第一节 原电池（9大题型专项训练） 化学人教版2019选择性必修1

第一节 原电池 题型01 原电池定义及能量转化 题型02 原电池的构成条件 题型03 原电池工作原理 题型04 电极反应式书写 题型05 原电池中的守恒关系 题型06 原电池的应用 题型07 化学电源—一次电池与二次电池 题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 题型09 电源使用与回收 题型01 原电池定义及能量转化 原电池定义及能量转化 原电池是将 化学能 直接转化为 电能 的装置 【典例1】下列装置能实现化学能直接转化为电能的是 A．电解冶炼金属钠 B．铜锌原电池 C．火力发电 D．太阳能电池 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．电解冶炼金属钠，属于电解池，是将电能转化为化学能，A不符合题意； B．铜锌原电池是将化学能直接转化为电能，B符合题意； C．火力发电的能量转化形式为：燃料的化学能→蒸汽的热能→机械能→电能，属于化学能间接转化为电能，C不符合题意； D．太阳能电池是将太阳能转化为电能，D不符合题意； 故选B。 【变式1-1】下列装置或过程能实现化学能转化为热能的是 A B C D 风力发电 水果电池 燃料燃烧 手机充电 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．风力发电，是将风能转化为电能，故A错误； B．水果电池，是将化学能转化为电能的原电池，故B错误； C．燃料燃烧，是化学能转化为热能，故C正确； D．手机充电，是电能转化为化学能，故D错误； 故选：C。 【变式1-2】人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是 A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 【答案】A 【详解】A．火力发电是利用了煤燃烧放出的热量，属于化学变化，是将化学能转化成电能，是利用化学反应产生电能，A符合题意； B．水力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，B不符合题意； C．风力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，C不符合题意； D．太阳能发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，D不符合题意； 故选A。 【变式1-3】化学与生活、生产、社会密切相关，下列说法中错误的是 A．使用含氟牙膏能预防龋齿，是发生了沉淀的转化 B．将草木灰与铵态氮肥混合施用，可降低氮肥的肥效 C．燃料电池发电相较火力发电，不仅能量转化率高，而且更绿色 D．合成氨工业采用铁触媒做催化剂，目的是加快反应速率，提高NH3的产率 【答案】D 【详解】A．因为Ksp[Ca5(PO4)3F]＜Ksp[Ca5(PO4)3OH]，所以使用含氟牙膏能预防龋齿，是发生了沉淀的转化反应Ca5(PO4)3OH+F-Ca5(PO4)3F + OH-，A正确； B．将草木灰与铵态氮肥混合施用时，草木灰中碳酸盐水解生成的OH-，使铵盐中的转化为一水合氨，再分解为氨气，从而使氮肥的肥效降低，B正确； C．燃料电池发电时，能量损失少，且对环境造成的污染小，所以相较火力发电，不仅能量转化率高，而且更绿色，C正确； D．合成氨工业采用铁触媒做催化剂，目的是加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间，提高平衡前单位时间内反应物的转化率，但不能改变反应物的平衡转化率和NH3的平衡产率，D错误； 故选D。 题型02 原电池的构成条件 原电池的构成条件： 一反应：自发进行的 氧化还原反应 两电极：两个 活动性不同 的电极 一溶液： 电解质 溶液 回路：形成 闭合 回路，内电路：电解质溶液作离子导体；外电路：导线作电子导体 【典例2】下列装置不能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．装置中有活泼性不同的Zn和Cu电极，电解质为溶液，Zn能与发生自发氧化还原反应（），电极插入溶液且直接接触形成闭合回路，能形成原电池，A不符合题意； B．装置中两个电极均为C（同种惰性电极），活泼性相同，无法形成电势差，不能发生电子转移，不满足原电池对不同电极的要求，不能形成原电池，B符合题意； C．装置为双液原电池，Zn（负极）和Cu（正极）分别插入和溶液，盐桥平衡电荷，外电路有电流表形成闭合回路，Zn与发生自发氧化还原反应（），能形成原电池，C不符合题意； D．装置中有活泼性不同的Fe（活泼金属）和C（惰性电极），电解质为溶液，Fe能与发生自发氧化还原反应（），外电路有电流表形成闭合回路，能形成原电池，D不符合题意； 故答案选B。 【变式2-1】原电池的构成不需要的条件是 A．电极材料 B．电解质溶液 C．外接电源 D．闭合回路 【答案】C 【详解】原电池通过自发氧化还原反应将化学能转化为电能，其构成条件包括：电极材料（活性差异）、电解质溶液（离子导电）、闭合回路（形成电流）。外接电源（C）是电解池（非自发反应）所需，而非原电池的必要条件； 答案选C。 【变式2-2】下列装置中，不能构成原电池的是 A．Zn片、Cu片、稀H2SO4溶液、导线 B．Zn片、石墨、CuSO4溶液、导线 C．Zn片、Zn片、稀H2SO4溶液、导线 D．Fe片、Cu片、NaCl溶液、导线 【答案】C 【详解】原电池需满足两个不同活泼性的电极、电解质溶液、闭合回路及自发氧化还原反应等条件。 A．Zn和Cu活泼性不同，Zn与稀可发生自发的氧化还原反应，导线连接形成闭合回路，形成电流，可构成原电池，故A不符合题意； B．Zn和石墨活泼性不同，Zn与溶液可发生自发的氧化还原反应，导线连接形成闭合回路，能构成原电池，故B不符合题意； C．两Zn片活性相同，不满足“两个活泼性不同的电极”这一条件，不能构成原电池，故C符合题意； D．Fe、Cu活泼性不同，NaCl溶液为电解质，可发生吸氧腐蚀，属于氧化还原反应，导线连接形成闭合回路，能构成原电池，故D不符合题意； 故选C。 【变式2-3】某化学兴趣小组自制的盐水彩灯装置如图所示，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是 选项 电极a(正极) 电极b(负极) X A Al Mg 乙醇 B Zn Pt 稀硫酸 C Cu Fe 硫酸铜溶液 D 金刚石 Zn 稀硫酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．X为乙醇，乙醇是非电解质，无法导电，不能形成原电池，A错误； B．Zn比Pt活泼，应作负极，Pt为正极，B错误； C．Fe比Cu活泼，Fe作负极（b），Cu作正极（a），X为硫酸铜溶液，负极Fe失电子，正极Cu2+得电子，发生自发氧化还原反应，形成原电池产生电流，C正确； D．金刚石不导电，无法作为电极形成闭合回路，D错误； 故选C。 题型03 原电池工作原理 原电池工作原理（以铜锌原电池、硫酸铜溶液作电解质溶液为例） 电极名称 负极 正极 电极材料 锌 铜或石墨 电极反应 Zn-2e- =Zn2+ Cu2++2e- = Cu 电极质量变化 减小 增大 反应类型 氧化 反应 还原 反应 电子流向 由 负 极沿导线流向 正 极 电流方向 从 正 极沿导线流向 负 极 离子移向 阳离子移向 正 极，阴离子移向 负 极 【典例3】锌铜原电池(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，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【答案】B 【分析】根据装置图，Zn比Cu活泼，则Zn极为负极，发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+；Cu极为正极，发生还原反应：Cu2++2e-=Cu；电池内电路中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 【详解】A．分析可知，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，A错误； B．Zn极为负极，发生Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，电池反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，B正确； C．在外电路中，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极，C错误； D．电池内电路中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中的K+移向正极区，即CuSO4溶液，D错误； 故选B。 【变式3-1】CuZn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应) A．M为Zn电极，发生还原反应，失去电子 B．电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变 C．电池工作一段时间后，M和N两电极质量：M>N D．每转移0.2 mol电子，同时生成2.24 L Cl2 【答案】B 【分析】由题干图示中电子转移的方向可知，M即为负极，失去电子，发生氧化反应，故M为Zn，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，M为Zn电极，发生氧化反应，失去电子，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，A错误； B．由分析可知，电池工作一段时间后，溶液溶质由CuCl2转化为ZnCl2，若不考虑水解反应，溶液的pH保持不变，B正确； C．由分析可知，M为Zn，电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，N为Cu，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，电池工作一段时间后，M电极质量减少，N电极质量增大，故两电极质量不相同，M和N两电极质量：M<N，C错误； D．由分析可知，该电极反应中不生成Cl2，D错误； 故答案为B。 【变式3-2】一种铝-空气电池工作原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是 A．镍电极附近溶液的pH增大 B．铝合金电极质量减小 C．电子的流动方向为a电极→电解液→b电极→负载→a电极 D．a电极上发生氧化反应，失去电子 【答案】C 【分析】该铝-空气电池为原电池，Al失电子生成，铝合金（a电极）为负极，电极反应为：；通入空气的电极为正极，镍电极（b电极）为正极，电极反应为：。 【详解】A．镍电极为正极，电极反应为：，氢氧根离子浓度增大，故镍电极附近溶液的pH增大，A正确； B．铝合金为负极，电极反应为：，反应消耗铝，铝合金电极质量减小，B正确； C．电子由负极沿导线流向正极，即由a电极→负载→b电极，电子不能通过电解质溶液，C错误； D．根据分析，a电极为负极，失去电子，发生氧化反应，D正确； 故选C。 【变式3-3】微生物电池是一种借助微生物实现化学能转化为电能的装置，某微生物电池的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极II的电极反应式为 B．电路中转移4mol时，理论上电极II室溶液质量增加36g C．电极I室的通过质子交换膜移向电极II室 D．温度越高速率越快，电池工作效率越高 【答案】D 【分析】电极I为负极，葡萄糖被氧化为二氧化碳，电极II为正极，氧气得电子并与质子结合生成水。 【详解】A．根据质子交换膜可推测电解液呈酸性，电极Ⅱ为正极，电极反应式为，A正确； B．电路中转移时，理论上电极Ⅱ室有进入溶液，同时通过质子交换膜有进入，溶液质量共增加36 g，B正确； C．电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，正极得电子，带负电，移向正极，C正确； D．温度过高微生物会失活，电池工作效率不一定越高，D错误； 答案选D。 题型04 电极反应式书写 书写步骤： 一、明确变价原料和产物 二、确定失去电子或得到电子数目 三、根据电荷守恒和溶液环境配平 四、根据质量守恒，缺少的原子用H2O配平 【典例4】常温下，甲、乙两位同学利用原电池检测金属的活动性顺序，两人均用镁片与铝片作电极，甲同学将电极放入的溶液中，乙同学将电极放入的NaOH溶液中，装置如图所示。下列说法错误的是 A．甲池中镁片为正极 B．乙池中移向镁片 C．乙池中总反应的离子方程式： D．利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意选择合适的电解质溶液 【答案】A 【分析】甲池中电解质溶液为溶液，镁的金属活动性比铝强，能与硫酸优先反应失去电子，故镁片为负极，电极反应式为：，铝片为正极，电极反应式为：；乙池中电解质溶液为NaOH溶液，铝能与NaOH溶液反应，铝片作为负极，电极反应式为：，镁片作为正极，电极反应式为：，据此分析解答。 【详解】A．甲池中电解质溶液为溶液，镁的金属活动性比铝强，能与硫酸优先反应失去电子，故镁片为负极，铝片为正极，A错误； B．乙池中电解质溶液为NaOH溶液，铝能与NaOH溶液反应，铝片作为负极，镁片作为正极；原电池中阳离子移向正极，为阳离子，故移向正极镁片，B正确； C．乙池中铝与NaOH溶液反应生成和，结合分析可知总反应离子方程式为，C正确； D．甲池酸性溶液中，镁片作为负极，乙池碱性溶液中，铝片作为负极，说明利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意选择合适的电解质溶液，D正确； 故答案选A。 【变式4-1】某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是 A．空气中的O2在b极发生还原反应 B．质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 C．转移4 mol电子时消耗H2 44.8 L（标准状况） D．a极电极反应式为H2+2OH-+2e-=2H2O 【答案】D 【分析】在氢燃料电池中，通入氢气的a极发生失电子的氧化反应：H2 - 2e⁻ = 2H+，为负极，通入空气（含氧气）的b极发生得电子的还原反应：O2+4H++4e-=2H2O，为正极。 【详解】A．b极通入空气（含O2），为正极，O2在正极得电子发生还原反应，A正确； B．a极为负极（通入H2），产生H+，质子（H+）通过质子交换膜从负极（a极）移向正极（b极），B正确； C．a极反应为H2 - 2e⁻ = 2H+，转移4 mol电子时消耗H2 2 mol，标准状况下体积为2 mol×22.4L/mol=44.8 L，C正确； D．质子交换膜燃料电池中电解质为酸性，a极（负极）反应式应为H2 - 2e⁻ = 2H+，D错误； 故选D。 【变式4-2】一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 【答案】B 【分析】锌—空气电池工作时，Zn发生失电子的反应生成Zn(OH)2，锌作负极，石墨作正极，负极反应式为Zn+2OH-+2e-=Zn(OH)2，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，据此分析解答。 【详解】A．锌-空气电池工作时，锌作负极，石墨作正极，A正确； B．放电时电子由负极流出，经过导线流入正极，不能进入电解质溶液中，B错误； C．放电时锌作负极，石墨作正极，正极上氧气得电子生成OH-，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确； D．空气中的CO2等酸性气体会与KOH凝胶反应，导致电解质的碱性减弱，会影响锌-空气电池的性能，D正确； 故答案为：B。 【变式4-3】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【详解】A．银锌纽扣电池中，Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A正确； B．正极Ag2O发生还原反应，Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，B错误； C．电池工作时，正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，C错误； D．电池工作时，阳离子(K+)向正极(Ag2O)移动，D错误； 故选A。 题型05 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例5】一种水系电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A．Zn为负极，发生氧化反应 B．当Zn极质量变化65 g时，极质量变化1 g C．极发生的电极反应式： D．工作时，电流由电极沿外电路流向Zn电极，再通过内电路流回电极 【答案】B 【分析】Zn-MnO2水系电池以锌、MnO2为电极，ZnSO4溶液作电解质溶液，则负极为锌箔，正极为MnO2，负极反应：Zn-2e-=Zn2+，正极反应：。 【详解】A．Zn-MnO2水系电池以锌、MnO2为电极，Zn为活泼金属，在原电池中作负极，失去电子发生氧化反应，A正确； B．由分析可知，Zn极反应为：Zn-2e-=Zn2+（1mol Zn失去2mol e-），65g Zn的物质的量为=1mol，转移2mol e-，MnO2极反应为：（1mol MnO2得1mol e-，质量增加1g），则2mol e-对应2mol MnO2反应，质量增加2g，而非1g，B错误； C．由分析可知，MnO2极作正极，Mn从+4价降为+3价，电极反应式为：，电荷、原子均守恒，C正确； D．电流在外电路由正极（MnO2）流向负极（Zn），内电路通过离子定向移动（阳离子移向正极，阴离子移向负极）形成回路，最终流回MnO2电极，D正确； 故选B。 【变式5-1】某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是 A．空气中的O2在b极发生还原反应 B．质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 C．转移4 mol电子时消耗H2 44.8 L（标准状况） D．a极电极反应式为H2+2OH-+2e-=2H2O 【答案】D 【分析】在氢燃料电池中，通入氢气的a极发生失电子的氧化反应：H2 - 2e⁻ = 2H+，为负极，通入空气（含氧气）的b极发生得电子的还原反应：O2+4H++4e-=2H2O，为正极。 【详解】A．b极通入空气（含O2），为正极，O2在正极得电子发生还原反应，A正确； B．a极为负极（通入H2），产生H+，质子（H+）通过质子交换膜从负极（a极）移向正极（b极），B正确； C．a极反应为H2 - 2e⁻ = 2H+，转移4 mol电子时消耗H2 2 mol，标准状况下体积为2 mol×22.4L/mol=44.8 L，C正确； D．质子交换膜燃料电池中电解质为酸性，a极（负极）反应式应为H2 - 2e⁻ = 2H+，D错误； 故选D。 【变式5-2】利用反应构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电池工作一段时间，电极A附近pH值变小 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阳离子交换膜 C．电极B的反应式为 D．当有7.84 L (标准状况)生成时，转移电子的物质的量为1.2 mol 【答案】B 【分析】由题干装置图可知，左池通入生成，失去电子，电极A为原电池的负极，反应式为，右池通入生成，得到电子，电极B为原电池的正极，反应式为，据此分析解题。 【详解】A．电极A为负极，发生氧化反应：，反应消耗，导致电极A附近浓度减小，pH变小，A正确； B．电池工作时，负极消耗，正极生成，为补充负极消耗的，需从正极向负极移动，应选用阴离子交换膜，而非阳离子交换膜，B错误； C．电极B为正极，发生还原反应，碱性条件下电极反应式为，C正确； D．标准状况下7.84 L 物质的量为0.35 mol ，总反应中7 mol 转移24 mol 电子，则0.35 mol 转移电子为，D正确； 故答案选B。 【变式5-3】硅锰原电池在酸性环境下的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为：Si＋2H2O-4e-=SiO2＋4H＋ B．每当正极区溶液质量增加44.5 g，就有1 mol e-从右向左穿过质子交换膜 C．放电过程中，负极附近溶液pH减小 D．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳，电池寿命更长 【答案】C 【分析】由图可知，在碳硅电极上Si被氧化生成SiO2，则碳硅电极为负极，电极反应式为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+；在MnO2电极上MnO2被还原生成Mn2+，则MnO2电极为正极，电极反应式为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O； 【详解】A．正极发生还原反应，应得到电子。选项中电极反应式为Si失去电子生成SiO2，是氧化反应，为负极反应式，A错误； B．质子交换膜允许H+通过，电子不能穿过交换膜（电子通过外电路移动）。且H+从负极区（左）向正极区（右）移动，B错误； C．负极反应为Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+，生成H+且消耗水使负极附近H+浓度增大，pH减小，C正确； D．酸性环境中Si生成SiO2可能覆盖电极导致反应受阻，而碱性环境下Si与NaOH反应生成可溶性硅酸盐，可能避免电极钝化，但若未形成原电池时Si易与NaOH自反应，反而缩短寿命，D错误； 故选C。 题型06 原电池的应用 1、形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2、设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3、判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 【典例6】下图是原电池的装置图。请回答下列问题： (1)若溶液C为稀硫酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为 ，反应进行一段时间后，溶液C的酸性 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。 (2)若将反应设计成如上图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为 ，B极的电极反应式为 。 (3)若A极为，B极为，溶液C为溶液，则极发生 反应，电极反应式为 。 【答案】(1) 2H++2e-= H2↑ 减弱 (2) 铜（或Cu） （或） (3) 还原 【详解】（1）若溶液C为稀硫酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，形成原电池，自发总方程式是Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑, A电极做正极，电极方程式是2H++2e-= H2↑, 反应进行一段时间后，氢离子被消耗，溶液C的酸性减弱，故答案是2H++2e-= H2↑；减弱。 （2）若将反应设计成如上图所示的原电池装置，铜化合价升高，失电子，铜金属做负极，正极采用惰性电极，如石墨棒，则A极(负极)材料为铜，B极的电极反应式为（或），故答案是铜（或Cu）；（或）。 （3）若A极为，B极为，溶液C为溶液，Zn的活泼性比Cu大，发生的总反应方程式是，为负极，为正极，则极发生还原反应，电极方程式是，故答案是还原；。 【变式6-1】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。下列说法正确的是 A．电解质溶液Y是溶液 B．X电极发生的电极反应为 C．盐桥中的移向溶液 D．若两电极初始质量相等，当电路中转移0.2 mol的电子，两电极质量差28 g 【答案】D 【分析】氧化还原反应：中，Cu失去电子被氧化，作负极，Ag+得到电子被还原，在正极上参加反应，因此负极材料为Cu，正极Ag+得到电子生成Ag，因此正极的电解质溶液选择AgNO3溶液，即X为Cu，Y为AgNO3溶液； 【详解】A．由分析知，Y应为AgNO3，以提供Ag⁺参与正极反应，而A错误； B．由分析知，X电极是负极（Cu电极），发生氧化反应，电极反应为， B错误； C．盐桥中阳离子（K+）移向正极（Ag电极所在溶液，含Ag+），而非CuSO4溶液，C错误； D．转移0.2 mol电子时，负极Cu溶解0.1 mol（质量减少6.4 g），正极析出0.2 mol Ag（质量增加21.6 g），质量差为6.4 + 21.6 = 28 g，D正确； 故答案选D。 【变式6-2】为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol/L的硫酸 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 200.0 mL 25℃ 0 Ⅱ 2.0 g 200.0 mL 35℃ 0 Ⅲ 2.0 g 200.0 mL T℃ 0.1 g 下列叙述错误的是 A．实验Ⅰ和Ⅱ可探究温度对反应速率的影响 B．为了探究原电池对反应速率的影响，必须控制 C．根据该实验方案，产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D．该方案无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响 【答案】C 【详解】A．实验I和Ⅱ的温度不同，其他条件相同，可以探究温度对反应速率的影响，A正确； B．实验Ⅲ与Ⅱ中硫酸铜为单一变量，需温度相同（），B正确； C．实验Ⅲ的温度为35℃，因原电池效应反应速率最快，所需时间最短，Ⅱ温度高于I，时间次之，I最慢，故产生相同气体体积所需时间：Ⅲ<Ⅱ<Ⅰ，C错误； D．所有实验中硫酸浓度均为0.2 mol/L，未改变浓度变量，无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响，D正确； 故选C。 【变式6-3】对下列装置或图像分析不正确的是 A．金属活动性顺序为Zn>Fe>Cu B．该装置可制备并能较长时间观察其颜色 C．将两份过量的锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的溶液，产生的体积(L)与时间(min)的关系 D．若，工作时，A电极的质量减轻，此时应选择用阴离子交换膜 【答案】C 【详解】A．图A中，左侧Fe-Cu原电池，Fe作负极（较活泼），右侧Fe-Zn原电池，Zn作负极（较活泼），可判断金属活动性Zn>Fe>Cu，A正确； B．图B为电解装置，Fe作阳极（接电源正极）溶解生成，阴极产生排除氧气同时生成，煤油隔绝空气，可制备并长时间观察白色沉淀，B正确； C．a中加，Zn置换出Cu形成原电池，加快反应速率，但Zn过量时体积由硫酸决定，故a反应快且最终体积与b相同，图像中a产生气体更少，b产生气体更多，题中图像不符合，C错误； D．图D中A电极质量减轻（Ag溶解，）为负极，B为正极（），为维持电荷平衡，B极区域的阴离子通过中间交换膜到左边，需阴离子交换膜，D正确； 故答案选C。 题型07 化学电源-一次电池与二次电池 一、一次电池 一次电池是放电后不可充电的电池，电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池。 （1）碱性锌锰干电池 总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn - 2e- + 2OH- ==Zn(OH)2 正极反应式：2MnO2 + 2e- + 2H2O==2MnO(OH) + 2OH- （2）锌银电池—纽扣电池 总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极反应式：Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－ 二、二次电池 （1）铅蓄电池： 总反应式： 负极反应式：Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极反应式：PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 【典例7】下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是 A．碱性锌锰电池 B．手机用锂电池 C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池 【答案】A 【详解】A、碱性锌锰电池属于一次电池，不属于可充电电池； B、手机用锂电池属于可充电电池； C、汽车用铅蓄电池属于可充电电池； D、玩具用镍氢电池属于可充电电池； 故选A。 【变式7-1】酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．放电时负极反应为 B．电池工作时，向负极方向移动 C．在负极上发生还原反应 D．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 【答案】A 【详解】A．酸性锌锰干电池中，锌筒作负极，放电时锌失去电子发生氧化反应，负极反应式为，A正确； B．电池工作时，阳离子向正极移动，为阳离子，应向正极方向移动，B错误； C．是正极的活性物质，在正极上得到电子发生还原反应，C错误； D．石墨电极不参与反应，作电池的正极，放电时石墨未被氧化，D错误； 故答案选A。 【变式7-2】锌锰电池是生活中常用的一种化学电源，酸性锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示，下列有关说法错误的是 A．二者均属于一次电池 B．二者的正极反应式均为： C．二者分别消耗锌，都将转移电子 D．碱性锌锰电池比酸性锌锰电池工作寿命长 【答案】B 【详解】A．一次电池是放电后不能充电重复使用的电池，酸性和碱性锌锰电池均为一次性电池，A正确； B．酸性锌锰电池电解液为（酸性），正极MnO2在酸性条件下的反应式为：，B错误； C．锌的物质的量为，锌作为负极失电子，无论酸性还是碱性条件，Zn均失去2个电子生成，所以0.1 mol Zn转移0.2mol电子，C正确； D．碱性锌锰电池中锌粉与电解液接触均匀，反应平稳，且避免酸性电解液对锌筒的腐蚀，工作寿命更长，D正确； 故选B。 【变式7-3】电动自行车、汽车等都要用到铅酸蓄电池(如图所示)，下列关于该电池的说法错误的是 已知：放电时，该电池的总反应式为。 A．铅酸蓄电池为二次电池 B．放电时，往Pb电极方向迁移 C．放电时，正、负电极上的质量均增大 D．放电时，电解质溶液中的溶质质量减小 【答案】B 【分析】铅酸蓄电池放电时，作负极，电极反应式为；作正极，电极反应式为。 【详解】A．铅酸蓄电池可以反复充放电使用，属于二次电池，A正确； B．放电时，电解质溶液中的阳离子向正极移动，铅酸蓄电池中为正极，即H+向电极方向移动，B错误； C．根据分析可知，放电时正、负电极均生成硫酸铅，正、负电极质量均增大，C正确； D．由于放电时，负极消耗溶液中的硫酸根，正极消耗溶液中的氢离子和硫酸根，故电解质溶液的溶质硫酸的质量减小，D正确； 故选B。 题型08 化学电源-燃料电池与新型电池 一、燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （1）酸性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2 – 4e- = 4H+ 正极反应式：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O （2）碱性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2 – 4e- + 4OH- = 2H2O 正极反应式：O2 + 4e- +2H2O= 4OH- 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 二、新型电池 例：熔融盐电池 比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。 正极：O2＋2CO2＋4e－ ═ 2CO32－； 负极：2CO＋2CO32-－4e－ ═ 4CO2； 总反应：2CO＋O2 ═ 2CO2 【典例8】回答下列问题。 (1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 口通入；电池工作时，向 极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导，则电池工作时负极电极反应式为 。 (2)银锌电池总反应为：则负极电极反应式： 。正极电极反应式： 。 (3)铅酸蓄电池反应为。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。 ①铅酸蓄电池的负极材料是 (填“Pb”或“”)极。 ②放电时负极电极反应式为： 。 【答案】(1) b X (2) (3) Pb 【详解】（1）①由电子的移动方向可知，从a口通入氢气的X电极为负极，则从b口通入氧气的Y电极为正极，溶液中的氢氧根离子向负极X移动； ②若用固体金属氧化物陶瓷作电解质，通入氢气的电极为负极，氧离子作用下氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，电极反应式为； （2）由总反应可知，锌电极为负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为；氧化银电极为正极，水分子作用下氧化银在正极得到电子发生还原反应生成银和OH-，正极电极反应式为； （3）①由总反应可知，放电时，铅为原电池的负极； ②硫酸根离子存在下铅失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，负极电极反应式为。 【变式8-1】利用如图装置可达到烟气脱硫和获得电能的功能。下列说法错误的是 A．多孔电极的电极反应式为 B．工作一段时间后，右室电解质溶液的pH不变 C．理论上，相同条件下吸收SO2的体积和产生H2的体积相同 D．工作一段时间后，左室不需要补充Fe2(SO4)3溶液 【答案】A 【分析】如图装置可达到烟气脱硫和获得电能的功能，则此装置为原电池。在左侧多孔电极，Fe2+-e-=Fe3+，则此电极为负极；右侧光催化电极，2H++2e-=H2↑，则此电极为正极。 【详解】A．由分析可知，左侧多孔电极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+，左室溶液中，发生反应为SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2+++4H+，A错误； B．电池工作时，右侧光催化电极发生反应为2H++2e-=H2↑，左室溶液中的部分H+，透过质子交换膜进入右室溶液中，根据电子得失守恒，最终左室转移入右室的H+与右室消耗的H+的物质的量相等，使右室溶液中H+的物质的量不变，所以工作一段时间后，右室电解质溶液的pH不变，B正确； C．在同一原电池中，两电极得失电子的总数相等，则理论上，n(SO2)=n(H2)，相同条件下吸收SO2的体积和产生H2的体积相同，C正确； D．工作一段时间后，左室硫酸铁与二氧化硫转化成硫酸亚铁，硫酸亚铁在电极上失去电子转化为硫酸铁，所以不需要补充Fe2(SO4)3溶液，D正确； 故选A。 【变式8-2】近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移，下列说法错误的是 A．“双极膜”中间层中的在电场作用下移向锌电极 B．催化电极上的电势比锌电极上的高 C．电池工作时，催化电极上发生的电极反应为 D．催化电极表面产生0.1 mol 时，锌电极质量减少26 g 【答案】A 【分析】根据图知，锌电极为负极，失去电子发生氧化反应生成[Zn(OH)4]2-：，催化电极为正极，硝酸根离子得到电子发生还原反应生成铵根离子：； 【详解】A．原电池中氢离子在电场作用下移向正极催化电极，A错误；    B．锌电极为负极，催化电极为正极，催化电极的电势比锌电极的高，B正确； C．催化电极为正极，硝酸根离子得到电子发生还原反应生成铵根离子：，C正确； D．，则催化电极表面产生0.1mol时，转移0.8mol电子，那么反应0.4molZn，锌电极质量减少0.4mol×65g/mol=26 g，D正确； 故选A。 【变式8-3】等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是 A．该装置可以在高温下工作 B．依次为阴离子、阳离子交换膜 C．负极反应式为 D．该装置工作时，电能转化为化学能 【答案】BC 【分析】这是原电池装置，将化学能转化为电能的装置，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，阳离子移向正极，阴离子移向负极，从而达到脱盐目的。 【详解】A．高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误； B．原电池内电路中：阳离子移向正极，阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜，X为阴离子交换膜，B正确； C．由题图可知，负极为有机废水中CH3COO-失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确； D．该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误； 故选BC。 题型09 电源使用与回收 化学电池的回收利用 废旧电池中常含有 重金属 、酸 和 碱 等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。因此，应当重视废旧电池的回收利用，既可以减少环境污染，又可以节约资源。 【典例9】化学与生活联系紧密。下列有关叙述错误的是 A．废旧镍镉电池属于有害垃圾 B．CO2排放过多会导致温室效应 C．钢铁在潮湿环境中易发生电化学腐蚀 D．BaCO3可用作医疗上肠胃检查的“钡餐” 【答案】D 【详解】A．废旧镍镉电池中含有的镍、镉都是重金属，会污染环境，所以废旧镍镉电池属于有害垃圾，A正确； B．CO2能吸收地面的长波辐射，并能防止热量散失，从而使大气不断变暖，所以CO2排放过多会导致温室效应，B正确； C．在潮湿环境中，钢铁中的Fe、C与浮在表面的水膜易形成原电池，从而发生电化学腐蚀，C正确； D．BaCO3易溶于胃酸，并使人发生中毒，所以不可用作医疗上肠胃检查的“钡餐”，D错误； 故选D。 【变式9-1】各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B．废电池必须进行集中处理，因为电池外壳为贵重金属材料，需要回收利用 C．长春应用化学研究所自主研发的锂离子碳硅电池，可实现化学能转化为电能 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【答案】C 【详解】A．锂离子电池的电解液是锂盐的有机溶剂溶液，例如六氟磷酸锂的碳酸酯溶液，以保证锂离子稳定而顺利地传导，因金属锂与水溶液（如KOH溶液）会发生剧烈反应，导致电池失效，A错误； B．废电池集中处理的目的是防止重金属（如Cd、Pb）污染环境，而非回收贵金属外壳（普通电池外壳多为铁或锌），B错误； C．锂离子碳硅电池属于二次电池，放电时是原电池，通过氧化还原反应将储存的化学能转化为电能，符合此原理，C正确； D．太阳能电池的核心材料是半导体单质硅（高纯度），二氧化硅（SiO2）是绝缘体，无法用于光电转换，D错误； 故选C。 【变式9-2】化学与生活联系密切，下列说法错误的是 A．推广氢燃料电池汽车，减少氮氧化物的排放 B．为保护地下钢管不受腐蚀，可将其与直流电源负极相连 C．煤、石油、天然气是不可再生能源，风能、生物质能、沼气是可再生能源 D．纽扣银锌电池体形小，含有害物质少，用后不用分类回收，可以随意处理 【答案】D 【详解】A．推广氢燃料电池汽车，该过程中没有氮元素参与反应，能减少氮氧化物排放，A正确； B．为保护地下钢管不受腐蚀，可以利用外接电源的阴极保护法，可将其与直流电源负极相连，B正确； C．风能，生物质能，沼气是通过太阳光的照射和水的循环来形成的，太阳光可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源；煤、石油和天然气属于三大化石燃料，都属于不可再生的能源，C正确； D．纽扣银锌电池含有重金属，能够引起环境污染，使用完后，应回收,不能随意丢弃，D错误； 故本题选D。 【变式9-3】等化学与生活息息相关，下列说法正确的是 A．废弃铅蓄电池须作深埋处理 B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．太阳能电池板可将电能转化为化学能 D．用天然气(CH4)代替煤气(H2、CO等)作为燃料，若保持进气口不变，则应调小进风口 【答案】B 【详解】A．废弃铅蓄电池中含有重金属，不能深埋处理，会造成污染，应集中回收处理，故A错误； B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，锌做负极，铜做正极被保护，不易产生铜绿，故B正确； C．太阳能电池板是将太阳能转化为电能，故C错误； D．用天然气代替煤气(、等)作为燃料，同体积的天然气耗氧量大于煤气，应调大进风口，故D错误。 答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池 题型01 原电池定义及能量转化 题型02 原电池的构成条件 题型03 原电池工作原理 题型04 电极反应式书写 题型05 原电池中的守恒关系 题型06 原电池的应用 题型07 化学电源—一次电池与二次电池 题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 题型09 电源使用与回收 题型01 原电池定义及能量转化 原电池定义及能量转化 原电池是将 直接转化为 的装置 【典例1】下列装置能实现化学能直接转化为电能的是 A．电解冶炼金属钠 B．铜锌原电池 C．火力发电 D．太阳能电池 A．A B．B C．C D．D 【变式1-1】下列装置或过程能实现化学能转化为热能的是 A B C D 风力发电 水果电池 燃料燃烧 手机充电 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是 A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 【变式1-3】化学与生活、生产、社会密切相关，下列说法中错误的是 A．使用含氟牙膏能预防龋齿，是发生了沉淀的转化 B．将草木灰与铵态氮肥混合施用，可降低氮肥的肥效 C．燃料电池发电相较火力发电，不仅能量转化率高，而且更绿色 D．合成氨工业采用铁触媒做催化剂，目的是加快反应速率，提高NH3的产率 题型02 原电池的构成条件 原电池的构成条件： 一反应：自发进行的 两电极：两个 的电极 一溶液： 溶液 回路：形成 回路，内电路：电解质溶液作离子导体；外电路：导线作电子导体 【典例2】下列装置不能形成原电池的是 A． B． C． D． 【变式2-1】原电池的构成不需要的条件是 A．电极材料 B．电解质溶液 C．外接电源 D．闭合回路 【变式2-2】下列装置中，不能构成原电池的是 A．Zn片、Cu片、稀H2SO4溶液、导线 B．Zn片、石墨、CuSO4溶液、导线 C．Zn片、Zn片、稀H2SO4溶液、导线 D．Fe片、Cu片、NaCl溶液、导线 【变式2-3】某化学兴趣小组自制的盐水彩灯装置如图所示，下列电池组合正确且能使彩灯亮起来的是 选项 电极a(正极) 电极b(负极) X A Al Mg 乙醇 B Zn Pt 稀硫酸 C Cu Fe 硫酸铜溶液 D 金刚石 Zn 稀硫酸 A．A B．B C．C D．D 题型03 原电池工作原理 原电池工作原理（以铜锌原电池、硫酸铜溶液作电解质溶液为例） 电极名称 负极 正极 电极材料 电极反应 电极质量变化 反应类型 反应 反应 电子流向 由 极沿导线流向 极 电流方向 从 极沿导线流向 极 离子移向 阳离子移向 极，阴离子移向 极 【典例3】锌铜原电池(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，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【变式3-1】CuZn (假设起始时两电极质量完全相同)原电池的装置示意图如图，下列说法正确的是(不考虑水解反应) A．M为Zn电极，发生还原反应，失去电子 B．电池工作一段时间后，溶液的pH保持不变 C．电池工作一段时间后，M和N两电极质量：M>N D．每转移0.2 mol电子，同时生成2.24 L Cl2 【变式3-2】一种铝-空气电池工作原理如图所示。电池工作时，下列说法错误的是 A．镍电极附近溶液的pH增大 B．铝合金电极质量减小 C．电子的流动方向为a电极→电解液→b电极→负载→a电极 D．a电极上发生氧化反应，失去电子 【变式3-3】微生物电池是一种借助微生物实现化学能转化为电能的装置，某微生物电池的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极II的电极反应式为 B．电路中转移4mol时，理论上电极II室溶液质量增加36g C．电极I室的通过质子交换膜移向电极II室 D．温度越高速率越快，电池工作效率越高 题型04 电极反应式书写 书写步骤： 一、明确变价原料和产物 二、确定失去电子或得到电子数目 三、根据电荷守恒和溶液环境配平 四、根据质量守恒，缺少的原子用H2O配平 【典例4】常温下，甲、乙两位同学利用原电池检测金属的活动性顺序，两人均用镁片与铝片作电极，甲同学将电极放入的溶液中，乙同学将电极放入的NaOH溶液中，装置如图所示。下列说法错误的是 A．甲池中镁片为正极 B．乙池中移向镁片 C．乙池中总反应的离子方程式： D．利用原电池反应判断金属活动性顺序时，应注意选择合适的电解质溶液 【变式4-1】某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是 A．空气中的O2在b极发生还原反应 B．质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 C．转移4 mol电子时消耗H2 44.8 L（标准状况） D．a极电极反应式为H2+2OH-+2e-=2H2O 【变式4-2】一种锌-空气电池的简易装置结构如图所示。下列说法错误的是 A．金属Zn为负极 B．电子流动方向：Zn→KOH凝胶→石墨 C．石墨电极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- D．空气中的CO2等酸性气体会影响电池的性能 【变式4-3】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 题型05 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例5】一种水系电池的工作原理如图所示。 下列叙述错误的是 A．Zn为负极，发生氧化反应 B．当Zn极质量变化65 g时，极质量变化1 g C．极发生的电极反应式： D．工作时，电流由电极沿外电路流向Zn电极，再通过内电路流回电极 【变式5-1】某种氢燃料客车搭载的质子交换膜燃料电池的结构如图所示。下列说法错误的是 A．空气中的O2在b极发生还原反应 B．质子从a极区通过质子交换膜进入b极区 C．转移4 mol电子时消耗H2 44.8 L（标准状况） D．a极电极反应式为H2+2OH-+2e-=2H2O 【变式5-2】利用反应构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法错误的是 A．电池工作一段时间，电极A附近pH值变小 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阳离子交换膜 C．电极B的反应式为 D．当有7.84 L (标准状况)生成时，转移电子的物质的量为1.2 mol 【变式5-3】硅锰原电池在酸性环境下的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．正极的电极反应式为：Si＋2H2O-4e-=SiO2＋4H＋ B．每当正极区溶液质量增加44.5 g，就有1 mol e-从右向左穿过质子交换膜 C．放电过程中，负极附近溶液pH减小 D．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳，电池寿命更长 题型06 原电池的应用 1、形成原电池后，可 氧化还原的化学反应速率； 2、设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用 作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性 于负极材料； 3、判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 【典例6】下图是原电池的装置图。请回答下列问题： (1)若溶液C为稀硫酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为 ，反应进行一段时间后，溶液C的酸性 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。 (2)若将反应设计成如上图所示的原电池装置，则A极(负极)材料为 ，B极的电极反应式为 。 (3)若A极为，B极为，溶液C为溶液，则极发生 反应，电极反应式为 。 【变式6-1】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。下列说法正确的是 A．电解质溶液Y是溶液 B．X电极发生的电极反应为 C．盐桥中的移向溶液 D．若两电极初始质量相等，当电路中转移0.2 mol的电子，两电极质量差28 g 【变式6-2】为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol/L的硫酸 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 200.0 mL 25℃ 0 Ⅱ 2.0 g 200.0 mL 35℃ 0 Ⅲ 2.0 g 200.0 mL T℃ 0.1 g 下列叙述错误的是 A．实验Ⅰ和Ⅱ可探究温度对反应速率的影响 B．为了探究原电池对反应速率的影响，必须控制 C．根据该实验方案，产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D．该方案无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响 【变式6-3】对下列装置或图像分析不正确的是 A．金属活动性顺序为Zn>Fe>Cu B．该装置可制备并能较长时间观察其颜色 C．将两份过量的锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的溶液，产生的体积(L)与时间(min)的关系 D．若，工作时，A电极的质量减轻，此时应选择用阴离子交换膜 题型07 化学电源-一次电池与二次电池 一、一次电池 一次电池是放电后不可充电的电池，电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池。 （1）碱性锌锰干电池 总反应式： 负极反应式： 正极反应式： （2）锌银电池—纽扣电池 总反应式： 负极反应式： 正极反应式： 二、二次电池 （1）铅蓄电池： 总反应式： 负极反应式： 正极反应式： 【典例7】下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是 A．碱性锌锰电池 B．手机用锂电池 C．汽车用铅蓄电池 D．玩具用镍氢电池 【变式7-1】酸性锌锰干电池的构造示意图如图。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．放电时负极反应为 B．电池工作时，向负极方向移动 C．在负极上发生还原反应 D．石墨电极作电池的负极，放电时石墨被氧化 【变式7-2】锌锰电池是生活中常用的一种化学电源，酸性锌锰电池和碱性锌锰电池的构造如下图所示，下列有关说法错误的是 A．二者均属于一次电池 B．二者的正极反应式均为： C．二者分别消耗锌，都将转移电子 D．碱性锌锰电池比酸性锌锰电池工作寿命长 【变式7-3】电动自行车、汽车等都要用到铅酸蓄电池(如图所示)，下列关于该电池的说法错误的是 已知：放电时，该电池的总反应式为。 A．铅酸蓄电池为二次电池 B．放电时，往Pb电极方向迁移 C．放电时，正、负电极上的质量均增大 D．放电时，电解质溶液中的溶质质量减小 题型08 化学电源-燃料电池与新型电池 一、燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （1）酸性氢氧燃料电池 负极反应式： 正极反应式： 总反应式： （2）碱性氢氧燃料电池 负极反应式： 正极反应式： 总反应式： 二、新型电池 例：熔融盐电池 比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650 ℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。 负极反应式： 正极反应式： 总反应式： 【典例8】回答下列问题。 (1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 口通入；电池工作时，向 极移动。 ②某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质可以传导，则电池工作时负极电极反应式为 。 (2)银锌电池总反应为：则负极电极反应式： 。正极电极反应式： 。 (3)铅酸蓄电池反应为。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水。 ①铅酸蓄电池的负极材料是 (填“Pb”或“”)极。 ②放电时负极电极反应式为： 。 【变式8-1】利用如图装置可达到烟气脱硫和获得电能的功能。下列说法错误的是 A．多孔电极的电极反应式为 B．工作一段时间后，右室电解质溶液的pH不变 C．理论上，相同条件下吸收SO2的体积和产生H2的体积相同 D．工作一段时间后，左室不需要补充Fe2(SO4)3溶液 【变式8-2】近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移，下列说法错误的是 A．“双极膜”中间层中的在电场作用下移向锌电极 B．催化电极上的电势比锌电极上的高 C．电池工作时，催化电极上发生的电极反应为 D．催化电极表面产生0.1 mol 时，锌电极质量减少26 g 【变式8-3】等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是 A．该装置可以在高温下工作 B．依次为阴离子、阳离子交换膜 C．负极反应式为 D．该装置工作时，电能转化为化学能 题型09 电源使用与回收 化学电池的回收利用 废旧电池中常含有 重金属 、酸 和 碱 等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。因此，应当重视废旧电池的回收利用，既可以减少环境污染，又可以节约资源。 【典例9】化学与生活联系紧密。下列有关叙述错误的是 A．废旧镍镉电池属于有害垃圾 B．CO2排放过多会导致温室效应 C．钢铁在潮湿环境中易发生电化学腐蚀 D．BaCO3可用作医疗上肠胃检查的“钡餐” 【变式9-1】各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是 A．手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B．废电池必须进行集中处理，因为电池外壳为贵重金属材料，需要回收利用 C．长春应用化学研究所自主研发的锂离子碳硅电池，可实现化学能转化为电能 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【变式9-2】化学与生活联系密切，下列说法错误的是 A．推广氢燃料电池汽车，减少氮氧化物的排放 B．为保护地下钢管不受腐蚀，可将其与直流电源负极相连 C．煤、石油、天然气是不可再生能源，风能、生物质能、沼气是可再生能源 D．纽扣银锌电池体形小，含有害物质少，用后不用分类回收，可以随意处理 【变式9-3】等化学与生活息息相关，下列说法正确的是 A．废弃铅蓄电池须作深埋处理 B．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 C．太阳能电池板可将电能转化为化学能 D．用天然气(CH4)代替煤气(H2、CO等)作为燃料，若保持进气口不变，则应调小进风口 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $