第02讲 化学能转化为电能——电池（暑假预习讲义）新高二化学鲁科版

第01讲 化学反应的热效应 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.结合生活中干电池、手机充电、电动车电池、氢氧燃料电池等实例，从能量变化角度区分化学能与电能的转化形式，记住原电池反应的基本含义。 2.从氧化还原反应本质、电子转移角度，初步理解原电池的工作原理，知道电极反应与总反应的关系。 3.认识原电池的构成条件，能判断常见装置是否能构成原电池，会判断原电池的正负极。 4.了解常见化学电源（一次电池、二次电池、燃料电池）的工作原理与特点，初步知晓原电池原理在金属防护中的应用。 预习重点 1.原电池的基本原理与构成条件：能发生自发的氧化还原反应、两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路。 2.正负极判断与电极反应式书写：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，总反应为两电极反应的加和。 3.化学电源的分类与特点：一次电池（如锌锰干电池）、二次电池（如铅蓄电池）、燃料电池（如氢氧燃料电池）的反应原理与优缺点。 4.原电池原理的应用：金属的电化学防护（牺牲阳极法、外加电流法）、加快氧化还原反应速率、设计原电池装置。 预习难点  1.原电池装置中电子流向、离子移动方向与氧化还原反应的对应关系，易混淆电子流向与电流方向、离子移动方向。 2.复杂电极反应式的书写：尤其是电解质环境（酸性 / 碱性 / 熔融盐）对反应产物的影响，配平时易忽略电荷守恒与原子守恒。 3.陌生化学电源（如新型燃料电池、金属空气电池）的工作原理分析：结合总反应判断正负极、写出电极反应式，易受装置图干扰。 4.从能量转化与氧化还原本质两个角度，理解原电池反应中 “化学能转化为电能” 的过程，区分原电池与电解池的核心差异。 情｜境｜启｜思 观察这四幅图：锌锰干电池能为遥控器、闹钟供电，把化学能直接转化为电能；电动车锂电池可以反复充放电，实现化学能与电能的循环转化；氢氧燃料电池能持续为设备提供高效、清洁的电能； 而钢铁生锈的过程，却在无声中消耗金属材料，化学能以热能形式散失，造成资源损耗。同样是发生氧化还原反应，为什么干电池、锂电池和燃料电池能将化学能定向转化为电能为我们所用，而钢铁生锈却只会造成材料的腐蚀与能量的浪费？我们如何通过控制反应装置和条件，让自发的氧化还原反应稳定、持续地向外输出电能，同时避免金属材料被腐蚀？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 原电池的工作原理 1．铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生________ 锌片质量________，铜片质量________ (b) 发生________ 锌片质量________，铜片质量________ (3)电极材料及电极反应 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 ________________ ________________ 反应类型 ________反应 ________反应 电池反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 电子流向 由________极通过导线流向________极 离子移向 阳离子移向________极，阴离子移向________极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2．原电池的工作原理 (1)原电池 ①定义：能把________转化为________的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极：电子________的一极，发生________反应； 正极：电子________的一极，发生________反应。 ③原电池的构成条件。 a．两个活泼性不同的电极(两种金属或一种________和一种能导电的________)。 b．将电极插入________溶液。 c．构成闭合回路。 d．能自发发生的________反应。 (2)工作原理 外电路中电子由________极流向________极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向________极，阳离子移向________极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 3.原电池的正负极判断 如下图所示： 装置 现象 1．锌片不断溶解 2．铜片表面有气泡产生 3．铜片周围PH增大 1．锌片质量减小，铜片质量增加 2．铜片周围溶液颜色变深 1．镁片表面有气泡产生 常见判断依据 判断依据 负极 正极 1 依据电极材料 一般为活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 2 依据电子/电流流动方向 电子流出极/电流流入极 电子流入极/电流流出极 3 依据电解质离子流动方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 4 依据电极反应 ________反应 ________反应 5 依据电极质量变化 减小 可能增大 6 依据有无气泡产生 无气泡放出 可能有气泡放出（H2） 7 依据电极附近PH变化 —— PH________ 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁——铝原电池以稀硫酸为电解液，镁为负极；以氢氧化钠为电解液，铝为负极。 【特别提醒】① 本质是自发氧化还原反应，负极失电子被氧化，正极得电子被还原；② 电子由负极经外电路流向正极，电流方向相反；③ 电解质溶液中，阳离子移向正极、阴离子移向负极，构成闭合回路；④ 需注意电极判断、离子移动方向与电极反应式书写，尤其要区分酸性 / 碱性介质对产物的影响，避免混淆电子流向与电流方向。 【例1】下列关于原电池的说法正确的是 A．原电池是将电能转化为化学能的装置 B．原电池中，负极发生还原反应 C．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 D．原电池中，电子从负极经导线流向正极 【即练1】下图为氢氧燃料电池构造示意图，按照此图的提示，下列叙述正确的是 A．a电极是正极 B．气体B是H2 C．b电极的反应方程式为 D．电子由a经过灯泡流向b 【即练2】以酸性溶液为电解质的氢氧燃料电池装置示意图如下(质子交换膜只允许通过)。下列说法错误的是 A．通入的一极为正极，发生氧化反应 B．负极的电极反应式为 C．电池工作时，电解质溶液中的向正极移动 D．该电池工作时化学能转化为电能 知识点02 原电池工作原理的应用 1．增大氧化还原反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为负极，发生________反应，较不活泼金属为正极，发生________反应 实例 两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性：a＞b 3.设计原电池 (1)理论上，任何一个自发的________反应都可以设计成原电池。 (2)设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 ________________________________ 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：________________________ 还原反应(正极)：________________________ 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 画出示意图 【特别提醒】① 金属防护中，牺牲阳极法需选比被保护金属更活泼的金属作负极，避免接反；② 加快反应速率，如粗锌与稀硫酸制氢气比纯锌快，因形成原电池；③ 设计原电池需满足 “自发氧化还原、两个电极、电解质溶液、闭合回路”；④ 化学电源中，一次电池、二次电池、燃料电池的电极反应式需结合电解质环境书写，注意充放电方向差异，避免混淆。 【例2】下列有关电化学知识的描述正确的是 A．从理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池 B．某电池反应，正极为Cu，发生氧化反应 C．铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁为负极，铜为正极 D．反应可放出大量的热，故可把该反应设计为原电池，使其中的化学能转化为电能 【即练3】为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），通过巧妙的构思，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： (1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触），向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是____________________。甲同学的设计思路是____________________。 (2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加____溶液，进而观察到的现象是________________。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是_____________。 (3)请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选），探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象）______________。 【即练4】M、N、P、E四种金属，已知：①；②M、P用导线连接放入溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应式分别为，。则这四种金属的还原性的强弱顺序是 A． B． C． D． 知识点03 原电池的工作原理探究及电极反应式书写和注意事项 1.原电池的工作原理探究 甲　　　 　　　　乙 【探究1】打开甲、乙两装置中的K1与K2，检流计及锌片有何现象？ 【解答】_________________________________________________________________________ 【探究2】闭合K1、K2，甲、乙装置中的检流计、铜片及锌片有何现象？ 【解答】_________________________________________________________________________ 【探究3】乙中盐桥的作用是什么？ 【解答】_________________________________________________________________________ 【探究4】甲、乙两原电池中哪个工作效率高？ 【解答】_________________________________________________________________________ 【探究5】原电池的工作原理(以铜锌原电池为例，画出示意图) 【解答】 2.电极反应式书写和注意事项 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 二次电池 1．铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (1)负极是_________，正极是_________，电解质溶液是_________。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； ③放电过程中，负极质量的变化是_________，H2SO4溶液的浓度_________。 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将_________和_________的化学能直接转化为_________的化学电源。电极本身不包含_________，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生_________反应，氧气在原电池正极发生_________反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 3．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_________，首先变成O2－，O2－能否存在要看_________。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 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－ 【特别提醒】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 【例3】某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。 （1）写出甲池中发生的有关电极反应式：负极__________，正极_____________。 （2）乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为___________。 （3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________（填写元素符号，下同）活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。 （4）由此实验，可得到如下哪些结论？________。 a．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质 b．镁的金属性不一定比铝的金属性强 c．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 d．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析 （5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法________（填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：__________。 【即练5】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．放电一段时间后电池内pH减小 D．正极的电极反应式为： 【即练6】以甲醇为燃料的新型电池是目前研究的热点，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。 (1)B极为电池的______（填“正”或“负”）极，发生______（填“氧化”或“还原”）反应 (2)B电极上发生的电极反应为______。 (3)燃料电池已走进新能源车的发动机。燃料电池较内燃机具有______（任填1点）的优点，因此具有广阔的发展前景。 1．锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是 A．正极反应为Zn-2e-=Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 2．纸电池由电极、电解液和隔离膜组成(如下图所示)，电极和电解液均“嵌”在纸中。某学生根据纸电池的结构示意图，利用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易电池，用电流表测试指针发生偏转(总反应为)。下列说法不正确的是 A．该原电池电解液是NaCl溶液 B．纸电池减小电板间距离，可增大电流 C．电子从锌片经电解液流向铜片 D．Zn片为负极，正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH- 3．用A．B．C．D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是 实验装置 甲 乙 丙 实验现象 A不断溶解 C的表面有红色固体析出 A上有气泡产生 A．装置甲中的B金属是原电池的负极 B．装置乙中，外电路中电流的流向为 C．装置丙中溶液里的移向A D．四种金属的活动性由强到弱的顺序是 4．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有—琼脂的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B．正极反应式为 C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D．将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同 5．下图中甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是 A．乙图电池反应的离子方程式为： B．甲图当有1mol电子通过外电路时，正极有59gCo析出 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．反应不能发生 6．某原电池装置如图所示，电池总反应为。 (1)当电路中转移时，交换膜左侧溶液中约减少___________离子。交换膜右侧溶液中___________(填“<”“>”或“=”)(忽略溶液体积变化)。 (2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有氯气(标准状况)参与反应，则必有______________________(填离子符号)由交换膜___________侧通过交换膜向___________侧迁移。 7．根据如图回答下列问题： (1)—盐酸 负极：___________； 正极：___________； 总反应：___________。 (2)溶液 负极：； 正极：___________； 总反应：。 (3)铁—铜溶液 负极：___________； 正极：___________； 总反应：___________。 (4)铁—铜—稀硝酸 负极：___________； 正极：； 总反应：。 8．为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题： (1)此装置工作时，可以观察到的现象是_______，电池总反应式为_______。 (2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成_______，铜和铜盐溶液组成_______，中间通过盐桥连接起来。 (3)电池工作时，硫酸锌溶液中向_______移动，硫酸铜溶液中向_______移动。 (4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过_______的定向移动来导电的。在工作时，K+移向_______。 9．直接乙醇燃料电池()具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为___________。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为___________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是___________。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为___________，通过质子交换膜的离子是___________。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，向电极___________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为___________。 10．电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。 (1)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。 ①A电极的电极反应式为___________。 ②下列关于该电池的说法正确的是___________。 A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电池工作一段时间，溶液的pH不变 D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8 mol (2)以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 写出负极电极反应式___________。 (3)一种乙醇燃料电池，使用的电解质溶液是2 mol·L-1的KOH溶液。请写出负极的电极反应式___________；每消耗4.6 g乙醇转移的电子数为___________。 (4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是___________。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第01讲 化学反应的热效应 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.结合生活中干电池、手机充电、电动车电池、氢氧燃料电池等实例，从能量变化角度区分化学能与电能的转化形式，记住原电池反应的基本含义。 2.从氧化还原反应本质、电子转移角度，初步理解原电池的工作原理，知道电极反应与总反应的关系。 3.认识原电池的构成条件，能判断常见装置是否能构成原电池，会判断原电池的正负极。 4.了解常见化学电源（一次电池、二次电池、燃料电池）的工作原理与特点，初步知晓原电池原理在金属防护中的应用。 预习重点 1.原电池的基本原理与构成条件：能发生自发的氧化还原反应、两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路。 2.正负极判断与电极反应式书写：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，总反应为两电极反应的加和。 3.化学电源的分类与特点：一次电池（如锌锰干电池）、二次电池（如铅蓄电池）、燃料电池（如氢氧燃料电池）的反应原理与优缺点。 4.原电池原理的应用：金属的电化学防护（牺牲阳极法、外加电流法）、加快氧化还原反应速率、设计原电池装置。 预习难点  1.原电池装置中电子流向、离子移动方向与氧化还原反应的对应关系，易混淆电子流向与电流方向、离子移动方向。 2.复杂电极反应式的书写：尤其是电解质环境（酸性 / 碱性 / 熔融盐）对反应产物的影响，配平时易忽略电荷守恒与原子守恒。 3.陌生化学电源（如新型燃料电池、金属空气电池）的工作原理分析：结合总反应判断正负极、写出电极反应式，易受装置图干扰。 4.从能量转化与氧化还原本质两个角度，理解原电池反应中 “化学能转化为电能” 的过程，区分原电池与电解池的核心差异。 情｜境｜启｜思 观察这四幅图：锌锰干电池能为遥控器、闹钟供电，把化学能直接转化为电能；电动车锂电池可以反复充放电，实现化学能与电能的循环转化；氢氧燃料电池能持续为设备提供高效、清洁的电能； 而钢铁生锈的过程，却在无声中消耗金属材料，化学能以热能形式散失，造成资源损耗。同样是发生氧化还原反应，为什么干电池、锂电池和燃料电池能将化学能定向转化为电能为我们所用，而钢铁生锈却只会造成材料的腐蚀与能量的浪费？我们如何通过控制反应装置和条件，让自发的氧化还原反应稳定、持续地向外输出电能，同时避免金属材料被腐蚀？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 原电池的工作原理 1．铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 (b) 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 (3)电极材料及电极反应 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 电池反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 电子流向 由锌极通过导线流向铜极 离子移向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2．原电池的工作原理 (1)原电池 ①定义：能把化学能转化为电能的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极：电子流出的一极，发生氧化反应； 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 ③原电池的构成条件。 a．两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。 b．将电极插入电解质溶液。 c．构成闭合回路。 d．能自发发生的氧化还原反应。 (2)工作原理 外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 3.原电池的正负极判断 如下图所示： 装置 现象 1．锌片不断溶解 2．铜片表面有气泡产生 3．铜片周围PH增大 1．锌片质量减小，铜片质量增加 2．铜片周围溶液颜色变深 1．镁片表面有气泡产生 常见判断依据 判断依据 负极 正极 1 依据电极材料 一般为活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 2 依据电子/电流流动方向 电子流出极/电流流入极 电子流入极/电流流出极 3 依据电解质离子流动方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 4 依据电极反应 氧化反应 还原反应 5 依据电极质量变化 减小 可能增大 6 依据有无气泡产生 无气泡放出 可能有气泡放出（H2） 7 依据电极附近PH变化 —— PH增大 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁——铝原电池以稀硫酸为电解液，镁为负极；以氢氧化钠为电解液，铝为负极。 【特别提醒】① 本质是自发氧化还原反应，负极失电子被氧化，正极得电子被还原；② 电子由负极经外电路流向正极，电流方向相反；③ 电解质溶液中，阳离子移向正极、阴离子移向负极，构成闭合回路；④ 需注意电极判断、离子移动方向与电极反应式书写，尤其要区分酸性 / 碱性介质对产物的影响，避免混淆电子流向与电流方向。 【例1】下列关于原电池的说法正确的是 A．原电池是将电能转化为化学能的装置 B．原电池中，负极发生还原反应 C．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 D．原电池中，电子从负极经导线流向正极 【答案】D 【详解】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，将电能转化为化学能的装置为电解池，A错误； B．原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应，B错误； C．构成原电池的两个电极不一定是两种不同金属，也可以是金属与导电非金属（如石墨），燃料电池中两极还可以都是惰性电极，C错误； D．原电池中负极失电子，电子从负极经外电路导线流向正极，D正确； 故答案为D。 【即练1】下图为氢氧燃料电池构造示意图，按照此图的提示，下列叙述正确的是 A．a电极是正极 B．气体B是H2 C．b电极的反应方程式为 D．电子由a经过灯泡流向b 【答案】D 【分析】由题给示意图可知，氢离子向b极移动，则通入氢气的a电极为燃料电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，通入空气的b极为正极，酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水； 【详解】A．氢离子从a极向b极移动，则通入氢气的a电极为燃料电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子，a极是负极，故A错误； B．a极是负极氢气，则b极为正极氧气，在酸性条件下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，所以气体B是氧气，故B错误； C．b电极的反应方程式为：，故C错误； D．电池工作时，电子由负极通过灯泡流向正极，则电子由a极通过灯泡流向b极，故D正确； 答案选D。 【即练2】以酸性溶液为电解质的氢氧燃料电池装置示意图如下(质子交换膜只允许通过)。下列说法错误的是 A．通入的一极为正极，发生氧化反应 B．负极的电极反应式为 C．电池工作时，电解质溶液中的向正极移动 D．该电池工作时化学能转化为电能 【答案】A 【分析】在该氢氧燃料电池中，通入的燃料失去电子发生氧化反应，通氢气的一极为原电池负极；通入的一极得到电子，发生还原反应，为原电池正极。 【详解】A．通入的一极为正极，得到电子，发生还原反应，A错误； B．通入的一极为负极，失去电子，负极的电极式为，B正确； C．原电池中，阳离子移向正极，电解质溶液中的向正极移动，C正确； D．燃料电池属于原电池，工作时可将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，D正确； 故选A。 知识点02 原电池工作原理的应用 1．增大氧化还原反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为负极，发生氧化反应，较不活泼金属为正极，发生还原反应 实例 两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性：a＞b 3.设计原电池 (1)理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。 (2)设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 画出示意图 【特别提醒】① 金属防护中，牺牲阳极法需选比被保护金属更活泼的金属作负极，避免接反；② 加快反应速率，如粗锌与稀硫酸制氢气比纯锌快，因形成原电池；③ 设计原电池需满足 “自发氧化还原、两个电极、电解质溶液、闭合回路”；④ 化学电源中，一次电池、二次电池、燃料电池的电极反应式需结合电解质环境书写，注意充放电方向差异，避免混淆。 【例2】下列有关电化学知识的描述正确的是 A．从理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池 B．某电池反应，正极为Cu，发生氧化反应 C．铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁为负极，铜为正极 D．反应可放出大量的热，故可把该反应设计为原电池，使其中的化学能转化为电能 【答案】A 【详解】A．任何能自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成原电池，A正确； B．在该反应中，Cu失去电子被氧化，应作为负极；正极应发生还原反应（如Ag+被还原），因此“正极为Cu”的说法错误，B错误； C．在浓硝酸中，铁发生钝化而铜持续反应，铜作为负极被氧化，铁不是负极，C错误； D．该反应不是氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，D错误； 答案选A。 【即练3】为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器（用品），通过巧妙的构思，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： (1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部（铜与锌不接触），向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是____________________。甲同学的设计思路是____________________。 (2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加____溶液，进而观察到的现象是________________。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是_____________。 (3)请你再单独设计一个简单的实验（试剂、仪器自选），探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱（简要说明操作和现象）______________。 【答案】(1) 锌片上有气泡产生，铜片上无气泡 锌能置换出酸中的氢，而铜不能 (2) 锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快 活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来（或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池，Zn为负极） (3)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色，加铜片的试管中溶液颜色不变（其他合理答案也可） 【详解】（1）甲同学用两种金属放到酸中是否产生气泡或产生气泡的快慢来比较金属活动性强弱，锌和稀硫酸反应产生氢气，所以锌表面有气泡产生，铜和稀硫酸不反应，所以铜片上没有气泡产生，其设计思路为：锌能置换出酸中的氢，而铜不能。 （2）乙同学在甲的基础上，向烧杯中滴加CuSO4溶液，锌与硫酸铜发生置换反应生成的铜附在锌表面形成微型原电池，锌作负极而加速被腐蚀，所以加快了反应速率，产生气泡的速率加快，说明锌比铜活泼，观察到的现象是锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快。 （3）在金属活动性顺序中，活动性较强的金属能将活动性较弱的金属从其盐溶液中置换出来，所以可以分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色，加铜片的试管中溶液颜色不变，锌能与溶液反应，说明活动性Zn>Fe；铜不能与溶液反应，说明活动性Fe>Cu。因此，活动性Zn>Cu。 【即练4】M、N、P、E四种金属，已知：①；②M、P用导线连接放入溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应式分别为，。则这四种金属的还原性的强弱顺序是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】金属的活动性越强，其还原性越强，由①可知，金属活动性：；M、P用导线连接放入溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：；由③可知，N作原电池的负极，故金属活动性：，综上所述，金属的还原性：； 故选A。 知识点03 原电池的工作原理探究及电极反应式书写和注意事项 1.原电池的工作原理探究 甲　　　 　　　　乙 【探究1】打开甲、乙两装置中的K1与K2，检流计及锌片有何现象？ 【解答】检流计指针均不发生偏转，甲装置中锌片溶解且有气泡产生，乙装置中锌片上无明显变化。 【探究2】闭合K1、K2，甲、乙装置中的检流计、铜片及锌片有何现象？ 【解答】检流计指针发生偏转，铜片上均有气泡生成，锌片均溶解。 【探究3】乙中盐桥的作用是什么？ 【解答】离子在盐桥中能够定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。 【探究4】甲、乙两原电池中哪个工作效率高？ 【解答】乙电池工作效率高，甲电池中锌片和硫酸电解质溶液直接接触，少量锌会与硫酸直接反应，降低工作效率。 【探究5】原电池的工作原理(以铜锌原电池为例，画出示意图) 【解答】 2.电极反应式书写和注意事项 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 二次电池 1．铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 (2)放电反应原理 ①负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； ②正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； ③放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 一般的燃料电池大多是可燃性物质(主要是可燃性气体或蒸气)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在原电池负极发生氧化反应，氧气在原电池正极发生还原反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是氧化剂(如O2)得电子发生还原反应。 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 3．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 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－ 【特别提醒】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 【例3】某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。 （1）写出甲池中发生的有关电极反应式：负极__________，正极_____________。 （2）乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为___________。 （3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________（填写元素符号，下同）活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。 （4）由此实验，可得到如下哪些结论？________。 a．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质 b．镁的金属性不一定比铝的金属性强 c．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 d．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析 （5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法________（填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：__________。 【答案】 Mg－2e－=Mg2＋ 2H＋＋2e－=H2↑ Al 还原 2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑ Mg Al ad 不可靠 根据电路中电流的方向或电子转移的方向 【详解】（1）甲池中Mg的金属性强于铝，电池总反应方程式为Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑，金属性强的Mg做负极，负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋，Al做正极，正极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，故答案为：Mg－2e－=Mg2＋；2H＋＋2e－=H2↑； （2）乙池中铝能与氢氧化钠溶液反应，镁不能与氢氧化钠溶液反应，电池总反应方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑，Al失去电子发生氧化反应，做原电池的负极，Mg做正极，水在正极上得到电子发生还原反应，故答案为：Al；还原；2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO＋3H2↑； （3）甲池中Mg为负极，Al为正极，乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则由甲池判断可得Mg活动性强，由乙池判断可得Al活动性强，故答案为：Mg；Al； （4）a．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故正确； b．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故错误； c．该实验说明电解质溶液的性质影响原电池的正负极，不能说明金属活动性顺序过时，故错误； d．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故正确； ad正确，故答案为：ad； （5）由实验可知，原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致两极发生改变，该实验证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，应将两种金属电极连上电流计而构成原电池，利用电流计检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极，故答案为：不可靠；根据电路中电流的方向或电子转移的方向。 【即练5】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．放电一段时间后电池内pH减小 D．正极的电极反应式为： 【答案】D 【详解】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，为正极，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．根据电池总反应可知水会不断被消耗，电解质溶液即KOH溶液的浓度会增大，pH值增大，C错误； D．该电池为碱性环境，正极的电极反应式为，D正确； 故答案选D。 【即练6】以甲醇为燃料的新型电池是目前研究的热点，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。 (1)B极为电池的______（填“正”或“负”）极，发生______（填“氧化”或“还原”）反应 (2)B电极上发生的电极反应为______。 (3)燃料电池已走进新能源车的发动机。燃料电池较内燃机具有______（任填1点）的优点，因此具有广阔的发展前景。 【答案】(1) 负 氧化 (2) (3)能量转化效率高．绿色友好 【详解】（1）由题中图示可知，B极加入甲醇，发生氧化反应，为电池的负极； （2）总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，正极反应式为O2+4e-=2O2-，两式相减，负极反应式为； （3）燃料电池较内燃机具有能量转化效率高，绿色友好的优点； 1．锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是 A．正极反应为Zn-2e-=Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【答案】B 【分析】根据装置图，Zn比Cu活泼，则Zn极为负极，发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+；Cu极为正极，发生还原反应：Cu2++2e-=Cu；电池内电路中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 【详解】A．分析可知，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，A错误； B．Zn极为负极，发生Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，电池反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，B正确； C．在外电路中，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极，C错误； D．电池内电路中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中的K+移向正极区，即CuSO4溶液，D错误； 故选B。 2．纸电池由电极、电解液和隔离膜组成(如下图所示)，电极和电解液均“嵌”在纸中。某学生根据纸电池的结构示意图，利用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜，用铜片与锌片制作了一个简易电池，用电流表测试指针发生偏转(总反应为)。下列说法不正确的是 A．该原电池电解液是NaCl溶液 B．纸电池减小电板间距离，可增大电流 C．电子从锌片经电解液流向铜片 D．Zn片为负极，正极电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH- 【答案】C 【分析】根据总反应方程式可知：Zn为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；Cu片作正极，发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。溶液中阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。 【详解】A．该原电池使用氯化钠和蒸馏水制备电解液，因此电解液为NaCl溶液，A正确； B．减小电极间距离可缩短离子移动路径，从而降低了电池的内阻，根据闭合电路欧姆定律，电流增大，B正确； C．电子只能通过外电路即通过导线流动，在电解液中是离子定向移动，电子不能经电解液传递，C错误； D．Zn比Cu活泼，Zn作负极，Cu作正极，正极上O2得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，D正确； 故合理选项是C。 3．用A．B．C．D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是 实验装置 甲 乙 丙 实验现象 A不断溶解 C的表面有红色固体析出 A上有气泡产生 A．装置甲中的B金属是原电池的负极 B．装置乙中，外电路中电流的流向为 C．装置丙中溶液里的移向A D．四种金属的活动性由强到弱的顺序是 【答案】D 【详解】A．装置甲中A不断溶解，说明A发生氧化反应，为原电池负极，B为正极，A错误； B．装置乙中C表面有红色固体（）析出，说明C为正极（在C上得电子），则B为负极，外电路电流方向为正极→负极，即，B错误； C．装置丙中A上有气泡（）产生，说明A为正极（在A上得电子），D为负极，溶液中阴离子（）移向D（负极），C错误； D．由甲：A不断溶解（A为负极），得活动性A>B；乙：C为正极（B为负极），得活动性B>C；丙：A为正极（D为负极），得活动性D>A；综合为D>A>B>C，D正确； 故答案选D。 4．用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有—琼脂的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极 B．正极反应式为 C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 D．将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池的总反应相同 【答案】D 【分析】用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有—琼脂的U形管)构成一个原电池，铜比银活泼，则铜片是负极，形成半电池：铜片-溶液，银片是正极，形成半电池：银片-溶液。 【详解】A．电流方向应为正极流向到负极，即由银电极流向铜电极，A错误； B．正极反应应为Ag++e-=Ag，B错误； C．取出盐桥后无法形成闭合回路，原电池停止工作，C错误； D．原电池总反应与铜直接置换Ag的反应均为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，D正确； 故选D。 5．下图中甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是 A．乙图电池反应的离子方程式为： B．甲图当有1mol电子通过外电路时，正极有59gCo析出 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．反应不能发生 【答案】B 【分析】甲电池Cd为负极、Co为正极，电池总反应为，乙电池Co为负极、Ag为正极，发生总反应为。 【详解】A．由图可知，图乙中Co为负极、Ag为正极，总反应中Co被Ag+氧化离子方程式为，A正确； B．由得失电子守恒有关系，则外电路中有2mol电子通过时正极有59gCo析出，B错误； C．盐桥的作用是形成闭合回路和平衡电荷，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，使两边溶液保持电中性，C正确； D．甲电池Cd为负极、Co为正极，则氧化性Co2+＞Cd2+，乙电池Co为负极、Ag为正极，则氧化性Ag+＞Co2+，因此反应不发生能，D正确； 故选B。 6．某原电池装置如图所示，电池总反应为。 (1)当电路中转移时，交换膜左侧溶液中约减少___________离子。交换膜右侧溶液中___________(填“<”“>”或“=”)(忽略溶液体积变化)。 (2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有氯气(标准状况)参与反应，则必有______________________(填离子符号)由交换膜___________侧通过交换膜向___________侧迁移。 【答案】(1) > (2) 1 右 左 【详解】【小题1】电池正极电极反应式为，负极电极反应式为，根据电荷守恒，转移电子，必有沉淀，隔膜只允许氢离子通过，为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少离子，交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大。 【小题2】。正极的电极反应式为，负极的电极反应式为，交换膜右侧溶液中增加了负电荷(或增加了)，左侧减少了负电荷(或减少了)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子通过交换膜，不允许通过，为了维持电荷平衡，必有从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移。 7．根据如图回答下列问题： (1)—盐酸 负极：___________； 正极：___________； 总反应：___________。 (2)溶液 负极：； 正极：___________； 总反应：。 (3)铁—铜溶液 负极：___________； 正极：___________； 总反应：___________。 (4)铁—铜—稀硝酸 负极：___________； 正极：； 总反应：。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）在金属活动性顺序中， 比活泼，当、同时浸入盐酸形成原电池，更容易失去电子，所以作负极，作正极； 失去电子，被氧化为，负极电极反应为：；盐酸中的移动到正极得到电子，被还原为，电极反应式为：；将正、负极电极反应相加，得到总反应：； （2）当、同时浸入溶液形成原电池，此时能与溶液反应，而不与溶液反应，此时作负极，作正极；负极失去电子，被氧化为，负极电极反应为：；水中的氢离子在正极得到电子，被还原为，正极电极反应式为：；电池总反应为：； （3）、同时浸入溶液形成原电池，比活泼，所以作负极，作正极；失去电子，被氧化为，负极电极反应为：；溶液中的移动到正极得到电子，被还原为，电极反应式为：；将正、负极电极反应相加，得到总反应：； （4）、同时浸入稀硝酸形成原电池，比活泼，所以作负极，作正极；失去电子，被氧化为，负极电极反应为：；稀硝酸中的在正极得到电子，被还原为，电极反应式为：；将正、负极电极反应相加，得到总反应：。 8．为了避免锌片与Cu2+直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题： (1)此装置工作时，可以观察到的现象是_______，电池总反应式为_______。 (2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成_______，铜和铜盐溶液组成_______，中间通过盐桥连接起来。 (3)电池工作时，硫酸锌溶液中向_______移动，硫酸铜溶液中向_______移动。 (4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过_______的定向移动来导电的。在工作时，K+移向_______。 【答案】(1) Zn电极逐渐变细，Cu电极逐渐变粗，CuSO4溶液颜色逐渐变浅； Zn+Cu2+═Zn2++Cu (2) 锌半电池 铜半电池 (3) 左 左 (4) 离子 硫酸铜溶液 【详解】（1）原电池中负极失电子，锌失电子作负极，锌电极逐渐变细，正极上溶液中的铜离子得电子生成铜单质，所以铜电极逐渐变粗，电池总反应为Zn+Cu2+═Zn2++Cu，故答案为：Zn电极逐渐变细，Cu电极逐渐变粗，CuSO4溶液颜色逐渐变浅；Zn+Cu2+═Zn2++Cu； （2）锌和锌盐溶液组成锌半电池，铜和铜盐溶液组成铜半电池，故答案为：锌半电池；铜半电池； （3）原电池中阴离子向负极移动，溶液中阴离子向负极移动，即硫酸锌溶液中向左移动，硫酸铜溶液中向左移动，故答案为：左；左； （4）盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过离子移动导电，阳离子移向正极，即盐桥中K+向硫酸铜溶液移动，故答案为：离子；硫酸铜溶液。 9．直接乙醇燃料电池()具有很多优点，引起了人们的研究兴趣。现有以下三种乙醇燃料电池。 (1)三种乙醇燃料电池中正极反应物均为___________。 (2)碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为___________，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断降低，其原因是___________。 (3)酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为___________，通过质子交换膜的离子是___________。 (4)熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，向电极___________(填“a”或“b”)移动，电极b上发生的电极反应式为___________。 【答案】(1) (2) 空气中的会与溶液反应，降低溶液碱性，同时反应中也会消耗 (3) (4) a 【详解】（1）三种乙醇燃料电池中由于正极发生还原反应，所以正极反应物均为O2； （2）碱性乙醇燃料电池中，乙醇在电极a(负极)发生氧化反应，结合碱性环境，乙醇失电子生成碳酸根离子和水，电极反应式为；若使用空气代替氧气，空气中的二氧化碳会与碱反应，同时反应中也会消耗，导致碱性下降更快； （3）酸性乙醇燃料电池中，电极b为正极，氧气在正极得电子结合氢离子生成水，电极反应式为，通过质子交换膜的是H+； （4）熔融盐乙醇燃料电池中，选择熔融碳酸钾为介质，a电极为负极，碳酸根向负极移动，电极b为正极，氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子，电极反应式为。 10．电化学技术在处理污染气体领域的应用广泛。 (1)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，又能提供电能，装置如图所示。 ①A电极的电极反应式为___________。 ②下列关于该电池的说法正确的是___________。 A．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电池工作一段时间，溶液的pH不变 D．当有4.48 L NO2被处理时，转移电子物质的量为0.8 mol (2)以含SO2废气为原料，用电化学方法制取硫酸。装置如图。 写出负极电极反应式___________。 (3)一种乙醇燃料电池，使用的电解质溶液是2 mol·L-1的KOH溶液。请写出负极的电极反应式___________；每消耗4.6 g乙醇转移的电子数为___________。 (4)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，该电池总反应的化学方程式是___________。 【答案】(1) B (2) (3) (4) 【详解】（1）①该装置为原电池，根据原电池总反应可知，A电极通入的转化为，N元素化合价由-3价升高为0价，失去电子，发生氧化反应，该电极为负极，电极反应式为；B电极为正极，电极反应式为。 ②A．原电池电子从负极沿导线移向正极，即从左侧A电极经过负载后流向右侧B电极，A错误；B．从电极反应式可知，A电极（负极）有消耗，而B电极（正极）有生成，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，可以使由B电极（正极）移向A电极（负极），B正确；C．根据总反应可知，反应有生成，电池工作一段时间，降低浓度，溶液的pH降低，C错误；D．未明确气体体积是否处于标准状况，4.48 L物质的量不一定是0.2 mol，故转移电子物质的量不一定为0.8 mol，D错误；故选B。 （2）该装置为原电池，其中左侧通入转化为，该电极为负极，右侧通入发生还原反应，该电极为正极，负极电极反应式为。 （3）乙醇燃烧反应为，在使用2 mol·L-1的KOH溶液为电解质溶液的乙醇燃料电池中，生成的与反应生成，故总反应为，乙醇在负极发生氧化反应，转化为，负极电极反应式为；4.6 g乙醇的物质的量为，根据电极反应可知，转移的电子数为。 （4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2，Ni化合价由+3降低为+2，则Al化合价升高，生成，根据得失电子守恒和原子守恒配平该电池总反应的化学方程式是。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $