专题02 原电池电极判断及电极反应的书写（重难点讲义）化学鲁科版必修第二册

专题02 原电池电极判断及电极反应的书写 1、理解原电池的构成、工作原理及应用，掌握各类电池电极的判断 2、掌握一次电池、二次电池、新型化学电源的电极反应和总反应方程式的书写 一、原电池原理 构成条件 ①能自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)； ②一般是活泼性不同的两个电极(金属或石墨)； ③形成闭合回路（电解质溶液(或熔融电解质)；两个电极直接(或间接)接触；两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中） 常见装置 盐桥含饱和KCl(或KNO3)溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极，作用是连接内电路，通过离子的定向移动，构成闭合回路；隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；维持电极区溶液的电荷平衡，使溶液呈电中性。 工作原理 微粒流向的判断 电子流向 负极→外电路→正极(与电流的方向正好相反，且电子不下水) 离子流向 阳离子移向正极，阴离子移向负极（离子不上岸） 二、原电池中正、负极的判断 判断依据 负极 正极 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 电极材料 一般是活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 三、常见化学电源及电极反应式 1.一次电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 （1）放电时 负极反应式：Pb+S-2e-===PbSO4； 正极反应式：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e-通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 （2）充电时 阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+S； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S。 ①充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3.燃料电池 （1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 （2）燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 （3）以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2+4e-+4H+===2H2O， 负极：CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。 ②碱性溶液 正极：O2+4e-+2H2O===4OH-， 负极：CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O。 ③固体氧化物(其中O2-可以在固体介质中自由移动) 正极：O2+4e-===2O2-， 负极：CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。 ④熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：O2+4e-+2CO2===2C， 负极：CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O。 四、新型电池 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+，负极反应均为Li-e-===Li+，负极生成的Li+经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 （1）锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 （2）锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 （3）锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 3.微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 4.物质转化循环型电池 循环电池是电化学储能领域的一个研究热点，它通过电池内部物质的循环使用来增加储能容量，增长使用寿命。根据物质转化，注意电极反应与电极区反应，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 5浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 五、电极反应式的书写 1．原电池中电极反应式的书写 1、先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。 2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式：若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH-，若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，O2生成水。 3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的书写电极反应式，即得到较难写出的书写电极反应式。 2．电解池中电极反应式的书写 1、首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。 阳极（惰性电极）发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2->SO＞I-＞Br-＞C1-＞OH-＞水电离的OH-＞含氧酸根离子＞F-。 阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>（酸电离出的H+）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞（水电离出的H+）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+>K+。 注：在水溶液中A13+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得。 3．燃料电池电极反应式的书写 电极：惰性电极。 燃料包含：H2；烃如：CH4；醇如：C2H5OH等。 电解质包含：①酸性电解质溶液如：H2SO4溶液：②碱性电解质溶液如：NaOH溶液：③熔融氧化物如：Al2O3；④熔融碳酸盐如：K2CO3等。 第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。 如氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O：甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为： ①CH4 +2O2=CO2 +2H2O ②CO2 +2NaOH=Na2CO3 +H2O ①式+②式得燃料电池总反应为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况： （1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O （2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=40H- （3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式：O2+4e-=2O2- （4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式 电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式 故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 4．新型化学电源中电极反应式的书写 （1）书写步骤 （2）燃料电池中正极电极反应式的书写思路 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，O2得到电子后化合价降低，首先变成O2－，O2－能否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应也有所不同，下表为四种不同电解质环境中，氧气得电子后O2－的存在形式： 电解质环境 从电极反应式判O2－的存在形式 酸性电解质溶液环境下 O2＋4H＋＋4e－═══2H2O 碱性电解质溶液环境下 O2＋2H2O＋4e－═══4OH－ 固体电解质(高温下能传导O2－)环境下 O2＋4e－═══2O2－ 熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 O2＋2CO2＋4e－═══2CO （3）燃料电池中不同环境下的电极反应式 以甲醇、O2燃料电池为例： 酸性介质，如稀H2SO4 负极 CH3OH－6e－＋H2O═══CO2↑＋6H＋ 正极 O2＋6e－＋6H＋═══3H2O 碱性介质，如KOH溶液 负极 CH3OH－6e－＋8OH－═══CO＋6H2O 正极 O2＋6e－＋3H2O═══6OH－ 熔融盐介质，如K2CO3 负极 CH3OH－6e－＋3CO═══4CO2↑＋2H2O 正极 O2＋6e－＋3CO2═══3CO 高温下能传导O2－的固体作电解质 负极 CH3OH－6e－＋3O2－═══CO2↑＋2H2O 正极 O2＋6e－═══3O2－ 题型01 原电池工作原理 【典例】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A.Cu电极为该原电池的正极 B.Zn电极是还原剂，又是电子导体 C.氯化钾盐桥中Cl-将移向CuSO4溶液 D.一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面 【变式】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是 A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+ B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理 C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 题型02 原电池电极判断及电极反应式书写 【典例】科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为 A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【变式】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法不正确的是 A．Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－ C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 题型03 原电池综合判断 【典例】某种纸电池的结构如图所示，隔离膜中的电解液为NaCl溶液，反应原理为：。下列说法不正确的是 A．电极材料不一定都使用金属材料 B．纸电池具有轻薄柔软、可折叠等优点 C．移向负极 D．在正极反应 【变式】某化学兴趣小组设计如图所示装置探究原电池的工作原理，电极材料为锌片和铜片，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，下列说法正确的是 A．X电极材料为铜，Y电极材料为锌 B．Y电极得电子，发生氧化反应 C．放电过程中，铜片表面有气泡产生 D．铜片的电极反应式为 题型03 原电池应用与计算 【典例】SO2可形成酸雨，是大气污染物。利用如图装置既可以吸收工厂排放的SO2又可以制得硫酸溶液。下列说法正确的是    A．a极为负极，发生还原反应 B．b极的电极反应式为 C．电子的流动方向：a极→电解质溶液→b极 D．从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于50% 【变式1】近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理如图。 下列说法正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- C．该装置可将酸碱反应的化学能转化为电能 D．理论上，当电极a释放出22.4LO2(标况下)，KOH溶液质量减少32g 【变式2】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。 【变式3】某科研小组模拟的“人工树叶”电化学装置如图，甲装置为甲醇-空气燃料电池，乙装置能将和转化为和，、是特殊催化剂型电极。下列正确的是 A．c口通入甲醇，b口通入空气 B．极的电极反应式为 C．甲装置中向M极移动，乙装置中向极移动 D．理论上，每生成22.4L(标准状况下)，必有4mol电子由N极流向X极 【巩固训练】 1．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 A．锌片是负极，发生还原反应 B．电子由铜片通过导线流向锌片 C．电池工作一段时间后，稀硫酸溶液的减小 D．铜片上发生的反应为 2．某化学研究小组为了探究电化学原理，设计如图所示装置。下列叙述错误的是    A．a和b不连接时，铁片上会有红色固体析出 B．用导线将a和b连接后，化学能转变成电能 C．无论是否连接，均发生反应： D．用导线将a和b连接后，片上发生还原反应 3．科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是      A．电子由电极a流向电极b B．一段时间后，电解质溶液的pH减小 C．理论上每消耗22.4 L O2，可产生196 g H2SO4 D．电极b的电极反应式：SO2-2e-＋4OH-=SO＋2H2O 4．氮氧化物(NOx)能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物(NO)，其原理如图所示。下列有关说法正确的是    A．电极A为原电池的正极，发生还原反应 B．H+通过质子交换膜由A极向B极移动 C．该电池正极电极反应为2NO-4e-+4H+=N2+2H2O D．当A电极转移0.6mole-时，两极共产生2.24LN2(标况下) 5．—空气电池装置示意图如下，下列有关说法正确的是 A．该电池可将化学能转化为电能 B．电池工作时，空气在碳材料电极上发生氧化反应 C．外电路中电子流向：石墨电极→导线→镁电极 D．负极反应式为： 6．金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。该电池以金属M为负极，碳材料为正极，放电时下列说法正确的是 A．将电能转化为化学能 B．负极上发生还原反应 C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极 7．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极为正极，石墨II极为负极 B．Y的化学式可能为NO C．石墨II极上的O2被氧化 D．石墨I极的电极反应式为NO2+NO﹣e﹣═N2O5 8．我国科学家发明了一种电池：。电解质为、和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法不正确的是 A．Zn为电池的负极 B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后，A区域pH减小，C区域pH变大 D．电极反应： 9．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．该装置工作时化学能转化为电能 B．电池工作时，Zn片发生的电极反应： C．溶液中向Zn电极移动，向Cu电极移动 D．电池工作一段时间后，溶液质量增加 10．氢气、甲烷、乙醇等物质均可作为燃料电池的原料。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。电池的能量利用率高，产物污染少。下列有关燃料电池的说法不正确的是 A．上述燃料电池所用的电极材料不参加电极反应 B．氢氧燃料电池中，氢气应从电池的负极通入 C．甲烷燃料电池的电解质常用KOH，电池工作时，负极周围pH增大 D．碱性环境下，乙醇燃料电池的正极反应为： 11．如图所示的原电池装置，X、Y为两金属电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是 A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y B．移向X电极、Y电极上有氢气产生 C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极分别为Zn和Fe，则X为Fe，Y为Zn 12．18世纪末，伏打电池的发明开创了电池发展新纪元。图所示的电池工作时 A．将电能转化为化学能 B．电子由银电极流向锌电极 C．正极反应： D．总反应： 13．一种以溶液为电解质溶液的锌镍单液流电池的工作原理如图所示(图中“”表示液体流向)，电极上的反应为电极发生反应生成。下列说法正确的是 A．电极为该电池的负极 B．表面发生的电极反应为 C．电极的质量逐渐减小 D．电池工作一段时间后，溶液中浓度保持不变 14．锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是 A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B．放电时，正极的电极反应式为 C．整个反应过程中，总反应为：4Li+O2+2H2O=4LiOH D．将锂电极区有机电解质换成水溶液，可提高电池的工作效率 15．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al 2 Cu、Al 稀硫酸 …… 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，推断下列说法正确的是 A．实验1、2中Al均做电池的负极，提供电子 B．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Al C．实验3中的Al电极反应式为 D．通过实验3可说明金属性： 16．下列关于四种装置的叙述不正确的是 A．电池I：铜表面产生气泡 B．电池II：是充电电池，属于二次电池 C．电池III：燃料电池有清洁、安全、高效的特点 D．电池IV：锌筒作负极，被还原 17．某研究小组设计一种“人体电池”实验装置(如图)，进行如下实验。 实验1：一位同学的左手触摸锌片，右手分别触摸铝片、铁片、锡片、铜片； 实验2：两位同学手牵手，一位同学的左手触摸锌片，另一位同学的右手分别触摸铝片、铁片、锡片、铜片。 记录灵敏电流表的读数及指针偏转方向，数据见下表。下列说法正确的是 实验时灵敏电流表的读数(微安) 锌-铝 锌-铁 锌-锡 锌-铜 实验1 11 17 a 实验2 7 9 b A．该人体电池中，锌片作负极，其他金属片均作正极 B．当两手分别触碰锌和铁时，铁片上发生氧化反应 C．实验2的电流均比实验1对应的小，是因为电路中的电阻较大 D．由表格中数据可推测：a<17 18．银锌纽扣电池放电时反应为。下列说法错误的是 A．Zn是电池的负极，发生氧化反应 B．该电池的电解质溶液呈碱性 C．电池工作时，电子从极经过电解质溶液流到Zn极 D．正极的电极反应式： 19．下列关于甲、乙两装置的说法中不正确的是 A．甲装置中Cu电极的电极反应式为 B．甲装置中电子由Cu经外电路流向Zn C．乙装置放电时锌筒被消耗 D．乙装置无法将化学能完全转化为电能 20．下列说法正确的是 A．锌是正极，其质量不断减少 B．电子从锌片经导线流向铜片 C．该装置能将电能转化为化学能 D．铜电极发生反应为 【强化训练】 21．科学家正在研制的铝电池未来有望取代锂电池。银铝电池具有能量密度高的优点，电池装置如图所示。电池放电时的反应为：(氧化高银)。下列说法正确的是 A．Al电极发生还原反应 B．电子从电极流向电极 C．正极电极反应式为： D．当电路中通过电子时，溶液中有通过阳离子交换膜向右侧迁移 22．酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H+，其基本结构如图所示， 电池总反应可表示为：2H2+O2== 2H2O，下列有关说法错误的是 A．H由b极通过固体酸电解质传递到a极 B．b极上的电极反应式为：O2+4H+4e== 2H2O C．每转移0.4 mol电子，生成3.6g水 D．电子通过外电路从a极流向b极 23．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许多方面。 （1）如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 (填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向 (填“X”或“Y”)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，则电池工作时负极电极反应式为 。 （2）王航同学用石墨作电极电解Cu(NO3)2溶液。 ①电解过程中，阳极的电极反应式为 。 ②电解一段时间后，溶液蓝色变浅。若要将电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入的物质是 (任填一种)。 （3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水，电化学降解NO的原理如图所示。 ①A为铅酸蓄电池的 (填“Pb”或“PbO2”)极。 ②Ag-Pt电极上的电极反应式为 。 ③若电路中转移了2mole-，则铅酸蓄电池的正极增重 g；质子交换膜两侧电解液的质量变化差(|Δm左|-|Δm右|)为 g。 24．下图是我国学者研发的高效过氧化氢—尿素电池的原理装置，该装置工作时，下列说法错误的是 A．极上的电势比极上的电势高 B．向正极迁移的主要是，产物主要为 C．极上发生反应： D．负极的电极反应式为 25．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下图为不同电池的构造示意图，有关说法正确的是 A．图Ⅰ：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 B．图Ⅱ：放电时正极反应式为 C．图Ⅲ：如消耗标准状况下22.4L ，电路中理论上转移的电子数为4 D．图Ⅳ：放电时，溶液中向锂电极迁移 26．电池的种类繁多，应用广泛，根据电化学原理回答下列问题。 （1）下图中，若溶液为稀，电流表指针发生偏转，电极材料为且作负极，则电极上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后溶液酸性将 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。    （2）可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图，电池总反应为，则电极是 (填“正极”或“负极”)，电极的电极反应式为 。若线路中转移电子，则上述燃料电池消耗的在标准状况下的体积为 L。    （3）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。请回答下列问题：    ①反应，每消耗理论上转移的电子数目为 ②电池工作时，向电极 (填“A”或“B”)移动。 ③电极上发生的电极反应为 。 （4）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。    ①系统工作时，a极为 极，b极区的电极反应式为 。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是 。 27．运用原电池原理可研究物质的性质或进行工业生产。 （1）某兴趣小组设计图装置用锌、铜作电极材料，硫酸铜溶液为电解质溶液的进行原电池实验。负极材料是 (填“锌”或“铜”)；当正极质量增加12.8g时，转移了 mol电子。 （2）如图所示，运用原电池原理可将SO2转化成硫酸。其中质子交换膜将该原电池分隔成氧化反应室和还原反应室，能阻止气体通过而允许H+通过。a是 极(填“正”或“负”)，b电极反应式为 ，生产过程中H+向 (填“a”或“b”)电极区域运动。 28．现有纯锌片、纯铜片，的溶液、导线、量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。 （1）如图所示，装置气密性良好，且量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要 。 （2）a电极的反应式为 ，b电极的反应式为 。 （3）当量筒中收集到气体时(标准状况下)，通过导线的电子的物质的量是 。 （4）如果将a，b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是 。 29．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。 （1）铅蓄电池在放电时发生的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。负极的电极反应式为 。 （2）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生反应：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为 ，当线路中转移0.2 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为 g。 （3）燃料电池是一种高效、安全环保的供电装置，以甲醇作燃料的电池，如下图所示： ①负极反应物是 ，H＋从 (填“a”或“b”，下同)极移动到 极。 ②正极反应式为 。 30．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下是几种不同形式的原电池装置，请根据题中提供的信息，填写空格。 （1）某原电池的装置如图1所示。若需将反应设计成如图1所示的原电池装置，则A(负极)极材料为 (填化学式)，B(正极)极的电极反应式为 ，溶液C为 。 （2）如图2是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是 (填字母)。 A．盐桥中的阴离子向溶液移动 B．电子流动方向为Zn→盐桥→Cu C．铜片作电池的正极 D．该电池比单液原电池的电流更稳定 （3）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图3。电池总反应为，则a处充入的是 (填化学式)，电极c的电极反应式为 ；若线路中转移3mol电子，则上述燃料电池消耗的的质量为 g。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 原电池电极判断及电极反应的书写 1、理解原电池的构成、工作原理及应用，掌握各类电池电极的判断 2、掌握一次电池、二次电池、新型化学电源的电极反应和总反应方程式的书写 一、原电池原理 构成条件 ①能自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)； ②一般是活泼性不同的两个电极(金属或石墨)； ③形成闭合回路（电解质溶液(或熔融电解质)；两个电极直接(或间接)接触；两个电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中） 常见装置 盐桥含饱和KCl(或KNO3)溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极，作用是连接内电路，通过离子的定向移动，构成闭合回路；隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；维持电极区溶液的电荷平衡，使溶液呈电中性。 工作原理 微粒流向的判断 电子流向 负极→外电路→正极(与电流的方向正好相反，且电子不下水) 离子流向 阳离子移向正极，阴离子移向负极（离子不上岸） 二、原电池中正、负极的判断 判断依据 负极 正极 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 电极材料 一般是活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 三、常见化学电源及电极反应式 1.一次电池 负极反应式：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2； 正极反应式：MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-； 总反应：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O； 正极反应式：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-； 总反应：Zn+Ag2O===ZnO+2Ag 2.二次电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 （1）放电时 负极反应式：Pb+S-2e-===PbSO4； 正极反应式：PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O。 放电时，当外电路上有2 mol e-通过时，溶液中消耗H2SO4 2 mol。 （2）充电时 阴极反应式：PbSO4+2e-===Pb+S； 阳极反应式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++S。 ①充电一段时间电解质溶液的pH减小(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。 3.燃料电池 （1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。 （2）燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。 （3）以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。 ①酸性溶液(或含质子交换膜) 正极：O2+4e-+4H+===2H2O， 负极：CH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+。 ②碱性溶液 正极：O2+4e-+2H2O===4OH-， 负极：CH3OH-6e-+8OH-===C+6H2O。 ③固体氧化物(其中O2-可以在固体介质中自由移动) 正极：O2+4e-===2O2-， 负极：CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O。 ④熔融碳酸盐(C) 正极(通入CO2)：O2+4e-+2CO2===2C， 负极：CH3OH-6e-+3C===4CO2+2H2O。 四、新型电池 1.锂电池 锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li+，负极反应均为Li-e-===Li+，负极生成的Li+经过电解质定向移动到正极。 2.锂离子二次电池 （1）锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电势差的驱动下，Li+可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。 （2）锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6+xLi++xe-===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6-xe-===C6+xLi+。 （3）锂离子电池的正极材料一般为含Li+的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等。 3.微生物燃料电池 微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。 4.物质转化循环型电池 循环电池是电化学储能领域的一个研究热点，它通过电池内部物质的循环使用来增加储能容量，增长使用寿命。根据物质转化，注意电极反应与电极区反应，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。 5浓差电池 浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质具有浓度差，离子均由“高浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正极、负极，这是解答问题的关键。例如 ①a极：Ag-e-===Ag+(负极)；b极：Ag++e-===Ag(正极)。 ②N通过交换膜移向a极。 五、电极反应式的书写 1．原电池中电极反应式的书写 1、先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。 2、注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式：若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH-，若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，O2生成水。 3、正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的书写电极反应式，即得到较难写出的书写电极反应式。 2．电解池中电极反应式的书写 1、首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag以前），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 2、如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写电极反应式。 阳极（惰性电极）发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2->SO＞I-＞Br-＞C1-＞OH-＞水电离的OH-＞含氧酸根离子＞F-。 阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>（酸电离出的H+）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞（水电离出的H+）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+>K+。 注：在水溶液中A13+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得。 3．燃料电池电极反应式的书写 电极：惰性电极。 燃料包含：H2；烃如：CH4；醇如：C2H5OH等。 电解质包含：①酸性电解质溶液如：H2SO4溶液：②碱性电解质溶液如：NaOH溶液：③熔融氧化物如：Al2O3；④熔融碳酸盐如：K2CO3等。 第一步：写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。 如氢氧燃料电池的总反应为：2H2+O2=2H2O：甲烷燃料电池（电解质溶液为NaOH溶液）的反应为： ①CH4 +2O2=CO2 +2H2O ②CO2 +2NaOH=Na2CO3 +H2O ①式+②式得燃料电池总反应为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O 第二步：写出电池的正极反应式 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况： （1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O （2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=40H- （3）固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式：O2+4e-=2O2- （4）熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO。 第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式 电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式 故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 4．新型化学电源中电极反应式的书写 （1）书写步骤 （2）燃料电池中正极电极反应式的书写思路 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，O2得到电子后化合价降低，首先变成O2－，O2－能否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应也有所不同，下表为四种不同电解质环境中，氧气得电子后O2－的存在形式： 电解质环境 从电极反应式判O2－的存在形式 酸性电解质溶液环境下 O2＋4H＋＋4e－═══2H2O 碱性电解质溶液环境下 O2＋2H2O＋4e－═══4OH－ 固体电解质(高温下能传导O2－)环境下 O2＋4e－═══2O2－ 熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 O2＋2CO2＋4e－═══2CO （3）燃料电池中不同环境下的电极反应式 以甲醇、O2燃料电池为例： 酸性介质，如稀H2SO4 负极 CH3OH－6e－＋H2O═══CO2↑＋6H＋ 正极 O2＋6e－＋6H＋═══3H2O 碱性介质，如KOH溶液 负极 CH3OH－6e－＋8OH－═══CO＋6H2O 正极 O2＋6e－＋3H2O═══6OH－ 熔融盐介质，如K2CO3 负极 CH3OH－6e－＋3CO═══4CO2↑＋2H2O 正极 O2＋6e－＋3CO2═══3CO 高温下能传导O2－的固体作电解质 负极 CH3OH－6e－＋3O2－═══CO2↑＋2H2O 正极 O2＋6e－═══3O2－ 题型01 原电池工作原理 【典例】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是 A.Cu电极为该原电池的正极 B.Zn电极是还原剂，又是电子导体 C.氯化钾盐桥中Cl-将移向CuSO4溶液 D.一段时间后有红色固体沉积在Cu电极表面 【答案】C 【解析】铜电极为原电池的正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，故A、D正确；能导电的锌电极为铜锌原电池的负极，故B正确；氯化钾盐桥中氯离子将移向硫酸锌溶液，故C错误。 【变式】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是 A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+ B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理 C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 【答案】B 【解析】Mg虽然比Al活泼，但铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，镁与NaOH溶液不反应，所以在题述装置中铝失电子，为原电池的负极，A错误；铝条表面的氧化膜能与NaOH溶液反应，故不必处理，B正确；该装置外电路的电流是由电子的定向移动形成的，而内电路的电流则是由溶液中离子的定向移动形成的，C错误；铝为原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al(OH)3白色沉淀析出，D错误。 题型02 原电池电极判断及电极反应式书写 【典例】科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为 A．H2＋2OH－－2e－===2H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．H2－2e－===2H＋ D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【答案】C　 【解析】根据题给信息，该燃料电池总反应式为2H2＋O2===2H2O；电解质溶液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A项错误；又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B、D项错误，C项正确。 【变式】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法不正确的是 A．Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－ C．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 【答案】C　 【解析】Al、Cu、浓HNO3组成原电池，Al发生钝化，Cu为负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故选C。 题型03 原电池综合判断 【典例】某种纸电池的结构如图所示，隔离膜中的电解液为NaCl溶液，反应原理为：。下列说法不正确的是 A．电极材料不一定都使用金属材料 B．纸电池具有轻薄柔软、可折叠等优点 C．移向负极 D．在正极反应 【答案】C 【解析】原电池电解液为氯化钠溶液，总反应为：，Mg失去电子作负极，发生氧化反应，另一个电极为正极，以此解题。A．根据总反应可知，负极为镁为金属材料，但是正极可以是能导电的电极材料不一定是金属材料， A正确；B．纸电池像纸一样轻薄柔软、可折叠， B正确；C．移向正极，C不正确；D．得电子在正极反应，D正确；故选C。 【变式】某化学兴趣小组设计如图所示装置探究原电池的工作原理，电极材料为锌片和铜片，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，下列说法正确的是 A．X电极材料为铜，Y电极材料为锌 B．Y电极得电子，发生氧化反应 C．放电过程中，铜片表面有气泡产生 D．铜片的电极反应式为 【答案】C 【解析】由电子移动方向可知，X电极为负极，电极材料为锌，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，Y电极为正极电极，材料为铜，溶液中氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气。A．由分析可知，X电极为负极，电极材料为锌，Y电极为正极电极，材料为铜，故A正确；B．由分析可知，Y电极为正极电极，材料为铜，溶液中氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故B错误；C．由分析可知，Y电极为正极电极，材料为铜，溶液中氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故C正确；D．由分析可知，Y电极为正极电极，材料为铜，溶液中氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e—=H2↑，故D错误；故选C。 题型03 原电池应用与计算 【典例】SO2可形成酸雨，是大气污染物。利用如图装置既可以吸收工厂排放的SO2又可以制得硫酸溶液。下列说法正确的是    A．a极为负极，发生还原反应 B．b极的电极反应式为 C．电子的流动方向：a极→电解质溶液→b极 D．从左下口流出的硫酸溶液的质量分数一定大于50% 【答案】B 【解析】根据图示，a通入生成，发生氧化反应，为原电池的负极，b通入，为原电池的正极，发生反应：。A．a极为负极，发生氧化反应，A错误；B．b通入，为原电池的正极，发生反应：，B正确；C．电子不能在电解质溶液中传导，C错误；D．氢离子由a极区向b极区移动，a极区发生反应，左上口有水进入，左下口流出的硫酸溶液质量分数可能小于50%，D错误； 故选B。 【变式1】近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理如图。 下列说法正确的是 A．电极a是正极 B．电极b的反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- C．该装置可将酸碱反应的化学能转化为电能 D．理论上，当电极a释放出22.4LO2(标况下)，KOH溶液质量减少32g 【答案】C 【解析】由图可知，a极氧元素价态升高失电子，故a极为负极，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，b极为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，据此作答。A．a极氧元素价态升高失电子，故a极为负极，A错误；B．电极b上为O2得电子，溶液是酸性环境，电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，B错误；C．“全氧电池”工作时总反应为OH-- H+=H2O，将酸碱反应的中和能转化为电能，C正确；D．电极a电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，理论上， 当电极a释放出22.4LO2 (标准状况下)即1mol O2时，同时有4mol K+移向右侧的K2SO4 溶液中，所以KOH 溶液减少的质量为1mol×32g/mol+4mol×39g/mol=188g，D错误；故答案选C。 【变式2】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 【解析】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。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。 【变式3】某科研小组模拟的“人工树叶”电化学装置如图，甲装置为甲醇-空气燃料电池，乙装置能将和转化为和，、是特殊催化剂型电极。下列正确的是 A．c口通入甲醇，b口通入空气 B．极的电极反应式为 C．甲装置中向M极移动，乙装置中向极移动 D．理论上，每生成22.4L(标准状况下)，必有4mol电子由N极流向X极 【答案】B 【解析】图乙为电解池，并且CO2在Y极上发生还原反应生成C6H12O6，则Y极为阴极，电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O，X电极为阳极，阳极上H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，甲装置为甲醇-空气燃料电池，与阳极X极相接的N极为原电池正极，与阴极Y极相接的M极为负极，则c口通入空气，b口通入甲醇，原电池工作时阳离子移向正极N，电路中电子流向：M→Y，X→N。A．根据分析，b口通入的是甲醇，c口通入空气，A错误；B．Y极为阴极，CO2在Y极上发生还原反应生成C6H12O6，电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O，B正确；C．甲装置为甲醇-空气燃料电池，N极为正极，M极为负极，甲装置中H+向N极移动，图乙为电解池，H+向阴极Y极移动，C错误；D．22.4L(标准状况下)O2的物质的量n=1mol，阳极上H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，则电路中必有4mol电子由X极流向N极，D错误；故选B。 【巩固训练】 1．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 A．锌片是负极，发生还原反应 B．电子由铜片通过导线流向锌片 C．电池工作一段时间后，稀硫酸溶液的减小 D．铜片上发生的反应为 【答案】D 【解析】锌的活泼性大于铜，锌是负极、铜是正极。A．锌片是负极，锌失电子发生氧化反应，故A错误； B．电子由锌片通过导线流向铜片，故B错误；C．正极氢离子得电子放出氢气，电池工作一段时间后，稀硫酸溶液的增大，故C错误；D．铜是正极，铜片上氢离子得电子生成氢气，发生的反应为，故D正确；选D。 2．某化学研究小组为了探究电化学原理，设计如图所示装置。下列叙述错误的是    A．a和b不连接时，铁片上会有红色固体析出 B．用导线将a和b连接后，化学能转变成电能 C．无论是否连接，均发生反应： D．用导线将a和b连接后，片上发生还原反应 【答案】D 【解析】a和b不连接时，铁与硫酸铜发生置换反应，；a和b连接时，形成原电池，铁作负极失电子，铜作正极发生还原反应；A．a和b不连接时，铁与硫酸铜发生置换反应，有铜单质生成，现象为铁片上会有红色固体析出，故A正确；B．用导线将a和b连接后，形成原电池，原电池是将化学能转变为电能的装置，故B正确；C．无论a和b是否连接，均发生反应：，故C正确；D．用导线将a和b连接后，形成原电池，片作负极失电子，发生氧化反应，故D错误；答案选D。 3．科学家设计了一种以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，其工作原理如图所示，下列说法正确的是      A．电子由电极a流向电极b B．一段时间后，电解质溶液的pH减小 C．理论上每消耗22.4 L O2，可产生196 g H2SO4 D．电极b的电极反应式：SO2-2e-＋4OH-=SO＋2H2O 【答案】B 【解析】以石墨为电极、稀硫酸为电解质溶液处理废气SO2的电池，SO2发生氧化反应，故电极b为负极，a为正极。A．电子由电源负极b流向正极a，故A错误；B．电池总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，故一段时间后，电解质溶液的pH减小，故B正确；C．无标准状况，无法计算氧气的物质的量，故C错误；D．溶液为酸性，故电极b的电极反应式为SO2-2e-＋2H2O=SO＋4H+，故D错误；故选B。 4．氮氧化物(NOx)能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。某科研机构设计方案利用原电池原理处理氮氧化合物(NO)，其原理如图所示。下列有关说法正确的是    A．电极A为原电池的正极，发生还原反应 B．H+通过质子交换膜由A极向B极移动 C．该电池正极电极反应为2NO-4e-+4H+=N2+2H2O D．当A电极转移0.6mole-时，两极共产生2.24LN2(标况下) 【答案】B 【解析】由图可知，A极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，为负极；B极NO得到电子发生还原反应生成氮气，为正极；A．由分析可知，A极氨气失去电子发生氧化反应生成氮气，为负极，A项错误；B．原电池中阳离子向正极迁移，故H+通过质子交换膜由A极向B极移动，B项正确；C．该电池正极电极反应为NO得到电子发生还原反应生成氮气，，C项错误；D．负极反应为，生成0.1mol氮气；正极反应，根据电子守恒可知，生成0.15mol氮气；共生成0.25mol氮气，标况体积5.6L，D项错误；故选B。 5．—空气电池装置示意图如下，下列有关说法正确的是 A．该电池可将化学能转化为电能 B．电池工作时，空气在碳材料电极上发生氧化反应 C．外电路中电子流向：石墨电极→导线→镁电极 D．负极反应式为： 【答案】A 【解析】燃料电池中发生镁和氧气的反应，金属Mg电极为原电池的负极，Mg失去电子发生氧化反应，碳材料电极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应。A．该装置为原电池，将化学能转化为电能，故A正确；B．原电池中正极得到电子发生还原反应，故B错误；C．原电池工作时，外电路电子由负极流向正极，则外电路电子由Mg电极经导线流向碳材料电极，故C错误；D．电解质溶液是碱性的，所以负极电极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，故D错误；故选A。 6．金属-空气电池可用作电动车动力来源，某金属-空气电池的工作原理如图所示。该电池以金属M为负极，碳材料为正极，放电时下列说法正确的是 A．将电能转化为化学能 B．负极上发生还原反应 C．空气中的氧气在正极上得电子 D．外电路电子由碳材料电极流向金属M电极 【答案】C 【解析】由示意图中离子的移动方向可知，金属M电极为原电池的负极，M失去电子发生氧化反应生成M2+，碳材料电极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。A．该结构为原电池，将化学能转化为电能，故A错误；B．原电池中负极失去电子发生氧化反应，故B错误；C．该电池中，空气中的氧气在正极上得电子生成OH-，故C正确；D．原电池工作时，外电路电子由负极流向正极，则放电时，外电路电子由M电极流向碳材料电极，故D错误；故选C。 7．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极为正极，石墨II极为负极 B．Y的化学式可能为NO C．石墨II极上的O2被氧化 D．石墨I极的电极反应式为NO2+NO﹣e﹣═N2O5 【答案】D 【解析】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。 A．根据上述分析，石墨Ⅱ为正极，石墨I为负极，故A错误；B．石墨I为负极，石墨I上NO2失去电子，N元素的化合价应从+4价升高，Y不可能为NO，故B错误；C．石墨Ⅱ上氧气得到电子，则O2被还原，故C错误； D．石墨I上NO2失去电子，N元素的化合价升高，因此Y为N2O5，负极反应为NO2+NO-e-═N2O5，故D正确；答案选D。 8．我国科学家发明了一种电池：。电解质为、和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下。下列说法不正确的是 A．Zn为电池的负极 B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 C．电池工作一段时间后，A区域pH减小，C区域pH变大 D．电极反应： 【答案】D 【解析】根据总方程式可知，锌失去电子，发生氧化反应，锌作负极，二氧化铅得到电子，发生还原反应，二氧化铅作正极，以此解题。A．由分析可知，锌作负极，A正确；B．结合总的反应以及图示可知，负极反应为，消耗氢氧根离子，则钾离子，通过a膜向右移动，正极二氧化铅得到电子，电极反应为：，消耗氢离子，硫酸根离子通过b膜向左移动，故a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B正确；C．由选项C分析可知，锌电极消耗氢氧根离子，A区域pH减小，二氧化铅电极消耗氢离子，C区域pH变大，C正确；D．由选项B分析可知，电极反应：，D错误；故选D。 9．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．该装置工作时化学能转化为电能 B．电池工作时，Zn片发生的电极反应： C．溶液中向Zn电极移动，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 【解析】由图象可知，该原电池反应式为：，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，据此解答。A．该装置为原电池，原电池为化学能转化为电能的装置，A正确；B．由分析可知Zn电极为负极，电极反应为：，B正确；C．由分析可知，锌电极为负极，铜电极为正极，在原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；D．总反应为：，锌的原子量较大，故电池工作一段时间后，溶液质量增加，D正确；故选C。 10．氢气、甲烷、乙醇等物质均可作为燃料电池的原料。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。电池的能量利用率高，产物污染少。下列有关燃料电池的说法不正确的是 A．上述燃料电池所用的电极材料不参加电极反应 B．氢氧燃料电池中，氢气应从电池的负极通入 C．甲烷燃料电池的电解质常用KOH，电池工作时，负极周围pH增大 D．碱性环境下，乙醇燃料电池的正极反应为： 【答案】C 【解析】A．上述燃料电池所用的电极材料一般是石墨电极，电极材料不参加电极反应，故A正确；B．氢氧燃料电池中，燃料作还原剂，都是在负极发生反应即氢气应从电池的负极通入，故B正确；C．甲烷燃料电池的电解质常用KOH，电池工作时，负极是甲烷失去电子和氢氧根反应生成碳酸根和水，因此负极周围pH减小，故C错误；D．碱性环境下，乙醇燃料电池的正极反应是氧气得到电子变为氢氧根，其电极反应式为：，故D正确。综上所述，答案为C。 11．如图所示的原电池装置，X、Y为两金属电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是 A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y B．移向X电极、Y电极上有氢气产生 C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极分别为Zn和Fe，则X为Fe，Y为Zn 【答案】B 【解析】电子从负极经外电路流向正极，即X为负极，Y为正极。A．根据图中信息电子流动方向：X→外电路→Y，则外电路的电流方向为：Y→外电路→X，故A错误；B．原电池“同性相吸”，则移向负极即X电极，Y电极上是氢离子得到电子变为氢气，故B正确；C．X极(负极)上发生的是氧化反应，Y极(正极)上发生的是还原反应，故C错误；D．若两电极分别为Zn和Fe，锌活泼性比铁强，活泼性强的作负极，因此X为Zn，Y为Fe，故D错误。综上所述，答案为B。 12．18世纪末，伏打电池的发明开创了电池发展新纪元。图所示的电池工作时 A．将电能转化为化学能 B．电子由银电极流向锌电极 C．正极反应： D．总反应： 【答案】D 【解析】伏打电池属于原电池装置，原电池是将化学能转化为电能的装置，Zn比银活泼，则锌是电池的负极，银是电池的正极，据此分析作答。A．原电池是将化学能转化为电能的装置，A项错误；B．Zn比银活泼，则锌会失去电子，银电极上得电子，即电子通过导线由锌电极流向银电极，B项错误；C．锌会失去电子，电极方程式为：，银电极上得电子，电极方程式为：，C项错误；D．由C项分析可知，总反应为：，D项正确；答案选D。 13．一种以溶液为电解质溶液的锌镍单液流电池的工作原理如图所示(图中“”表示液体流向)，电极上的反应为电极发生反应生成。下列说法正确的是 A．电极为该电池的负极 B．表面发生的电极反应为 C．电极的质量逐渐减小 D．电池工作一段时间后，溶液中浓度保持不变 【答案】B 【解析】A．电极发生还原反应，为该电池的正极，故A错误；B．电极发生反应生成，发生的电极反应为，故B正确；C．电极生成，质量逐渐增大，故C错误；D．电池正反应为，反应消耗氢氧根离子，电池工作一段时间后，溶液中浓度减小，故D错误；选B。 14．锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：2Li＋Cu2O＋H2O=2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法不正确的是 A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动 B．放电时，正极的电极反应式为 C．整个反应过程中，总反应为：4Li+O2+2H2O=4LiOH D．将锂电极区有机电解质换成水溶液，可提高电池的工作效率 【答案】D 【解析】由方程式可知，放电时，锂电极是原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－=Li+，铜为正极，通入空气中的氧气与铜反应生成氧化亚铜，反应的方程式为4Cu+O2=2Cu2O，水分子作用下氧化亚铜在正极得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，电极反应式为Cu2O+H2O+2e－=2Cu+2OH－，则整个反应过程中铜为燃料电池的催化剂，总反应为锂与氧气和水反应生成氢氧化锂，反应的化学方程式为4Li+O2+2H2O=4LiOH。A．由分析可知，放电时，锂电极是原电池的负极，铜为正极，则阳离子锂离子透过固体电解质向铜极移动，故A正确；B．由分析可知，放电时，铜为正极，水分子作用下氧化亚铜在正极得到电子发生还原反应生成铜和氢氧根离子，电极反应式为Cu2O+H2O+2e－=2Cu+2OH－，故B正确；C．由分析可知，整个反应过程中铜为燃料电池的催化剂，总反应为锂与氧气和水反应生成氢氧化锂，反应的化学方程式为4Li+O2+2H2O=4LiOH，故C正确；D．锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以不能将有机电解质换成水溶液，故D错误；故选D。 15．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al 2 Cu、Al 稀硫酸 …… 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，推断下列说法正确的是 A．实验1、2中Al均做电池的负极，提供电子 B．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Al C．实验3中的Al电极反应式为 D．通过实验3可说明金属性： 【答案】C 【解析】A．实验1中Mg电极作电池负极，失去电子，故A错误；B．实验2中H+在Cu极上发生还原反应，电子从Al流向Cu，电流表的指针偏向Cu，故B错误；C．实验3中的Al电极为负极，变为偏铝酸根，其电极反应式为，故C正确；D．实验3中电解液只与Al反应，而不与Mg反应，因此不能通过该实验比较金属性，故D错误。综上所述，答案为C。 16．下列关于四种装置的叙述不正确的是 A．电池I：铜表面产生气泡 B．电池II：是充电电池，属于二次电池 C．电池III：燃料电池有清洁、安全、高效的特点 D．电池IV：锌筒作负极，被还原 【答案】D 【解析】A．电池I为锌铜原电池，铜表面氢离子得到电子生成氢气，产生气泡，A项正确；B．电池II为铅蓄电池，是充电电池，属于二次电池，B项正确；C．电池III为氢氧燃料电池，有清洁、安全、高效的特点，C项正确；D．电池IV为锌锰干电池，锌筒作负极，被氧化，D项错误；故答案选D。 17．某研究小组设计一种“人体电池”实验装置(如图)，进行如下实验。 实验1：一位同学的左手触摸锌片，右手分别触摸铝片、铁片、锡片、铜片； 实验2：两位同学手牵手，一位同学的左手触摸锌片，另一位同学的右手分别触摸铝片、铁片、锡片、铜片。 记录灵敏电流表的读数及指针偏转方向，数据见下表。下列说法正确的是 实验时灵敏电流表的读数(微安) 锌-铝 锌-铁 锌-锡 锌-铜 实验1 11 17 a 实验2 7 9 b A．该人体电池中，锌片作负极，其他金属片均作正极 B．当两手分别触碰锌和铁时，铁片上发生氧化反应 C．实验2的电流均比实验1对应的小，是因为电路中的电阻较大 D．由表格中数据可推测：a<17 【答案】C 【解析】构成锌-铝原电池，锌是正极，铝是负极；构成锌-铁原电池，锌是负极，铁是正极；构成锌-锡原电池，锌是负极，锡是正极；构成锌-铜原电池，锌是负极，铜是正极。A．据分析，该人体电池中，锌-铝原电池，锌是正极，构成其它原电池，锌片作负极，其他金属片均作正极，A错误；B．当两手分别触碰锌和铁时，构成锌-铁原电池，锌是负极，铁是正极，铁片上发生还原反应，B错误；C．实验2是两人手牵手，电流均比实验1对应的小，是因为电路中的电阻较大，C正确；D．由表格中数据可推测，锌与另一金属的活泼性差距越大，电流表的读数越大，故推测：a>17，D错误；故选C。 18．银锌纽扣电池放电时反应为。下列说法错误的是 A．Zn是电池的负极，发生氧化反应 B．该电池的电解质溶液呈碱性 C．电池工作时，电子从极经过电解质溶液流到Zn极 D．正极的电极反应式： 【答案】C 【解析】A．从该电池放电时反应分析，Zn化合价升高，失去电子，作为电池的负极，发生氧化反应，A正确；B．该电池反应产物存在Zn(OH)2，电解质溶液呈碱性，B正确；C．电池工作时，电子从电池的负极流向正极，电子从Zn极经过外电路流到极，电解质溶液没有电子通过，C错误；D．正极得到电子，发生还原反应，电极反应式：，D正确；故选C。 19．下列关于甲、乙两装置的说法中不正确的是 A．甲装置中Cu电极的电极反应式为 B．甲装置中电子由Cu经外电路流向Zn C．乙装置放电时锌筒被消耗 D．乙装置无法将化学能完全转化为电能 【答案】B 【解析】A．由图可知，甲装置中不活泼金属铜做原电池的正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，故A正确；B．由图可知，甲装置中不活泼金属铜做原电池的正极，锌做负极，电子由负极锌经外电路流向正极铜，故B错误；C．由图可知，乙装置中锌为干电池的负极，放电时锌筒失去电子发生氧化反应被消耗，故C正确；D．干电池放电时会有能量损耗，所以乙装置无法将化学能完全转化为电能，故D正确；故选B。 20．下列说法正确的是 A．锌是正极，其质量不断减少 B．电子从锌片经导线流向铜片 C．该装置能将电能转化为化学能 D．铜电极发生反应为 【答案】B 【解析】A．Zn的金属活动性强于铜，因此锌是负极，Zn失电子生成Zn2+，质量不断减少，A错误；B．Zn为负极，失电子生成锌离子，电子从锌片经导线流向铜片，B正确；C．该装置为原电池，将化学能转化为电能，C错误；D．铜电极为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑，D错误；故答案选B。 【强化训练】 21．科学家正在研制的铝电池未来有望取代锂电池。银铝电池具有能量密度高的优点，电池装置如图所示。电池放电时的反应为：(氧化高银)。下列说法正确的是 A．Al电极发生还原反应 B．电子从电极流向电极 C．正极电极反应式为： D．当电路中通过电子时，溶液中有通过阳离子交换膜向右侧迁移 【答案】D 【解析】该电池放电时，Al为负极，失电子结合氢氧根离子生成Na[Al(OH)4]，AgO为正极，AgO得电子生成Ag。A．由分析可知，Al为负极，电极上Al失电子发生氧化反应，A错误；B．由分析可知，Al为负极，AgO为正极，电子从电极流向电极，B错误；C．正极上AgO得电子结合水生成Ag和氢氧根离子，电极反应为AgO+2e-+H2O=Ag+2OH-，C错误；D．由分析可知，Al为负极，AgO为正极，当电路中通过电子时，溶液中有通过阳离子交换膜向右侧迁移，D正确；故选D。 22．酸燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H+，其基本结构如图所示， 电池总反应可表示为：2H2+O2== 2H2O，下列有关说法错误的是 A．H由b极通过固体酸电解质传递到a极 B．b极上的电极反应式为：O2+4H+4e== 2H2O C．每转移0.4 mol电子，生成3.6g水 D．电子通过外电路从a极流向b极 【答案】A 【解析】根据电池总反应：2H2+O2=2H2O可知：通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化还原反应，反应为H2-2e-═2H+，通入氧气的一极为电池的正极，发生氧化反应，反应为O2+4e-+4H+=2H2O；电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极，即从a极流向b极，电解质中阳离子向正极移动，即H+由a极通过固体酸电解质传递到b极；每转移0.1mol电子，消耗0.05mol的H2，生成0.05mol水，据此回答判断．A．原电池中，阳离子向正极移动，所以H+由a极通过固体酸电解质传递到b极，故A错误；B．该电池为酸性电池，所以正极电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，故B正确；C．每转移0.4 mol电子，生成0.2mol水，质量是0.2mol×18g/mol=3.6g，故C正确；D．a为负极，b是正极，则电子应该是通过外电路由a极流向b，故D正确；故答案为A。 23．电化学及其产品与能源、材料、环境和健康等领域紧密联系，被广泛地应用于生产、生活的许多方面。 （1）如图为氢氧燃料电池的构造示意图。 ①氧气从 (填“a”或“b”)口通入；电池工作时，OH-向 (填“X”或“Y”)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，则电池工作时负极电极反应式为 。 （2）王航同学用石墨作电极电解Cu(NO3)2溶液。 ①电解过程中，阳极的电极反应式为 。 ②电解一段时间后，溶液蓝色变浅。若要将电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入的物质是 (任填一种)。 （3）铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水，电化学降解NO的原理如图所示。 ①A为铅酸蓄电池的 (填“Pb”或“PbO2”)极。 ②Ag-Pt电极上的电极反应式为 。 ③若电路中转移了2mole-，则铅酸蓄电池的正极增重 g；质子交换膜两侧电解液的质量变化差(|Δm左|-|Δm右|)为 g。 【答案】（1） b X H2-2e-+O2-=H2O （2） CuO(CuCO3) （3） 64 14.4 【解析】（1）①燃料电池中，电子由负极流向正极，故X极为负极，Y极为正极，氢氧燃料电池中通入氧气的一极为原电池的正极，故氧气从b口通入；电池工作时，阴离子OH-向负极X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，则电池工作时负极上氢气失电子与氧离子反应生成水，电极反应式为H2-2e-+O2-=H2O； （2）①Cu(NO3)2溶液中水电离出的氢氧根离子放电能力大于硝酸根离子，阳极上的电极反应式为；②电解一段时间后，溶液蓝色变浅，电解的总反应式为2Cu(NO3)2+2H2O2Cu+4HNO3+O2↑；若要将电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入的物质是CuO(CuCO3)； （3）①电解硝酸根离子生成N2，N原子得电子发生还原反应，则Ag- Pt电极为阴极，Pt电极为阳极，阳极连接电源正极，所以A连接PbO2，故答案为: PbO2； ②Ag- Pt电极上硝酸根离子得电子生成氮气和水，电极反应式为；故答案为: ；③若电解过程中转移电子为2mol，铅蓄电池正极上电极反应式为PbO2 + 2e- +4H+ + = PbSO4+2H2O，正极增加的质量为SO2的质量，转移2mol电子，生成1mol硫酸铅，正极增加的质量= 1mol64g/mol = 64g；若电解过程中转移电子为2mol，结合电极反应和电子守恒得到， 解得y= 1mol， z = 2mol， 则c = 0.2mol，左边质量减少即为消耗水的质量18g，右边质量减少为生成氮气的质量再减去移动过来的氢离子的质量即得到:0.2mol 28g/mol - 2mol 1g/mol= 3.6g，△m左-△m右= 18g- 3.6g= 14.4g，故答案为: 64； 14.4。 24．下图是我国学者研发的高效过氧化氢—尿素电池的原理装置，该装置工作时，下列说法错误的是 A．极上的电势比极上的电势高 B．向正极迁移的主要是，产物主要为 C．极上发生反应： D．负极的电极反应式为 【答案】A 【解析】A．根据图中信息左边尿素变为氮气，化合价升高，作原电池负极，则右边是正极，即极上的电势比极上的电势低，A错误；B．根据原电池原理，则向正极迁移的主要是，产物主要为，B正确；C．极为正极，其电极上发生反应：，C正确；D．负极是尿素在碱性条件下失去电子变为氮气和碳酸根，其电极反应式，D正确； 故选A。 25．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，下图为不同电池的构造示意图，有关说法正确的是 A．图Ⅰ：锌筒作负极，发生还原反应，锌筒会变薄 B．图Ⅱ：放电时正极反应式为 C．图Ⅲ：如消耗标准状况下22.4L ，电路中理论上转移的电子数为4 D．图Ⅳ：放电时，溶液中向锂电极迁移 【答案】C 【解析】A．图Ⅰ锌锰干电池，锌筒作负极，发生氧化反应被溶解，导致锌筒变薄，A错误；B．图Ⅱ铅蓄电池PbSO4为难溶于水的盐，放电时负极的电极反应式为，正极电极反应式为，B错误；C．图Ⅲ燃料电池，1个得4个电子，如消耗标准状况下22.4L ，物质的量为1mol，电路中理论上转移的电子数为4，C正确；D．图Ⅳ锂电池，原电池放电时，阳离子从负极流向正极，该装置中多孔碳材料是正极、锂是负极，放电时溶液中从锂电极向多孔碳材料电极迁移，D错误；故选C。 26．电池的种类繁多，应用广泛，根据电化学原理回答下列问题。 （1）下图中，若溶液为稀，电流表指针发生偏转，电极材料为且作负极，则电极上发生的电极反应式为 ；反应进行一段时间后溶液酸性将 (填“增强”“减弱”或“基本不变”)。    （2）可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图，电池总反应为，则电极是 (填“正极”或“负极”)，电极的电极反应式为 。若线路中转移电子，则上述燃料电池消耗的在标准状况下的体积为 L。    （3）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如下。请回答下列问题：    ①反应，每消耗理论上转移的电子数目为 ②电池工作时，向电极 (填“A”或“B”)移动。 ③电极上发生的电极反应为 。 （4）科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。    ①系统工作时，a极为 极，b极区的电极反应式为 。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是 。 【答案】（1） 减弱 （2） 正极 22.4 （3） 6NA A （4） 负 钠离子移向正极，遇见碳酸氢根，可能生成碳酸氢钠的饱和溶液，从而有碳酸氢钠晶体析出 【解析】（1）若溶液为稀，电流表指针发生偏转，电极材料为且作负极，则电极上是氢离子得到电子变为氢气，发生的电极反应式为；氢离子不断消耗，反应进行一段时间后溶液酸性将减弱；故答案为：；减弱。 （2）可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图，电池总反应为，根据电子转移方向，c为负极，则电极是正极，电极是乙醇得到电子，生成二氧化碳和氢离子，则c电极反应式为。根据正极反应式，若线路中转移电子，则上述燃料电池消耗的的物质的量为1mol，在标准状况下的体积为1mol×22.4 L∙mol−1=22.4L；故答案为：正极；；22.4。 （3）①反应，根据方程式分析，每消耗(碳由−4价变为+2价)理论上转移6mol电子，其电子数目为6NA；故答案为：6NA。 ②电池工作时，电极A是化合价升高，失去电子，是原电池的负极，根据“同性相吸”，则向电极负极即A移动；故答案为：A。 ③电极是氧气得到电子和二氧化碳反应生成碳酸根，其B电极上发生的电极反应为；故答案为：。 （4）①系统工作时，左边金属钠在有机电解液中变为金属钠离子，化合价升高，则a极为负极，b极区的电极反应式为；故答案为：负；。 ②系统工作时b极区有少量固体析出，可能的原因是钠离子移向正极，遇见碳酸氢根，可能生成碳酸氢钠的饱和溶液，从而有碳酸氢钠晶体析出；故答案为：钠离子移向正极，遇见碳酸氢根，可能生成碳酸氢钠的饱和溶液，从而有碳酸氢钠晶体析出。 27．运用原电池原理可研究物质的性质或进行工业生产。 （1）某兴趣小组设计图装置用锌、铜作电极材料，硫酸铜溶液为电解质溶液的进行原电池实验。负极材料是 (填“锌”或“铜”)；当正极质量增加12.8g时，转移了 mol电子。 （2）如图所示，运用原电池原理可将SO2转化成硫酸。其中质子交换膜将该原电池分隔成氧化反应室和还原反应室，能阻止气体通过而允许H+通过。a是 极(填“正”或“负”)，b电极反应式为 ，生产过程中H+向 (填“a”或“b”)电极区域运动。 【答案】（1） 锌 0.4 （2） 负 b 【解析】（1）该装置为原电池，锌为负极，失电子被氧化，铜为正极，铜离子得电子生成铜，被还原。正极质量增加12.8g时，生成铜的物质的量为：，转移电子的物质的量为0.4mol； （2）运用原电池原理可将SO2转化成硫酸，故SO2在负极失电子反应生成硫酸，电极反应为：，a极为负极；b极为正极，氧气在正极得电子，与氢离子反应生成水，电极反应为：，氢离子由左侧移向右侧，即向b极区移动。 28．现有纯锌片、纯铜片，的溶液、导线、量筒。试用下图装置来测定锌和稀硫酸反应时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。 （1）如图所示，装置气密性良好，且量筒中已充满了水，则开始实验时，首先要 。 （2）a电极的反应式为 ，b电极的反应式为 。 （3）当量筒中收集到气体时(标准状况下)，通过导线的电子的物质的量是 。 （4）如果将a，b两电极的电极材料对调，U形管中将出现的现象是 。 【答案】（1）用导线把a，b两电极连接起来 （2） （3） （4）左端液面下降，右端液面上升 【解析】（1）要形成原电池，需要闭合线路，故首先要用导线把a、b两电极连接起来。 （2）根据图示，氢气在b电极生成，所以b是正极、a是负极；a电极是锌，负极失电子发生氧化反应，负极反应式为，b电极是铜，氢离子得电子生成氢气，正极反应式为； （3）672mL气体为，其物质的量为，根据可知，。 （4）如果将a、b两电极的电极材料对调，则a极产生气体，故U形管中将出现的现象是U形管左端液面下降，右端液面上升。 29．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息，填写空格。 （1）铅蓄电池在放电时发生的总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。负极的电极反应式为 。 （2）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生反应：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为 ，当线路中转移0.2 mol电子时，则被腐蚀铜的质量为 g。 （3）燃料电池是一种高效、安全环保的供电装置，以甲醇作燃料的电池，如下图所示： ①负极反应物是 ，H＋从 (填“a”或“b”，下同)极移动到 极。 ②正极反应式为 。 【答案】（1）Pb-2e-＋=PbSO4 （2） Cu 6.4 （3） CH3OH b a O2＋4e-＋4H＋=2H2O 【解析】（1）铅蓄电池的电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，依据总电池反应，反应中Pb元素化合价升高，在负极失电子发生氧化反应，其电极反应为：Pb-2e-＋=PbSO4。 （2）将反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2设计成原电池时，Cu作负极，石墨（或Ag或Pt）作正极，FeCl3溶液作电解质溶液，正极上Fe3+发生得电子的还原反应，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，则转移0.2mol电子时，参与反应的铜的物质的量为0.1mol，质量为0.1mol×64g/mol=6.4g。 （3）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，溶液阳离子从负极流向正极；在正极上是氧气得电子的还原反应。①燃料电池中，通入燃料的电极b是负极，溶液阳离子从负极流向正极，负极反应物是CH3OH，H+从b极移动到a极；②在正极上是氧气得电子的还原反应，酸性环境下，电极反应为：O2+4e-+4H+═2H2O。 30．人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下是几种不同形式的原电池装置，请根据题中提供的信息，填写空格。 （1）某原电池的装置如图1所示。若需将反应设计成如图1所示的原电池装置，则A(负极)极材料为 (填化学式)，B(正极)极的电极反应式为 ，溶液C为 。 （2）如图2是一个双液原电池装置图，下列说法正确的是 (填字母)。 A．盐桥中的阴离子向溶液移动 B．电子流动方向为Zn→盐桥→Cu C．铜片作电池的正极 D．该电池比单液原电池的电流更稳定 （3）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料使用，用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图3。电池总反应为，则a处充入的是 (填化学式)，电极c的电极反应式为 ；若线路中转移3mol电子，则上述燃料电池消耗的的质量为 g。 【答案】（1） Fe； (或) 溶液[或溶液等含的电解质溶液] （2）ACD （3） 16 【解析】图1中原电池反应原理为，负极反应为：负极反应为：； 图2锌铜原电池装置中，该原电池原理为锌与硫酸铜发生氧化还原反应，锌片作负极，铜片作正极，锌片失去电子变为锌离子使得硫酸锌溶液中阳离子偏多则盐桥中阴离子向硫酸锌溶液移动，同理阳离子向硫酸铜溶液移动；图3原电池的总反应为，根据电子的流向可知c处为负极，d处为正极，负极反应式为：，正极反应式为： ； （1）原电池反应中负极失电子，正极得电子，则铁失去电子变成亚铁离子，铁极为负极，正极为铁离子得到电子变为亚铁离子，电极反应式为（或），溶液应为铁盐且阴离子得电子能力小于氢离子，溶液C可为溶液（或溶液等含的电解质溶液）； （2）A．原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的阴离子向溶液移动，A项正确； B．Zn作负极，Cu作正极，电子从负极沿着导向移到正极，不经过盐桥，B项错误； C．根据分析可知铜片一极铜离子得电子为正极，C项正确； D．双液原电池中锌单质和硫酸锌接触，铜单质和硫酸铜接触，两份溶液通过盐桥联通，不会出现氧化剂和还原剂之间的直接反应，电池效率提高了，电流更稳定，即双液原电池比单液原电池的电流更稳定，D项正确；答案选ACD。 （3）由结构示意图可知电子由c极向b极移动，故c为负极，则a处充入的气体为； 负极甲醇失去电子发生氧化反应，电极反应式为：； 由电极反应可知转移6mol电子消耗1mol甲醇，故转移3mol电子消耗的甲醇的质量为。 / 学科网（北京）股份有限公司 $