6.1.2 化学反应与电能-【固本强基】2024-2025学年高一化学同步精品讲与练（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第2课时 化学反应与电能 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练] →[能力提升训练] [学习目标]　 1.了解化学能与电能的转化关系。 2.初步了解原电池的工作原理及应用，能正确判断原电池的正、负极，会设计简单的原电池。 3.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点，了解研制新型电池的重要性。 4.会书写简单的电极反应式。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、火力发电——化学能间接转化为电能 能量转换原理 化石燃料燃烧→加热水→蒸汽推动蒸汽轮机→带动发电机 能量转化过程 化学能→热能→机械能→电能 能量转化的关键 化石燃料的燃烧(氧化还原反应) 能量转化的特点 能量利用率低、污染严重 二、原电池——化学能直接转化为电能 1．实验探究 实验装置 实验现象 实验结论或解释 锌片：逐渐溶解，有气泡产生 铜片：没有变化 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 锌片：逐渐溶解 铜片：有气泡产生 电流表：指针发生偏转 锌失去电子，变为Zn2＋，电子经过导线流向铜片，产生电流，H＋在铜片上得到电子生成H2，反应过程中产生了电能 2．原电池的概念及本质 (1)概念：将化学能转化为电能的装置。 (2)本质：发生氧化还原反应。 3．原电池工作原理（以Zn--Cu--稀硫酸原电池为例） 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (1)原电池的工作原理思维模型 (2)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【注意】电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) 4．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应” (1)两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。 (2)一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。 (3)一线——形成闭合回路。 (4)一反应——能自发进行的氧化还原反应。 【特别提醒】以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 5．原电池正、负极判断方法 (1)据电极材料——活泼的易失电子的为负极，不活泼的为正极。 (2)据电子的流向——电子流出的为负极，电子流入的为正极。 (3)据化学反应——失电子发生氧化反应的为负极，得电子发生还原反应的为正极。 (4)据电极现象——溶解的为负极，产生气体或固体析出的为正极。 (5)判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 三、原电池原理的应用 1．增大氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用举例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用举例：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，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 (1)原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 (2)应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 (1)思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 (3)实例(以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例) 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液： CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 四、常见的化学电源 1．锌锰干电池 (1)结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 (2)原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池 (1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 (2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 (3)氢氧燃料电池 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应与电解质溶液有关，正、负极反应如下： 电解质溶液 负极 正极 酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性(OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【特别提醒】在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 五、电极反应式的书写 1．书写思路 【特别提醒】若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 2．书写电极反应式的常见错误 (1)不能正确判断原电池正、负极 ①混淆正、负极：负极上电极材料本身或电极反应物发生氧化反应，对应元素化合价升高，正极上电极反应物发生还原反应，对应元素化合价降低。 ②易混淆电子流向与电流方向而错判，电子流出的方向与电流方向相反，电子流出的电极是负极。 ③想当然地认为排在金属活动性顺序表前面的金属一定是负极，忽视反应本质。 (2)电极反应式配平错误 ①不能根据化合价变化正确计算电子转移的数目。 ②不满足“三守恒”：电极反应式和氧化还原方程式一样，要满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。所以配平电极反应式一定要遵循得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒(原子守恒)的顺序进行。 (3)电极产物书写错误 ①忽视变价金属被氧化的价态，如铁片与碳棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，负极上Fe只能被铜离子氧化为Fe2＋。 ②对于活泼金属电极，想当然地认为电极产物为金属离子，忽视金属离子与电解质溶液的某种成分可继续反应。最终的氧化产物要根据题中信息确定。 ③忽略介质信息，错判电极产物(酸性介质中不能出现OH－，碱性介质中不能出现H＋)。 [典例分析] [典例1]以下装置不能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】构成原电池的条件是活泼性不同的金属和金属或非金属作电极，电解质溶液，形成闭合回路，能自发的氧化还原反应。 【详解】A．锌和铜离子生成铜和锌离子，满足原电池构成条件，A不符合题意； B．乙醇为非电解质，不能构成闭合电离，B符合题意； C．铁和铜离子生成铜和亚铁离子，满足原电池构成条件，C不符合题意； D．铁和铁离子生成亚铁离子，满足原电池构成条件，D不符合题意； 故选B。 [典例2]下列关于电池的说法正确的是 A．原电池工作时阳离子向负极移动 B．是放热反应，可以设计成原电池 C．两个活泼性不同的金属作电极组成原电池时，较活泼金属一定为负极 D．干电池，若电解质溶液中含有杂质，会加速负极的腐蚀 【答案】D 【详解】A．原电池工作时，阳离子向正极移动、阴离子移向负极，故A错误； B．没有元素化合价发生变化，不能设计成原电池，原电池反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，故B错误； C．在Mg、Al氢氧化钠原电池中，较不活泼的Al作负极，故C错误； D．锌比铜活泼，能置换出铜，反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，形成原电池加速锌的腐蚀，故D正确； 故选：D。 [典例3]某小组同学进行如下实验： 实验序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验装置 实验现象 锌片表面有气泡 铜片表面没有气泡 锌片和铜片表面均有气泡 溶液颜色均无变化 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ中发生反应： B．由实验Ⅰ可知，金属活动性： C．实验Ⅱ中电子移动方向：铜片→导线→锌片 D．实验Ⅰ和Ⅱ中得电子的位置不完全相同 【答案】C 【分析】实验Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜不与稀硫酸反应；实验Ⅱ中锌、铜在稀硫酸中构成原电池，锌为原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气。 【详解】A．由分析可知，实验Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为，故A正确； B．由分析可知，实验Ⅰ中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜不与稀硫酸反应，说明锌的金属性强于铜，故B正确； C．由分析可知，实验Ⅱ中锌为原电池的负极，铜为正极，电子移动方向：锌片→导线→铜片，故C错误； D．由实验现象可知，实验Ⅰ中锌片表面有气泡，实验Ⅱ中锌片和铜片表面均有气泡说明实验Ⅰ和Ⅱ中氢离子得电子的位置不完全相同，故D正确； 故选C。 [典例4]有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 实验装置 实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 实验装置 实验现象 d极溶解，c极有气体产生 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 【详解】装置1，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序a＞b； 装置2，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c； 装置3，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c； 装置4，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a； 综上有，这四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c； 故选C。 [典例5]利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，下列装置示意图正确的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】根据反应2Fe3++Fe═3Fe2+知，Fe元素化合价由+3价变为+2价、Fe元素化合价由0价变为+2价，所以Fe作负极，选择活泼性比金属铁差的如石墨做正极材料即可，正极上是铁离子得电子的还原反应，所以电解质中必须含有铁离子，可以选择氯化铁溶液，C符合； 故选：C。 [典例6]下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 图Ⅰ水果电池 图Ⅱ干电池 图Ⅲ铅蓄电池 图Ⅳ氢氧燃料电池 A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出 B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极 C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为Pb-2e-＋=PbSO4 D．图Ⅳ所示电池中正极反应为： 【答案】C 【详解】A．图I水果电池中，锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，电子由负极流向正极，A正确； B．图II为锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，石墨作正极，B正确； C．图III为铅蓄电池，铅作负极，二氧化铅作正极，放电时负极的电极反应式为Pb-2e-＋=PbSO4，正极反应式为PbO2+ +4H++2e-=PbSO4+2H2O，C错误； D．图IV为氢氧燃料电池，氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，氧气得电子被还原，由于电解质溶液呈酸性，因此正极电极反应式为：，D正确； 故选C。 [典例7]某化学兴趣小组制作的纸电池如图所示。电池工作时，下列说法错误的是 A．铜片上发生氧化反应 B．该装置将化学能转化为电能 C．电子从锌片经灯泡流向铜片 D．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ 【答案】A 【分析】锌片和铜片做原电池的两极，硫酸做电解质溶液，锌比铜活泼，所以锌做负极，铜做正极。 【详解】A．铜片是正极，电解液中氢离子在铜片电极上得电子生成氢气，发生还原反应，A错误； B．该装置是原电池，在原电池中化学能主要转化为电能，B正确； C．锌做负极，铜做正极，电子从锌片经灯泡流向铜片，C正确； D．锌做负极，在负极上，锌失去电子生成锌离子，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，D正确； 故选A。 [典例8]某电池以和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，电池总反应式为。下列说法正确的是 A．Zn为电池的负极，发生还原反应 B．正极反应式为 C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时向负极迁移 【答案】D 【分析】电池以和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，根据电池总反应，Zn发生氧化反应作负极，发生还原反应作正极。 【详解】A．Zn为电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误； B．正极得到电子发生还原反应生成氢氧化铁，反应式为，B错误； C．根据电池总反应：，该电池放电过程中电解质氢氧化钾溶液浓度增大，C错误； D．原电池中阴离子向负极移动，D正确； 故选D。 [典例9]如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法不正确的是 A．电极材料可以为石墨 B．使用时应向a电极通入，向b电极通入 C．a电极发生氧化反应，b电极发生还原反应 D．电解质溶液可以传导电子和离子 【答案】D 【分析】结合图示和电子流向，氢氧燃料电池中a极氢气失去电子发生氧化反应为负极、b极氧气得到电子发生还原反应为正极； 【详解】A．石墨是电极材料，电极材料可以为石墨，A正确； B．结合分析和电子流向，使用时应向a电极通入，向b电极通入，B正确； C．由分析，a电极发生氧化反应，b电极发生还原反应，C正确；   D．电解质溶液可以传导离子，而不能传导电子，D错误； 故选D。 [基础达标训练] 1．下列装置能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】原电池的构成一般条件：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③形成闭合回路，④有自发进行的氧化还原反应。 【详解】A．酒精为非电解质，不能导电，不能形成闭合回路，不满足原电池构成条件②③，A不符合题意； B．由图示知，两个电极相同，不满足原电池构成条件①，B不符合题意； C．选项所给装置满足原电池的构成条件，C符合题意； D．图示两个烧杯未连通，不能形成闭合回路，不满足原电池构成条件③，D不符合题意； 答案选C。 2．下列关于下图所示装置的叙述，错误的是 A．锌是负极，其质量逐渐减小 B．氢离子在铜表面被还原，产生气泡 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．反应的实质： 【答案】C 【分析】该装置为原电池，活泼性强的金属锌作负极，电极反应式为，铜作正极，电极反应式为。 【详解】A．根据分析，锌是负极，电极反应式为，则其质量逐渐减小，A正确； B．铜作正极，电极反应式为，因此氢离子在铜表面被还原，产生气泡，B正确； C．金属锌作负极，因此电子从锌片经导线流向铜片，C错误； D．根据分析，电池总反应为，D正确； 答案选C。 3．银锌电池是一种常见化学电源。其反应原理为。下列说法不正确的是 A．工作时，正极上发生反应的物质是 B．负极发生的反应是 C．工作时，负极区溶液减小 D．溶液中向正极移动，向负极移动 【答案】D 【详解】由总反应可知，锌发生氧化反应为负极，氧化银发生还原反应为正极； A．正极上氧化银得到电子发生还原反应为正极，正极上发生反应的物质是，A正确； B．负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为，B正确； C．负极发生反应，氢氧根离子参加反应导致氢氧根离子浓度降低，C正确； D．原电池放电时，电解质溶液中OH-向负极移动，K+向正极移动，D错误； 故选D。 4．某学生用如图所示装置研究原电池的原理，下列说法错误的是 A．装置(1)中锌棒上有气体产生，装置(2)中铜棒上有气体产生 B．装置(1)、装置(2)对比，装置(2)化学反应速率快 C．当装置(3)电路中转移1mol电子，负极和正极质量变化之差为0.5g D．装置(1)中化学能全部转化为热能，装置(2)与(3)中化学能全部转化为电能 【答案】D 【分析】(1)因没有形成闭合回路，不是原电池装置；(2)形成了铜锌原电池，且Zn为负极；(3)也形成了铜锌原电池，Zn为负极。 【详解】A．装置(1)是化学腐蚀，锌和稀硫酸发生反应生成氢气，铜和稀硫酸不反应，铜棒上没有气体产生；装置(2)形成了铜锌原电池，Zn为负极，Cu为正极，正极反应式为，故铜棒上有气体产生，A正确； B．(1)不是原电池装置；(2)形成了铜锌原电池，形成原电池可以加快反应速率，B正确； C．装置(3)是原电池装置，锌做负极失电子生成锌离子，铜做正极，溶液中铜离子得到电子生成铜，锌电极减轻，铜电极增重，当装置(3)电路中转移1mol电子，负极和正极质量变化之差为，C正确； D．装置(2)与(3)均为原电池，但是化学能没有全部转化为电能，部分转化为热能，D错误； 故选D。 5．一般情况下，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．是非氧化还原反应，不能设计成原电池，故A不选； B．是非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B不选； C．不能发生，故C不选； D．是自发的氧化还原反应，可以设计成原电池，故D选； 答案选D。 6．简易氢氧燃料电池示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．电子从a经导线流向b B．石墨电极a发生的电极反应为 C．在石墨电极b处发生还原反应 D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能 【答案】B 【分析】氢气在负极通入，发生氧化反应，氧气在正极通入，发生还原反应，据此解答。 【详解】A．a极发生氧化反应，为负极，b极发生还原反应，为正极，电子从负极经导线流向正极，A正确。 B．通入的石墨电极a为负极，电极反应式为，B错误。 C．b极发生，在石墨电极b处发生还原反应，C正确。 D．氢氧燃料电池将和含有的化学能转化为电能，D正确。 答案选B。 7．关于下列四个装置说法错误的是 ．铜电极质量增加 ．锌筒作负极，发生还原反应 ．可充电，属于二次电池 ．电流由Cu极流向Zn极 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．Zn比Cu活泼，Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，铜电极质量增加，故A正确； B．装置Ⅱ为锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被消耗，故B错误； C．铅蓄电池能充电而重复使用，为二次电池，属于可充电电池，故C正确； D．Zn是负极，Cu是正极，电流由正极流向负极，故D正确； 答案选B。 8．a、b的活动性均比氢强，a还可以从b的硝酸盐中置换出b．将a、b用导线相连放入溶液，下列叙述中不正确的是 A．导线上有电流，电流方向由b向a B．a极质量减小，b棒质量增加 C．b棒上放出氢气 D．a棒周围浓度逐渐增大 【答案】C 【分析】由题意知，a、b、H、Cu的活动性由强到弱的顺序为：，则a、b及CuSO4溶液构成的原电池中，a作负极，b作正极，溶液中的在b极上得到电子析出铜，从而使b棒质量增加，b棒上不会产生。据此分析作答。 【详解】A．根据分析可知，a作负极，b作正极，电流方向由正极流向负极，A正确； B．a作负极，被氧化，转化为对应的阳离子、金属质量减小；b作正极，b的还原性强于氢和铜，溶液中的在b极上得到电子析出铜，使b棒质量增加，不会产生氢气，B正确； C．b作正极，b的还原性强于氢和铜，溶液中的在b极上得到电子析出铜，不会产生氢气，C错误； D．a作负极，根据原电池中离子移动方向，阴离子移向负极，故a棒周围浓度逐渐增大，D正确； 故选C。 9．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．产生气泡的速率甲比乙慢 【答案】C 【详解】A．甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极，铜片表面均有氢气产生，A错误；        B．甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极；乙中铜、锌没有连接，不构成原电池，B错误； C．两烧杯中都发生反应，溶液的c(H＋)均减小，C正确；        D．甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，D错误； 故答案为：C。 10．某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法不正确的是 A．该装置反应的能量变化可用如图表示 B．工作时，Zn片发生的电极反应：Zn−2e−=Zn2+ C．电池工作时，溶液中向Cu电极移动 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 【答案】C 【分析】由图像可知，该原电池反应式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极。 【详解】A．该装置为原电池，原电池为化学能转化为电能的装置，是放热反应，该装置反应的能量变化可用如图表示，故A正确； B．由分析可知Zn电极为负极，锌失去电子生成锌离子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，故B正确； C．由分析可知，锌电极为负极，铜电极为正极，在原电池中阴离子向负极移动，则向Zn电极移动，故C错误； D．总反应为：Zn+2H+=Zn2++ H2↑，锌的原子量为65，H2相对分子质量为2，溶液中增加65g锌同时减少2g氢气，故电池工作一段时间后，溶液质量增加，故D正确； 故选：C。 [能力提升训练] 11．原电池原理的发现极大地推进了现代化的进程，改变了人们的生活方式。关于如图所示原电池的说法不正确的是 A．H+向铜片移动 B．电流由铜片经导线流向锌片 C．锌片上的电极反应为： 2H++2e-=H2↑ D．铜片为正极，发生还原反应 【答案】C 【分析】该装置是将化学能转化为电能的装置，锌失电子作负极，铜作正极，负极上锌发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应。 【详解】A．在原电池中阳离子向正极移动，即H+向铜片移动，A正确； B．锌作负极，铜作正极，电子从负极锌沿导线流向正极，电子定向移动的方向与电流相反，电流由铜片经导线流向锌片，B正确； C．该装置中，负极上锌失电子、正极上氢离子得电子，所以锌片上发生的反应为 Zn-2e-=Zn2+，C错误； D．该装置负极锌失电子发生氧化反应，正极铜片上氢离子得电子发生还原反应，D正确； 故选C。 12．普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag。下列有关说法错误的是 A．正极的电极反应式为Ag2O＋2e-＋H2O=2Ag＋2OH- B．测量原理示意图中，电子从Cu经溶液流向Ag2O/Ag电极 C．电池工作时，OH-向Cu电极移动 D．电池工作时，OH-浓度不变 【答案】B 【分析】由电池反应方程式2Cu+Ag2O＝Cu2O+2Ag知，较活泼的金属铜失电子发生氧化反应，所以铜作负极，较不活泼的金属银作正极，原电池放电时，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，据此解答。 【详解】A．正极发生还原反应，电极反应式为Ag2O+2e-+H2O＝2Ag+2OH-，A正确； B．电子不能经过溶液，B错误； C．在原电池中，阴离子向负极移动，即OH-向Cu电极移动，C正确； D．从电池反应2Cu+Ag2O＝Cu2O+2Ag可知，电池工作时，OH-离子浓度没变，D正确； 故选B。 13．如图，在盛有稀的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是    A．外电路的电流方向为外电路 B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 【答案】D 【详解】A．根据图中信息外电路的电子方向为外电路，电路的电流方向为外电路，故A错误； B．若两电极分别为Fe和碳棒，X为负极，活泼金属，则X为Fe，Y为碳棒，故B错误； C．X极为负极，发生的是氧化反应，Y极为正极，发生的是还原反应，故C错误； D．若两电极都是金属，X为负极，一般负极活泼性强，则它们的活动性顺序为，故D正确。 综上所述，答案为D。 14．下列关于碱性乙醇()燃料电池的说法正确的是 A．当6mol电子通过装置时，a电极上消耗23g乙醇 B．放电一段时间后，KOH溶液中的总物质的量不变 C．电池工作时，电解质溶液中移向b电极，b电极发生氧化反应 D．当用电器连通电极后电子由b电极经过KOH溶液流向a电极 【答案】A 【分析】a极通入乙醇，乙醇失电子发生氧化反应，a是负极，电极反应式为：；b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，b是正极，电极反应式为：。 【详解】A．根据电极反应式可知，当6mol电子通过装置时，a电极上消耗0.5mol乙醇，质量为23g，故A正确； B．总反应方程式为：，放电会消耗OH-，KOH溶液中的总物质的量减少，故B错误； C．由分析得，b为正极，发生还原反应，移向a电极，故C错误； D．a是负极，b为正极，电子由a电极经导线流向b电极，故D错误； 故选A。 15．某兴趣小组设计的原电池装置如图。下列有关说法错误的是 A．若X为溶液，则电池工作时，Cu电极质量增加 B．若X为浓硫酸，则电池工作时，Cu电极有气体生成 C．若X为稀硝酸，则电池工作时，Fe电极溶解 D．若X为硝酸银溶液，则电池工作时，电解质溶液颜色逐渐加深 【答案】B 【详解】A．若X为溶液，Fe做负极，Cu做正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，则电池工作时，Cu电极质量增加，故A正确； B．若X为浓硫酸，常温下Fe与浓硫酸发生钝化反应，Fe做正极，Cu做负极，则电池工作时，Cu失电子生成Cu2+，Cu电极没有气体生成，故B错误； C．若X为稀硝酸，Fe的还原性比Cu强，则Fe做负极，失电子生成Fe2+，则电池工作时，Fe电极溶解，故C正确； D．若X为硝酸银溶液，Fe做负极，铁失电子生成Fe2+，含Fe2+溶液呈浅绿色，则电池工作时，电解质溶液颜色逐渐加深，故D正确； 故选B。 16．如图为原电池的简易装置，下列相关表述正确的是 选项 M N P 表述 A 锌 铜 稀硫酸 电流方向：M→N B 铜 铁 硫酸铁溶液 在溶液中，Fe3+移向Fe极附近 C 铝 铜 浓硝酸 负极反应：Al-3e-=Al3+ D 镁 铝 氢氧化钠溶液 电子方向：N→M A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．锌、铜、稀硫酸组成的原电池中锌是负极，铜是正极，则电流方向：N→M，A错误； B．铜、铁、硫酸铁溶液组成的原电池中，铁是负极，铜是正极，正极上Fe3+放电，所以在溶液中，Fe3+移向Cu极附近，B错误； C．铝、铜、浓硝酸组成的原电池中，由于铝在常温下遇到浓硝酸钝化，所以铝是正极，铜是负极，负极反应为Cu-2e-=Cu2+，C错误； D．镁、铝、氢氧化钠溶液组成的原电池中，铝和氢氧化钠溶液反应，铝是负极，镁是正极，则电子方向：N→M，D正确； 故选D。 17．绿色电源“二甲醚()燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。下列说法错误的是 A．a为负极，发生氧化反应 B．电解液中的向着b电极移动 C．b电极上的电极方程式是： D．标准状况下，理论上生成，电路中转移电子数 【答案】C 【分析】燃料电池为原电池，二甲醚中碳元素化合价升高，发生氧化反应，故a电极为负极，通入氧气一端为正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动； 【详解】A．燃料电池为原电池，通入燃料的一端为负极，发生氧化反应，故A项正确； B．由分析可知，电解液中H+从a负极移向b正极，故B项正确； C．O2在b电极上得电子，被还原，电极反应式：O2+4e﹣+4H+═2H2O，故C项错误； D．在a电极二甲醚与水反应生成CO2和H+，故a电极的反应式为CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O=2CO2+12H+，所以a电极上有1mol CO2生成，电路中有12mol电子转移，标准状况下，理论生成2.24L (即0.1mol)CO2，则电路中转移电子0.6mol，即0.6NA，故D项正确； 故本题选C。 18．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，这种装置还可用于处理有机物废水。一种用于处理含酚工业废水的微生物电池的工作原理如图所示。下列有关该微生物电池的说法中，错误的是 A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O 【答案】A 【分析】微生物电池中，总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O，C6H6O所在电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为C6H6O-28e-+11H2O=6CO2+28H+，O2所在电极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，电池工作时，电子从负极沿导线流向正极，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此解答。 【详解】A．微生物电池中，C6H6O所在电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+，所以负极发生氧化反应，且负极区有CO2生成，A错误； B．微生物的作用促进了反应C6H6O+7O2=6CO2+3H2O的发生，即促进了反应中电子的转移，B正确； C．微生物电池电池工作时，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C正确； D．由装置图可知，该电池实质是C6H6O和O2反应，即电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O，D正确； 故合理选项是A。 19．铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如下图所示，已知难溶于水，电池反应为，下列说法正确的是 A．电池工作时，PbO2为负极，发生还原反应 B．电池工作时，电解质溶液保持不变 C．负极的电极反应式为 D．硫酸根离子在负极和正极都参与了反应，在放电时，两电极质量均增加。 【答案】D 【分析】该原电池工作时，Pb电极为负极，失电子结合硫酸根离子生成硫酸铅，PbO2为正极，得电子结合氢离子和硫酸根离子生成硫酸铅和水。 【详解】A．电池工作时，Pb为负极，失电子发生氧化反应，A错误； B．由题干化学方程式可知，电池工作时，电解质溶液中的硫酸逐渐被消耗，pH逐渐增大，B错误； C．负极上硫酸根离子结合铅离子生成硫酸铅，正极上，硫酸根离子、氢离子与二氧化铅反应生成硫酸铅，正极的电极反应式为，C错误； D．负极的电极反应式为，电极质量均增加，正极的电极反应式为，电极质量均增加，D正确； 故答案选D。 20．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为：。下列说法正确的是 A．Zn为正极，Ag2O为负极 B．正极的电极反应式为： C．在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量减小 D．当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是32.5 g 【答案】D 【分析】根据总反应方程式可知：，Zn发生失去电子的氧化反应，故Zn为负极，Ag2O为正极，KOH溶液为电解质溶液。 【详解】A．根据上述分析可知Zn为负极，Ag2O为正极，A错误； B．Ag2O为正极，正极上Ag2O发生得到电子的还原反应，正极的电极反应式为：，B错误； C．在银锌电池使用过程中，根据总反应方程式可知：反应过程中电解质溶液中KOH的物质的量不变，C错误； D．根据上述分析可知：Zn为负极，Zn失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，可知：每有2 mol电子，负极质量会减少65 g，则反应中当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是32.5 g，D正确； 故合理选项是D。 21．为有效降低含氨化物的排放量，又能充分利用化学能，某化学合作小组利用如下反应：设计了如下图所示电池。下列说法正确的是 A．为负极，发生还原反应 B．电极B的电极反应式： C．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 D．同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为 【答案】D 【分析】根据反应方程式可知，NH3失电子转化为氮气，则通入NH3的一极为负极，即电极A为负极，电极B为正极，正极上NO2得电子生成氮气。 【详解】A．根据分析，为负极，NH3失电子转化为氮气，发生氧化反应，A错误； B．正极上NO2得电子生成氮气，正极反应为2NO2 + 8e- + 4H2O = N2 + 8OH-，B错误； C．负极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，电池工作一段时间，左侧电极室溶液中氢氧根离子被消耗，碱性减弱，C错误； D．负极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极反应式为2NO2 + 8e- + 4H2O = N2 + 8OH-，转移相同数量的电子时，左侧生成的氮气和右侧生成的氮气的物质的量之比为4：3，体积比为4：3，D正确； 故选D。 22．Mg-空气电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极B是电源正极 B．电池工作时，电子由电极A经外电路流向电极B C．用阴离子交换膜能防止负极区形成沉淀 D．电池的主要反应为 【答案】C 【分析】Mg-空气电池中通空气的一极为正极，即B是正极、则A是负极，负极反应式为Mg-2e－＝Mg2+，正极反应式为O2+2H2O+4e－＝4OH－，镁离子和氢氧根离子接触则反应生成，所以电池反应式为，放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动、阳离子向正极移动，据此分析解答。 【详解】A．据分析，电极B是电源正极，故A正确； B．电池工作时，电子由负极A经外电路流向正极B，故B正确； C、负极Mg失电子：Mg-2e－＝Mg2+，通入空气的电极是正极：O2+2H2O+4e－＝4OH－，放电时OH－通过阴离子交换膜向负极A极移动和镁离子在负极区结合生成，故C错误； D．根据以上分析可知电池工作时的主要反应为：，故D正确； 故选C。 23．由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是 A．石墨Ⅰ极为负极，石墨Ⅱ极上发生氧化反应 B．向石墨Ⅱ极移动 C．熔融NaNO3可换成液态HNO3 D．该反应将化学能转化为电能 【答案】D 【分析】在燃料电池中通入氧气的为正极，通入燃料的为负极，由图可知，石墨Ⅱ上氧气得到电子，则石墨Ⅱ为正极，石墨I上NO2失去电子，石墨I为负极，结合负极发生氧化反应、正极发生还原反应分析解答。 【详解】A．根据分析可知，石墨Ⅰ为负极，石墨Ⅱ为正极，发生还原反应，故A错误； B．原电池工作时，阴离子向负极移动，即向石墨I极移动，故B错误； C．液态硝酸不存在自由移动的离子，不能导电，无法形成闭合回路，故C错误； D．该装置为原电池，因此是将化学能转化为电能，故D正确； 故答案选D。 24．一种铁-空气电池的电池反应为：，原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．电子由a极经负载流向b极，再经溶液回到a极 B．当电路中转移电子时，消耗 C．b极为电池正极，发生氧化反应 D．a极的电极反应式为： 【答案】D 【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁，电极反应式为，电极b为正极，水分子作用下氧气在正极发生还原反应生成生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—。 【详解】A．电子只能通过导线，不能通过电解质溶液，故A错误； B．缺标准状况下，无法计算电路中转移0.2mol电子时消耗氧气的体积，故B错误； C．由分析可知，电极b为正极，水分子作用下氧气在正极发生还原反应生成生成氢氧根离子，故C错误； D．由分析可知，a电极为原电池的负极，碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁，电极反应式为，故D正确； 故选D。 25．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息填空。 (1)铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：，负极电极反应式为： 。 (2)被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图为氢氧燃料电池的结构示意图，回答下列问题： ①进入的电极为 极，通 (填“”或“”)的一极电势较低。 ②写出电池工作时的负极反应式： 。 ③若电池工作时转移0.1mol电子，理论上消耗标准状况下 mL。 (3)若将(2)中燃料电池改为以和为原料进行工作时，负极反应式为 。 【答案】(1) (2) 正 560 (3) 【分析】在燃料电池中通入燃料的电极为负极，通入O2的电极为正极，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，可结合电解质溶液的酸碱性来书写对应的电极反应式；还可以根据同一闭合回路中电子转移数目相等来进行有关的计算和判断，据此分析回答。 【详解】（1）铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为，放电时Pb为负极，失去电子后与硫酸根离子结合生成硫酸铅，电极反应式为。 （2）①根据氢氧燃料电池示意图可知，电解质溶液为KOH，总反应为，通入O2的电极为正极，通入H2的电极为负极；原电池的两极中，正极电势比负极电势高； ②负极上，H2失去电子后结合电解质溶液中生成水：； ③根据正极反应可知，得到4mol时消耗O21mol，因此转移0.1mol电子时，消耗标准状况下的O2体积为：。 （3）若将此燃料电池改成以CH4和O2为原料进行工作时，负极为通CH4的电极，CH4失电子被氧化产生CO2再与结合形成和H2O：。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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 $$ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第2课时 化学反应与电能 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练] →[能力提升训练] [学习目标]　 1.了解化学能与电能的转化关系。 2.初步了解原电池的工作原理及应用，能正确判断原电池的正、负极，会设计简单的原电池。 3.知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点，了解研制新型电池的重要性。 4.会书写简单的电极反应式。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、火力发电——化学能间接转化为电能 能量转换原理 化石燃料燃烧→加热水→蒸汽推动蒸汽轮机→带动发电机 能量转化过程 能→ 能→ 能→ 能 能量转化的关键 化石燃料的 (氧化还原反应) 能量转化的特点 能量利用率低、污染严重 二、原电池——化学能直接转化为电能 1．实验探究 实验装置 实验现象 实验结论或解释 锌片：逐渐 ，有 产生 铜片： 锌与稀硫酸反应生成 ，铜与稀硫 酸 锌片： 铜片： 电流表：指针发生偏转 锌 电子，变为 ，电子经过导线流向 ，产生电流， 在铜片上 电子生成 ，反应过程中产生了 2．原电池的概念及本质 (1)概念：将 能转化为 的装置。 (2)本质：发生 反应。 3．原电池工作原理（以Zn--Cu--稀硫酸原电池为例） 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (1)原电池的工作原理思维模型 (2)电子的移动方向：从 流出，经导线流向 。 (3)离子的移动方向：阳离子向 移动，阴离子向 移动。 【注意】电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) 4．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应” (1)两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。 (2)一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。 (3)一线——形成闭合回路。 (4)一反应——能自发进行的氧化还原反应。 【特别提醒】以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 5．原电池正、负极判断方法 (1)据电极材料——活泼的易失电子的为 ，不活泼的为 。 (2)据电子的流向——电子流出的为 ，电子流入的为 。 (3)据化学反应——失电子发生氧化反应的为 ，得电子发生还原反应的为 。 (4)据电极现象——溶解的为 ，产生气体或固体析出的为 。 (5)判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 ①镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 ②铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 三、原电池原理的应用 1．增大氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用举例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用举例：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，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 (1)原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 (2)应用举例：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 (1)思路：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 (3)实例(以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例) 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液： CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 四、常见的化学电源 1．锌锰干电池 (1)结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 (2)原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋ ，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池 (1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。 (2)常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 (3)氢氧燃料电池 氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应与电解质溶液有关，正、负极反应如下： 电解质溶液 负极 正极 酸性(H＋) 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性(OH－) 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【特别提醒】在书写电极反应式时应看清溶液的酸碱性，酸性条件下不出现OH－，碱性条件下不出现H＋。 五、电极反应式的书写 1．书写思路 【特别提醒】若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 2．书写电极反应式的常见错误 (1)不能正确判断原电池正、负极 ①混淆正、负极：负极上电极材料本身或电极反应物发生氧化反应，对应元素化合价升高，正极上电极反应物发生还原反应，对应元素化合价降低。 ②易混淆电子流向与电流方向而错判，电子流出的方向与电流方向相反，电子流出的电极是负极。 ③想当然地认为排在金属活动性顺序表前面的金属一定是负极，忽视反应本质。 (2)电极反应式配平错误 ①不能根据化合价变化正确计算电子转移的数目。 ②不满足“三守恒”：电极反应式和氧化还原方程式一样，要满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。所以配平电极反应式一定要遵循得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒(原子守恒)的顺序进行。 (3)电极产物书写错误 ①忽视变价金属被氧化的价态，如铁片与碳棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，负极上Fe只能被铜离子氧化为Fe2＋。 ②对于活泼金属电极，想当然地认为电极产物为金属离子，忽视金属离子与电解质溶液的某种成分可继续反应。最终的氧化产物要根据题中信息确定。 ③忽略介质信息，错判电极产物(酸性介质中不能出现OH－，碱性介质中不能出现H＋)。 [典例分析] [典例1]以下装置不能构成原电池的是 A． B． C． D． [典例2]下列关于电池的说法正确的是 A．原电池工作时阳离子向负极移动 B．是放热反应，可以设计成原电池 C．两个活泼性不同的金属作电极组成原电池时，较活泼金属一定为负极 D．干电池，若电解质溶液中含有杂质，会加速负极的腐蚀 [典例3]某小组同学进行如下实验： 实验序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验装置 实验现象 锌片表面有气泡 铜片表面没有气泡 锌片和铜片表面均有气泡 溶液颜色均无变化 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ中发生反应： B．由实验Ⅰ可知，金属活动性： C．实验Ⅱ中电子移动方向：铜片→导线→锌片 D．实验Ⅰ和Ⅱ中得电子的位置不完全相同 [典例4]有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 实验装置 实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 实验装置 实验现象 d极溶解，c极有气体产生 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 [典例5]利用反应2Fe3++Fe=3Fe2+设计一个原电池，下列装置示意图正确的是 A B C D A．A B．B C．C D．D [典例6]下列四个常用电化学装置的叙述错误的是 图Ⅰ水果电池 图Ⅱ干电池 图Ⅲ铅蓄电池 图Ⅳ氢氧燃料电池 A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出 B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极 C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为Pb-2e-＋=PbSO4 D．图Ⅳ所示电池中正极反应为： [典例7]某化学兴趣小组制作的纸电池如图所示。电池工作时，下列说法错误的是 A．铜片上发生氧化反应 B．该装置将化学能转化为电能 C．电子从锌片经灯泡流向铜片 D．负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ [典例8]某电池以和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液，电池总反应式为。下列说法正确的是 A．Zn为电池的负极，发生还原反应 B．正极反应式为 C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时向负极迁移 [典例9]如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图，下列说法不正确的是 A．电极材料可以为石墨 B．使用时应向a电极通入，向b电极通入 C．a电极发生氧化反应，b电极发生还原反应 D．电解质溶液可以传导电子和离子 [基础达标训练] 1．下列装置能形成原电池的是 A． B． C． D． 2．下列关于下图所示装置的叙述，错误的是 A．锌是负极，其质量逐渐减小 B．氢离子在铜表面被还原，产生气泡 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．反应的实质： 3．银锌电池是一种常见化学电源。其反应原理为。下列说法不正确的是 A．工作时，正极上发生反应的物质是 B．负极发生的反应是 C．工作时，负极区溶液减小 D．溶液中向正极移动，向负极移动 4．某学生用如图所示装置研究原电池的原理，下列说法错误的是 A．装置(1)中锌棒上有气体产生，装置(2)中铜棒上有气体产生 B．装置(1)、装置(2)对比，装置(2)化学反应速率快 C．当装置(3)电路中转移1mol电子，负极和正极质量变化之差为0.5g D．装置(1)中化学能全部转化为热能，装置(2)与(3)中化学能全部转化为电能 5．一般情况下，下列化学（或离子）方程式正确且能设计成原电池的是 A． B． C． D． 6．简易氢氧燃料电池示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．电子从a经导线流向b B．石墨电极a发生的电极反应为 C．在石墨电极b处发生还原反应 D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能 7．关于下列四个装置说法错误的是 ．铜电极质量增加 ．锌筒作负极，发生还原反应 ．可充电，属于二次电池 ．电流由Cu极流向Zn极 A．A B．B C．C D．D 8．a、b的活动性均比氢强，a还可以从b的硝酸盐中置换出b．将a、b用导线相连放入溶液，下列叙述中不正确的是 A．导线上有电流，电流方向由b向a B．a极质量减小，b棒质量增加 C．b棒上放出氢气 D．a棒周围浓度逐渐增大 9．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．产生气泡的速率甲比乙慢 10．某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法不正确的是 A．该装置反应的能量变化可用如图表示 B．工作时，Zn片发生的电极反应：Zn−2e−=Zn2+ C．电池工作时，溶液中向Cu电极移动 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 [能力提升训练] 11．原电池原理的发现极大地推进了现代化的进程，改变了人们的生活方式。关于如图所示原电池的说法不正确的是 A．H+向铜片移动 B．电流由铜片经导线流向锌片 C．锌片上的电极反应为： 2H++2e-=H2↑ D．铜片为正极，发生还原反应 12．普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O=Cu2O＋2Ag。下列有关说法错误的是 A．正极的电极反应式为Ag2O＋2e-＋H2O=2Ag＋2OH- B．测量原理示意图中，电子从Cu经溶液流向Ag2O/Ag电极 C．电池工作时，OH-向Cu电极移动 D．电池工作时，OH-浓度不变 13．如图，在盛有稀的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是    A．外电路的电流方向为外电路 B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 14．下列关于碱性乙醇()燃料电池的说法正确的是 A．当6mol电子通过装置时，a电极上消耗23g乙醇 B．放电一段时间后，KOH溶液中的总物质的量不变 C．电池工作时，电解质溶液中移向b电极，b电极发生氧化反应 D．当用电器连通电极后电子由b电极经过KOH溶液流向a电极 15．某兴趣小组设计的原电池装置如图。下列有关说法错误的是 A．若X为溶液，则电池工作时，Cu电极质量增加 B．若X为浓硫酸，则电池工作时，Cu电极有气体生成 C．若X为稀硝酸，则电池工作时，Fe电极溶解 D．若X为硝酸银溶液，则电池工作时，电解质溶液颜色逐渐加深 16．如图为原电池的简易装置，下列相关表述正确的是 选项 M N P 表述 A 锌 铜 稀硫酸 电流方向：M→N B 铜 铁 硫酸铁溶液 在溶液中，Fe3+移向Fe极附近 C 铝 铜 浓硝酸 负极反应：Al-3e-=Al3+ D 镁 铝 氢氧化钠溶液 电子方向：N→M A．A B．B C．C D．D 17．绿色电源“二甲醚()燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。下列说法错误的是 A．a为负极，发生氧化反应 B．电解液中的向着b电极移动 C．b电极上的电极方程式是： D．标准状况下，理论上生成，电路中转移电子数 18．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，这种装置还可用于处理有机物废水。一种用于处理含酚工业废水的微生物电池的工作原理如图所示。下列有关该微生物电池的说法中，错误的是 A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移 C．质子通过交换膜从负极区移向正极区 D．电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O 19．铅酸蓄电池广泛应用于机动车辆，其构造如下图所示，已知难溶于水，电池反应为，下列说法正确的是 A．电池工作时，PbO2为负极，发生还原反应 B．电池工作时，电解质溶液保持不变 C．负极的电极反应式为 D．硫酸根离子在负极和正极都参与了反应，在放电时，两电极质量均增加。 20．微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为：。下列说法正确的是 A．Zn为正极，Ag2O为负极 B．正极的电极反应式为： C．在银锌电池使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量减小 D．当外电路中通过1 mol电子时，负极消耗物质的质量是32.5 g 21．为有效降低含氨化物的排放量，又能充分利用化学能，某化学合作小组利用如下反应：设计了如下图所示电池。下列说法正确的是 A．为负极，发生还原反应 B．电极B的电极反应式： C．电池工作一段时间后，左侧电极室溶液的碱性增强 D．同温同压时，左右两侧电极室中产生的气体体积比为 22．Mg-空气电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极B是电源正极 B．电池工作时，电子由电极A经外电路流向电极B C．用阴离子交换膜能防止负极区形成沉淀 D．电池的主要反应为 23．由NO2、O2、熔融盐NaNO3组成的燃料电池如图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法正确的是 A．石墨Ⅰ极为负极，石墨Ⅱ极上发生氧化反应 B．向石墨Ⅱ极移动 C．熔融NaNO3可换成液态HNO3 D．该反应将化学能转化为电能 24．一种铁-空气电池的电池反应为：，原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．电子由a极经负载流向b极，再经溶液回到a极 B．当电路中转移电子时，消耗 C．b极为电池正极，发生氧化反应 D．a极的电极反应式为： 25．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。请根据题中提供的信息填空。 (1)铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为：，负极电极反应式为： 。 (2)被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效率的特点。如图为氢氧燃料电池的结构示意图，回答下列问题： ①进入的电极为 极，通 (填“”或“”)的一极电势较低。 ②写出电池工作时的负极反应式： 。 ③若电池工作时转移0.1mol电子，理论上消耗标准状况下 mL。 (3)若将(2)中燃料电池改为以和为原料进行工作时，负极反应式为 。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 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 $$