应为，电池结构如图所示，下列说法正确的是 A．电解质可用氯化锂溶液代替 B．a极发生还原反应，电极反应式为 C．电池放电时，移向a极 D．电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.7g 6．近期我国科技工作者设计了一套高效光电化学燃料电池，其工作原理如下图所示(忽略溶液体积的变化)。光照时，“光催化电极a”会产生(e-)和空穴(h+)，下列说法错误的是 A．该装置实现了光能和化学能到电能的转化 B．负极反应式为 C．电池工作时，溶液中的稀硫酸浓度减小 D．电池工作时，溶液中的H+会从左向右迁移 7．微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水，采用情性电极，用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例)，下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．该电池可在高温环境下工作 C．每消耗2.24L(标准状况)的空气，有电子转移 D．Y为阴离子选择性交换膜 8．我国科学家在国际上率先用稻壳制备成高性能的电池级碳材料，该材料是多孔结构，有吸附作用导电性强。将该材料混合到传统铅酸蓄电池的铅电极中，即得到高性价比的铅碳电池。下列有关说法正确的是 A．比高性能碳活泼，故作铅碳电池的负极 B．传统铅酸蓄电池放电时的总反应为 C．传统铅酸蓄电池比能最高，对环境友好 D．铅碳电池可有效减缓电池的“负极硫酸盐化”，延长电池使用寿命 9．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．甲：溶液中向Cu电极方向移动，电子由锌经电解质溶液流向铜电极 B．乙：正极的电极反应式为 C．丙：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性增强，导电能力上升 10．近日，华中科技大学某课题组开发了一种可充电锌-空气/碘化物混合电池，该电池的放电过程如图所示： 下列叙述不正确的是 A．放电时，电极B发生氧化反应 B．充电时，电极A接直流电源的负极 C．放电时，Zn2+向电极A迁移 D．充电时，阳极发生的电极反应之一为 11．（多选）是一种绿色能源，一种燃料电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，从交换膜右侧向左侧移动 B．放电过程中右侧溶液的增大 C．每生成，理论上消耗 D．负极电极反应式为 12．（多选）铝—石墨双离子电池反应为，电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．AlLi合金作原电池的正极 B．放电时PF移向AlLi合金电极 C．充电时，电路中转移1 mol电子，阴极质量增加9 g D．充电时，阳极反应为xC + PF－e－=CxPF6 13．（多选）用下列实验装置进行的实验中，不能达到相应实验目的的是 A．用图①所示实验装置排空气法收集H2气体 B．图②装置可以用来验证化学能转化为电能 C．图③铁片最终完全溶解，且高锰酸钾溶液褪色 D．图④所示实验可比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱 14．氮氧化物()的任意排放会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染问题，有效处理氮氧化物目前已经成为重要的研究课题。 (1)请用化学方程式解释汽车尾气中NO产生的主要原因： 。 (2)在工业上有多种方法处理氮氧化物： I.碱液吸收法：利用石灰乳吸收氮氧化物()，既能改善大气环境，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如下： ①上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(即尾气从吸收塔底进入，从吸收塔顶喷淋石灰乳)，其目的是 。 ②生产中溶液需保持弱碱性，原因是会在酸性溶液中自发反应，产物只有一种气体：NO，上述反应的离子方程式为 。 II.还原剂还原法：催化剂M能催化氨气与反应生成。 已知：， ③写出还原NO的热化学方程式： 。 ④将一定比例的、和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应。相同时间内，NO去除率随反应温度变化曲线如图所示。在50~150℃范围内，随温度升高，NO去除率上升的可能原因是 。 III.电化学法： ⑤利用反应构成电池，能实现有效控制氮氧化物的排放，减轻环境污染，装置如图所示。其中A电极为电池 极，电极B的电极反应式为 . 15．Ⅰ.生物质合成气可用于合成燃料甲醇，某化学学习小组用CO和模拟工业合成甲醇。已知：　。 (1)学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示；下列说法正确的是___________。 A．， B．CO的平衡转化率：， C．化学反应速率：， D．， Ⅱ.在473K下，向体积为1L的恒容密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入催化剂后开始反应： CO(g)+ 2H2 CH3OH，压力计监测到容器内压强变化如下： 反应时间/min 0 5 10 15 20 30 压强/MPa 25.2 21.6 190 17.4 16.8 16.8 (2)下列说法正确的是___________。 A．当，反应达到平衡 B．容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡 C．在恒温恒容的平衡体系中充入氩气，甲醇的产率升高 D．改变催化剂，反应物的平衡转化率不变 (3)从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为 。 (4)其它条件不变，向容器中充入2molCO和4molH2，则CO的平衡转化率 。(选填A．“变大”、 B．“变小”或C．“不变”) (5)为研究CO和H2的最佳投料比，恒温下将lmolCO置于恒容密闭容器，改变H₂的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。判断a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为 。 (6)甲醇脱水可制备新型能源二甲醚：2CH3OHCH3OCH3+H2O ；密闭容器中加入甲醇发生反应，min时，测得各组分浓度为：，，。已知该温度下的平衡常数，则：min时 (选填“>”、“<”或“=”)，理由是： 。 Ⅲ.甲醇亦可作为燃料电池，且具有很多优点。 (7)在碱性甲醇燃料电池中，Pt(b)发生 (填“氧化”或“还原”)反应；在酸性甲醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为 。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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