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末考点大串讲（鲁科版2019）

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】如图为锌铜原电池，盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，下列说法错误的是 A．铜片作正极 B．盐桥中移向溶液 C．锌片不断溶解 D．电子从铜片经外电路流向锌片 【答案】D 【分析】锌铜原电池中锌较活泼失去电子发生氧化反应是负极，铜极得到电子发生还原反应是正极。由于锌极阳离子(Zn2+)越来越多，为了维持溶液电中性，盐桥的Cl-会移向ZnSO4溶液。 【解析】A．据分析，铜片作正极，A正确； B．据分析，盐桥的Cl-会移向ZnSO4溶液，盐桥中移向溶液，B正确； C．据分析，锌片失去电子发生氧化反应，不断溶解，C正确； D．据分析，锌作负极，铜作正极，电子从锌片经外电路流向铜片，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】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。 ▉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】铅酸蓄电池是典型的可充电电池，放电时电池总反应式为。以下说法正确的是 A．放电时，正极的电极反应式是 B．电解液中的浓度不变 C．当外电路通过电子时，理论上负极板的质量增加 D．充电时，阴极的电极反应式是 【答案】C 【分析】硫酸铅蓄电池中，放电时，Pb为负极，发生氧化反应，PbO2为正极发生还原反应，充电时，Pb为阴极，PbO2为阳极，据此回答。 【解析】A．放电时，正极的电极反应式是，故A错误； B．根据总反应方程式，放电时，电解液中H2SO4的浓度逐渐减小，故B错误； C．放电时，负极反应式为，当外电路通过1mol电子时，理论上负极增加的质量为0.5mol硫酸根，即增重48g，故C正确； D．充电时，阴极的电极反应式是，故D错误； 故选C。 【变式5-1】下图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，电解质是H2SO4溶液。已知放电时电池反应为：Pb + PbO2 + 4H++ 2SO=2PbSO4 + 2H2O，下列有关说法正确的是： A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能 B．放电时，当线路通过电子0.2mol时，溶液中SO减少0.1mol C．K与M连接时，所用电源的a极为负极 D．K与M相接时，PbO2发生反应为：PbO2 + 4H++ SO+ 2e-=PbSO4+ 2H2O 【答案】C 【解析】A．K与N相接时是原电池，能量变化为化学能转化为电能，A错误； B．根据放电时电池反应可知，当线路通过电子0.2mol时，溶液中减少0.2mol，B错误； C．K与M连接时是电解池，Pb电极为阴极，与之相连的为电源的负极，C正确； D．K与M连接时是电解池，PbO2电极为阳极，发生氧化反应，D错误； 答案选C。 【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】微生物燃料电池能将有机废水中的乙二胺 氧化成环境友好的物质，其中均为石墨电极。下列说法错误的是 A．该电池不适宜在高温环境下工作 B．电池工作时 电极附近溶液的 减小 C．溶液中 由左侧通过质子交换膜进入右侧 D．处理 乙二胺，需消耗空气体积约为（标况下） 【答案】D 【分析】根据原电池装置图分析，H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，则a为负极，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O-16e-=2CO2↑＋N2↑＋16H＋，氧气在正极b上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2＋4e-＋4H＋=2H2O，据此分析； 【解析】A．该电池涉及到微生物，不适宜在高温环境下工作，A正确； B．由分析可知，该电极的电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O-16e-=2CO2↑＋N2↑＋16H＋，产生氢离子，减小，B正确； C．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此，电池工作时质子(H＋) 由左侧通过质子交换膜进入右侧，C正确； D．根据分析，电池的总反应为H2N(CH2)2NH2＋4O2=2CO2↑＋N2↑+4H2O，处理 乙二胺，需消耗氧气0.8mol，体积为（标况下），故需要消耗空气体积约为89.6L（标况下），D错误； 故选D。 【变式6-1】质子膜H2S燃料电池实现了H2S废气资源回收利用，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极a为负极 B．电池工作时H＋通过质子固体电解质膜向电极b移动 C．电极b上发生的电极反应： D．每消耗22.4L(标准状况)H2S气体，电路中转移4mole- 【答案】D 【分析】根据装置图可判断总反应为2H2S(g)+O2(g)＝S2(s)+2H2O，负极H2S失电子发生氧化反应，正极O2得电子发生还原反应，以此解答该题。 【解析】A．a极上硫化氢失电子生成S2和氢离子，发生氧化反应，则a为负极，故A正确； B．由分析可知，电极b是正极，a为负极，原电池中阳离子向正极移动，则H＋通过质子固体电解质膜向电极b移动，故B正确； C．由分析可知，电极b是正极，发生还原反应：，故C正确； D．2molH2S参与反应，失去4mol电子，每消耗22.4L(标准状况)H2S气体，即1mol H2S气体，电路中转移2mol电子，故D错误；故选D。 【变式6-2】二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含的快速启动，装置示意图如下。以下说法正确的是 A．正极发生氧化反应 B．电子由沿导线流向 C．负极电极反应式为 D．反应，有质子通过交换膜 【答案】C 【分析】在原电池中，负极失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，X电极通入二氧化硫和水，硫元素化合价升高，失电子，作负极；Y电极通入氧气，氧元素化合价降低，得电子，作正极，据此解答。 【解析】A．正极得电子发生还原反应，A错误； B．电子从负极经导线流向正极，则电子由X流向Y，B错误； C．负极X上SO2失去电子被氧化生成，故负极电极反应式为：，C正确； D．正极电极反应：，则反应1molO2，转移4mol电子，有4mol质子通过交换膜，D错误；故选C。 【变式6-3】甲醇固体氧化物燃料电池工作原理示意图如下。下列有关说法正确的是 A．极氧气得电子转化为 B．从燃料电池的负极向正极迁移 C．该燃料电池能将电能转化为化学能 D．B极反应为 【答案】A 【分析】由图可知O2-向B极移动，则B极为负极，电极反应为，A电极为正极，电极反应为； 【解析】A．由分析可知，A电极氧气得电子转化为，故A正确； B．原电池中阴离子移向负极，故从燃料电池的正极向负极迁移，故B错误； C．该燃料电池是原电池装置，能将化学能转化为电能，故C错误； D．由分析可知，B极为负极，电极反应为，故D错误； 故选A。 ▉题型7 新型电池 【例7】科学家开发了一种镁基原电池，利用生成的Mg(OH)2中和酸性肿瘤微环境，其工作原理如图，下列说法不正确的是 A．Pt作原电池正极 B．电子由Mg流向Pt C．初始阶段Pt表面发生的电极反应：2H2O+2e−=2OH−+H2↑ D．每消耗3.6gMg，电池最多向外提供0.15mol电子的电量 【答案】D 【分析】镁为活泼金属失去电子发生氧化反应生成二价镁，为负极，则Pt为正极，据此解答。 【解析】A．Pt作原电池正极，A正确； B．电子由负极流向正极，电子由Mg流向Pt，B正确； C．初始阶段Pt表面发生的电极反应为水得到电子发生还原反应生成氢氧根离子和氢气：2H2O+2e−=2OH−+H2↑，C正确；   D．每消耗3.6gMg为0.15mol，则电池最多向外提供0.15mol×2=0.3mol电子的电量，D错误； 故选D。 【变式7-1】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。 【解析】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。 【变式7-2】我国海域辽阔，海岸线漫长，岛屿众多，海水电池的研究十分重要。某铝-海水电池的工作原理示意图如下。该电池M极采用镍网惰性电极，同时可在电池右侧完成铝的回收。下列说法正确的是 A．电势：N电极>M电极 B．M极的电极反应式为 C．离子交换膜可选用阳离子交换膜 D．当N极质量减少5.4 g时，理论上M极消耗3.36 L空气(标准状况下) 【答案】B 【分析】电极N为负极，电极反应式为Al-3e-=Al3+，电极M为正极，电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-，据此作答。 【解析】A．由题意可知铝电极为负极，电势：M电极>N电极，故A错误； B．M极氧气参与反应，所以电极反应式为，故B正确； C．若用阳离子交换膜，无法在右侧回收铝，故C错误； D．根据N电极反应方程式Al-3e-=Al3+，当N极减少5.4 g Al时，理论上M极消耗标准状况下3.36 L氧气，故D错误；答案选B。 【变式7-3】微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置。利用微生物处理有机废水，可获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法错误的是 A．a极电极反应为 B．工作过程b极附近pH减小 C．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 D．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐 【答案】B 【分析】据图可知a极上CH3COO-转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。 【解析】A．a极为负极，CH3COO-失电子被氧化成转化为CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为，故A正确； B．b极为正极，酸性条件下，H+得电子生成H2，反应式为2H++2e-=H2↑，氢离子浓度减小，溶液pH增大，故B错误； C．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故C正确； D．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molCl-移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故D正确；故选B。 ▉题型8 原电池原理综合应用 【例8】新型电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．负极电极反应式为 B．M膜为阳离子交换膜、N膜为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后浓度将增大 D．外电路每转移电子，理论上增重 【答案】D 【分析】由图示可知，Zn为原电池的负极，电极反应为，为原电池正极，电极反应为，据此回答； 【解析】A．由分析可知，电极为负极，电极反应式为，A项正确； B．为了维持溶液呈电中性，应通过M膜进入到之间，因此M膜为阳离子交换膜；应通过N膜进入到之间，因此N膜为阴离子交换膜，B项正确； C．电池工作一段时间后，、均进入到MN之间，浓度将增大，C项正确； D．为正极，电极反应式为，外电路每转移电子，理论上增重，D项错误；故选D。 【变式8-1】利用反应构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是 A．电流从电极A经过负载后流向右侧电极B B．电极A极反应式为： C．电池工作过程中向电极B移动 D．当有标况下被处理时，转移电子数为 【答案】D 【分析】由反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O可知，二氧化氮中N元素化合价由+4价变为0价、氨气中N元素化合价由-3价变为0价，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则通入NH3的A电极为负极，负极发生氧化反应，通入NO2的B电极为正极，正极发生还原反应，结合电解质溶液呈碱性书写电极反应式。 【解析】A．该原电池中，通入NO2的电极是正极、通入氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，即电流从电极B经过负载后流向电极A，故A错误； B．电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故B错误； C．原电池中，阴离子向负极移动，即OH-向电极A移动，故C错误； D．标准状况下4.48LNO2即NO2被处理时，转移电子为0.2mol×(4-0)=0.8mol，转移电子数为，故D正确；故选D。 【变式8-2】我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C)，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气()电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，向电极a移动 B．放电一段时间，断开开关一段时间后，KOH溶液的浓度增大 C．放电时，电极b的电极反应为 D．以为能源较为环保 【答案】B 【分析】由图可知，电极a氢气生成H2O，发生氧化反应，为原电池的负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，电极b为正极，水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，电极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2。 【解析】A．由分析可知，电极a为原电池的负极，电极b为正极，则阴离子氢氧根离子向负极电极a移动，故A正确； B．由分析可知，电池总反应为H2+2NiOOH=2Ni(OH)2，则放电一段时间后，氢氧化钾溶液的浓度基本不变，故B错误； C．由分析可知，放电时，电极b为正极，水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍，电极反应式为，故C正确； D．由分析可知，放电时，电极a为原电池的负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，所以氢气为能源较为环保，不会对环境造成污染，故D正确； 答案选B。 【变式8-3】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。下列说法错误的是 A．放电时电极A为负极，该电池可选用含水电解液 B．放电时，电极B上发生的反应是： C．充电时的移动方向是从电极B移向电极A D．放电时，电路中每通过电子，正极区质量增加 【答案】A 【分析】放电时，A为负极，电极反应为，B为正极，电极反应为，充电时，A为阴极，电极反应式为，B为阳极，电极反应为，据此分析。 【解析】A．放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，A错误； B．放电时，B为正极，电极反应为，B正确； C．充电时，阳离子移向阴极，则Li+的移动方向是从电极B移向电极A，C正确； D．当有4mol电子转移时，增加的质量为(3×44+4×7)g=160g，则电路中每通过1mol电子时，正极区质量增加40g，D正确； 故选A。 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】如图为锌铜原电池，盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，下列说法错误的是 A．铜片作正极 B．盐桥中移向溶液 C．锌片不断溶解 D．电子从铜片经外电路流向锌片 【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】如图所示的装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． ▉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】铅酸蓄电池是典型的可充电电池，放电时电池总反应式为。以下说法正确的是 A．放电时，正极的电极反应式是 B．电解液中的浓度不变 C．当外电路通过电子时，理论上负极板的质量增加 D．充电时，阴极的电极反应式是 【变式5-1】下图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，电解质是H2SO4溶液。已知放电时电池反应为：Pb + PbO2 + 4H++ 2SO=2PbSO4 + 2H2O，下列有关说法正确的是： A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能 B．放电时，当线路通过电子0.2mol时，溶液中SO减少0.1mol C．K与M连接时，所用电源的a极为负极 D．K与M相接时，PbO2发生反应为：PbO2 + 4H++ SO+ 2e-=PbSO4+ 2H2O 【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】微生物燃料电池能将有机废水中的乙二胺 氧化成环境友好的物质，其中均为石墨电极。下列说法错误的是 A．该电池不适宜在高温环境下工作 B．电池工作时 电极附近溶液的 减小 C．溶液中 由左侧通过质子交换膜进入右侧 D．处理 乙二胺，需消耗空气体积约为（标况下） 【变式6-1】质子膜H2S燃料电池实现了H2S废气资源回收利用，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极a为负极 B．电池工作时H＋通过质子固体电解质膜向电极b移动 C．电极b上发生的电极反应： D．每消耗22.4L(标准状况)H2S气体，电路中转移4mole- 【变式6-2】二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含的快速启动，装置示意图如下。以下说法正确的是 A．正极发生氧化反应 B．电子由沿导线流向 C．负极电极反应式为 D．反应，有质子通过交换膜 【变式6-3】甲醇固体氧化物燃料电池工作原理示意图如下。下列有关说法正确的是 A．极氧气得电子转化为 B．从燃料电池的负极向正极迁移 C．该燃料电池能将电能转化为化学能 D．B极反应为 ▉题型7 新型电池 【例7】科学家开发了一种镁基原电池，利用生成的Mg(OH)2中和酸性肿瘤微环境，其工作原理如图，下列说法不正确的是 A．Pt作原电池正极 B．电子由Mg流向Pt C．初始阶段Pt表面发生的电极反应：2H2O+2e−=2OH−+H2↑ D．每消耗3.6gMg，电池最多向外提供0.15mol电子的电量 【变式7-1】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 【变式7-2】我国海域辽阔，海岸线漫长，岛屿众多，海水电池的研究十分重要。某铝-海水电池的工作原理示意图如下。该电池M极采用镍网惰性电极，同时可在电池右侧完成铝的回收。下列说法正确的是 A．电势：N电极>M电极 B．M极的电极反应式为 C．离子交换膜可选用阳离子交换膜 D．当N极质量减少5.4 g时，理论上M极消耗3.36 L空气(标准状况下) 【变式7-3】微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置。利用微生物处理有机废水，可获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。下列说法错误的是 A．a极电极反应为 B．工作过程b极附近pH减小 C．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 D．当电路中转移电子时，模拟海水理论上除盐 ▉题型8 原电池原理综合应用 【例8】新型电池工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．负极电极反应式为 B．M膜为阳离子交换膜、N膜为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后浓度将增大 D．外电路每转移电子，理论上增重 【变式8-1】利用反应构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是 A．电流从电极A经过负载后流向右侧电极B B．电极A极反应式为： C．电池工作过程中向电极B移动 D．当有标况下被处理时，转移电子数为 【变式8-2】我国某大学科研团队通过超快电脉冲热还原法开发了一种新型碳载钌镍合金纳米催化剂(RuNi/C)，并基于此催化剂制备出一种极具竞争力的高能量镍氢气()电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，向电极a移动 B．放电一段时间，断开开关一段时间后，KOH溶液的浓度增大 C．放电时，电极b的电极反应为 D．以为能源较为环保 【变式8-3】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。下列说法错误的是 A．放电时电极A为负极，该电池可选用含水电解液 B．放电时，电极B上发生的反应是： C．充电时的移动方向是从电极B移向电极A D．放电时，电路中每通过电子，正极区质量增加 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 $$