2027届高考化学一轮复习讲义：1.3　原电池　常见化学电源

该高中化学高考复习资料聚焦原电池原理及常见化学电源核心考点，按概念、构成条件、工作原理、应用及一次电池、二次电池、燃料电池的逻辑层次梳理知识，通过考点解析、方法归纳、真题演练和分层练习，帮助学生构建系统知识网络，突破电极反应书写等难点。 资料采用“小题对点过”即时巩固与高考真题深度分析结合的教学策略，如通过原电池构成条件辨析培养科学思维，借助燃料电池多介质电极反应式书写指导提升科学探究能力，分层练习设计确保复习实效，助力教师精准把控复习节奏，提升学生应考能力。

第3讲　原电池　常见化学电源 考点一　原电池工作原理及应用 1.概念 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2.构成条件 小题对点过　 在图中的8个装置中,属于原电池的是　　　　。  答案　③⑤⑦ 解析　①⑧未构成闭合回路;②中两极材料活动性相同;④中酒精是非电解质;⑥虽形似盐桥原电池装置,但锌直接与硫酸铜溶液反应,铜离子不能在铜电极放电;所以①②④⑥⑧均不构成原电池,③⑤⑦可构成原电池。 3.原电池的工作原理 (1)两种装置 如图是锌铜原电池的两种装置: (2)工作原理(以装置Ⅱ为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中离子移向 盐桥中装有含饱和KCl溶液的琼脂,K+移向正极,Cl-移向负极 盐桥作用 ①连接内电路,形成闭合回路; ②平衡电荷,使原电池不断产生电流 工作效率 装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低;装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定 小题对点过　 (1)下列说法正确的是　　　　。  ①盐桥是所有原电池构成的必要条件 ②原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极,阳离子一定移向正极 ③构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属 ④原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数 ⑤使用盐桥可以提高电池的效率 (2)某同学在做原电池原理的实验时,有如下实验步骤: ①用导线将灵敏电流表的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1)。 ②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中; ③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中; ④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。 回答下列问题: Ⅰ.实验步骤①中应观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅱ.实验步骤②中应观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅲ.实验步骤③中应观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅳ.实验步骤④中应观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅴ.通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设),该猜想是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)②④⑤ (2)Ⅰ.电流表指针不偏转　Ⅱ.锌片上有气泡产生　Ⅲ.铜片上无气泡产生　Ⅳ.铜片上有大量气泡产生,锌片上没有气泡或有少量气泡　Ⅴ.有电子从锌片经导线向铜片移动 4.原电池原理的应用 小题对点过　 根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计原电池,在方框中画出装置图,指出电极材料和电解质溶液,写出电极反应式: ①不含盐桥 ②含盐桥 负极:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  正极:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  答案　 ①不含盐桥 ②含盐桥 负极:Cu-2e-===Cu2+ 正极:Fe3++e-===Fe2+ 原电池原理的四大应用 (1)比较金属的活动性,在原电池中,一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。 (2)加快化学反应速率,创造多个微电池反应环境,可加快反应(腐蚀)速率。 (3)应用于金属防护。 (4)设计原电池。 ①首先将氧化还原反应分成两个半反应。 ②根据原电池反应的特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 1.某同学为探究Ag+和Fe2+的反应,按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应),发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后,向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液,发现电压表指针的变化依次为偏移减小→回到零点→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后,银为　　　　(填“正”或“负”)极。由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　负　Fe2++Ag+Fe3++Ag 2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下: 实验 装置 部分 实验 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 d极溶解,c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是　　　　。  答案　d>a>b>c 解析　由第一个装置a极质量减小可知,a极是负极,金属活动性:a>b;第二个装置依据氧化性、还原性的规律推出金属活动性:b>c;第三个装置的金属活动性:d>c;由第四个装置电流a→d,则电子d→a,故金属活动性:d>a。综上所述,这四种金属的活动性顺序是d>a>b>c。 3.根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是(　　) A.2Ag(s)+Cd2+(aq)===2Ag+(aq)+Cd(s) B.Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq) C.2Ag+(aq)+Cd(s)===2Ag(s)+Cd2+(aq) D.2Ag+(aq)+Co(s)===2Ag(s)+Co2+(aq) 答案　A 解析　由第一个原电池装置中正、负极的标注可知,该装置在反应过程中Cd失去电子作负极,发生氧化反应,则Co电极在反应过程中就要发生还原反应,由上可知,Cd的金属性强于Co;由第二个原电池装置中正、负极的标注可知,Co在反应过程中失去电子,则Ag电极就要在反应过程中得电子,说明Co的金属性强于Ag;综上可知三者的金属性强弱顺序为Cd>Co>Ag。再根据在氧化还原反应中,由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知,A项是错误的。 考点二　常见化学电源 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 小题对点过　 (1)下列说法错误的是　　　　。  ①干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池 ②手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池 ③镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限,价格昂贵 (2)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2中,生成LiMnO2。回答下列问题: ①外电路的电流方向是由　　　　(填字母,下同)极流向　　　　极。  ②是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?　　　　(填“是”或“否”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③电池b极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)②③ (2)①b　a　②否　电极Li是活泼金属,能与水反应　③MnO2+e-+Li+===LiMnO2 解析　(2)①原电池中电流方向是由正极b流向负极a。②由于负极材料Li是活泼的金属,能够与水发生反应,所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。 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。 小题对点过　 (1)下列说法正确的是　　　　。  ①铅酸蓄电池放电时,正极与负极质量均增加 ②二次电池充电时,阴极连接电源的负极,发生还原反应 ③铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应 (2)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应式为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。请回答下列问题: ①高铁电池的负极材料是　　　　,放电时负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②放电时,正极发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应;正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  放电时,　　　　(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。  答案　(1)①② (2)①Zn　3Zn+6OH--6e-===3Zn(OH)2 ②还原　2Fe+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-　正 解析　(2)放电时,电池的负极上发生氧化反应,负极的电极反应式为3Zn+6OH--6e-===3Zn(OH)2,正极上发生还原反应,正极的电极反应式为2Fe+6e-+8H2O===2Fe(OH)3+10OH-,则正极附近生成了OH-,溶液的碱性增强。 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。 小题对点过　 (1)下列说法正确的是　　　　。  ①燃料电池所有能量均转化为电能 ②燃料电池中通入燃料的一极为正极 ③氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极,电极反应为O2+4H++4e-===2H2O ④燃料电池电极材料本身不参与化学反应 ⑤以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 (2)以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。 ①酸性条件 总反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②碱性条件 总反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③固体氧化物(高温下能传导O2-) 总反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) 总反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)③④ (2)①CH4+2O2===CO2+2H2O O2+4H++4e-===2H2O CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+ ②CH4+2O2+2OH-===C+3H2O O2+2H2O+4e-===4OH- CH4+10OH--8e-===C+7H2O ③CH4+2O2===CO2+2H2O O2+4e-===2O2- CH4+4O2--8e-===CO2+2H2O ④CH4+2O2===CO2+2H2O O2+2CO2+4e-===2C CH4+4C-8e-===5CO2+2H2O 解答燃料电池题目的三个关键点 (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.鱼雷采用Al-Ag2O动力电池,以溶有氢氧化钾的流动海水为电解质溶液,电池反应为2Al+3Ag2O+2KOH+3H2O===6Ag+2K[Al(OH)4],下列说法错误的是(　　) A.Ag2O为电池的正极 B.电子由Ag2O极经外电路流向Al极 C.Al在电池反应中被氧化 D.溶液中的OH-向Al极迁移 答案　B 解析　该原电池中,Al元素化合价由0价升高为+3价,发生氧化反应,所以Al为负极,Ag2O为正极,A、C正确;放电时,电子从负极沿导线流向正极即电子由Al极通过外电路流向Ag2O极,B错误;放电时,电解质溶液中阴离子向负极移动,即溶液中的OH-向Al极迁移,D正确。 2.(2025·八省联考河南卷)我国科学家设计了一种水系S-MnO2可充电电池,其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.充电时,电极b为阳极 B.充电时,阳极附近溶液的pH增大 C.放电时,负极的电极反应:Cu2S-4e-===S+2Cu2+ D.放电时,溶液中Cu2+向电极b方向迁移 答案　C 解析　由图可知,放电时,电极a上MnO2转化为Mn2+,发生还原反应,电极b上Cu2S转化为S和Cu2+,发生氧化反应,则电极a为正极,电极b为负极;充电时,电极a上Mn2+转化为MnO2,发生氧化反应,电极b上S转化为Cu2S,发生还原反应,此时电极a为阳极,电极b为阴极。A.充电时,电极b为阴极,A错误;B.根据分析,充电时,电极a为阳极,电极a的电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+,阳极附近溶液的pH减小,B错误;C.放电时,电极b为负极,负极的电极反应为Cu2S-4e-===S+2Cu2+,C正确;D.放电时,溶液中Cu2+向正极移动,即向电极a方向迁移,D错误。 3.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　) A.电池内的O2-由电极乙移向电极甲 B.电池总反应为N2H4+2O2===2NO+2H2O C.当电极甲上有1 mol N2H4消耗时,电极乙上有22.4 L O2参与反应 D.电池外电路的电子由电极乙移向电极甲 答案　A 解析　该装置中电极甲为负极,电极乙为正极,所以O2-由电极乙移向电极甲,A项正确;电池的总反应为N2H4+O2===N2+2H2O,B项错误;当电极甲上消耗1 mol N2H4时,电极乙上就有1 mol O2参与反应,但题目没有指明是否处于标准状况,C项错误;在外电路中,电子由负极(电极甲)移向正极(电极乙),D项错误。 本讲感悟 疑点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  盲点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  1.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH,电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.电池工作时,MnO2发生氧化反应 B.电池工作时,OH-通过隔膜向正极移动 C.环境温度过低,不利于电池放电 D.反应中每生成1 mol MnOOH,转移电子数为2×6.02×1023 答案　C 解析　MnO2转化为MnOOH,Mn由+4价降为+3价,MnO2作氧化剂,发生还原反应,A错误;原电池工作时阴离子向负极移动,B错误;温度较低时,反应速率会降低,C正确;MnO2转化为MnOOH,Mn由+4价降为+3价,每生成1 mol MnOOH,转移电子数为1×6.02×1023,D错误。 2.(2025·八省联考云南卷)低空经济为新能源电池拓宽了应用场景。一种新型光伏电池工作原理如图所示,其中KI-KI3为电解质溶液。太阳光照下,敏化后的TiO2产生电子(e-)和空穴(h+),驱动电流产生和离子移动。下列说法错误的是(　　) A.电池工作时,涉及光能转化为电能 B.敏化TiO2电极是负极 C.Pt电极反应为3I--2e-=== D.光敏化剂结构中,中心离子Ru2+的配位数是6 答案　C 解析　太阳光照射TiO2电极上,敏化后的TiO2失去电子为原电池的负极,Pt电极为正极。A.该装置是光伏电池,太阳光照下敏化后的TiO2产生电子(e-)和空穴(h+),驱动电流产生和离子移动,所以电池工作时,涉及光能转化为电能,A正确;B.太阳光照下,敏化后的TiO2产生电子(e-)和空穴(h+),即敏化TiO2电极失电子为负极,B正确;C.Pt电极为正极,发生得电子的还原反应,Pt电极电极反应为+2e-===3I-,C错误;D.由图可知,光敏化剂结构中,中心离子Ru2+与6个N原子成键,配位数是6,D正确。 3.(2024·新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时,下列叙述错误的是(　　) A.电池总反应为:2C6H12O6+O2===2C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol 电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a 答案　C 解析　正极反应:2H2O+O2+4e-===4OH-;负极反应:C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O,Cu2O+2OH--2e-===2CuO+H2O。分析可知,该电池的总反应为2C6H12O6+O2===2C6H12O7,A正确;由题图可知,b电极上发生转化:CuO→Cu2O→CuO,反应前后CuO的性质和数目不变,故b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用,B正确;根据负极的电极反应式可知当消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时,转移0.2 mmol 电子,故理论上a电极有0.2 mmol电子流入,C错误;原电池中,阳离子向正极迁移,由分析知,b电极为负极,a电极为正极,故两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a,D正确。 4.(2023·广东卷)负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl- 答案　B 解析　O2在Pt极得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag失去电子发生氧化反应,Ag为负极。A.由分析可知,Ag失去电子发生氧化反应,Ag为负极,A错误;B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;C.溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,C错误;D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,转移电子2 mol,而2 mol Ag失去2 mol 电子生成2 mol Ag+,故最多去除2 mol Cl-,D错误。 5.(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以存在]。电池放电时,下列叙述错误的是(　　) A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的S通过隔膜向Ⅱ区迁移 C.MnO2电极反应:MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O D.电池总反应:Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH+Mn2++2H2O 答案　A 解析　根据图示的电池结构和题目所给信息可知,Ⅲ区Zn为电池的负极,电极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH,Ⅰ区MnO2为电池的正极,电极反应为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O,K+从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移,A错误;Ⅰ区的S通过隔膜向Ⅱ区移动,B正确;MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O,C正确;电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+===Zn(OH+Mn2++2H2O,D正确。 高考热点总结　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  基础落实 选择题只有1个选项符合题意 1.某原电池装置如图所示,下列有关叙述中,正确的是(　　) A.Fe作正极,发生氧化反应 B.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl-)增大 C.负极反应:2H++2e-===H2↑ D.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变 答案　B 解析　由题图可知,铁电极为原电池的负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,石墨电极是正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,原电池工作时,盐桥中的钾离子向正极移动,氯离子向负极移动。铁电极为原电池的负极,A、C错误;原电池工作时,盐桥中的钾离子向正极移动,氯离子向负极移动,则氯化钠溶液中氯离子浓度增大,B正确;铁电极为原电池的负极,铁失去电子生成的亚铁离子,水解使溶液呈酸性,溶液pH减小,石墨电极是正极,放电消耗氢离子,溶液中pH增大,D错误。 2.根据原电池原理,下列反应不能设计成原电池的是(　　) A.2CH3OH+3O22CO2+4H2O B.Fe+CuSO4===FeSO4+Cu C.HCl+NaOH===H2O+NaCl D.2H2S+SO2===3S↓+2H2O 答案　C 解析　反应中没有元素的化合价发生变化,不属于氧化还原反应,不能设计成原电池,选C。 3.学习小组设计如图所示装置探究原电池工作原理。下列叙述正确的是(　　) A.外电路中电流由铜电极流向银电极 B.正极发生的反应为Ag++e-===Ag C.放电时盐桥中的K+进入Cu(NO3)2溶液 D.放电过程中取出盐桥原电池仍继续工作 答案　B 解析　Cu比Ag活泼,Ag电极为正极,Ag电极的电极反应式为Ag++e-===Ag,Cu电极为负极,Cu电极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,外电路中电流由正极(Ag电极)流向负极(Cu电极),A错误,B正确;放电时盐桥中的K+向正极区移动,进入AgNO3溶液,C错误;放电过程中取出盐桥,不能形成闭合回路,原电池不能继续工作,D错误。 4.铅酸蓄电池是汽车常用的蓄电池,其构造如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.电池放电时,负极质量减轻 B.电池放电时,c(H+)减小 C.电池充电时总反应为2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4 D.铅酸蓄电池的缺点是笨重、比能量低 答案　A 解析　放电时,负极Pb失去电子转化为PbSO4,负极质量增加,A项错误;放电过程中消耗H2SO4,溶液中c(H+)减小,B项正确。 5.根据光合作用原理,设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　) A.a电极为原电池的正极 B.外电路电流方向是a→b C.b电极的电极反应式为O2+2e-+2H+===H2O2 D.a电极上每生成1 mol O2,通过质子交换膜的H+为2 mol 答案　C 解析　根据图示可知,a极上H2O转化为H+和O2,发生氧化反应,则a电极为原电池的负极,A项错误;a电极为负极,b电极为正极,外电路电流方向应从正极到负极,即b→a,B项错误;a电极上每生成1 mol O2,转移4 mol电子,则通过质子交换膜的H+为4 mol,D项错误。 6.电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电极b反应式为O2+2H2O+4e-===4OH- B.溶液中OH-向电极b移动 C.NH3的还原产物为N2 D.电流方向:由电极a经外电路到电极b 答案　A 解析　由图中信息可知,电极a上NH3失去电子生成N2,为负极,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O;电极b作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,A正确;OH-移向电极a,B错误;N2为氧化产物,C错误;电流由电极b经外电路到电极a,D错误。 7.(2021·山东卷)以KOH溶液为离子导体,分别组成CH3OH-O2、N2H4-O2、(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,下列说法正确的是(　　) A.放电过程中,K+均向负极移动 B.放电过程中,KOH物质的量均减小 C.消耗等质量燃料,(CH3)2NNH2-O2燃料电池的理论放电量最大 D.消耗1 mol O2时,理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 答案　C 解析　碱性环境下,甲醇燃料电池总反应为:2CH3OH+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O;N2H4-O2清洁燃料电池总反应为:N2H4+O2===N2+2H2O;偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为-2价,H元素化合价为+1价,所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为:(CH3)2NNH2+4O2+4KOH===2K2CO3+N2+6H2O,据此结合原电池的工作原理分析解答。A.放电过程为原电池工作原理,所以钾离子均向正极移动,A不符合题意;B.根据上述分析可知,N2H4-O2清洁燃料电池的产物为氮气和水,其总反应中未消耗KOH,所以KOH的物质的量不变,其他两种燃料电池根据总反应可知,KOH的物质的量减小,B不符合题意;C.理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关,设消耗燃料的质量均为m g,则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是:×16,通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大,C正确;D.根据转移电子数守恒和总反应式可知,消耗1 mol O2生成的氮气的物质的量为1 mol,在标准状况下为22.4 L,D不符合题意。 8.已知可逆反应:As+I2+H2O。据此设计出如图所示的实验装置,其中C1、C2均为铂电极,A烧杯中为KI溶液,B烧杯中为Na3AsO4溶液。以下关于该装置的说法错误的是(　　) A.盐桥中的阳离子向B烧杯移动 B.电流的方向由C2极到C1极 C.电流表读数为0时,再向B烧杯中滴加浓NaOH溶液,C2作正极 D.电流表读数为0时,表明该可逆反应达到了平衡状态 答案　C 解析　As得到电子,碘离子失去电子,所以C1极是负极,C2极是正极,因此盐桥中的阳离子向B烧杯移动,A正确;C1极是负极,C2极是正极,因此电流的方向由C2极到C1极,B正确;电流表读数为0时,再向B烧杯中滴加浓NaOH溶液,氢离子浓度减小,反应逆向进行,单质碘作氧化剂,所以C1极是正极,C2极作负极,C错误;该反应为可逆反应,当反应达到平衡状态时,各物质的浓度不再改变,则没有电流通过电流表,所以电流表读数为零,D正确。 9.Ⅰ.有如图所示的四个装置,回答相关问题: (1)图①中,Mg作　　　　极。  (2)图②中,Mg作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　极,写出负极反应式:  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  总反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)图③中,Fe作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,写出负极反应式:  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  总反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)图④装置能否构成原电池?　　　　(填“能”或“否”),若能构成原电池,正极为　　　　,电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  (若不能构成原电池,后两问不用回答)。 Ⅱ.根据电池反应书写电极反应式。 (1)一种锂电池的反应为CoO2+LiC6===LiCoO2+C6,Li离子嵌入电池负极材料碳(C6)中。 负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式:2AgCl+Mg===Mg2++2Ag+2Cl-。 负极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  正极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　Ⅰ.(1)负　(2)正　Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-　2H2O+2e-===2OH-+H2↑　2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑　(3)正　Cu-2e-===Cu2+　N+2H++e-===NO2↑+H2O　Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　(4)能　Cu　O2+4e-+2H2O===4OH- Ⅱ.(1)LiC6-e-===Li++C6 CoO2+Li++e-===LiCoO2 (2)Mg-2e-===Mg2+ AgCl+e-===Ag+Cl- 能力提升 10.NiO(OH)-Zn电池(KOH溶液为电解液)的工作原理如图所示,下列说法错误的是(　　) A.工作时,OH-向负极移动 B.工作一段时间后,电解液pH减小 C.负极电极反应式为Zn-2e-+4OH-===Zn+2H2O D.当电路中转移0.2 mol电子时,电解液质量增加6.4 g 答案　D 解析　由题干图示信息可知,Zn转化为Zn失去电子,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+4OH-===Zn+2H2O,则Zn作负极,NiO(OH)转化为Ni(OH)2得到电子,发生还原反应,电极反应式为NiO(OH)+e-+H2O===Ni(OH)2+OH-,NiO(OH)作正极。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,则OH-向负极移动,A、C正确;由分析可知,电池的总反应式为Zn+2NiO(OH)+2OH-===Zn+2Ni(OH)2,可知工作一段时间后,电解液pH减小,B正确;当电路中转移0.2 mol电子时,由负极反应可知,Zn溶解了0.1 mol,由正极反应可知,电解质溶液减少了0.2 g,电解液质量增加65 g·mol-1×0.1 mol-0.2 g=6.3 g,D错误。 11.某科研机构研发的NO-空气燃料电池的工作原理如图所示,下列叙述错误的是(　　) A.a电极为电池正极 B.电池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动 C.b电极的电极反应:NO-3e-+2H2O===4H++N D.当外电路中通过0.2 mol电子时,a电极处消耗O2 1.12 L 答案　D 解析　NO-空气燃料电池中氧气发生还原反应,故a为正极、b为负极,A正确;原电池中氢离子向正极移动,故电池工作时H+透过质子交换膜从左向右移动,B正确;b电极上NO失去电子发生氧化反应生成硝酸,C正确;没有标明所处状况,不能计算氧气的体积,D错误。 12.电极电势的测定常用甘汞电极作为参比电极(部分数据如下)。 电极种类 Na+/Na Zn2+/Zn H+/H2 甘汞电极 Cu2+/Cu 电极电势/V -2.71 -0.76 0.00 0.24 0.34 测定过程中,待测电极与甘汞电极组成原电池,其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A.盐桥中Cl-向甘汞电极移动 B.若M为Cu,则电极反应式是Cu-2e-===Cu2+ C.甘汞电极电极反应式是2Hg+2Cl--2e-===Hg2Cl2 D.测定过程中,甘汞电极内部KCl晶体可能增多 答案　D 解析　正极电势高于负极电势,由表中数据和图示可知,当甘汞电极作正极时,正极得电子,盐桥中的阳离子移向甘汞电极,当甘汞电极作负极时,负极失电子,盐桥中的阴离子移向甘汞电极,A错误;若M为Cu,则甘汞电极为负极,铜作正极,正极得电子,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,B错误;当甘汞电极作负极时失电子,电极反应式为2Hg+2Cl--2e-===Hg2Cl2,但当甘汞电极作正极时得电子,电极反应式为Hg2Cl2+2e-===2Hg+2Cl-,C错误;当甘汞电极作正极,正极得电子,电极反应式为Hg2Cl2+2e-===2Hg+2Cl-,为保证溶液呈电中性,盐桥中的钾离子移向甘汞电极;当甘汞电极作负极时失电子,电极反应式为2Hg+2Cl--2e-===Hg2Cl2,为保证溶液呈电中性,盐桥的氯离子移向甘汞电极,因此测定过程中,甘汞电极内部KCl晶体可能增多,D正确。 13.通过电化学循环法可将H2S转化为H2SO4和H2(如图所示)。其中氧化过程发生如下两步反应:H2S+H2SO4===SO2↑+S↓+2H2O、S+O2===SO2。 (1)电极a上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)理论上1 mol H2S参加反应可产生H2的物质的量为　　　　。  答案　(1)SO2-2e-+2H2O===4H++S (2)2 mol 解析　(1)由图可知,该装置为原电池,电极a为电池的负极,通入的二氧化硫气体在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸,电极反应式为SO2-2e-+2H2O===4H++S。(2)由反应H2S+H2SO4===SO2↑+S↓+2H2O、S+O2===SO2可知,1 mol H2S参加反应时,负极上有2 mol二氧化硫参与放电,由得失电子守恒可得:2 mol×2=n(H2)×2,解得n(H2)=2 mol。 14.化学电源分为一次电池、二次电池和燃料电池,它们在生产生活中具有广泛的应用及发展前景。 (1)一种可充电的“锂-空气电池”的工作原理如图1所示。 ①电池放电过程中,金属锂发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。  ②电池正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)镍镉电池是二次电池,其工作原理如图2所示(L为小灯泡,K1、K2为开关,a、b为直流电源的两极)。 ①断开K2、闭合K1,此时镍镉电池的能量转化形式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②电极B发生氧化反应过程中,溶液中KOH浓度　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  (3)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图3所示,两电极之间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。 ①电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  放电过程中需补充的物质A为　　　　(填化学式)。  ②电池工作时每消耗标准状况下22.4 L O2,电路中转移电子的数目为　　　　 NA。  答案　(1)①氧化　②O2+4e-+2H2O===4OH- (2)①化学能→电能　②减小 (3)①HCOO-+2OH--2e-===HC+H2O　H2SO4　②4 解析　(1)①金属锂作负极,发生氧化反应,空气中的氧气在正极反应。②正极电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-。(2)①断开K2、闭合K1,是原电池,化学能转化为电能,电极A作负极发生氧化反应,B作正极,发生还原反应。②当断开K1、闭合K2,是电解池,电极B作阳极,发生氧化反应,电池总反应式:Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiOOH+2H2O,溶液中KOH浓度减小。(3)①HCOOH燃料电池,左侧作负极,右侧作正极,由图示可知,电池负极上的HCOO-被氧化为HC,负极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-===HC+H2O,正极电极反应式:Fe3++e-===Fe2+,加入物质A发生的离子反应为4Fe2++4H++O2===4Fe3++2H2O,消耗H+,K2SO4从装置中流出,故加入的物质A为H2SO4,电池总反应为2HCOOH+2OH-+O2===2HC+2H2O。②理论上每消耗标准状况下22.4 L O2,即1 mol氧气,转移4 mol电子,即电路中转移电子的数目为4NA。 学科网（北京）股份有限公司 $