专题03 化学能与电能的转化（期中复习讲义）高一化学下学期苏教版

专题03 化学能与电能的转化（期中复习讲义） 内 容 导 航 明·期中考情 把握命题趋势，明确备考路径 理·要点归纳 梳理核心脉络，扫除知识盲区 破·重难题型 题型分类突破，方法技巧精讲 题型01 化学能与电能的转化 题型02 原电池的工作原理 题型03 原电池正负极的判断 题型04 电极反应方程式的书写 题型05 原电池原理的应用 题型06 金属腐蚀 题型07 常见化学电源 题型08 电解原理 过·分层验收 阶梯实战演练，验收复习成效 核心考点 复习目标 考情规律 原电池的构成条件与工作原理 1. 列举原电池的四个构成条件 2. 描述原电池工作时的电子流向、电流方向及离子迁移方向 3. 能判断简单装置是否构成原电池 多以选择题形式考查原电池的基本概念和装置判断，常结合简易水果电池等生活情境。 电极反应式的书写与判断 1. 正确书写给定原电池装置的负极和正极反应式 2. 能根据总反应方程式推导电极反应，并确保电荷守恒与原子守恒。 高频考点，常以填空题或综合题的一部分出现，要求书写特定环境下的电极反应，难度中等偏上。 常见化学电源（一次/二次/燃料电池） 1. 识别常见化学电源的类型 2. 简述铅蓄电池充放电过程中的能量转化 3. 分析燃料电池中燃料与氧化剂的反应本质 结合新能源热点，考查燃料电池在不同介质（酸性/碱性/熔融碳酸盐）下的电极反应书写，是区分度较高的考点。 金属的电化学腐蚀与防护 1. 解释钢铁发生析氢腐蚀与吸氧腐蚀的条件差异 2. 比较不同金属防护方法的原理，能设计简单的金属防腐方案。 常结合实验探究题，通过观察现象（如铁钉生锈、气泡产生）判断腐蚀类型，或考查防腐措施的选择依据。 原电池原理的应用实验探究 1. 设计简单实验验证原电池的形成条件 2. 能运用原电池原理解释化学反应速率的变化及金属活动性的差异 实验题常客，考查控制变量法在探究原电池条件中的应用，以及对实验现象的逻辑推理能力。 要点01 化学能直接转化为电能——原电池 1．定义：把 能转变为 的装置。 2．工作原理(以铜­锌­稀硫酸原电池为例)： 原电池原理示意图 电极材料 电极名称 电子流向 电极反应式 反应类型 锌 负极 反应 铜 正极 2H＋＋2e－===H2↑ 反应 总反应 3．现象：锌片 ，铜片上有 产生，电流表指针发生 。 特｜别｜提｜醒 (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，两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。 要点02 原电池原理的三个应用 1．加快化学反应的进行 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应速率加快。 (2)应用：实验室中用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。这样做的原因是 。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：一般原电池中活动性较强的金属作 极，活动性较弱的金属作 极。 (2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上有气泡冒出，则金属活动性： 。 3．利用原电池原理设计原电池 原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”。 以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu反应为例，原电池装置设计思路如下。 第一步：将电池总反应拆成两个半反应，分别作原电池的负极和正极的反应。电极反应式分别为 负极： ，正极： 。 第二步：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。 负极材料：失电子的物质(还原剂)作负极材料，即 。 正极材料：比负极材料金属活动性弱的金属或非金属导体作正极材料，如Cu、Ag或C等。 电解质溶液：含有氧化剂的物质作电解质，即 溶液，如果两个半反应分别在两个容器中进行(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阳离子。 第三步：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液，如图。 特｜别｜提｜醒 (1)通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属 用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极，如Mg—Al—NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg＞Al。 (2)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (3)设计原电池时，若氧化还原反应中无明确的电解液，可以用水作电解液，但为了增强其导电能力，往往向其中加入少量强碱或强酸。 要点03 金属的腐蚀 1．金属腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的 或 发生 反应而引起损耗的现象。 (2)由于与金属接触的 不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类： ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。 ②电化学腐蚀：当 的金属与 溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 2．钢铁的电化学腐蚀 由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 水膜环境 在 环境中 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 联系 腐蚀更普遍 3．钢铁的电化学腐蚀的应用 钢铁电化学腐蚀的原理在生活中应用广泛。例如，生 活中常用的取暖产品——暖贴，就是以此原理制成的。暖贴的内部含有铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉的混合物。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的 和水蒸气接触就会形成 ，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成加快了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。 特｜别｜提｜醒 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 要点04 常见化学电源 1．一次电池 ①普通锌锰电池 “干电池”是用锌制圆筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象)。 电极反应为 正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2＋＋4NH3===[Zn(NH3)4]2＋，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。电池总反应式： ，“干电池”的电压通常约为1.5伏，不能充电再生。 ②纽扣式电池(也叫银锌电池) 常见的纽扣式电池为银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极壳一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。 电极反应为 电池总反应式为： 一粒纽扣式电池的电压达1.59伏，安装在电子表里可使用两年之久。 ③海水电池 1991年，我国首创以铝—空气—海水为能源的新型电池，用作航海标志灯已研制成功。该电池以取之不尽的海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。 电极反应式 电池总反应式为： 这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。 ④微型电池(锂电池) 常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池叫锂电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。 电池总反应式为： 这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7～71.1 ℃温度范围内正常工作。 2．二次电池 ①铅蓄电池 铅蓄电池可放电亦可充电，具双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成的长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色PbO2，负极是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔塑料隔开。 蓄电池放电时的电极反应为 负极： 正极： 当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达到1.18 g·cm－3时即停止放电，而将蓄电池进行充电： 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO 当溶液密度增加至1.28 g·cm－3时，应停止充电。 蓄电池充电和放电的总反应式为：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 目前，有一种形似于“干电池”的充电电池，它实际是一种银蓄电池(电解液为KOH)，电池反应为：Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag。 ②银锌蓄电池 银锌蓄电池是一种高能电池，它质轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的能源。一次电池中介绍的钮扣式电池(也叫银锌电池)就可以制成银锌蓄电池。它的放电过程可以参见一次电池，充电过程可以表示为，阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O；阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－；总反应式为 ： ③镍镉蓄电池 负极材料：Cd；正极材料：NiO(OH)；电解质：KOH。总反应式为：2NiO(OH)＋Cd＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。特点：比铅蓄电池耐用，可密封使用。 3．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的能量转换成电能的化学电池。燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。 ①甲烷燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。 电极反应式为 电池总反应式为： ②氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。在不同的介质中发生的电极反应归纳如下： ③甲醇燃料电池 电解质：KOH；正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O；总反应式为： ④肼燃料电池 电解质：KOH；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O；总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O。 ⑤熔融盐燃料电池 熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，有关的电池反应为：负极反应 ；正极反应 ；总反应2CO＋O2===2CO2。 特｜别｜提｜醒 可充电电池常考查内容 (1)充、放电时电极的判断。 (2)充、放电时电极反应及反应类型的判断。 (3)充、放电时离子(外电路中电子的移动方向的判断)。 (4)充、放电时电解质溶液离子浓度的变化，特别是酸、碱性的变化。 要点05 电解和电解池 1．电解：使电流通过 而在阳极、阴极引起 反应的过程。 2．电解池：将 转化为 的装置。 3．电解池的电极名称 阴极：与直流电源 相连的电极，发生 反应； 阳极：与直流电源 相连的电极，发生 反应。 4．电解池的构成条件 (1)具有直流电源；(2)两个电极(阴极、阳极)；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。 5．电子和离子移动方向 (1)电子：从电源 流向电解池的 ，从电解池的阳极流向电源的 。 (2)离子：阳离子移向电解池的 ；阴离子移向电解池的 。 电解池工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例) 特｜别｜提｜醒 (1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。 (2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 题型一 化学能与电能的转化 【典例1】下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 【变式1】用少量锌粒与过量稀硫酸反应制取氢气，欲加快化学反应速率而不改变产生氢气的量，下列措施可行的是 A．降低温度 B．改用等质量的锌粉 C．加入适量水 D．加入少量固体 【变式2】下列关于能量及其转化的认识错误的是 A．煤、石油和天然气短期内不可再生 B．太阳能和地热能都是新能源 C．镍氢电池放电时，化学能主要转化为电能 D．火力发电过程中，化学能直接转化为电能 解｜题｜技｜巧 燃煤发电的能量转化 (1)过程：化学能热能机械能电能。 (2)燃烧是使化学能转化为电能的关键。 题型二 原电池的工作原理 【典例1】关于原电池的叙述中正确的是 A．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成 D．原电池的正极是还原剂发生反应，总是溶液中的阳离子在此被还原 【变式1】（24-25高一下·江苏无锡·期末）某化学兴趣小组设计的水果电池工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．铜片作负极 B．电子流向：锌片番茄铜片 C．锌片上可能的电极反应为 D．该电池中电能转化为化学能 【变式2】（24-25高一下·江苏连云港·期中）将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，下列说法正确的是 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上有气泡产生 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中均减小 易｜错｜点｜拨 规避原电池工作原理的3个失分点 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动；离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动。原电池中的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象的描述为“电子不下水，离子不上岸”。 题型三 原电池正负极的判断 【典例1】（25-26高一下·江苏无锡·月考）下列组合中，不能使装置中的电流表指针出现偏转的是 选项 a b 试剂X 装置图 A Cu 石墨 稀硝酸 B Cu Ag 酒精 C Fe Au 溶液 D Zn Cu 食醋 A．A B．B C．C D．D 【变式1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）化学家正在研究尿素燃料电池，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，下列有关描述正确的是 A．甲电极为电池的正极 B．电池工作时氢离子向甲电极移动 C．乙电极的电极反应式为： D．该装置中化学能转化为电能 【变式2】（2024高一上·江苏连云港·学业考试）某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的 A．该装置能将电能转化为化学能 B．铜片作水果电池的负极 C．锌片发生还原反应，有气泡冒出 D．电子由锌片经导线流向铜片 答｜题｜模｜板 判断原电池正、负极的5种方法 题型四 电极反应方程式的书写 【典例1】（24-25高一下·江苏南京·期末）碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH，电池构造如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电能转化为化学能 B．电池工作时，锌失去电子 C．电池工作时，正极反应为：MnO2-e-+H2O=MnOOH+OH- D．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 【变式1】（24-25高一下·江苏扬州·月考）酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的 Pt 电极 B．正极的电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O C．该电池工作一段时间后，负极区溶液的 pH 增大 D．每消耗22.4 L O2时，外电路就通过 4 mol 电子 【变式2】锂锰电池是最常见的一次性3V锂电池，电池的总反应为(s)，电池结构如图所示，下列说法正确的是 A．电解质可用氯化锂溶液代替 B．电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.7g C．电池放电时，移向a极 D．a极发生还原反应，电极反应式为 解｜题｜技｜巧 1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写) 2．已知总方程式，书写电极反应式 (1)书写步骤 ①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。 ②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。 ③步骤三：写电极反应式。 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 (2)书写技巧 若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 题型五 原电池原理的应用 【典例1】过量锌片与10 mL 0.1 mol·L-1的稀盐酸反应，为了减缓反应速率而不改变H2的总量，可以使用如下方法： ①加H2O；②加KNO3溶液；③CH3COONa固体；④再加入少量锌粉；⑤加NaCl溶液；⑥滴入几滴硫酸铜溶液； A．①②③⑤ B．①③⑤ C．①②⑤ D．①⑤⑥ 【变式1】有a、b、c、d四个金属电极，将有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 实验装置 部分现象 d极溶解；c极有气体产生 电子从d极流向a极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【变式2】有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2++2e-→C、B-2e-→B2+，则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为 A．A>B>C>D B．A>B>D>C C．D>C>A>B D．D>A>B>C 解｜题｜技｜巧 比较金属活动性强弱 题型六 金属腐蚀 【典例1】某种一次性保暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂，使用时需撕开外包装袋。下列说法正确的是 A．使用时电能转化为化学能 B．使用时铁粉作负极，发生还原反应 C．使用时氧气在活性炭上得电子，转化为 D．使用后产生的深褐色固体主要为 【变式1】文物是一个国家文化的延续和承载，下列文物在潮湿空气中易发生电化学腐蚀的是 A．战国铁足铜鼎 B．西汉白玉璧 C．五代石质浮雕 D．元青花瓷盖罐 【变式2】钢铁在海水中发生腐蚀的原理如图所示。下列说法错误的是 A．该腐蚀原理属于原电池原理 B．铁电极是负极，生成的离子是 C．C为正极，该电极上发生还原反应 D．铁锅洗净擦干可以减缓锈蚀 解｜题｜技｜巧 金属腐蚀快慢比较 (1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。 题型七 常见化学电源 【典例1】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是 A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒会被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【变式1】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 【变式2】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 解｜题｜技｜巧 可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极的连接 题型八 电解原理 【典例1】下列描述中涉及将化学能转化为电能的是 A．水力发电 B．汽车的燃料电池 C．甲烷燃烧 D． 电解水制氢气 A．A B．B C．C D．D 【变式1】（23-24高一下·江苏盐城·期中）将二氧化碳转化为液态阳光（如下图所示），有助于的回收和资源化。下列说法错误的是 A．图中能量转化形式只有两种 B．风能、太阳能及氢能均是清洁能源 C．“电解槽”中主要是电能转化为化学能 D．反应器中发生反应 【变式2】如图所示，E是用饱和NaCl溶液和淀粉－KI溶液的混合液湿润的滤纸，用石墨做电极，通电后发现乙周围滤纸变为蓝色，则下列判断正确的是 A．b是阳极，a是阴极 B．a是正极，b是负极 C．乙是正极，甲是负极 D．乙是阳极，甲是阴极 解｜题｜技｜巧 电解原理 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．（24-25高一下·江苏·期末）下列关于四个常用电化学装置的叙述错误的是     A．图I所示水果电池中，电子从锌片流出 B．图II所示干电池中，石墨作正极 C．图III的铅酸蓄电池为二次电池 D．图IV中氢氧燃料电池的负极反应式为O2+4H++4e-=2H2O 2．（24-25高一下·江苏盐城·阶段练习）下图是某科研小组研制的电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为。下列有关该电池说法正确的是 A．电极为正极 B．发生了氧化反应 C．实现了电能向化学能的转化 D．电子由电极经外电路流向电极 3．（25-26高一下·江苏无锡·月考）下列组合中，不能使装置中的电流表指针出现偏转的是 选项 a b 试剂X 装置图 A Cu 石墨 稀硝酸 B Cu Ag 酒精 C Fe Au 溶液 D Zn Cu 食醋 A．A B．B C．C D．D 4．关于原电池的叙述中正确的是 A．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成 D．原电池的正极是还原剂发生反应，总是溶液中的阳离子在此被还原 5．（24-25高一下·江苏连云港·期末）海水电池的开发利用备受关注。一种锂-海水电池构造示意图如图，其中的玻璃陶瓷具有传递离子和防水的功能。下列说法正确的是 A．玻璃陶瓷的作用之一是防止Li与水直接反应 B．电极a为正极，发生氧化反应 C．b极发生的电极反应为 D．该装置可将电能转化为化学能 6．是一种剧毒气体，对废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为如图为质子膜燃料电池的示意图。下列说法错误的是 A．电池工作时，电子从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为 C．当反应生成时，理论上消耗了 D．当电路中通过4mol电子时，有4mol质子经质子膜进入正极区 7．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A． B． C． D． 8．某实验小组设计如图装置探究化学能与电能的转化关系，下列说法正确的是 装置I                 装置II A．只有装置I中电流表指针偏转 B．只有装置II中电流表指针偏转 C．两个装置中电流表指针都发生偏转 D．两个装置中电流表指针都不发生偏转 9．（23-24高一下·江苏徐州·期中）关于反应，下列说法正确的是 A．生成1 molN2O转移2 mol电子 B．发生氧化反应 C．NH2OH是氧化剂 D．若设计成原电池，为正极产物 10．（23-24高一下·江苏扬州·期末）电能是现代社会应用最广泛的能源之一。 (1)关于下图所示装置的说法中，正确的是_______。 a．正极发生氧化反应，负极发生还原反应         b．电流由铜片通过导线流向锌片 c．铜片上发生的反应是         d．溶液中的向Cu片移动 (2)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是_______(填序号)。 ① ② ③ (3)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，X、Y均为惰性电极，假设使用的“燃料”是氢气()，则通入的电极是_______(填“a”或“b”)电极。 (4)有人以化学反应：为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的、、进行工作，则原电池的负极发生的电极反应式为_______。 期中重难突破练（测试时间：15分钟） 1．东汉晚期的青铜奔马（马踏飞燕）成为我国的旅游标志，青铜含铜、锡、铅等元素。下列说法错误的是 A．青铜是我国使用最早的合金 B．青铜的熔点低于铜、锡、铅 C．青铜能完全溶解在盐酸中 D．青铜发生电化学腐蚀时铜受到保护 2．下列设备工作时，将电能转化为化学能的是 A．干电池手电筒 B．在铁制品上镀铜 C．太阳能发电 D．智能机器人 A．A B．B C．C D．D 3．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是 A．若将图1装置的下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生 B．图2中向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1:16 4．碱性锌锰干电池的构造示意图如下。电池的总反应：，下列关于该电池的说法正确的是 A．工作时电子由经外电路流向 B．工作时向负极方向移动 C．正极的电极反应式为： D．负极反应： 5．氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，某氢燃料电池汽车的结构如图所示：下列说法错误的是 A．电极A、B用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积 B．“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来 C．电极B的电极反应式为 D．质子通过电解质溶液向电极B迁移 6．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。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电子流向为：a→硫酸溶液→b→导线→a B．理论上每消耗11.2 L O2，外电路中转移2NA个电子 C．一段时间后，电解质溶液中氢离子浓度增大 D．电极b的电极反应式为 7．如图所示是某同学设计的几种装置，其中不能构成原电池的是 A．①②④ B．②③④ C．④⑤ D．①②③⑤ 8．某原电池装置的总反应为Cu + 2FeCl3=2FeCl2 + CuCl2，下列说法正确的是 A．电池工作时FeCl3溶液中电子由负极移向正极 B．可改用Fe做电极材料 C．装置工作时，溶液中的Cl-向负极移动 D．装置工作时每转移1 mol电子，将消耗64 g Cu 9．将、、、四种金属分别浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，现象如下：与相连时，电极溶解；与相连时，电极表面产生气泡；与相连时，电流计指针偏向；与相连时，电极发生氧化反应。根据以上实验现象，判断四种金属的活动性顺序由强到弱为 A． B． C． D． 10．如图所示，电流计G发生偏转，同时a极逐渐变细，b极放出无色气体，X为电解质溶液，则a、b、X可以是下列各组中的 a电极 b电极 X溶液 A． B． C． 石墨 稀盐酸 D． 稀硫酸 A．A B．B C．C D．D 11．Ⅰ．回答下列问题： (1)下列装置属于原电池的是___________。 (2)在选出的原电池中，___________是负极，发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，___________是正极，该极的现象是___________。 (3)此原电池反应的总反应化学方程式为___________。 Ⅱ．航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式都为。 (4)工作时，电解质溶液中阴离子移向___________(填“正”或“负”)极。 (5)酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸，其负极反应式为：，则其正极反应式为___________。 (6)碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，则其负极反应式为___________。 Ⅲ．原电池原理改变化学反应速率 (7)丙同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量溶液可加快氢气的生成速率。实验室中现有、、、四种溶液，可与上述实验中溶液起相似作用的是___________。 12．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (1)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“”设计一个化学电池，回答下列问题： 该电池的负极材料是__________，发生__________（填“氧化”或“还原”）反应，电解质溶液是__________。 (2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验（图Ⅰ、图Ⅱ中除连接的铜棒不同外，其他均相同），有关实验现象，下列说法正确的是__________。 A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数 B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温 C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面 D．图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快 (3)铅蓄电池是常用的化学电源。汽车中的电瓶使用的就是铅酸电池，工作时电池总反应为，下列说法正确的是__________（请用相应字母填空） A．放电时，负极的电极反应式为： B．放电时，正极附近溶液pH增大 C．放电时，理论上每消耗20.7 g铅，外电路中转移的电子为0.2 mol D．放电时，电池两电极的质量均增加 (4)甲醇（）—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池，以KOH为电解质溶液。通入氧气的电极为燃料电池的__________（填“正”或“负”）极，负极发生的电极反应式为__________。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 化学能与电能的转化（期中复习讲义） 内 容 导 航 明·期中考情 把握命题趋势，明确备考路径 理·要点归纳 梳理核心脉络，扫除知识盲区 破·重难题型 题型分类突破，方法技巧精讲 题型01 化学能与电能的转化 题型02 原电池的工作原理 题型03 原电池正负极的判断 题型04 电极反应方程式的书写 题型05 原电池原理的应用 题型06 金属腐蚀 题型07 常见化学电源 题型08 电解原理 过·分层验收 阶梯实战演练，验收复习成效 核心考点 复习目标 考情规律 原电池的构成条件与工作原理 1. 列举原电池的四个构成条件 2. 描述原电池工作时的电子流向、电流方向及离子迁移方向 3. 能判断简单装置是否构成原电池 多以选择题形式考查原电池的基本概念和装置判断，常结合简易水果电池等生活情境。 电极反应式的书写与判断 1. 正确书写给定原电池装置的负极和正极反应式 2. 能根据总反应方程式推导电极反应，并确保电荷守恒与原子守恒。 高频考点，常以填空题或综合题的一部分出现，要求书写特定环境下的电极反应，难度中等偏上。 常见化学电源（一次/二次/燃料电池） 1. 识别常见化学电源的类型 2. 简述铅蓄电池充放电过程中的能量转化 3. 分析燃料电池中燃料与氧化剂的反应本质 结合新能源热点，考查燃料电池在不同介质（酸性/碱性/熔融碳酸盐）下的电极反应书写，是区分度较高的考点。 金属的电化学腐蚀与防护 1. 解释钢铁发生析氢腐蚀与吸氧腐蚀的条件差异 2. 比较不同金属防护方法的原理，能设计简单的金属防腐方案。 常结合实验探究题，通过观察现象（如铁钉生锈、气泡产生）判断腐蚀类型，或考查防腐措施的选择依据。 原电池原理的应用实验探究 1. 设计简单实验验证原电池的形成条件 2. 能运用原电池原理解释化学反应速率的变化及金属活动性的差异 实验题常客，考查控制变量法在探究原电池条件中的应用，以及对实验现象的逻辑推理能力。 要点01 化学能直接转化为电能——原电池 1．定义：把化学能转变为电能的装置。 2．工作原理(以铜­锌­稀硫酸原电池为例)： 原电池原理示意图 电极材料 电极名称 电子流向 电极反应式 反应类型 锌 负极 流出 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化 反应 铜 正极 流入 2H＋＋2e－===H2↑ 还原 反应 总反应 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 3．现象：锌片溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转。 特｜别｜提｜醒 (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，两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。 要点02 原电池原理的三个应用 1．加快化学反应的进行 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应速率加快。 (2)应用：实验室中用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成了原电池，加快了反应的进行。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：一般原电池中活动性较强的金属作极，活动性较弱的金属作极。 (2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上有气泡冒出，则金属活动性：A＞B。 3．利用原电池原理设计原电池 原电池装置的设计思路是“两极一液一连线”。 以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu反应为例，原电池装置设计思路如下。 第一步：将电池总反应拆成两个半反应，分别作原电池的负极和正极的反应。电极反应式分别为 负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu。 第二步：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。 负极材料：失电子的物质(还原剂)作负极材料，即Fe。 正极材料：比负极材料金属活动性弱的金属或非金属导体作正极材料，如Cu、Ag或C等。 电解质溶液：含有氧化剂的物质作电解质，即CuSO4溶液，如果两个半反应分别在两个容器中进行(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阳离子。 第三步：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液，如图。 特｜别｜提｜醒 (1)通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属 用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极，如Mg—Al—NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极，Mg作正极，但金属活动性：Mg＞Al。 (2)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (3)设计原电池时，若氧化还原反应中无明确的电解液，可以用水作电解液，但为了增强其导电能力，往往向其中加入少量强碱或强酸。 要点03 金属的腐蚀 1．金属腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 (2)由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类： ①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。 ②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应，比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。 2．钢铁的电化学腐蚀 由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 水膜环境 在酸性环境中 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 联系 吸氧腐蚀更普遍 3．钢铁的电化学腐蚀的应用 钢铁电化学腐蚀的原理在生活中应用广泛。例如，生 活中常用的取暖产品——暖贴，就是以此原理制成的。暖贴的内部含有铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉的混合物。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的氧气和水蒸气接触就会形成原电池，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成加快了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。 特｜别｜提｜醒 (1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。 要点04 常见化学电源 1．一次电池 ①普通锌锰电池 “干电池”是用锌制圆筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象)。 电极反应为 正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2＋＋4NH3===[Zn(NH3)4]2＋，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。电池总反应式：2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2===[Zn(NH3)4]Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O，“干电池”的电压通常约为1.5伏，不能充电再生。 ②纽扣式电池(也叫银锌电池) 常见的纽扣式电池为银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极壳一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。 电极反应为 电池总反应式为：Ag2O＋Zn===2Ag＋ZnO 一粒纽扣式电池的电压达1.59伏，安装在电子表里可使用两年之久。 ③海水电池 1991年，我国首创以铝—空气—海水为能源的新型电池，用作航海标志灯已研制成功。该电池以取之不尽的海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。 电极反应式 电池总反应式为：4Al＋3O2＋6H2O=== 4Al(OH)3 这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。 ④微型电池(锂电池) 常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池叫锂电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。 电池总反应式为：10Li＋4SOCl2===8LiCl＋Li2SO4＋3S 这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7～71.1 ℃温度范围内正常工作。 2．二次电池 ①铅蓄电池 铅蓄电池可放电亦可充电，具双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成的长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色PbO2，负极是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔塑料隔开。 蓄电池放电时的电极反应为 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达到1.18 g·cm－3时即停止放电，而将蓄电池进行充电： 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO 当溶液密度增加至1.28 g·cm－3时，应停止充电。 蓄电池充电和放电的总反应式为：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 目前，有一种形似于“干电池”的充电电池，它实际是一种银蓄电池(电解液为KOH)，电池反应为：Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag。 ②银锌蓄电池 银锌蓄电池是一种高能电池，它质轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的能源。一次电池中介绍的钮扣式电池(也叫银锌电池)就可以制成银锌蓄电池。它的放电过程可以参见一次电池，充电过程可以表示为，阳极：2Ag＋2OH－－2e－===Ag2O＋H2O；阴极：Zn(OH)2＋2e－===Zn＋2OH－；总反应式为：Ag2O＋Zn＋H2O2Ag＋Zn(OH)2。 ③镍镉蓄电池 负极材料：Cd；正极材料：NiO(OH)；电解质：KOH。总反应式为：2NiO(OH)＋Cd＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。特点：比铅蓄电池耐用，可密封使用。 3．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的能量转换成电能的化学电池。燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。 ①甲烷燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。 电极反应式为 电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O ②氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。在不同的介质中发生的电极反应归纳如下： ③甲醇燃料电池 电解质：KOH；正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；负极：2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO＋12H2O；总反应式为：2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。 ④肼燃料电池 电解质：KOH；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；负极：N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O；总反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O。 ⑤熔融盐燃料电池 熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，有关的电池反应为：负极反应2CO＋2CO－4e－===4CO2；正极反应O2＋2CO2＋4e－===2CO；总反应2CO＋O2===2CO2。 特｜别｜提｜醒 可充电电池常考查内容 (1)充、放电时电极的判断。 (2)充、放电时电极反应及反应类型的判断。 (3)充、放电时离子(外电路中电子的移动方向的判断)。 (4)充、放电时电解质溶液离子浓度的变化，特别是酸、碱性的变化。 要点05 电解和电解池 1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 2．电解池：将电能转化为化学能的装置。 3．电解池的电极名称 阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。 4．电解池的构成条件 (1)具有直流电源；(2)两个电极(阴极、阳极)；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。 5．电子和离子移动方向 (1)电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。 (2)离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 电解池工作原理(以惰性电极电解CuCl2溶液为例) 特｜别｜提｜醒 (1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。 (2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 题型一 化学能与电能的转化 【典例1】下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．无水乙醇是非电解质，不导电，A项不符合题意； B．两个电极是相同的电极材料，不能形成原电池，B项不符合题意； C．能与溶液发生氧化还原反应，且形成了闭合回路，则能够形成原电池，C项符合题意； D．不能形成闭合的回路，D项不符合题意； 故选C。 【变式1】用少量锌粒与过量稀硫酸反应制取氢气，欲加快化学反应速率而不改变产生氢气的量，下列措施可行的是 A．降低温度 B．改用等质量的锌粉 C．加入适量水 D．加入少量固体 【答案】B 【解析】A．降低温度会减小活化分子百分数，使化学反应速率减慢，不符合加快反应速率的要求，A错误； B．改用等质量的锌粉，增大了锌与稀硫酸的接触面积，反应速率加快；锌的总质量不变且稀硫酸过量，产生氢气的量由锌的量决定，故氢气总量不变，B正确； C．加入适量水会稀释稀硫酸，降低溶液中浓度，使反应速率减慢，不符合要求，C错误； D．加入少量固体，锌会与发生置换反应生成单质铜，组成原电池加快反应速率；同时又消耗部分锌，由于锌为少量，最终与稀硫酸反应生成氢气的量减少，不符合要求，D错误； 故答案选B。 【变式2】下列关于能量及其转化的认识错误的是 A．煤、石油和天然气短期内不可再生 B．太阳能和地热能都是新能源 C．镍氢电池放电时，化学能主要转化为电能 D．火力发电过程中，化学能直接转化为电能 【答案】D 【解析】A．煤、石油、天然气属于化石燃料，形成需要漫长的地质周期，短期内不可再生，A正确； B．太阳能和地热能都属于清洁、可持续的新能源，B正确； C．镍氢电池放电时属于原电池工作过程，化学能主要转化为电能，C正确； D．火力发电的能量转化路径为化学能→热能→机械能→电能，并非化学能直接转化为电能，D错误； 故选D。 解｜题｜技｜巧 燃煤发电的能量转化 (1)过程：化学能热能机械能电能。 (2)燃烧是使化学能转化为电能的关键。 题型二 原电池的工作原理 【典例1】关于原电池的叙述中正确的是 A．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成 D．原电池的正极是还原剂发生反应，总是溶液中的阳离子在此被还原 【答案】B 【解析】A．构成原电池的两个电极可以是金属与非金属(如石墨)，不一定是两种不同金属，A错误； B．原电池通过自发氧化还原反应将化学能转化为电能，B正确； C．原电池负极不一定溶解(如燃料电池的惰性电极)，正极也不一定有物质生成(如气体参与反应)，C错误； D．原电池正极发生还原反应，但被还原的不一定是溶液中的阳离子(如氧气在正极被还原)，且还原剂在负极反应，D错误； 故选B。 【变式1】（24-25高一下·江苏无锡·期末）某化学兴趣小组设计的水果电池工作原理如图所示，下列有关该电池的说法正确的是 A．铜片作负极 B．电子流向：锌片番茄铜片 C．锌片上可能的电极反应为 D．该电池中电能转化为化学能 【答案】C 【分析】由图可以知道，Zn为负极，负极上Zn失去电子，Cu为正极，电子由负极经过外电路流向正极，原电池中化学能转化为电能，以此来解答。 【解析】A．根据分析可知，Cu为正极，A错误； B．电子由负极经过外电路流向正极，B错误； C．若番茄汁显酸性，则锌失去电子，生成锌离子，C正确； D．原电池是把化学能转化为电能的装置，D错误； 故选C。 【变式2】（24-25高一下·江苏连云港·期中）将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，下列说法正确的是 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上有气泡产生 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中均减小 【答案】D 【分析】甲中形成铜铁原电池，铁作负极，失电子，铜作正极，H+在铜极上得电子，生成H2，总反应式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；乙装置中只是铁片与稀硫酸间发生了置换反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，以此进行分析。 【解析】A．甲中形成铜铁原电池，将化学能转变为电能，乙装置中只是铁片与稀硫酸间发生了置换反应，故A错误； B．结合分析可知，乙中铁片上有气泡产生，故B错误； C．结合分析可知，甲中H+在铜极上得电子，生成H2，铜片质量不变，乙中铁片失去电子形成二价铁离子，质量减少，故C错误； D．甲中铜片上氢离子得电子生成氢气，乙中铁和稀硫酸发生置换反应生成氢气，所以两烧杯的溶液中氢离子浓度均减小，故D正确； 故选D。 易｜错｜点｜拨 规避原电池工作原理的3个失分点 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)电子只能在导线中流动而不能在溶液中流动；离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动。原电池中的内电路和外电路分别通过离子的移动和电子的流动而形成闭合回路，可形象的描述为“电子不下水，离子不上岸”。 题型三 原电池正负极的判断 【典例1】（25-26高一下·江苏无锡·月考）下列组合中，不能使装置中的电流表指针出现偏转的是 选项 a b 试剂X 装置图 A Cu 石墨 稀硝酸 B Cu Ag 酒精 C Fe Au 溶液 D Zn Cu 食醋 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．Cu和石墨是活泼性不同的电极，稀硝酸属于电解质溶液，Cu与稀硝酸能发生自发的氧化还原反应，可构成原电池，电流表指针偏转，A不符合题意； B．酒精属于非电解质，酒精溶液不导电，无法形成闭合回路，不能构成原电池，电流表指针不偏转，B符合题意； C．Fe和Au是活泼性不同的电极，溶液属于电解质溶液，Fe与能发生自发的氧化还原反应，可构成原电池，电流表指针偏转，C不符合题意； D．Zn和Cu是活泼性不同的电极，食醋属于电解质溶液，Zn与醋酸能发生自发的氧化还原反应，可构成原电池，电流表指针偏转，D不符合题意； 答案选B。 【变式1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）化学家正在研究尿素燃料电池，尿素燃料电池结构如图所示，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，下列有关描述正确的是 A．甲电极为电池的正极 B．电池工作时氢离子向甲电极移动 C．乙电极的电极反应式为： D．该装置中化学能转化为电能 【答案】D 【分析】甲电极上氮元素化合价由-3价上升为0价，失电子发生氧化反应，负极电极反应式为；乙电极上氧气得电子，氧元素价态降低，正极发生还原反应，电极反应式为，电池总反应为，负极产生氢离子，透过质子交换膜移向正极，两极转移电子数目相等；据此作答。 【解析】A．由上述分析可知，甲电极为电池的负极，乙电极为电池的正极，A错误； B．电池工作时，负极产生氢离子，透过质子交换膜移向正极，即氢离子向乙电极移动，B错误； C．由上述分析可知，乙电极上氧气得电子，氧元素价态降低，正极电极反应式为，C错误； D．该装置利用氧化还原反应设计制作为原电池，把化学能转化为电能，D正确； 故选D。 【变式2】（2024高一上·江苏连云港·学业考试）某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的 A．该装置能将电能转化为化学能 B．铜片作水果电池的负极 C．锌片发生还原反应，有气泡冒出 D．电子由锌片经导线流向铜片 【答案】D 【分析】金属性：锌大于铜，锌为负极，发生氧化反应，失去电子；铜为正极，得到电子，发生还原反应。 【解析】A．该装置是原电池，能将化学能转化为电能，A错误； B．根据分析知，铜片作水果电池的正极，B错误； C．根据分析知，锌为负极，发生氧化反应，，没有气泡，C错误； D．电子由负极经导线流向正极，即电子由锌片经导线流向铜片，D正确； 故选D。 答｜题｜模｜板 判断原电池正、负极的5种方法 题型四 电极反应方程式的书写 【典例1】（24-25高一下·江苏南京·期末）碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH，电池构造如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电能转化为化学能 B．电池工作时，锌失去电子 C．电池工作时，正极反应为：MnO2-e-+H2O=MnOOH+OH- D．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动 【答案】B 【分析】碱性锌锰电池工作时为原电池装置，锌为负极，氧化锰为正极。 【解析】A．该装置为原电池，电池工作时，化学能转化为电能，A错误； B．锌为负极，电池工作时，锌失去电子，B正确； C．氧化锰为正极，电池工作时，正极反应为：MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-，C错误； D．电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，D错误； 故选B。 【变式1】（24-25高一下·江苏扬州·月考）酒驾行为危害社会安全，交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．电子从呼气的Pt电极透过质子交换膜，流向通入O2的 Pt 电极 B．正极的电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O C．该电池工作一段时间后，负极区溶液的 pH 增大 D．每消耗22.4 L O2时，外电路就通过 4 mol 电子 【答案】B 【分析】图为燃料电池，则通入氧气的Pt电极为原电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O；呼气通入的Pt电极为原电池的负极，呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，电极反应式为。 【解析】A．电子从呼气的电极经导线流向通入氧气的电极，不能通过质子交换膜移动，故A错误； B．通入氧气的Pt电极为原电池的正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O，故B正确； C．呼气通入的Pt电极为原电池的负极，呼出的乙醇在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸，电极反应式为，则电池工作一段时间后，负极区溶液的pH减小，故C错误； D．未指明气体所处的温度和压强条件，无法计算消耗22.4L氧气的物质的量，也无法计算外电路电子转移的物质的量，故D错误； 故选B。 【变式2】锂锰电池是最常见的一次性3V锂电池，电池的总反应为(s)，电池结构如图所示，下列说法正确的是 A．电解质可用氯化锂溶液代替 B．电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.7g C．电池放电时，移向a极 D．a极发生还原反应，电极反应式为 【答案】B 【分析】由总反应和电子移动方向可知，a极为电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，b极为正极，锂离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成LiMnO2，电极反应式为。 【解析】A．金属锂会和水发生反应生成氢氧化锂和氢气，所以电解质不能用氯化锂溶液代替，故A错误； B．由分析可知，b极为正极，锂离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成LiMnO2，电极反应式为，则电路中转移0.1mol电子时，b极质量增重0.1mol×7g/mol=0.7g ，故B正确； C．由分析可知，a极为电池的负极，b极为正极，所以电池放电时，阳离子锂离子向正极b移动，故C错误； D．由分析可知，a极为电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为，故D错误； 故选B。 解｜题｜技｜巧 1．电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写) 2．已知总方程式，书写电极反应式 (1)书写步骤 ①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。 ②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。 ③步骤三：写电极反应式。 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 (2)书写技巧 若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 题型五 原电池原理的应用 【典例1】过量锌片与10 mL 0.1 mol·L-1的稀盐酸反应，为了减缓反应速率而不改变H2的总量，可以使用如下方法： ①加H2O；②加KNO3溶液；③CH3COONa固体；④再加入少量锌粉；⑤加NaCl溶液；⑥滴入几滴硫酸铜溶液； A．①②③⑤ B．①③⑤ C．①②⑤ D．①⑤⑥ 【答案】B 【解析】①加H2O，氢离子浓度减小，反应速率减慢而不改变H2的总量，故正确； ②加KNO3溶液，会引入导致生成NO而非H2，减少H2总量，故错误； ③加CH3COONa固体，生成醋酸，氢离子浓度减小，反应速率减慢而不改变H2的总量，故正确； ④再加入少量锌粉，反应物接触面积增大，反应速率加快，故错误； ⑤加NaCl溶液，氢离子浓度减小，反应速率减慢而不改变H2的总量，故正确； ⑥滴入几滴硫酸铜溶液，锌置换出铜构成原电池，反应速率加快，故错误； 故选B。 【变式1】有a、b、c、d四个金属电极，将有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 实验装置 部分现象 d极溶解；c极有气体产生 电子从d极流向a极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】原电池中一般负极的活泼性强于正极，装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，则金属的活动性顺序a＞b；装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则金属的活动性顺序b＞c；装置三：形成原电池，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，则金属的活动性顺序d＞c；装置四：形成原电池，电子从d极流向a极，则d极为负极，a极为正极，金属活动性d>a；所以这四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c，故选C。 【变式2】有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2++2e-→C、B-2e-→B2+，则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为 A．A>B>C>D B．A>B>D>C C．D>C>A>B D．D>A>B>C 【答案】D 【分析】原电池中，金属性相对较强的金属作负极，失去电子发生氧化反应，金属性相对较弱的金属作正极，电子从负极经导线流入正极，据此分析。 【解析】A、B组成原电池时，电子流动方向为A→B，故金属性A＞B；A、D组成原电池时，A为正极，故金属性D＞A；B与C构成原电池时，B被氧化，故金属性B＞C，综上，A、B、C、D四种金属的活泼性强弱顺序为：D＞A＞B＞C，故答案为D。 解｜题｜技｜巧 比较金属活动性强弱 题型六 金属腐蚀 【典例1】某种一次性保暖贴的主要成分有铁粉、水、食盐、活性炭、吸水性树脂，使用时需撕开外包装袋。下列说法正确的是 A．使用时电能转化为化学能 B．使用时铁粉作负极，发生还原反应 C．使用时氧气在活性炭上得电子，转化为 D．使用后产生的深褐色固体主要为 【答案】C 【解析】A．保暖贴利用铁的吸氧腐蚀（原电池原理）工作，能量转化形式为化学能转化为热能，并非电能转化为化学能，A错误； B．使用时铁粉作负极，失电子发生氧化反应，B错误； C．活性炭作原电池正极，中性电解质环境下，氧气在正极得电子发生反应，转化为，C正确； D．使用后深褐色固体主要是分解生成的（铁锈主要成分），不是黑色的，D错误； 故选C。 【变式1】文物是一个国家文化的延续和承载，下列文物在潮湿空气中易发生电化学腐蚀的是 A．战国铁足铜鼎 B．西汉白玉璧 C．五代石质浮雕 D．元青花瓷盖罐 【答案】A 【解析】A．铁和铜在潮湿空气中能形成原电池，易发生电化学腐蚀，A正确； B．西汉白玉璧主要成分为硅酸盐，在潮湿空气中不易发生电化学腐蚀，B错误； C．五代石质浮雕主要成分为碳酸盐，在潮湿空气中不易发生电化学腐蚀，C错误； D．元青花瓷盖罐主要成分为硅酸盐，在潮湿空气中不易发生电化学腐蚀，D错误； 故选A。 【变式2】钢铁在海水中发生腐蚀的原理如图所示。下列说法错误的是 A．该腐蚀原理属于原电池原理 B．铁电极是负极，生成的离子是 C．C为正极，该电极上发生还原反应 D．铁锅洗净擦干可以减缓锈蚀 【答案】B 【分析】铁、氧气和电解质海水构成原电池，发生吸氧腐蚀。 【解析】A．该腐蚀过程有电子定向移动，属于原电池原理，故A正确； B．铁电极是负极，铁电极失电子生成，故B错误； C．C是正极，正极上得电子生成，氧元素价态降低发生还原反应，故C正确； D．铁锅洗净擦干，没有电解质溶液，不能构成原电池，可以减缓腐蚀，故D正确； 选B。 解｜题｜技｜巧 金属腐蚀快慢比较 (1)在同一电解质溶液中：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)同一种金属在相同浓度不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (3)有无保护措施的腐蚀快慢顺序：无保护措施的金属腐蚀>有一定保护措施的金属腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法引起的金属腐蚀>有外加电流的阴极保护法引起的金属腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀速率越快。 题型七 常见化学电源 【典例1】下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是 A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池 B．干电池在长时间使用后，锌筒会被破坏 C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【答案】C 【解析】A．干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，A正确； B．在干电池中，Zn作负极，被氧化，因此长时间使用后，锌筒被破坏，B正确； C．铅蓄电池工作过程中，负极反应为，每通过电子，负极质量增加，C错误； D．氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确； 故选C。 【变式1】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 【解析】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。 【变式2】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。 解｜题｜技｜巧 可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极的连接 题型八 电解原理 【典例1】下列描述中涉及将化学能转化为电能的是 A．水力发电 B．汽车的燃料电池 C．甲烷燃烧 D． 电解水制氢气 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．水力发电是势能转化为电能，A错误； B．燃料电池供电是化学能转化为电能，B正确； C．甲烷燃烧主要是化学能转化为热能，C错误； D．电解水制氢气是电能转化为化学能，D错误； 故选B。 【变式1】（23-24高一下·江苏盐城·期中）将二氧化碳转化为液态阳光（如下图所示），有助于的回收和资源化。下列说法错误的是 A．图中能量转化形式只有两种 B．风能、太阳能及氢能均是清洁能源 C．“电解槽”中主要是电能转化为化学能 D．反应器中发生反应 【答案】A 【解析】A．图中涉及的能量转化形式有化学能转化为热能、风能转化为电能、电能转化为化学能等，A错误； B．风能、太阳能及氢能均是清洁能源，B正确； C．电解装置是电能转化为化学能的装置，C正确； D．根据图示可知，反应器中二氧化碳与氢气转化为，化学方程式：，D正确； 答案选A。 【变式2】如图所示，E是用饱和NaCl溶液和淀粉－KI溶液的混合液湿润的滤纸，用石墨做电极，通电后发现乙周围滤纸变为蓝色，则下列判断正确的是 A．b是阳极，a是阴极 B．a是正极，b是负极 C．乙是正极，甲是负极 D．乙是阳极，甲是阴极 【答案】D 【分析】乙周围滤纸变为蓝色，说明了氯气在此生成，乙是阳极，与之相连的b是正极，a为负极，甲为阴极。 【解析】A．根据分析，b为正极，a为负极，A错误； B．b为正极，a为负极，B错误； C．乙是阳极，甲为阴极，C错误； D．乙是阳极，甲为阴极，D正确； 故选D。 解｜题｜技｜巧 电解原理 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．（24-25高一下·江苏·期末）下列关于四个常用电化学装置的叙述错误的是     A．图I所示水果电池中，电子从锌片流出 B．图II所示干电池中，石墨作正极 C．图III的铅酸蓄电池为二次电池 D．图IV中氢氧燃料电池的负极反应式为O2+4H++4e-=2H2O 【答案】D 【解析】A．图I水果电池中，锌的活动性比铜强，锌作负极，铜作正极，电子由负极流向正极，A正确； B．图II为酸性锌锰干电池，锌为金属，锌作负极，石墨作正极，B正确； C．图III为铅蓄电池，铅作负极，二氧化铅作正极，是二次电池，是可充电的电池，C正确； D．图IV为氢氧燃料电池，氢气作负极失电子，氧气作正极得电子，氧气得电子生成氧离子，氧离子在水溶液中不能稳定存在，要找氢结合，而电解质溶液呈酸性，因此正极电极反应式为，D错误； 故选D。 2．（24-25高一下·江苏盐城·阶段练习）下图是某科研小组研制的电池的简单示意图。该电池工作原理可表示为。下列有关该电池说法正确的是 A．电极为正极 B．发生了氧化反应 C．实现了电能向化学能的转化 D．电子由电极经外电路流向电极 【答案】D 【分析】由方程式可知，Na被氧化，应为原电池的负极，FeCl2被还原生成Fe，应为原电池的正极反应，电子由负极经外电路流向正极，以此解答该题。 【解析】A．放电时，Na被氧化，应为原电池的负极，FeCl2被还原生成Fe，应为原电池的正极反应，则a为负极，b为正极，故A错误； B．FeCl2被还原生成Fe，发生还原反应，故B错误； C．该装置为原电池，实现了化学能向电能的转化，故C错误； D．电子由负极a电极经外电路流向正极b电极，故D正确； 故选：D。 3．（25-26高一下·江苏无锡·月考）下列组合中，不能使装置中的电流表指针出现偏转的是 选项 a b 试剂X 装置图 A Cu 石墨 稀硝酸 B Cu Ag 酒精 C Fe Au 溶液 D Zn Cu 食醋 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．Cu和石墨是活泼性不同的电极，稀硝酸属于电解质溶液，Cu与稀硝酸能发生自发的氧化还原反应，可构成原电池，电流表指针偏转，A不符合题意； B．酒精属于非电解质，酒精溶液不导电，无法形成闭合回路，不能构成原电池，电流表指针不偏转，B符合题意； C．Fe和Au是活泼性不同的电极，溶液属于电解质溶液，Fe与能发生自发的氧化还原反应，可构成原电池，电流表指针偏转，C不符合题意； D．Zn和Cu是活泼性不同的电极，食醋属于电解质溶液，Zn与醋酸能发生自发的氧化还原反应，可构成原电池，电流表指针偏转，D不符合题意； 答案选B。 4．关于原电池的叙述中正确的是 A．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成 D．原电池的正极是还原剂发生反应，总是溶液中的阳离子在此被还原 【答案】B 【解析】A．构成原电池的两个电极可以是金属与非金属(如石墨)，不一定是两种不同金属，A错误； B．原电池通过自发氧化还原反应将化学能转化为电能，B正确； C．原电池负极不一定溶解(如燃料电池的惰性电极)，正极也不一定有物质生成(如气体参与反应)，C错误； D．原电池正极发生还原反应，但被还原的不一定是溶液中的阳离子(如氧气在正极被还原)，且还原剂在负极反应，D错误； 故选B。 5．（24-25高一下·江苏连云港·期末）海水电池的开发利用备受关注。一种锂-海水电池构造示意图如图，其中的玻璃陶瓷具有传递离子和防水的功能。下列说法正确的是 A．玻璃陶瓷的作用之一是防止Li与水直接反应 B．电极a为正极，发生氧化反应 C．b极发生的电极反应为 D．该装置可将电能转化为化学能 【答案】A 【分析】该原电池中，活泼金属锂作原电池的负极(a)，发生氧化反应，负极反应式为Li-e-=Li+，石墨为正极(b)，氧气在正极得到电子发生还原反应，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。 【解析】A．锂为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷能起到防止水和锂直接反应并能传导离子的作用，故A正确； B．结合分析知，电极a为负极，发生氧化反应：Li-e-=Li+，故B错误； C．结合分析知，电极b为正极，发生还原反应：O2+4e-+2H2O=4OH-，故C错误； D．该装置为原电池，可将化学能转化电能，故D错误； 故选A。 6．是一种剧毒气体，对废气资源化利用的途径之一是回收能量并得到单质硫，反应原理为如图为质子膜燃料电池的示意图。下列说法错误的是 A．电池工作时，电子从电极a经过负载流向电极b B．电极a上发生的电极反应式为 C．当反应生成时，理论上消耗了 D．当电路中通过4mol电子时，有4mol质子经质子膜进入正极区 【答案】C 【分析】从图上可以看出，电极a通入H2S生成S2的电极发生失电子的氧化反应，为负极，电极b通入氧气生成水的一极为正极，发生还原反应。 【解析】A．电极a中发生氧化反应生成，电极a是负极，电子从电极a经过负载流向电极b，A正确； B．电极a上发生氧化反应生成，电极反应式为，B正确； C．未指明气体是否处于标准状况，C错误； D．根据电子守恒，当电路中通过4mol电子时，有4mol经质子膜进入正极区，D正确； 故选C。 7．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下，由此可判断这四种金属的活动性顺序是 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】（1）a极质量减小，b极质量增加，则表明a极金属失电子作负极，溶液中的Cu2+在b极得电子生成Cu附着在b极，则金属活动性：a＞b； （2）b极有气体产生，c极无变化，则表明b极金属能与H+发生置换反应，而c极不能，则金属活动性：b＞c； （3）d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，则金属活动性：d＞c； （4）导线中电流从a极流向d极，则d极为负极，a极为正极，则金属活动性：d＞a； 综合以上分析，金属活动性：d＞a＞b＞c，故选A。 8．某实验小组设计如图装置探究化学能与电能的转化关系，下列说法正确的是 装置I                 装置II A．只有装置I中电流表指针偏转 B．只有装置II中电流表指针偏转 C．两个装置中电流表指针都发生偏转 D．两个装置中电流表指针都不发生偏转 【答案】A 【解析】装置I符合原电池的构成条件，装置II没有构成闭合回路，不能形成原电池，因此只有装置I中电流表指针偏转，故选A。 9．（23-24高一下·江苏徐州·期中）关于反应，下列说法正确的是 A．生成1 molN2O转移2 mol电子 B．发生氧化反应 C．NH2OH是氧化剂 D．若设计成原电池，为正极产物 【答案】D 【解析】A．反应中，N元素从-1价升高到+1价，生成1 molN2O，转移4 mol电子，A错误； B．得到电子生成，被还原，发生还原反应B错误； C．NH2OH中只有N元素化合价升高，被氧化，NH2OH是还原剂，C错误； D．若设计成原电池，得到电子生成，为正极反应物，为正极产物，D正确； 故选D。 10．（23-24高一下·江苏扬州·期末）电能是现代社会应用最广泛的能源之一。 (1)关于下图所示装置的说法中，正确的是_______。 a．正极发生氧化反应，负极发生还原反应         b．电流由铜片通过导线流向锌片 c．铜片上发生的反应是         d．溶液中的向Cu片移动 (2)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是_______(填序号)。 ① ② ③ (3)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，X、Y均为惰性电极，假设使用的“燃料”是氢气()，则通入的电极是_______(填“a”或“b”)电极。 (4)有人以化学反应：为基础设计一种原电池，移入人体内作为心脏起搏器的能源，它们靠人体内血液中溶有一定浓度的、、进行工作，则原电池的负极发生的电极反应式为_______。 【答案】(1)bd (2)①② (3)a (4) 【解析】（1）a．原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故a错误； b．根据锌铜原电池分析可知，锌为负极，铜为正极，因此电流由铜片(正极)通过导线流向锌片，故b正确； c．铜为正极，铜片上氢离子得到电子变为氢气，因此发生的反应是，故c错误； d．原电池中阳离子向正极移动，则溶液中的向Cu片移动，故d正确； 答案选bd。 （2）能实现化学能直接转化为电能是自发进行的氧化还原反应，①②是自发进行的氧化还原反应，③是非氧化还原反应，答案选①②。 （3）根据电子转移方向可知，X为负极，Y为正极，燃料电池中燃料氢气为负极反应物，则通入的电极是a电极。 （4）根据总反应可知，锌化合价升高，失去电子发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应式为。 期中重难突破练（测试时间：15分钟） 1．东汉晚期的青铜奔马（马踏飞燕）成为我国的旅游标志，青铜含铜、锡、铅等元素。下列说法错误的是 A．青铜是我国使用最早的合金 B．青铜的熔点低于铜、锡、铅 C．青铜能完全溶解在盐酸中 D．青铜发生电化学腐蚀时铜受到保护 【答案】C 【解析】A．青铜是我国使用最早的合金，A正确； B．青铜的熔点低于其组分金属铜、锡、铅的熔点，B正确； C．铜不能与盐酸反应，C错误； D．金属活动顺序表中，铜活泼性比锡、铅弱，形成原电池时作正极受到保护，D正确； 故选C。 2．下列设备工作时，将电能转化为化学能的是 A．干电池手电筒 B．在铁制品上镀铜 C．太阳能发电 D．智能机器人 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．干电池属于原电池，将化学能主要转化为电能，故A错误； B．该装置为电解池，将电能转化为化学能，故B正确； C．太阳能发电是将光能转化为电能，故C错误； D．人工智能机器人工作过程中需要电池提供能量，是将化学能转化为电能，故D错误； 故选B。 3．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是 A．若将图1装置的下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生 B．图2中向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1:16 【答案】D 【分析】图1没有形成闭合电路，不构成原电池；图2是原电池，Zn是负极、铜是正极，负极发生反应Zn-2e-=Zn2+、正极发生反应2H++2e-=H2↑；图3是原电池，Zn是负极、铜是正极，负极发生反应Zn-2e-=Zn2+、正极发生反应Cu2++2e-=Cu； 【解析】A．若将图1装置的下端接触，构成铜锌原电池，Zn是负极发生氧化反应生成Zn2+，Zn片逐渐溶解，Cu是正极，铜片表面氢离子得电子生成氢气，Cu片上能看到气泡产生，故A正确； B．图2是原电池，Zn是负极、铜是正极，原电池工作时，阳离子移向正极，向Cu片移动，故B正确； C．图2是原电池，Zn是负极、铜是正极，若将图2中的Zn片改为Mg片，Mg的活泼性大于Zn，Mg更易失电子，所以Cu片上产生气泡的速率加快，故C正确； D．图2与图3中，Zn片都是负极，均发生反应Zn-2e-=Zn2+，减轻的质量相等时，转移电子物质的量相等；图2中正极发生反应2H++2e-=H2↑，转移2mol电子时生成1mol H2，图3中正极发生反应Cu2++2e-=Cu，转移2mol电子时生成1mol Cu，所以正极产物的质量比为2:64=1:32，故D错误； 选D。 4．碱性锌锰干电池的构造示意图如下。电池的总反应：，下列关于该电池的说法正确的是 A．工作时电子由经外电路流向 B．工作时向负极方向移动 C．正极的电极反应式为： D．负极反应： 【答案】C 【解析】A．原电池工作时电子由负极经外电路流向正极，该电池中Zn为负极，失去电子发生氧化反应，为正极，得到电子发生还原反应，故电子由Zn经外电路流向，A错误； B．原电池中阳离子向正极移动，故向正极方向移动，B错误； C．正极上得电子生成，碱性环境下配平可得电极反应式为，C正确； D．该电池为碱性环境，负极Zn失电子后与结合生成，正确负极反应为，不会生成，D错误； 故选C。 5．氢燃料电池汽车由于具备五大优势：零排放、零污染、无噪音、补充燃料快、续航能力强，某氢燃料电池汽车的结构如图所示：下列说法错误的是 A．电极A、B用多孔电极材料的优点是能增大反应物接触面积 B．“电池”能将燃料电池产生的多余电能暂时储存起来 C．电极B的电极反应式为 D．质子通过电解质溶液向电极B迁移 【答案】C 【分析】该氢氧燃料电池电解质为酸性溶液，通入的电极A是负极，通入的电极B是正极，逐一分析选项。 【解析】A．多孔电极比表面积大，能够增大反应物与电极的接触面积，加快反应速率，A正确； B．装置中的电池可以储存燃料电池产生的多余电能，需要时再释放供能，B正确； C．该电池电解质为酸性，反应不会生成，电极B（正极）的正确电极反应式为，C错误； D．原电池中阳离子向正极迁移，质子（）是阳离子，B为正极，因此质子向电极B迁移，D正确； 故选C。 6．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。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．电子流向为：a→硫酸溶液→b→导线→a B．理论上每消耗11.2 L O2，外电路中转移2NA个电子 C．一段时间后，电解质溶液中氢离子浓度增大 D．电极b的电极反应式为 【答案】C 【分析】该电池为燃料电池，以石墨为电极，稀硫酸为电解质溶液；电极通入，发生还原反应，为正极；电极通入，发生氧化反应，为负极；电子由负极经导线流向正极，电解质溶液中向正极移动，总反应为； 【解析】A．电子只能在导线中流动，不能进入硫酸溶液（电解质溶液中靠离子导电），正确的电子流向为：导线，A错误； B．题目未指明所处的状态（标准状况），无法确定的物质的量，故无法计算转移电子数，B错误； C．总反应为：。反应消耗，同时生成（强电解质，完全电离），导致溶液中增大，C正确； D．电解质为稀硫酸（酸性环境），电极（负极）上被氧化为，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平：，D错误； 故答案选C。 7．如图所示是某同学设计的几种装置，其中不能构成原电池的是 A．①②④ B．②③④ C．④⑤ D．①②③⑤ 【答案】D 【解析】①中的铜、锌没有连接，不能形成闭合回路，不能构成原电池，①符合题意； ②两个电极均为Cu，无法形成电势差，且Cu与硫酸不能发生氧化还原反应，不能形成原电池，②符合题意； ③Cu、Ag均不能与稀硫酸发生氧化还原反应，不能形成原电池，③符合题意； ④中Cu、铁接触，Fe可与稀硫酸发生氧化还原反应，构成原电池，④不符合题意； ⑤中酒精溶液是非电解质，不能导电，无法形成原电池，⑤符合题意； 故选D。 8．某原电池装置的总反应为Cu + 2FeCl3=2FeCl2 + CuCl2，下列说法正确的是 A．电池工作时FeCl3溶液中电子由负极移向正极 B．可改用Fe做电极材料 C．装置工作时，溶液中的Cl-向负极移动 D．装置工作时每转移1 mol电子，将消耗64 g Cu 【答案】C 【解析】A．原电池工作时，电子仅沿导线由负极移向正极，电解质溶液中依靠离子的定向移动导电，A错误； B．若改用作电极材料，的金属性强于，会优先与发生反应，无法实现原总反应，B错误； C．原电池工作时，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C正确； D．由负极反应可知，每转移电子，消耗，质量为，D错误； 故选C。 9．将、、、四种金属分别浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，现象如下：与相连时，电极溶解；与相连时，电极表面产生气泡；与相连时，电流计指针偏向；与相连时，电极发生氧化反应。根据以上实验现象，判断四种金属的活动性顺序由强到弱为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】原电池中通常是活动性强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极； X、Y相连时X溶解，说明该电极发生氧化反应，是原电池负极，则活动性X>Y；Z与W相连时，W电极表面产生气泡，W电极反应是，是原电池正极，则Z为负极，活动性Z>W；X与Z相连时，电流计指针偏向Z，说明Z为正极，X为负极，活动性X>Z；Y与W相连时，W电极发生氧化反应，W为负极，活动性W>Y；综上，四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为X>Z>W>Y； 故答案选A。 10．如图所示，电流计G发生偏转，同时a极逐渐变细，b极放出无色气体，X为电解质溶液，则a、b、X可以是下列各组中的 a电极 b电极 X溶液 A． B． C． 石墨 稀盐酸 D． 稀硫酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】该原电池中，电流计G发生偏转，同时a极逐渐变细，b极放出无色气体，所以a极作负极，b极作正极，a极的活泼性大于b极的活泼性，b极放出无色气体，则该气体是氢气，说明溶液中含有氢离子，据此分析； 【解析】A．无气体放出，A错误； B．无气体放出，B错误； C．石墨电极做正极，有氢气放出，C正确； D．没有自发的氧化还原反应发生，不构成原电池，D错误； 故答案选C。 11．Ⅰ．回答下列问题： (1)下列装置属于原电池的是___________。 (2)在选出的原电池中，___________是负极，发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，___________是正极，该极的现象是___________。 (3)此原电池反应的总反应化学方程式为___________。 Ⅱ．航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式都为。 (4)工作时，电解质溶液中阴离子移向___________(填“正”或“负”)极。 (5)酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸，其负极反应式为：，则其正极反应式为___________。 (6)碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，则其负极反应式为___________。 Ⅲ．原电池原理改变化学反应速率 (7)丙同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量溶液可加快氢气的生成速率。实验室中现有、、、四种溶液，可与上述实验中溶液起相似作用的是___________。 【答案】(1)⑤ (2) Fe 氧化 Cu 铜电极上产生无色气泡 (3) (4)负 (5) (6) (7) 【解析】（1）原电池的判断：原电池需要满足四个条件：两个活泼性不同的电极、形成闭合回路、电解质溶液、自发的氧化还原反应:①只有1个电极，②未形成闭合回路，③酒精是非电解质，④两个电极均为Cu，活泼性相同，只有⑤满足所有条件； （2）原电池电极性质：Fe活泼性强于Cu，因此Fe作负极，失电子发生氧化反应；Cu作正极，溶液中在Cu电极得电子生成氢气，因此现象为铜电极上产生无色气泡； （3）该原电池的本质是Fe和稀硫酸的反应，化学方程式为； （4）原电池工作时，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，因此填负； （5）总反应为，总反应减去已知的负极反应，可得酸性条件下正极反应：； （6）碱性条件下，失电子生成的会与结合为水，因此负极反应为； （7）加入的原理是置换出，形成原电池加快反应速率；给出的四种物质中，只有中活泼性弱于，可以置换出，同样形成原电池加快反应速率。 12．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (1)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“”设计一个化学电池，回答下列问题： 该电池的负极材料是__________，发生__________（填“氧化”或“还原”）反应，电解质溶液是__________。 (2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验（图Ⅰ、图Ⅱ中除连接的铜棒不同外，其他均相同），有关实验现象，下列说法正确的是__________。 A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数 B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温 C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面 D．图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快 (3)铅蓄电池是常用的化学电源。汽车中的电瓶使用的就是铅酸电池，工作时电池总反应为，下列说法正确的是__________（请用相应字母填空） A．放电时，负极的电极反应式为： B．放电时，正极附近溶液pH增大 C．放电时，理论上每消耗20.7 g铅，外电路中转移的电子为0.2 mol D．放电时，电池两电极的质量均增加 (4)甲醇（）—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池，以KOH为电解质溶液。通入氧气的电极为燃料电池的__________（填“正”或“负”）极，负极发生的电极反应式为__________。 【答案】(1) Cu 氧化 溶液 (2)AD (3)BCD (4) 正 【解析】（1）原电池中，失电子的物质作负极，发生氧化反应。总反应中失电子变为，因此负极材料为，发生氧化反应；电解质溶液需要提供，因此选择可溶性溶液。 （2）A．图Ⅰ中Zn直接与稀硫酸反应，化学能主要转化为热能，图Ⅱ中Zn-Cu形成原电池，化学能主要转化为电能，放出的热能更少，因此图Ⅰ温度计示数更高，A正确； B．由A选项分析可知，图Ⅰ温度计示数更高，B错误； C．图Ⅱ中是正极，在表面得电子生成氢气，气泡产生在铜棒表面，C错误； D．原电池能加快反应速率，因此图Ⅱ产生气体速率比Ⅰ快，D正确； 故选AD。 （3）A．铅蓄电池放电时，生成的难溶于水，不能拆分，负极反应为，A错误； B．铅蓄电池放电时，正极反应为，反应消耗，降低，pH增大，B正确； C．铅蓄电池放电时，20.7 g Pb的物质的量为，Pb反应时从0价变为+2价，1 mol Pb转移2 mol电子，因此0.1 mol Pb转移0.2 mol电子，C正确； D．铅蓄电池放电时，负极Pb转化为、正极转化为，两个电极都结合了，电极质量均增加，D正确； 故选BCD。 （4） 燃料电池中，燃料在负极失电子，氧气作为氧化剂在正极得电子，因此通入氧气的电极为正极；碱性电解质中，甲醇失电子生成碳酸根，配平得到负极反应：。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $