专题12 原电池原理与应用—2025年浙江省7月学业水平考试题型点对点专训

专题12 原电池原理与应用 一、原电池的工作原理 1．概念：是将化学能直接转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。 原电池的构成条件 (1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。 (2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。 (3)两电极均插入电解质溶液中。 (4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。 2．原电池的工作原理 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 能量转化过程：原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。 3．原电池正负极的判断方法 注意： (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 4．原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 二、原电池原理的应用 1．原电池能加快氧化还原反应的速率 (1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 (2)实例：实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。 2．原电池能比较金属活泼性强弱 (1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 (2)实例：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。 例如：A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验 装置 现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 (1)装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。 (2)装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。 3．根据氧化还原反应设计原电池 (1)依据：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(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。 4．钢铁的电化学腐蚀与防护 (1)电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。 (2)钢铁的电化学腐蚀 电解质溶液 钢铁表面水膜中含有H＋和OH－，还溶有O2等气体 电极 负极 材料：Fe，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极 材料：C，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，进一步被氧化，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3·xH2O) (3)牺牲阳极的阴极保护法-应用原电池原理实现金属的电化学防护 一、单选题 1．钒(V)电池是一种绿色环保蓄电池。某钒电池结构如图所示，电池放电时，正极反应中V由+5价变为+4价，则负极的电极反应式为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意，电池放电时，正极反应中V由+5价变为+4价，中V的化合价为+5，中V的化合价为+4，得电子生成，发生还原反应，正极反应为：，负极上V2+失电子生成V3+，发生氧化反应，负极反应为：，故答案选A。 2．氢氧燃料电池在航天、军事和交通等领域有广泛的应用，其反应原理为：，下列叙述正确的是 A．负极上连续不断通入氢气 B．通入氧气的电极发生氧化反应 C．可用蔗糖溶液作电解质溶液 D．电子从负极经电解质溶液流向正极 【答案】A 【详解】A．负极失电子发生氧化反应，氢气发生还原反应，所以负极上连续不断通入氢气，故A正确； B．氧气得电子发生还原反应，故B错误； C．蔗糖为非电解质，蔗糖溶液不导电，不能用蔗糖溶液作电解质溶液，故C错误； D．电子由负极经导线流向正极，不经过电解质溶液，故D错误；选A。 3．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。工作时电池总反应式：。下列说法中正确的是 A．发生氧化反应 B．电极反应式： C．电池工作时，溶液酸性增强 D．电池工作时，经电解质溶液流向电极 【答案】D 【分析】由放电时总反应可知，Pb由0价升高为+2价，失电子作负极，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，PbO2作电池的正极，电极反应式为PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O。 【详解】A．由放电时总反应可知，PbO2作电池的正极，电极反应式为PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O，发生还原反应，故A错误； B．Pb由0价升高为+2价，失电子作负极，电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，故B错误； C．电池放电时，消耗硫酸，溶液酸性减弱，故C错误； D．PbO2作电池的正极，Pb作负极，阴离子移向负极，则经电解质溶液流向电极，故D正确； 4．如图所示为氢氧燃料电池示意图，下列有关说法正确的是 A．通入的为正极 B．电极B上发生氧化反应 C．电子流向：电极B→导线→电极A D．该电池的总反应式为 【答案】D 【分析】燃料电池是将化学能转化为电能的装置；正极得电子发生还原反应，负极失电子发生氧化反应；通入氢气的一极是负极，电子由负极经导线流向正极；通入氢气的一极是负极，负极失电子； 【详解】A．通入的为负极，A错误； B．电极B上发生还原反应，B错误； C．电子流向：电极A→导线→电极B，C错误； D．该电池的总反应式为，D正确； 故选D。 5．根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法错误的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池放电之后不能充电 C．此装置中，石墨棒作正极 D．电子从石墨棒通过导线流向锌筒 【答案】D 【分析】图示的电池为锌锰电池，锌筒作为电池的负极，其电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，碳棒为电池的正极，其反应的电极方程式为2NH+2e-=2NH3↑+H2↑。 【详解】A．根据电池反应，锌筒作为电池负极逐渐被反应，锌筒质量逐渐减小，A正确； B．该电池为一次电池，放电后不能重复充电，B正确； C．石墨棒作为正极，体系中的NH在此电极上放电，C正确； D．电池中锌失去电子后通过导线转移到石墨棒上，C错误；故答案选D。 6．电池研发与生产生活领域的发展密切相关，下列有关电池说法正确的是 A．燃料电池的能量转化率可以达到100% B．原电池是一种将电能转化为化学能的装置 C．高纯硅可以制成人造卫星的硅太阳能电池 D．手机、照相机和摄像机等电器所用的电池为一次电池 【答案】C 【详解】A．燃料电池可以将化学能转化为电能，但燃料电池的转化率不为100%，有部分化学能回转化为热能等其他形式的能，A错误； B．原电池由于是氧化还原反应的原理，正负极物质在电解质溶液中发生反应，可以将化学能转化为电能，B错误； C．硅为具有半导体的性质，高纯硅为半导体材料，可以用高纯硅制造人造卫星的太阳能电池，C正确； D．手机、照相机、摄像机等电池在放电后可以再次充电，则其电池为可充电电池，是二次电池，D错误；故答案选C。 7．机动车使用的铅蓄电池构造如图所示，其电池反应的方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。电池工作时，下列说法不正确的是 A．铅作正极 B．二氧化铅发生还原反应 C．电子从铅电极经导线流向二氧化铅电极 D．铅电极的电极反应式：Pb-2e-+SO= PbSO4 【答案】A 【详解】A．根据电池反应方程式，Pb由0价到+2价，化合价升高，则铅电极是负极，故A错误； B．二氧化铅中的铅化合价由+4到+2，降低被还原，发生还原反应，故B正确； C．铅是负极，失去电子，电子经导线流向二氧化铅正电极，故C正确； D．铅电极失去电子生成Pb2+和SO生成PbSO4，电极反应式为Pb-2e-+SO= PbSO4，故D正确；答案A。 8．如图所示为氢氧燃料电池原理示意图。下列叙述不正确的是 A．a电极(通入氢气)是负极 B．b电极(通入氧气)是负极 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 【答案】B 【分析】氢氧燃料电池中通入燃料H2的一极为负极，电极反应为：H2-2e-=2H+，通入O2等氧化剂的一极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，a电极(通入氢气)是负极，A正确； B．由分析可知，b电极(通入氧气)是正极，B错误； C．氢氧燃料电池的产物是水，环保无污染，能源利用率高，且氢来源广泛，是一种具有应用前景的绿色电源，C正确； D．由图可知，氢氧燃料电池可以在正负极分别通氧气和氢气，则是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，D正确；故答案为：B。 9．如图是中国天宫空间站的关键技术“再生式生命保障系统”(简称“再生生保”)的示意图，该系统实现了和等物质的再生。 空间站水电解系统的电能来自可充电电池锂电池是可充电电池中的一种，如图为锂电池工作原理示意图，下列有关说法错误的是 A．锂电池既可充电又可放电 B．放电时电子由正极移向负极 C．放电时由负极移向正极 D．放电时负极的电极反应： 【答案】B 【分析】可充电电池锂电池是二次电池，即可充电又可放电，在放电过程中，金属锂作负极，失去电离生成锂离子，电子由负极沿着导线流向正极。 【详解】A．根据分析，锂电池是二次电池，即可充电又可放电，A正确； B．放电时电子由负极沿着导线流向正极，B错误； C．放电时，阳离子移向正极，C正确； D．放电时负极为金属锂失去电子生成锂离子，电极反应式正确，D正确；故选B。 10．现代社会人类的一切活动都离不开能量，下列说法正确的是 A．图1所示装置能将化学能转化为电能 B．图2所示反应为吸热反应 C．手机锂离子电池属于二次电池 D．锌锰干电池中，锌做正极 【答案】C 【详解】A．图1所示的装置没有形成闭合回路，没有电流通过，不能形成原电池，所以不能把化学能转变为电能，A项错误； B．图2所示的反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，B项错误； C．手机锂离子电池在工作时，锂离子电池放电，相当于原电池，手机充电时，锂离子电池相当于电解池，锂离子电池可多次充放电，属于二次电池， C项正确； Ｄ．锌锰干电池中，锌失去电子，发生氧化反应，作负极，D项错误；答案选C。 11．燃料电池是一种高效：环境友好的发电装置。下图为氢氧燃料电池示意图，下列有关说法错误的是 A．该电池工作时可将化学能转化为电能 B．电池工作时，电子从电极b移向电极a C．负极的电极反应式为 D．电池总反应的化学方程式为 【答案】B 【详解】A. 该装置为原电池，工作时可以将化学能转化为电能，故A正确； B. 氢气在电极a上失电子发生氧化反应，电极a为负极，氧气在电极b上得电子发生还原反应，电极b是正极，电池工作时，电子从电极a移向电极b，故B错误； C. 氢气在电极a上失电子发生氧化反应，电极反应式为：，故C正确； D. 该电池的负极反应式为：，正极反应式为：，总反应式为：，故D正确；答案选B。 12．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-=2 B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O C．电池工作时，向电极A移动，电子由A极经电解质流向B极 D．反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子 【答案】A 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入助燃物的一极为正极，正极上发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此回答； 【详解】A．B为正极，正极为氧气得电子生成CO32-，电极反应为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，A正确； B．电解质溶液中没有OH-，负极反应为H2+CO+2CO32--4e-=H2O+3CO2，B错误； C．电池工作时，CO32-向负极移动，即向电极A移动，C错误； D．反应CH4+H2O3H2+CO，C元素化合价由-4价升高到+2价，H元素化合价由+1价降低到0价，每消耗1molCH4转移6mol电子，D错误；答案选A。 13．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如下，该电池工作时，下列说法正确的是(       ) A．a电极是该电池的正极 B．O2在b电极上发生氧化反应 C．电解质溶液中OH-向正极移动 D．该装置实现了化学能到电能的转化 【答案】D 【详解】A.通入燃料氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，所以a是负极，A错误； B.通入燃料氢气的电极a是负极，通氧气的电极b是正极，O2在b电极上获得电子，发生还原反应，B错误； C.电解质溶液中OH-向负极移动，C错误； D.燃料电池的工作原理属于原电池原理，是化学能转化为电能的装置，D正确；故合理选项是D。 14．锌——空气电池可用作电动车的动力电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．石墨为正极，发生还原反应 C．电流经外电路由Zn流向石墨 D．氧气在石墨电极上发生氧化反应 【答案】B 【分析】锌是活泼金属，锌是负极，石墨电极是正极，结合原电池工作原理分析解答。 【详解】A．该装置是原电池，将化学能转变为电能，A错误； B．石墨为正极，氧气得到电子，发生还原反应，B正确； C．电流经外电路由正极；流向负极，即由石墨流向Zn，C错误； D．氧气在石墨电极上发生得到电子的还原反应，D错误；答案选B。 15．一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(溶液中，以存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．电流由电极经外电路流向Zn电极 C．电极反应： D．Zn电极为负极，发生氧化反应 【答案】A 【分析】根据题意以存在，说明锌为负极，二氧化锰为正极。 【详解】A．负极锌失去电子变为，溶液中通过隔膜由Ⅲ区的向Ⅱ区迁移，故A错误； B．锌为负极，二氧化锰为正极，则电流由电极经外电路流向Zn电极，故B正确； C．电极为正极，在酸性环境中反应，其电极反应式：，故C正确； D．根据前面分析，锌化合价升高，Zn电极为负极，发生氧化反应，故D正确。 综上所述，答案为A。 16．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如下，该电池工作时，下列说法正确的是 A．O2在b电极上发生氧化反应 B．电解质溶液中OH-向正极移动 C．该装置实现了电能到化学能的转化 D．电子从a电极沿外电路流向b电极 【答案】D 【分析】燃料电池的工作原理为原电池原理，是化学能转化为电能的装置，该电池中a电极为负极、发生氧化反应，b电极为正极、发生还原反应，电解质溶液为KOH溶液，据此分析解答。 【详解】A．b电极为正极、故O2在b电极上发生还原反应，A错误； B．阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；故电解质溶液中OH-向负极移动，B错误； C．燃料电池的工作原理为原电池原理，是化学能转化为电能的装置，C错误； D．电子的流向为负极到正极，故电子从a电极沿外电路流向b电极，D正确；故答案选D。 17．最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和CO2，同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（　　） A．氧化银电极上的反应为Ag2O＋2e－=2Ag＋O2－ B．石墨电极上的反应为C6H12O6＋6H2O＋24e－=6CO2↑＋24H＋ C．转移4mol电子，氧化银电极产生22.4L CO2气体（标准状况） D．30g C6H12O6参与反应，有4mol H＋经质子交换膜进入正极区 【答案】D 【详解】A．C6H12O6在微生物作用下转化为CO2和H2O，C6H12O6被氧化，即石墨电极为负极，氧化银电极为正极，Ag2O发生得电子的还原反应，电极反应式为Ag2O＋2H＋＋2e－=2Ag＋H2O，故A错误； B．石墨电极为负极，C6H12O6在负极发生失电子的氧化反应：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋，故B错误； C．根据负极的电极反应式可知，每转移4mol电子，石墨电极产生22.4L CO2（标准状况），故C错误； D．30g C6H12O6的物质的量为，根据负极的电极反应式可知，有4mol H＋经质子交换膜进入正极区，故D正确；答案选D。 18．燃料电池是一种将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置，你认为下列燃料电池比较适合宇宙飞船上使用的是(　　) A．CH4—O2燃料电池 B．C2H5OH—O2燃料电池 C．H2—O2燃料电池 D．CO—O2燃料电池 【答案】C 【详解】CH4、C2H5OH、CO与O2的反应产物都有二氧化碳，而产物二氧化碳会加重环境中的二氧化碳的含量，对宇宙飞船内环境影响大，再者，CH4、C2H5OH、CO与H2相比热值小，而O2-H2燃料电池产物是水，对飞船内环境影响小，而且氢气的热值大，故选C。 19．如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4溶液为电解质溶液。下列有关说法不正确的是 A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋ C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大 D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多 【答案】C 【详解】A.在氢氧燃料电池中，氢气在负极失电子，生成氢离子，则a极为负极，电子由a极流向b极，A项正确； B．a极的电极反应式是：H2-2e-= 2H+，B项正确； C.在氢氧燃料电池中，电池的总反应为2H2+O2=2H2O，则电池工作一段时间后，装置中c（H2SO4）减小，C项错误； D.1mol氢气消耗0.5mol氧气，1mol甲烷消耗2mol氧气，所以若将H2改为等物质的量CH4，O2的用量增多，D项正确；选C。 二、填空题 20．化学电池的发明，改变了人们的生活方式。 (1)某原电池实验装置如图所示。 ①Cu片作 (填“正极”或“负极”)。 ②Zn片上的电极反应为 。 ③能证明化学能转化为电能的实验现象是 。 (2)微型锌银纽扣电池的装置如图所示。 已知：电池的总反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是 (填字母)。 a．Zn发生氧化反应 b．Ag2O在正极发生反应 c．电池工作时，K+向Zn极移动 d．电池工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 【答案】(1) 正极 Zn-2e-=Zn2+ 电流表指针偏转(2)ab 【详解】（1）①根据分析，Cu作正极； ②根据分析，Zn作负极，发生氧化反应，电极反应：Zn-2e-=Zn2+； ③若化学能转化为电能，现象：电流表指针偏转； （2）a．根据分析，Zn作负极发生氧化反应，a正确； b．根据分析，Ag2O作正极发生还原反应，b正确； c．原电池工作时，阳离子向正极移动，即K+向Ag2O极移动，c错误； d．原电池工作时，电子由负极经外电路导线移向正极，即电子由Zn极经外电路流向Ag2O极，d错误。 21．电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。 (1)下图所示装置中，Zn片作 (填“正极”或“负极”)。Cu片上发生反应的电极反应式为 ；能证明化学能转化为电能的实验现象是 。 (2)氢氧燃料电池是一种高效、低污染的新型电池，在新能源汽车、航空航天、轨道交通等领域均有应用。某氢氧燃料电池的示意图如下。 下列说法正确的是 (填序号)。 ①b电极是电池的负极 ②该装置实现了将反应释放的能量直接转化为电能 ③电池工作时，电池内部的定向移动 【答案】(1) 负极 2H+ +2e-=H2↑ 电流表的指针发生偏转(2)②③ 【详解】（1）装置中发生的总反应为：Zn + 2H+ =Zn2+ + H2↑，锌失去电子发生氧化反应，故锌为负极；氢离子在铜电极表面得电子变成氢气，其电极反应式为：2H+ +2e-=H2↑；化学能转化为电能会有电流产生，因此电流表的指针会发生偏转。 （2）氢氧燃料电池是氢气失电子发生氧化反应，故a电极是电池的负极，故①错误；氢氧燃料电池是原电池，它能将化学能直接转化为电能，故②正确；电池工作时，电池内部的向正极定向移动从而产生电流，故③正确 22．根据原电池原理，人们研制出了性能各异的化学电池。 (1)利用H2与O2的反应设计氢氧燃料电池，装置如图所示。 ①通入H2的一极是电池的 (填“正极”或“负极”)。 ②电子从通入 的一极经导线流向通入 的一极(填“H2”或“O2”)。 ③通入O2一极的电极反应式为 。 (2)一种新型Mg－海水电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 (填字母)。 a．该电池工作时，金属镁作正极 b．H2O2在石墨电极上得到电子，发生还原反应 【答案】(1) 负极 H2 O2 O2+4e-+2H2O=4OH-(2)b 【分析】Mg-H2O2电池中，Mg是活泼金属、易失电子作负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，H2O2具有氧化性，在石墨电极上发生还原反应，石墨电极为正极，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，放电时，电解质溶液中阴离子移向负极、阳离子移向正极，据此分析解答。 【详解】（1）①H2与O2反应生成水，氢气失电子化合价升高，通入H2的一极是电池的负极； ②原电池工作时电子由负极沿导线流到正极，所以电子从通入H2的一极通过导线流向通入O2的一极； ③KOH溶液为碱性介质，通入O2一极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-； （2）a．Mg-H2O2电池中，Mg较活泼、被氧化、作负极，故a错误； b．双氧水作为氧化剂，在石墨上发生还原反应生成氢氧根离子，故b正确；故选b。 23．锌银电池能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn+Ag2O═ZnO+2Ag，请回答下列问题： ①该电池的负极材料是 ；电池工作时，阳离子向 （填“正极”或“负极”）移动； ②电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，反应的化学方程式为ZnO+CZn+CO↑，此法为 。 A．电解法          B．热还原法        C．热分解法 【答案】 Zn 正极 B 【详解】①负极上失电子发生氧化反应，根据电池总反应为Zn+Ag2O═ZnO+2Ag可知，Zn失电子为负极，原电池中阳离子向正极移动，故答案为Zn；正极； ②闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，反应的化学方程式为ZnO+CZn+CO↑，此反应中C作还原剂在高温条件下还原ZnO，属于热还原法，故答案为B。 24．化学电池的发明，是贮能和供能技术的巨大进步。 （1）如图所示装置中，Cu片是 （填“正极”或“负极”）。 （2）如图所示装置可将 （写化学方程式）反应释放的能量直接转变为电能；能证明产生电能的实验现象是 。 （3）2019年诺贝尔化学奖授予对锂离子电池研究做出突出贡献的科学家。某锂离子电池的工作原理如下。下列说法正确的是 （填序号）。 ① A为电池的正极 ② 该装置实现了化学能转化为电能 ③ 电池工作时，电池内部的锂离子定向移动 【答案】 正极 Zn + H2SO4 =ZnSO4 + H2↑ 电流表指针偏转，铜片上有气泡产生 ② ③ 【分析】(1)如图所示装置为原电池装置，锌失电子作负极，Cu作正极； (2)原电池装置为将化学能转化为电能的装置； (3)根据电子的移动方向，判断A为负极，B为正极，溶液中的锂离子向正极移动。 【详解】(1)如图所示装置中，锌失电子作负极，则Cu作正极； (2)电池总反应式为锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应释放的能量转化为电能，方程式为Zn + H2SO4 =ZnSO4+ H2↑；当有电流通过时，电流计的指针发生偏转，且铜电极的表面有气泡生成； (3)①根据电子的流向，A为电池的负极，①说法错误； ②该装置为原电池装置，实现了化学能转化为电能，②说法正确； ③根据图像，电池工作时，电池内部的锂离子向正极移动，发生定向移动，③说法正确；答案为②③。 三、解答题 25．化学电池的发明，改变了人们的生活方式。 (1)某原电池实验装置如图1。 ①片作 (填“正极”或“负极”)。 ②片上的电极反应为 。 ③能证明化学能转化为电能的实验现象是 。 (2)某种氢氧燃料电池的装置如图2所示。 已知：氢氧燃料电池的总反应为 下列说法正确的是 (填字母)。 在负极发生反应        发生还原反应 【答案】(1) 负极 电流表指针偏转(2) 【详解】（1）该原电池中，Zn失去电子为负极，氢离子在铜电极得到电子生成氢气，则Cu为正极，电路中有电子通过，故电流表发生偏转； ①结合分析，片作负极； ②片上氢离子得到电子生成氢气，电极反应为。 ③能证明化学能转化为电能的实验现象是电流表指针偏转。 （2）该氢氧燃料电池中，通入氢气的电极上，氢气失去电子生成氢离子，故左侧电极为负极，右侧电极为正极，氧气在正极得到电子并结合氢离子生成水，发生还原反应，故选ab。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 原电池原理与应用 一、原电池的工作原理 1．概念：是将化学能直接转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。 原电池的构成条件 (1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。 (2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。 (3)两电极均插入电解质溶液中。 (4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。2．原电池的工作原理 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 能量转化过程：原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。 3．原电池正负极的判断方法 注意： (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 4．原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。二、原电池原理的应用 1．原电池能加快氧化还原反应的速率 (1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 (2)实例：实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。 2．原电池能比较金属活泼性强弱 (1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 (2)实例：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。 例如：A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验 装置 现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 (1)装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。 (2)装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。 3．根据氧化还原反应设计原电池 (1)依据：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(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。4．钢铁的电化学腐蚀与防护 (1)电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。 (2)钢铁的电化学腐蚀 电解质溶液 钢铁表面水膜中含有H＋和OH－，还溶有O2等气体 电极 负极 材料：Fe，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极 材料：C，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，进一步被氧化，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3·xH2O) (3)牺牲阳极的阴极保护法-应用原电池原理实现金属的电化学防护 一、单选题 1．钒(V)电池是一种绿色环保蓄电池。某钒电池结构如图所示，电池放电时，正极反应中V由+5价变为+4价，则负极的电极反应式为 A． B． C． D． 2．氢氧燃料电池在航天、军事和交通等领域有广泛的应用，其反应原理为：，下列叙述正确的是 A．负极上连续不断通入氢气 B．通入氧气的电极发生氧化反应 C．可用蔗糖溶液作电解质溶液 D．电子从负极经电解质溶液流向正极 3．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。工作时电池总反应式：。下列说法中正确的是 A．发生氧化反应 B．电极反应式： C．电池工作时，溶液酸性增强 D．电池工作时，经电解质溶液流向电极 4．如图所示为氢氧燃料电池示意图，下列有关说法正确的是 A．通入的为正极 B．电极B上发生氧化反应 C．电子流向：电极B→导线→电极A D．该电池的总反应式为 5．根据原电池原理，人们研制出很多结构和性能各异的化学电池，用来满足不同的用电需要。常见的锌锰干电池的构造如图所示。下列说法错误的是 A．锌筒质量逐渐减小 B．该电池放电之后不能充电 C．此装置中，石墨棒作正极 D．电子从石墨棒通过导线流向锌筒 6．电池研发与生产生活领域的发展密切相关，下列有关电池说法正确的是 A．燃料电池的能量转化率可以达到100% B．原电池是一种将电能转化为化学能的装置 C．高纯硅可以制成人造卫星的硅太阳能电池 D．手机、照相机和摄像机等电器所用的电池为一次电池 7．机动车使用的铅蓄电池构造如图所示，其电池反应的方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。电池工作时，下列说法不正确的是 A．铅作正极 B．二氧化铅发生还原反应 C．电子从铅电极经导线流向二氧化铅电极 D．铅电极的电极反应式：Pb-2e-+SO= PbSO4 8．如图所示为氢氧燃料电池原理示意图。下列叙述不正确的是 A．a电极(通入氢气)是负极 B．b电极(通入氧气)是负极 C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 9．如图是中国天宫空间站的关键技术“再生式生命保障系统”(简称“再生生保”)的示意图，该系统实现了和等物质的再生。 空间站水电解系统的电能来自可充电电池锂电池是可充电电池中的一种，如图为锂电池工作原理示意图，下列有关说法错误的是 A．锂电池既可充电又可放电 B．放电时电子由正极移向负极 C．放电时由负极移向正极 D．放电时负极的电极反应： 10．现代社会人类的一切活动都离不开能量，下列说法正确的是 A．图1所示装置能将化学能转化为电能 B．图2所示反应为吸热反应 C．手机锂离子电池属于二次电池 D．锌锰干电池中，锌做正极 11．燃料电池是一种高效：环境友好的发电装置。下图为氢氧燃料电池示意图，下列有关说法错误的是 A．该电池工作时可将化学能转化为电能 B．电池工作时，电子从电极b移向电极a C．负极的电极反应式为 D．电池总反应的化学方程式为 12．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．电极B上发生的电极反应为：O2+2CO2+4e-=2 B．电极A上H2参与的电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O C．电池工作时，向电极A移动，电子由A极经电解质流向B极 D．反应CH4+H2O3H2+CO，每消耗1molCH4转移12mol电子 13．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如下，该电池工作时，下列说法正确的是(       ) A．a电极是该电池的正极 B．O2在b电极上发生氧化反应 C．电解质溶液中OH-向正极移动 D．该装置实现了化学能到电能的转化 14．锌——空气电池可用作电动车的动力电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．石墨为正极，发生还原反应 C．电流经外电路由Zn流向石墨 D．氧气在石墨电极上发生氧化反应 15．一种水性电解液离子选择双隔膜电池如图所示(溶液中，以存在)。电池放电时，下列叙述错误的是 A．Ⅱ区的通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．电流由电极经外电路流向Zn电极 C．电极反应： D．Zn电极为负极，发生氧化反应 16．燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如下，该电池工作时，下列说法正确的是 A．O2在b电极上发生氧化反应 B．电解质溶液中OH-向正极移动 C．该装置实现了电能到化学能的转化 D．电子从a电极沿外电路流向b电极 17．最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和CO2，同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（　　） A．氧化银电极上的反应为Ag2O＋2e－=2Ag＋O2－ B．石墨电极上的反应为C6H12O6＋6H2O＋24e－=6CO2↑＋24H＋ C．转移4mol电子，氧化银电极产生22.4L CO2气体（标准状况） D．30g C6H12O6参与反应，有4mol H＋经质子交换膜进入正极区 18．燃料电池是一种将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置，你认为下列燃料电池比较适合宇宙飞船上使用的是(　　) A．CH4—O2燃料电池 B．C2H5OH—O2燃料电池 C．H2—O2燃料电池 D．CO—O2燃料电池 19．如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4溶液为电解质溶液。下列有关说法不正确的是 A．a极为负极，电子由a极经外电路流向b极 B．a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋ C．电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大 D．若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多 二、填空题 20．化学电池的发明，改变了人们的生活方式。 (1)某原电池实验装置如图所示。 ①Cu片作 (填“正极”或“负极”)。 ②Zn片上的电极反应为 。 ③能证明化学能转化为电能的实验现象是 。 (2)微型锌银纽扣电池的装置如图所示。 已知：电池的总反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。下列说法正确的是 (填字母)。 a．Zn发生氧化反应 b．Ag2O在正极发生反应 c．电池工作时，K+向Zn极移动 d．电池工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 21．电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。 (1)下图所示装置中，Zn片作 (填“正极”或“负极”)。Cu片上发生反应的电极反应式为 ；能证明化学能转化为电能的实验现象是 。 (2)氢氧燃料电池是一种高效、低污染的新型电池，在新能源汽车、航空航天、轨道交通等领域均有应用。某氢氧燃料电池的示意图如下。 下列说法正确的是 (填序号)。 ①b电极是电池的负极 ②该装置实现了将反应释放的能量直接转化为电能 ③电池工作时，电池内部的定向移动 22．根据原电池原理，人们研制出了性能各异的化学电池。 (1)利用H2与O2的反应设计氢氧燃料电池，装置如图所示。 ①通入H2的一极是电池的 (填“正极”或“负极”)。 ②电子从通入 的一极经导线流向通入 的一极(填“H2”或“O2”)。 ③通入O2一极的电极反应式为 。 (2)一种新型Mg－海水电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是 (填字母)。 a．该电池工作时，金属镁作正极 b．H2O2在石墨电极上得到电子，发生还原反应 23．锌银电池能量大、电压平稳，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn+Ag2O═ZnO+2Ag，请回答下列问题： ①该电池的负极材料是 ；电池工作时，阳离子向 （填“正极”或“负极”）移动； ②电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌，然后用碳还原来制取，反应的化学方程式为ZnO+CZn+CO↑，此法为 。 A．电解法          B．热还原法        C．热分解法 24．化学电池的发明，是贮能和供能技术的巨大进步。 （1）如图所示装置中，Cu片是 （填“正极”或“负极”）。 （2）如图所示装置可将 （写化学方程式）反应释放的能量直接转变为电能；能证明产生电能的实验现象是 。 （3）2019年诺贝尔化学奖授予对锂离子电池研究做出突出贡献的科学家。某锂离子电池的工作原理如下。下列说法正确的是 （填序号）。 ① A为电池的正极 ② 该装置实现了化学能转化为电能 ③ 电池工作时，电池内部的锂离子定向移动 三、解答题 25．化学电池的发明，改变了人们的生活方式。 (1)某原电池实验装置如图1。 ①片作 (填“正极”或“负极”)。 ②片上的电极反应为 。 ③能证明化学能转化为电能的实验现象是 。 (2)某种氢氧燃料电池的装置如图2所示。 已知：氢氧燃料电池的总反应为 下列说法正确的是 (填字母)。 在负极发生反应        发生还原反应 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$