第07讲 化学反应与电能（寒假预习讲义）高一化学人教版

第07讲 化学反应与电能 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1：原电池模型 1.火力发电 （1）原理 通过化石燃料燃烧，使化学能转化为 能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。是化学能间接转化为 能。 （2）能量转化过程 （3）火力发电的弊端 ①化石燃料属于不可再生能源，用化石燃料发电会造成能源的浪费。 ②能量经过多次转化，利用率 ，能量损失 。 ③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质（如SO2、CO、NOx、粉尘等)，污染环境。 2.原电池工作原理 （1）原电池工作原理的实验探究 实验装置 实验步骤 ①将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 ③如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。 实验现象 ①当锌片与铜片插入稀硫酸时，锌片 ，有 产生，铜片上 产生； ②当用导线将锌片和铜片相连后，锌片 ，铜片上有 产生。 ③串联电流表后，电流表指针发生 。 原理分析 ①反应的离子方程式： ；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气。 ②锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生。 ③电流表指针偏转说明：导线中有 ；Cu片上有气泡说明：溶液中的 在铜片表面获得电子发生还原反应产生 ，从铜片上放出。 实验结论 锌—铜—稀硫酸构成了原电池装置，产生了电流，化学能转化为电能。 （2）原电池定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为 的装置， 反应本质：自发进行的 。 （3）原电池模型 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液， 从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向 移动(如SO)，阳离子向 移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在 上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)： (氧化反应)。 正极(铜极)： (还原反应)。 总反应： 。 （4）原电池构成条件 一看反应 看是否有能 进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是 不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或 ； ②两电极直接或间接 ； ③两电极插入 中 ①形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片 ，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生 （化学能转化为热能损耗）。 ②实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。 3.原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为 极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为 极。 ②根据电流方向或电子流动方向：电流是由 极流向 极的，电子是由 极流向 极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向 极，阴离子移向 极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为 极，发生还原反应的为 极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 ①在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由 极流向 极，在电源的内电路电流由 极流向 极。 4.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性 的金属，正极一般是活动性 的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个 反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成 ，反应速率 。 ①Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要 。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池 而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的 。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 设计化学电源的方法： ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个 。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作 极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作 极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极—— 、 作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与 发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与 发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料 的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 知识点2：电极反应式的书写方法 1.遵循三个守恒 得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子，元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数 。 原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数 。 2.电极反应式的书写方法 （1）负极反应式的书写 ①若负极材料本身被氧化 a.金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应，负极反应式：M - ne- = Mn+。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，负极反应式为 Zn-2e- === Zn2+ b.金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应，书写负极反应式时需将金属失电子的反应和金属阳离子与电解质溶液的反应叠加。如铅蓄电池的负极反应式为Pb - 2e- + SO42- ===PbSO4。 ②负极材料本身不参与反应 如燃料电池，在书写电极反应式时，要注意燃料反应后的产物是否与电解质溶液的反应叠加。如以 NaOH 溶液为电解质溶液的氢燃料电池，负极反应式为H2 - 2e- + 2OH- ===2H2O。 （2）正极反应式的书写 首先要判断在正极发生还原反应的物质，然后再根据具体情况写出正极反应式。 ①若负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时，在正极上发生还原反应的物质是 中的某种微粒。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，锌能与稀硫酸反应正极反应为 2H+ + 2e- = H2↑；若电解质溶液换为 CuSO4溶液，则正极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu。 ②若负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时,在正极上发生还原反应的物质一般是溶解在电解质溶液中的 。如铁、铜、氢氧化钠构成的原电池，Fe 与NaOH溶液不反应，正极反应为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。 ③若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。如铅蓄电池的正极反应为 PbO2+ 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O。 （3）电极总反应式的书写 ①直接根据原电池反应原理书写，如氢氧燃料电池，无论电解质溶液是酸性、碱性或中性，总反应方程式均为2H2 + O2 = 2H2O。 ②“加和法”：总反应方程式 = 负极反应式 + 正极反应式。注意，只有电子转移数目相等时方可直接加和。 3.书写电极反应的基本规则 （1）两极得失电子数目相等。 （2）电极反应式常用“===”表示，不用“→”表示。 （3）电极反应式中若有气体生成， “↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上， “↓”。 （4）书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H+、OH-或H2O。 4.书写电极反应式的基本类型 （1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式。 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物 ③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。 （2）题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 知识点3：常见的化学电池 1.实用电池的特点 　　能产生 且具有较高 的电流；安全、耐用且便于 ；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。 2.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为 极，石墨棒为 极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作 电极反应 负极 正极 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成 电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成 性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为 。 （2）碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：MnO2 正极反应： 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 3.二次电池 （1）铅蓄电池工作原理 结构 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－=== ； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－=== ； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 （2）二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的 相连以 ，可简记为负接 后作 极，正接 后作 极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是 ；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也 。 ①可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 （3）镍镉电池 以Cd 为 极，NiO(OH)为 极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 （4）锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极 与含水的介质接触，一般采用 介质。 （5）银锌电池 结构 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应： 正极 正极材料：Ag2O 正极反应： 总反应 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag 3.燃料电池 （1）装置及特点 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 特点 ①清洁、安全、高效 ②燃料的利用率 、能量转化率 ，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④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，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 （2）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） 中性（Na2SO4） 碱性（OH-） （3）甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式： 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- （4）解答燃料电池题目的思维模型 （5）解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为 ，通入正极的物质为 。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 1.燃料电池电极反应式书写：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 2.燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 教材习题05（P41） 下列关于如图所示装置的叙述，错误的是 A．锌是负极，其质量逐渐减小 B．电流从锌片经导线流向铜片 C．电子从锌片经导线流向铜片 D．氢离子在铜表面被还原，产生气泡 解题方法 A．由分析可知，Zn做负极，电极反应式为，Zn片质量逐渐减小，A正确； B．电流从正极流向负极，则电流从铜片沿导线流向锌片，B错误； C．电子从负极经导线流向正极，则电子从锌片经导线流向铜片，C正确； D．铜电极反应式为，氢离子在铜表面被还原，产生气泡，D正确； 【答案】 教材习题06（P41） 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．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应 D．锌锰干电池中，锌筒作正极 解题方法 A．由图1可知，没有形成闭合回路，不能形成原电池反应，即不能将化学能转化为电能，故A错误； B．由图2可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故B错误； C．蓄电池充电时，电能转化为化学能，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，故C正确； D．锌锰干电池中，Zn比Mn活泼，锌筒作负极，故D错误； 【答案】 考点一 原电池的判断 1．如下图，下列装置属于原电池的是 A．B．C． D． 2．化学电源在生活、生产和科研中得到广泛的应用，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 3．下列装置能形成原电池的是 ①②③④⑤⑥⑦ A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 考点二 原电池原理及其应用 4．根据反应“”设计的原电池如图所示，下列判断不正确的是 A．锌是负极，其质量逐步减小 B．铜电极上有气泡产生 C．电子从铜片经导线流向锌片 D．电流从铜片经导线流向锌片 5．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为FeCl3溶液，则a电极质量减轻 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀H2SO4，则b电极上没有气泡生成 C．若a为Zn，b为Ag，c为CuSO4溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液，则电子由a经导线流向b 6．某同学在化学课上受到启发，制作了如图的“柠檬电池”。下列说法正确的是 A．Cu为负极，Zn为正极 B．电子由锌片通过柠檬流向铜片 C．负极的电极反应式： D．将铜片换成锌片，LED灯也会发光 7．把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成原电池。若a、b相连，a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连时，a质量减少；b、d相连，b为正极。则4种金属的活动性顺序由大到小排列为 A．a>c>b>d B．c>b>d>a C．d>a>c>b D．a>c>d>b 考点三 一次电池 8．常见锌锰干电池的构造如下图所示，该电池放电时的电池总反应方程式为：Zn + 2MnO2 + 2 = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O，下列说法错误的是    A．该电池属于一次电池 B．电池正极反应式为：2MnO2＋2＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O C．电池工作时，电子从锌筒经糊流向石墨棒 D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25g 9．普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作为电极，中央插一根石墨棒，石墨棒顶端加一铜帽。在石墨棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH+2MnO2= [Zn(NH3)2]2++2MnO(OH)。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是    A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．电池负极反应为2MnO2+2NH+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O C．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 D．外电路中每通过0.1 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g 10．银锌电池是一种常见化学电源，反应原理为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如图所示。下列说法正确的是 A．Zn为负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+ B．电流从Zn电极经外电路流向Ag2O电极 C．理论上每转移1mol电子，Ag2O电极质量减少8g D．KOH不参与电池反应，其溶液浓度始终保持不变 考点四 二次电池 11．目前，中国汽车行业已经发生翻天覆地的变化，电动汽车的发展异常耀眼。新能源汽车最重要的部件就是电池，现有一款铅酸电池，放电时的电池反应：。据此判断下列叙述正确的是 A．放电时，电能转化为化学能 B．Pb是负极 C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强 12．化学电池的研发与生产、生活和军事等领域的发展密切相关。目前研发成熟并广泛使用的二次电池镍镉(碱性)电池，该电池的总反应为：，以下说法正确的是 A．放电时负极反应为： B．放电时作正极 C．放电时发生氧化反应 D．充电时将化学能转化为电能 13．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为，下列叙述不正确的是 A．放电时负极区应为 B．放电时每转移电子，正极被氧化 C．该电池为二次电池 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 考点五 燃料电池 14．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。    下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．O2在b电极上发生还原反应 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．氢氧燃料电池不属于绿色电源 15．燃料电池一直是近年电池研究的热点，可作为汽车的能源。一种碱性天然气燃料电池的简易装置如图所示。下列说法错误的是    A．a电极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b电极上的反应式为 C．电池工作时，溶液中的向a极移动 D．该电池能提高能量的利用率，且几乎不排放温室气体 16．用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的甲醇—燃料电池的工作原理如图所示，下列有关该电池说法正确的是 A．电池工作时，OH-向电极A移动，所以电极B附近的溶液碱性减弱 B．电子由电极A经负载流向电极B，再经过氢氧化钠溶液返回电极A，形成闭合回路 C．电极B为电池的正极，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- D．该电池工作时，当A极消耗1molCH3OH的同时B极消耗33.6LO2 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.通过实验探究及氧化还原反应原理认识化学能与电能之间转化的实质，从而理解原电池的工作原理。 2.学会电极反应式的书写，熟悉原电池原理的应用。 3.理解干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点及工作原理。 【学习重难点】 1.理解原电池的工作原理。 2.学会电极反应式的书写。 3.熟悉化学电源的原理。 一、单选题 1．同学们设计了如图所示装置探究化学反应与电能。下列说法正确的是 A．甲装置中Zn表面有气泡产生，乙装置中Cu表面有气泡产生 B．甲装置和乙装置中，Zn均作负极 C．乙装置中电子由Cu流出，经导线流向Zn D．若仅将乙装置中的稀硫酸换成溶液，电流表指针会发生偏转 2．下列物质间反应的离子方程式书写正确且可以设计为原电池的是 A．氢氧化镁和稀盐酸： B．二氧化硫与氯水： C．二氧化氮与水： D．氯化铁溶液与铜： 3．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、Fe Cu、C Fe、Zn 电解质溶液 FeCl3 FeSO4 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3 4．某铜锌原电池装置如图所示，下列有关说法正确的是 A．该原电池中Zn极发生还原反应 B．该原电池电流从Zn极流向Cu极 C．该原电池放电时，电解质溶液质量不断减小 D．该原电池能够将化学能转化为电能 5．四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 6．下列有关装置的说法正确的是 A．装置Ⅰ的Mg为原电池的负极 B．装置Ⅱ为一次电池，Pb得到电子作负极 C．装置Ⅲ可构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒 7．普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 8．镍镉可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为溶液，其总反应方程式为：。有关该电池的说法正确的是 A．充电时阳极反应： B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时，负极附近溶液的碱性增强 D．放电时，完全溶解时电路中通过电子 9．铅酸蓄电池是常见的可充电电池，其结构如图所示。充放电时的电池反应：。下列说法中不正确的是 A．放电时得电子，被氧化 B．负极的电极反应为： C．充电时电能转化为化学能 D．电池充电时，溶液酸性增强 10．检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法中不正确的是 A．工作过程中电极Ⅰ的电势低于电极Ⅱ B．电解质溶液中的向电极Ⅱ移动 C．工作一段时间后硫酸的浓度几乎不变 D．电极Ⅱ上发生反应：O2+4e-+4H+=2H2O 11．新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 12．电子表所用的纽扣电池，两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，电池反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，示意图如图所示。下列判断正确的是 A．锌为负极，被还原 B．纽扣电池工作时，OH-移向 C．纽扣电池工作时，电解质溶液的碱性增强 D．每6.5g锌发生反应时，转移电子0.1NA 13．一种氢氧燃料电池，结构如图，下列有关该电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．外电路中每有 0.4 mol 电子转移，必有6.72 L气体被消耗 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的电极移动 二、解答题 14．潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： （1）电极a是 (填“正极”或“负极”)。 （2）电解质溶液中向 (填“电极a”或“电极b”)移动。 （3）电极b的电极反应式为 。 （4）可以通过跟反应来制得火箭燃料肼()，该反应的化学方程式为 。 15．利用反应构成电池的方法，既能实现有效除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，回答问题： （1）电流从 (选填“左”或“右”，下同)侧电极经过负载后流向 侧电极。 （2）为使电池持续放电，离子交换膜需选用 离子交换膜(选填“阴”或“阳”) （3）A电极上的电极反应式为 。 （4）负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似，(原理见下图)写出正极反应式： 。 （5）CH4是比较环保的燃料在和等电解质条件下形成燃料电池，写出电池的电极反应负极电极反应(做电解质)： 。负极电极反应(做电解质)： 。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 化学反应与电能 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1：原电池模型 1.火力发电 （1）原理 通过化石燃料燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。是化学能间接转化为电能。 （2）能量转化过程 （3）火力发电的弊端 ①化石燃料属于不可再生能源，用化石燃料发电会造成能源的浪费。 ②能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。 ③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质（如SO2、CO、NOx、粉尘等)，污染环境。 2.原电池工作原理 （1）原电池工作原理的实验探究 实验装置 实验步骤 ①将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 ③如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。 实验现象 ①当锌片与铜片插入稀硫酸时，锌片逐渐溶解，有气泡产生，铜片上无气泡产生； ②当用导线将锌片和铜片相连后，锌片逐渐溶解，铜片上有气泡产生。 ③串联电流表后，电流表指针发生偏转。 原理分析 ①反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气。 ②锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生。 ③电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出。 实验结论 锌—铜—稀硫酸构成了原电池装置，产生了电流，化学能转化为电能。 （2）原电池定义及本质 概念：原电池是把化学能转化为电能的装置， 反应本质：自发进行的氧化还原反应。 （3）原电池模型 Zn—Cu电池 ①电子移动方向 锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极 ②离子移动方向 阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 （4）原电池构成条件 一看反应 看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或熔融电解质； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中 ①形成原电池后锌片表面有少量气体产生，可能原因：一是锌片不纯，自身构成了微电池；二是锌片与H+直接接触发生氧化还原反应产生 H2（化学能转化为热能损耗）。 ②实验中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀盐酸，但不能用浓硫酸或硝酸。 3.原电池的正、负极的判断方法 ①根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ②根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。 ③根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 ④根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。 ⑤根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。 ①在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。 4.原电池的应用 ①比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 ②加快化学反应速率：一个自发进行的氧化还原反应，创造多个微电池反应环境，使反应速率增大。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率增大。 ①Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但锌不足时，产生H2的物质的量要减少。 ③用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 ④设计制作化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等。 设计化学电源的方法： ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应。 ②选择电极材料：将还原剂（一般为比较活泼的金属）作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属导体作正极。如果还原剂不是金属而是其它还原性物质，可选择惰性电极——石墨棒、铂片作负极。 ③构成闭合回路：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。如果两个半反应分别在两个容器进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。 ④画装置图：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等。 知识点2：电极反应式的书写方法 1.遵循三个守恒 得失电子守恒 元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子，元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等。 原子守恒(质量守恒) 电极反应两边同种原子的原子个数相等。 2.电极反应式的书写方法 （1）负极反应式的书写 ①若负极材料本身被氧化 a.金属电极失去电子生成的金属阳离子不与电解质溶液反应，负极反应式：M - ne- = Mn+。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，负极反应式为 Zn-2e- === Zn2+ b.金属电极失去电子生成的金属阳离子与电解质溶液反应，书写负极反应式时需将金属失电子的反应和金属阳离子与电解质溶液的反应叠加。如铅蓄电池的负极反应式为Pb - 2e- + SO42- ===PbSO4。 ②负极材料本身不参与反应 如燃料电池，在书写电极反应式时，要注意燃料反应后的产物是否与电解质溶液的反应叠加。如以 NaOH 溶液为电解质溶液的氢燃料电池，负极反应式为H2 - 2e- + 2OH- ===2H2O。 （2）正极反应式的书写 首先要判断在正极发生还原反应的物质，然后再根据具体情况写出正极反应式。 ①若负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时，在正极上发生还原反应的物质是电解质溶液中的某种微粒。如锌、铜、稀硫酸构成的原电池，锌能与稀硫酸反应正极反应为 2H+ + 2e- = H2↑；若电解质溶液换为 CuSO4溶液，则正极反应为 Cu2+ + 2e- = Cu。 ②若负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时,在正极上发生还原反应的物质一般是溶解在电解质溶液中的O2。如铁、铜、氢氧化钠构成的原电池，Fe 与NaOH溶液不反应，正极反应为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。 ③若反应产物与电解质溶液反应，要写相应的叠加式。如铅蓄电池的正极反应为 PbO2+ 2e- + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O。 （3）电极总反应式的书写 ①直接根据原电池反应原理书写，如氢氧燃料电池，无论电解质溶液是酸性、碱性或中性，总反应方程式均为2H2 + O2 = 2H2O。 ②“加和法”：总反应方程式 = 负极反应式 + 正极反应式。注意，只有电子转移数目相等时方可直接加和。 3.书写电极反应的基本规则 （1）两极得失电子数目相等。 （2）电极反应式常用“===”表示，不用“→”表示。 （3）电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；而有固体生成时，由于固体附着在电极上，不必加“↓”。 （4）书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒，可在电极反应式一端根据需要添加 H+、OH-或H2O。 4.书写电极反应式的基本类型 （1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式。 ①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。 ②结合电解质判断出还原产物和氧化产物 ③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。 （2）题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 ②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。 ③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。 知识点3：常见的化学电池 1.实用电池的特点 　　能产生稳定且具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。 2.一次电池 （1）普通锌锰电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn-2e-==Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e-==Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4-==Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池； b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池； c.负极材料由锌片改为锌粉。 （2）碱性锌锰干电池 结构 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：MnO2 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 3.二次电池 （1）铅蓄电池工作原理 结构 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。 总反应式 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 （2）二次电池的充放电规律 ①充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 ②工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 ①可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。 ②充电时电极的连接：正接正作阳极，负接负作阴极。 （3）镍镉电池 以Cd 为负极，NiO(OH)为正极，KOH为电解质，总反应式为 2NiO(OH)+Cd+2H2O2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 镍镉电池寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池若不回收会严重污染环境。 （4）锂离子电池 碱金属中的 Li 是最轻的金属，活动性很强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。锂的活动性很强，易与水发生反应，故锂电极不能与含水的介质接触，一般采用有机介质。 （5）银锌电池 结构 银锌电池正极填充 Ag2O和石墨，负极填充锌汞合金，电解质溶液为 KOH。 电极反应 负极 负极材料：Zn 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 正极材料：Ag2O 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应 Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag 3.燃料电池 （1）装置及特点 装置 燃料电池的构成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32- ④固体电解质是掺杂了Y2O3（三氧化二钇）的ZrO2（氧化锆）固体，高温下能传导O2-离子 特点 ①清洁、安全、高效 ②燃料的利用率高、能量转化率高，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④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，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 （2）氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，电解质溶液可分为酸性、碱性和中性。 正负极反应式 电解质溶液 负极 正极 酸性（H+） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O 中性（Na2SO4） H2 - 2e- == 2H+ O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- 碱性（OH-） H2 + 2OH- - 2e- == 2H2O O2 + 2H2O + 4e- == 4OH- （3）甲烷燃料电池 ①酸性介质(如H2SO4)或传导质子（H＋）固体介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 正极反应式：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O ②碱性介质(如KOH) 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O 负极反应式：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ ③熔融盐介质(如K2CO3) 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4CO32-===5CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－＋4CO2===4CO32- ④用能传导氧离子(熔融的金属氧化物作介质，高温下能传导O2-)的固体作介质 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O 负极反应式：CH4－8e－＋4O2-===CO2＋2H2O 正极反应式：2O2＋8e－===4O2- （4）解答燃料电池题目的思维模型 （5）解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 1.燃料电池电极反应式书写：①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 2.燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用。 教材习题05（P41） 下列关于如图所示装置的叙述，错误的是 A．锌是负极，其质量逐渐减小 B．电流从锌片经导线流向铜片 C．电子从锌片经导线流向铜片 D．氢离子在铜表面被还原，产生气泡 解题方法 A．由分析可知，Zn做负极，电极反应式为，Zn片质量逐渐减小，A正确； B．电流从正极流向负极，则电流从铜片沿导线流向锌片，B错误； C．电子从负极经导线流向正极，则电子从锌片经导线流向铜片，C正确； D．铜电极反应式为，氢离子在铜表面被还原，产生气泡，D正确； 【答案】B 教材习题06（P41） 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．蓄电池充电时也发生了氧化还原反应 D．锌锰干电池中，锌筒作正极 解题方法 A．由图1可知，没有形成闭合回路，不能形成原电池反应，即不能将化学能转化为电能，故A错误； B．由图2可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故B错误； C．蓄电池充电时，电能转化为化学能，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，故C正确； D．锌锰干电池中，Zn比Mn活泼，锌筒作负极，故D错误； 【答案】C 考点一 原电池的判断 1．如下图，下列装置属于原电池的是 A．B．C． D． 【答案】B 【解析】A．A中电极材料均为铜，不能形成原电池，A错误； B．B中Cu为负极，Ag为正极，硝酸银溶液为电解质溶液，发生自发的氧化还原反应：，能形成原电池，B正确； C．C中酒精为非电解质，不能构成原电池，C错误； D．D中未形成闭合回路，不能构成原电池，D错误； 故选B。 2．化学电源在生活、生产和科研中得到广泛的应用，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．Al能与NaOH溶液反应，但Mg和Al未用导线连接，不能形成闭合的回路，所以不能产生电流，A不合题意； B．无水乙醇为非电解质，不导电，不能形成闭合的回路，所以不能产生电流，B不合题意； C．已知铁比银活泼，能与硝酸银反应，且形成了闭合回路，则能够形成原电池即产生电流，C符合题意；     D．两电极均为石墨电极，没有自发进行的氧化还原反应，不能产生电流，D不合题意； 故选C。 3．下列装置能形成原电池的是 ①②③④⑤⑥⑦ A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 【答案】A 【分析】原电池构成四要素：两个活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发的氧化还原反应。 【解析】①．铜和锌是活动性不同的导电金属，稀硫酸是电解质溶液，锌和稀硫酸反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ②．铜和锌是活动性不同的导电金属，硫酸铜溶液是电解质溶液，锌和硫酸铜反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ③．铁和碳是活动性不同的导电物质，稀硫酸是电解质溶液，铁和稀硫酸反应为自发的氧化还原反应，而且铁和碳相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； ④．两个金属没有连接在同一个电解质溶液中，没有形成闭合回路，不能形成原电池，故不选； ⑤．没有两个活泼性不同的电极，不能形成原电池，故不选； ⑥．酒精不是电解质，酒精溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，故不选； ⑦．铜和锌是活动性不同的导电金属，稀盐酸是电解质溶液，锌和稀盐酸反应为自发的氧化还原反应，而且铜和锌相连共同插入电解质溶液中形成闭合回路，故形成了原电池，故选； 故选A。 考点二 原电池原理及其应用 4．根据反应“”设计的原电池如图所示，下列判断不正确的是 A．锌是负极，其质量逐步减小 B．铜电极上有气泡产生 C．电子从铜片经导线流向锌片 D．电流从铜片经导线流向锌片 【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。 【解析】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．锌作负极、铜作正极，电流从铜片经导线流向锌片，D正确； 故选C。 5．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为FeCl3溶液，则a电极质量减轻 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀H2SO4，则b电极上没有气泡生成 C．若a为Zn，b为Ag，c为CuSO4溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Mg，b为Al，c为NaOH溶液，则电子由a经导线流向b 【答案】C 【解析】A．还原性银小于铜，总反应为铁离子和铜生成铜离子和亚铁离子，则b为负极、a为正极，若a为Ag，b为Cu，正极铁离子被还原为亚铁离子，则a极质量不变，故A错误； B．Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，正极发生还原反应氢离子被还原为氢气，故B错误； C．锌比银活泼，锌为负极，银为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，转移0.2mol电子，生成0.1molCu，即正极质量增加0.1mol×64g/mol=6.4g，故C正确； D．镁和氢氧化钠不反应，铝和氢氧化钠生成四羟基合铝酸钠，铝为负极、镁为正极，则电子由b经导线流向a，故D错误； 故选C。 6．某同学在化学课上受到启发，制作了如图的“柠檬电池”。下列说法正确的是 A．Cu为负极，Zn为正极 B．电子由锌片通过柠檬流向铜片 C．负极的电极反应式： D．将铜片换成锌片，LED灯也会发光 【答案】C 【分析】Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，果汁作电解质溶液，据此分析解答。 【解析】A．根据分析， Zn为负极，Cu为正极，A错误； B．电子不能进入溶液，电子从锌电极经导线流向铜电极，B错误； C．锌做负极，负极失去电子发生氧化反应，电极反应式：，C正确； D．将铜片换成锌片，两电极均为锌，活泼性相同，不能构成原电池，因此LED灯不会发光，D错误； 故选C。 7．把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成原电池。若a、b相连，a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连时，a质量减少；b、d相连，b为正极。则4种金属的活动性顺序由大到小排列为 A．a>c>b>d B．c>b>d>a C．d>a>c>b D．a>c>d>b 【答案】D 【解析】原电池中负极金属活泼性大于正极。a、b相连，a为负极；活动性a>b；c、d相连，d上有气泡逸出，d是正极，活动性c>d；a、c相连时，a质量减少，a是负极，活动性a>c；b、d相连，b为正极，活动性d>b；4种金属的活动性顺序由大到小排列为a>c>d>b，故选D。 考点三 一次电池 8．常见锌锰干电池的构造如下图所示，该电池放电时的电池总反应方程式为：Zn + 2MnO2 + 2 = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O，下列说法错误的是    A．该电池属于一次电池 B．电池正极反应式为：2MnO2＋2＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O C．电池工作时，电子从锌筒经糊流向石墨棒 D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25g 【答案】C 【分析】由图可知，锌锰干电池为不能充电的一次电池，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极。 【解析】A．锌锰干电池不能充电，属于一次电池，故A正确； B．锌锰干电池工作时，MnO2在正极得到电子，反应式为：2MnO2＋2＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O，故B正确； C．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C错误； D．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，电极反应式为，每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25g，故D正确； 故选C。 9．普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作为电极，中央插一根石墨棒，石墨棒顶端加一铜帽。在石墨棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn+2NH+2MnO2= [Zn(NH3)2]2++2MnO(OH)。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是    A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原 B．电池负极反应为2MnO2+2NH+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O C．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极 D．外电路中每通过0.1 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g 【答案】C 【分析】普通锌锰干电池正极为C棒，负极为Zn，电解质是NH4Cl，电极反应为：负极：Zn-2e-==Zn2+；正极：2MnO2+2NH4++2e-=2MnO(OH)+2NH3； 总反应式：Zn＋2NH＋2MnO2=[Zn(NH3)2]2＋＋2MnO(OH) 【解析】A．普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A错误； B．根据原电池工作原理，负极应失电子，而该选项表示的是正极反应，B错误； C．原电池工作时，负极失电子，故电子从负极通过外电路流向正极，C正确； D．由负极的电极反应式可知，每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 g·mol－1 ×＝3.25 g，D错误； 故选C。 10．银锌电池是一种常见化学电源，反应原理为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意图如图所示。下列说法正确的是 A．Zn为负极，电极反应式为Zn﹣2e﹣=Zn2+ B．电流从Zn电极经外电路流向Ag2O电极 C．理论上每转移1mol电子，Ag2O电极质量减少8g D．KOH不参与电池反应，其溶液浓度始终保持不变 【答案】C 【解析】A．Zn为负极，在碱性环境中生成氢氧化锌，电极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH-= Zn(OH)2，A错误； B． 电流从电源的正极沿着导线流向负极，Zn为负极，Ag2O为正极，则电流从Ag2O电极经外电路流向Zn电极，B错误； C．正极反应为Ag2O+H2O+2e﹣= 2OH-+2Ag ，理论上每转移2mol电子，即有 1molAg2O转变为2molAg、电极质量减少16g，则理论上每转移1mol电子， Ag2O电极质量减少8g，C正确； D．从电池总反应Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag知，KOH不参与电池反应，但水消耗了，故通常情况下，其溶液浓度逐渐增大，D错误； 答案选C。 考点四 二次电池 11．目前，中国汽车行业已经发生翻天覆地的变化，电动汽车的发展异常耀眼。新能源汽车最重要的部件就是电池，现有一款铅酸电池，放电时的电池反应：。据此判断下列叙述正确的是 A．放电时，电能转化为化学能 B．Pb是负极 C．得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强 【答案】B 【解析】A．放电时为原电池，将化学能转化为电能，故A错误； B．放电时为原电池，Pb发生失电子的氧化反应、作负极，故B正确； C．放电时为原电池，PbO2得电子，被还原，故C错误； D．电池放电时总反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4═2PbSO4＋2H2O，消耗硫酸，溶液酸性减弱，故D错误； 故答案选B。 12．化学电池的研发与生产、生活和军事等领域的发展密切相关。目前研发成熟并广泛使用的二次电池镍镉(碱性)电池，该电池的总反应为：，以下说法正确的是 A．放电时负极反应为： B．放电时作正极 C．放电时发生氧化反应 D．充电时将化学能转化为电能 【答案】A 【解析】A．放电时Cd为负极失去电子，电极反应为：，故A正确； B．放电时Cd为负极失去电子，故B错误； C．放电时中Ni得到电子，发生还原反应，故C错误； D．充电时为电解池，将电能转化为化学能，故D错误； 故选：A。 13．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为，下列叙述不正确的是 A．放电时负极区应为 B．放电时每转移电子，正极被氧化 C．该电池为二次电池 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 【答案】B 【解析】A．该电池放电时，金属锌与高铁酸钾反应生成氢氧化铁、氢氧化锌和氢氧化钾，在该反应中，锌失电子化合价升高，锌作原电池的负极，电极反应式为：，A正确； B．放电时，Fe元素由+6价下降到+3价，每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原，B错误； C．该电池可以充电，为二次电池，C正确； D．放电时高铁酸钾中的铁元素由+6价降低到氢氧化铁中的+3价，得电子，其电极反应式为FeO+3e-+4H2O=5OH-+Fe(OH)3，正极附近产生氢氧根离子，该处溶液的碱性增强，D正确； 故选B。 考点五 燃料电池 14．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。    下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．O2在b电极上发生还原反应 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．氢氧燃料电池不属于绿色电源 【答案】B 【分析】氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，通入氢气的a电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入氧气的b电极为原电池的正极，电极反应式为O2+ 4H++ 4e-=2H2O， 工作时，电子由负极经外电路流向正极。 【解析】A．氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，故A项错误； B．由上述分析可知，电极b为正极，O2在b电极上发生还原反应，故B项正确； C．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由电极a通过导线流向电极b，故C项错误； D．氢氧燃料电池最终生成水，不污染环境，属于绿色电源，故D项错误； 故选B。 15．燃料电池一直是近年电池研究的热点，可作为汽车的能源。一种碱性天然气燃料电池的简易装置如图所示。下列说法错误的是    A．a电极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b电极上的反应式为 C．电池工作时，溶液中的向a极移动 D．该电池能提高能量的利用率，且几乎不排放温室气体 【答案】C 【分析】燃料电池以可燃物的燃烧反应为基础，天然气在负极失去电子，则a为负极，助燃剂氧气作正极，b为正极，阳离子往正极移动，阴离子往负极移动。 【解析】A．a电极是负极，该电极上天然气失去电子发生氧化反应，故A正确； B．b电极上氧气得到电子，反应式为，故B正确； C．电池工作时，阳离子往正极移动，溶液中的向b极移动，故C正确； D．该电池总反应为CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O，能提高能量的利用率，且几乎不排放温室气体，故D正确； 故选：C。 16．用于驱动检验管道焊缝设备爬行器的甲醇—燃料电池的工作原理如图所示，下列有关该电池说法正确的是 A．电池工作时，OH-向电极A移动，所以电极B附近的溶液碱性减弱 B．电子由电极A经负载流向电极B，再经过氢氧化钠溶液返回电极A，形成闭合回路 C．电极B为电池的正极，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH- D．该电池工作时，当A极消耗1molCH3OH的同时B极消耗33.6LO2 【答案】C 【分析】甲醇燃料电池中，甲醇失电子为负极，氧气得电子为正极，则电极A为负极，电极反应式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO+6H2O，电极B为正极，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-。 【解析】A．电极A为负极，失电子，氢氧根离子向A极移动，电极B为正极，正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，生成了氢氧根离子，溶液碱性增强，A错误； B．电子只能通过导线传，不能进入溶液中，B错误； C．由分析可知，电极B为电池的正极，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，C正确； D．气体所处温度、压强未知，气体摩尔体积未知，无法计算气体体积，D错误； 答案选C。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.通过实验探究及氧化还原反应原理认识化学能与电能之间转化的实质，从而理解原电池的工作原理。 2.学会电极反应式的书写，熟悉原电池原理的应用。 3.理解干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点及工作原理。 【学习重难点】 1.理解原电池的工作原理。 2.学会电极反应式的书写。 3.熟悉化学电源的原理。 一、单选题 1．同学们设计了如图所示装置探究化学反应与电能。下列说法正确的是 A．甲装置中Zn表面有气泡产生，乙装置中Cu表面有气泡产生 B．甲装置和乙装置中，Zn均作负极 C．乙装置中电子由Cu流出，经导线流向Zn D．若仅将乙装置中的稀硫酸换成溶液，电流表指针会发生偏转 【答案】A 【解析】A．甲装置中Zn与稀硫酸直接反应，Zn表面产生气泡；乙装置构成原电池，Zn为负极、Cu为正极，H⁺在Cu表面得电子生成H2，Cu表面产生气泡，A正确； B．甲装置中Zn与Cu未用导线连接，未形成原电池，不存在“负极”概念；乙装置中Zn为负极，B错误； C．乙装置中Zn为负极，电子由负极流出经导线流向正极(Cu)，C错误； D．乙装置换为ZnSO4溶液后，Zn、Cu与ZnSO4均不发生自发氧化还原反应，无法形成原电池，电流表指针不偏转，D错误； 答案选A。 2．下列物质间反应的离子方程式书写正确且可以设计为原电池的是 A．氢氧化镁和稀盐酸： B．二氧化硫与氯水： C．二氧化氮与水： D．氯化铁溶液与铜： 【答案】B 【分析】自发的氧化还原反应才能设计为原电池。 【解析】A．氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁和水，离子方程式书写正确，属于复分解反应，无电子转移，不能设计为原电池，A不符题意； B．二氧化硫与氯水发生氧化还原反应生成硫酸和HCl，离子方程式书写正确，且为氧化还原反应，可设计为原电池，B符合题意； C．二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，离子方程式为，C不符题意； D．Fe3+与Cu反应的产物为Fe2+和Cu2+，离子方程式为，D不符题意； 答案选B。 3．某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、Fe Cu、C Fe、Zn 电解质溶液 FeCl3 FeSO4 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3 【答案】C 【分析】反应中铜为还原剂，铁离子为氧化剂，设计原电池时铜做负极，铁盐溶液为电解质溶液，正极材料活性比铜弱的金属单质或石墨电极。 【解析】A．电极材料为Cu、Zn，Zn比Cu活泼，Zn作负极被氧化，总反应中Cu未被氧化，A不符合题意； B．电解质为FeSO4，不含Fe3+，无法发生Fe3+的还原反应，B不符合题意； C．电极材料为Cu、C，Cu作负极被氧化，C为正极，电解质Fe(NO3)3含Fe3+，Fe3+在正极被还原，C符合题意； D．电极材料为Fe、Zn，Zn作负极被氧化，总反应中无Zn参与，D不符合题意； 故选C。 4．某铜锌原电池装置如图所示，下列有关说法正确的是 A．该原电池中Zn极发生还原反应 B．该原电池电流从Zn极流向Cu极 C．该原电池放电时，电解质溶液质量不断减小 D．该原电池能够将化学能转化为电能 【答案】D 【分析】该装置中，锌比铜更活泼，锌作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为；铜作正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为，电子从负极沿导线流向正极，据此回答。 【解析】A．由分析知，Zn为负极，发生氧化反应， A错误； B．由分析知，Zn为负极，Cu为正极，电流由正极（Cu）流向负极(Zn)，B错误； C．由分析知，该电池总反应为，电解质溶液质量不断增大，C错误； D．该装置为原电池，原电池将化学能转化为电能，D正确； 故选D。 5．四种化学电池的装置构造如图所示。当电池放电时，下列说法正确的是 A．纽扣式银锌电池中锌粉为正极，发生还原反应 B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒经导线流向石墨棒 C．铅酸蓄电池中电解质溶液的逐渐减小 D．氢氧燃料电池中外电路每转移，有在正极参与反应 【答案】B 【解析】A．纽扣式银锌电池中锌粉为负极，发生氧化反应，A错误； B．锌锰干电池中外电路电子由锌筒（负极）经导线流向石墨棒（正极），B正确； C．，由方程式可知，铅酸蓄电池放电时，要消耗硫酸，电解质溶液的逐渐增大，C错误； D．氢氧燃料电池正极电极反应为：，外电路每转移，有在正极参与反应，但条件未注明标准状况，所以无法求参与反应的体积，D错误； 故答案选B。 6．下列有关装置的说法正确的是 A．装置Ⅰ的Mg为原电池的负极 B．装置Ⅱ为一次电池，Pb得到电子作负极 C．装置Ⅲ可构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒 【答案】D 【解析】A．I为原电池装置，Al为负极，A错误； B．II中铅蓄电池为二次电池，铅作负极，失去电子，B错误； C．III中两个电极材料相同，不能构成原电池，C错误； D．IV中锌为负极，碳棒为正极，电子由负极流出沿导线流向正极，即电子由锌通过导线流向碳棒，D正确； 故选D。 7．普通锌锰电池的构造示意图如下。电池放电时发生的主要反应为：。下列说法正确的是 A．石墨棒作负极 B．发生氧化反应 C．失电子生成 D．电池工作时，电子由石墨棒通过导线流向锌筒 【答案】B 【分析】普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：，根据总反应可知，锌是活泼金属，失电子发生氧化反应，则锌作负极，在石墨上得电子发生还原反应，则石墨作正极。 【解析】A．根据分析，石墨棒作正极，A错误； B．失电子发生氧化反应，B正确； C．得电子发生还原反应生成，C错误； D．电池工作时，电子由负极通过导线流向正极，即由锌筒通过导线流向石墨棒，D错误； 答案选B。 8．镍镉可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为溶液，其总反应方程式为：。有关该电池的说法正确的是 A．充电时阳极反应： B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时，负极附近溶液的碱性增强 D．放电时，完全溶解时电路中通过电子 【答案】A 【解析】A．充电时阳极反应：，A正确； B．充电过程是电能转化为化学能的过程，B错误； C．放电时，负极反应式 ，电极附近溶液的碱性减弱，C错误； D．放电时，完全溶解失0.2mol电子，则电路中通过电子，D错误； 故答案选A。 9．铅酸蓄电池是常见的可充电电池，其结构如图所示。充放电时的电池反应：。下列说法中不正确的是 A．放电时得电子，被氧化 B．负极的电极反应为： C．充电时电能转化为化学能 D．电池充电时，溶液酸性增强 【答案】A 【分析】根据铅蓄电池充放电时的电池反应可得放电时电极失电子作负极生成，电极得电子作正极生成；充电时电极为阴极；电极为阳极。 【解析】A．根据分析放电时得电子，被还原，A错误； B．难溶书写极反应式时不能拆，负极的电极反应为：，B正确； C．按照能量转化方式电解池是电能转化为化学能，C正确； D．电池充电时按照题干中方程式进行会生成硫酸，故酸性增强，D正确。 故选A。 10．检测CO的某气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法中不正确的是 A．工作过程中电极Ⅰ的电势低于电极Ⅱ B．电解质溶液中的向电极Ⅱ移动 C．工作一段时间后硫酸的浓度几乎不变 D．电极Ⅱ上发生反应：O2+4e-+4H+=2H2O 【答案】B 【分析】根据装置图可知：在电极Ⅰ上CO被氧化为CO2，因此电极Ⅰ为负极；在电极Ⅱ上O2得到电子被还原为H2O，因此电极Ⅱ为正极，然后结合原电池反应原理分析解答。 【解析】A．电极Ⅰ为CO发生氧化反应产生CO2，电极Ⅰ为原电池的负极，电极Ⅱ为O2发生得到电子的还原反应，故电极Ⅱ为正极，在原电池中负极电势低于正极，A正确； B．在电解质溶液中阴离子会向正电荷较多的负极移动，H+会向负电荷较多的正极电极Ⅱ方向移动，即向电极Ⅰ方向定向移动，B错误； C．负极的电极反应式为：CO-2e-+H2O=CO2+2H+；正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，总反应为2CO+O2=2CO2，可见：负极生成的H+与正极消耗的H+相等，H+浓度不变，故硫酸浓度几乎不变，C正确； D．在正极电极Ⅱ上O2得电子，在酸性条件下被还原生成H2O，正极的反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，D正确； 故合理选项是B。 11．新型锂-空气电池具有能量大、密度高的优点，具有巨大的应用前景。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许Li+通过。下列说法正确的是 A．放电时，Li+通过固体电解质向金属锂电极移动 B．当外电路转移1mol电子，理论上石墨烯电极消耗标准状况下5.6L O2 C．该电池工作时，金属锂作为正极被氧化 D．有机电解液可以用水性电解液代替 【答案】B 【分析】由题干图示信息可知，金属锂电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Li-e-=Li+，石墨烯电极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，放电时，金属锂为负极，石墨烯为正极，阳离子(Li+)向正极移动，即Li+应通过固体电解质向石墨烯电极移动，而非向金属锂电极移动，A错误； B．由分析可知，正极(石墨烯)反应为O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，转移4 mol电子消耗1 mol O2，转移1 mol电子时消耗O2 0.25 mol，标准状况下体积为0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L，B正确； C．由分析可知，金属锂为活泼金属，在电池中作负极，失去电子被氧化，C错误； D．金属锂能与水反应生成LiOH和H2，有机电解液若用水性电解液代替，锂会与水反应，D错误； 故答案为：B。 12．电子表所用的纽扣电池，两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，电池反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，示意图如图所示。下列判断正确的是 A．锌为负极，被还原 B．纽扣电池工作时，OH-移向 C．纽扣电池工作时，电解质溶液的碱性增强 D．每6.5g锌发生反应时，转移电子0.1NA 【答案】C 【分析】根据原电池工作原理，负极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，推出Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，Ag2O为正极，电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－，据此分析； 【解析】A．根据电极总反应式，Zn的化合价升高，失去电子，即Zn为负极，被氧化，故A错误； B．原电池中，阴离子移向负极，故OH-移向Zn，故B错误； C．电解质溶液为KOH溶液，电池反应为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，原电池工作时消耗水，导致溶液碱性增强，故C正确； D．根据总电极反应式，负极反应式为Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，每6.5g(即0.1mol)锌发生反应时，转移电子0.2NA，故D错误； 答案为C。 13．一种氢氧燃料电池，结构如图，下列有关该电池的说法正确的是 A．通入氢气的电极发生还原反应 B．正极的电极反应式为 C．外电路中每有 0.4 mol 电子转移，必有6.72 L气体被消耗 D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的电极移动 【答案】B 【解析】A．通入氢气的电极为负极，燃料在负极发生氧化反应，而非还原反应，A错误； B．正极通入氧气，在碱性电解液中，氧气得电子结合水生成氢氧根离子，电极反应式为，B正确； C．外电路转移0.4 mol 电子时，消耗 0.2 mol、 0.1 mol，共0.3 mol气体，但未说明是否为标准状况，无法计算气体体积，C错误； D．电解液中阳离子向正极（通入氧气的电极）移动，通入氢气的电极为负极，D错误； 故答案选B。 二、解答题 14．潜艇中使用的液氨-液氧燃料电池工作原理如图所示： （1）电极a是 (填“正极”或“负极”)。 （2）电解质溶液中向 (填“电极a”或“电极b”)移动。 （3）电极b的电极反应式为 。 （4）可以通过跟反应来制得火箭燃料肼()，该反应的化学方程式为 。 【答案】（1）负极 （2）电极a （3） （4） 【分析】液氨-液氧燃料电池中氧气得到电子发生还原反应，b为正极，则a为负极，负极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气和水； 【解析】（1）由分析知，a为负极； （2）在原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，所以溶液中向电极a移动； （3）电极b处氧气得电子发生还原反应，碱性电解质溶液中生成氢氧根离子，根据得失电子守恒，电极反应式为； （4）与反应生成和，N元素的化合价从-3价升高到-2价失去1个电子， NaClO中Cl元素的化合价从+1价降低到-1价得到2个电子，根据得失电子守恒和原子守恒得出方程式为。 15．利用反应构成电池的方法，既能实现有效除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，回答问题： （1）电流从 (选填“左”或“右”，下同)侧电极经过负载后流向 侧电极。 （2）为使电池持续放电，离子交换膜需选用 离子交换膜(选填“阴”或“阳”) （3）A电极上的电极反应式为 。 （4）负载可以测定电流大小，从而确定气体含量，酒驾测定工作原理与其相似，(原理见下图)写出正极反应式： 。 （5）CH4是比较环保的燃料在和等电解质条件下形成燃料电池，写出电池的电极反应负极电极反应(做电解质)： 。负极电极反应(做电解质)： 。 【答案】（1）右 左 （2）阴 （3） （4） （5） 【解析】（1）由反应6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则A为负极，B为正极，放电时电流由正极经过导线流向负极，即电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极； （2）B为正极，不断通入NO2，为防止二氧化氮与KOH反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，则原电池工作时，要使向负极移动，离子交换膜需选用阴离子交换膜； （3）A电极为负极，发生失电子的氧化反应，反应式为电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为； （4）由图可知，酒精和氧气反应生成醋酸和水，化学方程式为，酒精发生氧化反应生成醋酸，所以生成醋酸的Pt电极为负极，电极反应式为，生成水的Pt电极为正极，电极反应式为 （5）酸性环境下，负极的反应是失去电子被氧化为二氧化碳，电极反应为：；碱性环境下，负极的反应是失去电子被氧化为，电极反应为：。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $