专题10 化学能与电能 题源2 化学电源-【备战高考】备战2027高考化学母题题源同步练

[答案]BC 解题模型1.2 原电池正、负极的判断方法 (1)依据原电池两极材料：较活泼的金属作负极(K、 Ca、Na等太活泼不能作电极)；较不活泼金属或可导电的 非金属作正极。 (2)根据电流流向或电子流向：电流由正极经外电路流向 原电池的负极：电子则由负极经外电路流向原电池的正极。 (3)根据电解质溶液中离子的移动方向：阳离子移向 原电池正极，阴离子移向原电池负极。 (4)根据原电池中反应类型：原电池的负极总是失电 子，发生氧化反应，其正极总是得电子，发生还原反应。 (5)根据现象判断：电极质量减小的一极是负极，电极 增重或有气泡放出的一极是正极。 [真题3](2020·重庆)如下图所示，将紧紧缠绕不同金属 的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶 液，冷却后形成琼胶（离于在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 ( 铁钉 铁钉 a b A.a中铁钉附近呈现红色 B.b中铁钉上发生还原反应 C.a中铜丝上发生氧化反应 D.b中铝条附近有气泡产生 「解析]铁铜形成的原电池铁作负极，铁铝形成的原电池 铁作正极，中铁被氧化，正极铜丝周围氧气得电子发生还原反 应，生成氢氧根离子使酚酞变红，b中铁钉上氧气得电子发生还 原反应，生成氢氧根离子使酚酞变红，铝条失电子变为铝离子， 无气泡生成。 [答案]B 题源2化学电源 解题模型2.1 常见的化学电源 电池 电极反应 电池反应 Zn+2OH- -2e 锌锰碱性电池 -Zn(()H)2 Zn 2MnO2 2H2)= Zn KOH MnO2 2MnO2+2H2()+ 2MnO(OH)+ 2e- =2MnO(()H) 次 Zn(OH) +20H 电 池 Zn+20H--2e 锌银电池 ZnO+H,O Zn+Ag2 O+H2 O Zn KOH Ag:O Ag2O+H2 ()+2e- -Zn (OH)2 -2Ag =2Ag+2)H 7 电池 电极反应 电池反应 4A1-12e-=4A13+ 海水电池 4A1+6HO+3O 3)2+6H20+12e 铝空气、海水C =4A1()H3 池 =120H Pb(s)+S)片-(aq) 2e-=PbS(),(s) 铅蓄电池 PbO+Pb+ Pb H,SO. PbO2 (s)+4H+(aq) |Pb()2 +S0}(ag)+2e 2H0号 =PbS):(s)+ 2PbS)+2H() 次 2H2O(1) 电 池 H2+20H -2e 镍氢电池 =2H2O 2NiO(OH)+H2 H,OH- 2NiO(OH)+2H2O 放电 NiO(OH +2e 2Ni(OH) 克意2Ni(OH: +20H- 2H2-4e-+4H 氢氧燃料电池 =4H2(O 2H2+(O2 H2OH-O2 (O2+2H2O+4e 2H2O 燃 =40H- 料 总 2CH;OH 160H 池 甲醇燃料电池 -12e 2C()月 2CH3 OH+30 CH OH +12H() +40H- OH-O2 3(02+6H2(0+12e 2CO3-+6H,0 =120H [真题4幻(2021·广东)可用于电动汽车的铝一空气燃料 电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负 极，空气电极为正极。下列说法正确的是 A.以NaCI溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为 O2+2H2O+4e-40H B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为Al+3OH- 3e—Al(OH)3￥ C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的 pH保持不变 D.电池工作时，电于通过外电路从正极流向负极 [解析]以NaCI溶液为电解液时，负极反应为Al一3e 一A13+,正极反应为O2十4e+2HO一一4OH;以NaOH 为电解质时，负极反应为A1-3e+4OH一A1O,+2H2O, 正极反应为O,十4e+2HO一4OH-,电池总反应为4Al十 3O2+4OH一一4AIO2+2HO,反应过程中，OH不断消耗， 溶液H降低。电池工作时，电子通过外电路从负极流向正极。 综上所述，正确的为A项。 [答案]A [真题5](2022·浙江)Li-A1/FeS电池是一种正在开发 的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e 一LiS+Fe,有关该电池的下列说法中正确的是 A.Li一A1在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价 为+1价 B.该电池的电池反应式为：2Li+Fes一LiS+Fe C.负极的电极反应式为：Al-3e一AI D.充电时，阴极发生的电极反应式为：LiS+Fe一2e 2Li+FeS [解析]从组成材料看，负极应该是单质锂，电极反应为： Li一e一Li,A、C项不正确；充电时，阴极即为原电池的负 极，但是反应恰好相反：Li+十e一Li,D项不正确。 [答案]B 解题模型2.2 电极反应式的书写方法 书写电极反应式时，要根据电极材料、电解质溶液分 析电极反应和电极产物，写出电极反应式，还要注意电子 守恒。 (1)负极为活泼金属时，一般失去电子形成可溶性稳 定价态阳离子进入溶液，或进一步与电解质溶液发生反 应；若为燃料电池，负极一般不参与反应，可燃气体失去电 子，生成稳定的氧化产物，或进一步与电解质溶液反应。 (2)正极上，一般是溶液中氧化性最强的微粒获得电 子被还原，生成稳定的还原产物，或进一步与电解质溶液 反应。 (3)正、负两极反应式在得失电子数目相等的前提下， 相加可得电池反应总方程式。 注意：①当两种金属作电极时，若有一金属能与电解质溶 液自发进行反应，则该金属一定作负极；若两金属都能与 电解质溶液反应，或都不反应时，相对活泼的金属应作原 电池的负极。 ②对于二次电池的充电反应的电极反应式，正好是该 电极放电反应的逆反应。 ③燃料电池电极反应书写注意在酸性、中性、碱性环 境中的区别。在正、负极上发生的电极反应不是孤立的， 它往往与电解质溶液紧密联系。如氢氧燃料电池有酸式 和碱式两种，在酸溶液中负极反应式为：2H2一4e一 4H+,正极反应式为：O2十4H+十4e一2H2):在碱溶液 中，则不可能有H+出现，在酸溶液中，也不可能出现 )H一。文如CH,、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中碳元 素以CO形式存在，而不是放出CO2。 [真题6](2022·福建)铅 蓄电池的工作原理为：Pb十 PbO2 +2H2 SO:-2PbSO.+ 2HO,研读右图，下列判断不正 确的是 ( A.K闭合时，d电极反应 式：PbSO4+2HO-2e 30%HS0 PbO,+4H+SO B.当电路中转移0.2mol电于时，I中消耗的HS) 为0.2mol C.K闭合时，Ⅱ中S()号向c电极迁移 D.K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 [解析]本题考查铅蓄电池，意在考查考生对电池的充电 和放电过程所涉及的化学原理进行分析的能力。根据图示，I 为原电池，a为正极，b为负极，Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极。 K闭合时，d为阳极，发生氧化反应：PbS):一2e+2H2O一 PbO2十4日++SO,A项正确；根据铅蓄电池的总反应知该反 应中转移电子数为2e,则电路中转移0.2mol电子时，I中消 耗0.2 mol H2 SO,B项正确；K闭合时，Ⅱ中SO向阳极(d 极)迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb,d电极析 ·7 出PbO2,电解质溶液为H2SO,,此时可以形成铅蓄电池，d电极 作正极，D项正确。 [答案]C 题源3 电解原理 解题模型3.1 电解原理 (1)电解 在直流电作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化 反应和还原反应的过程叫电解。将电能转化成化学能的 装置叫电解池。 (2)原电池、电解池原理的比较 原电池 电解池 两种活泼性不同的电极 金属或石墨均可作电极 材料 一般 组成 ⊙ 两电极用导线连接（或 外接直流电源 直接接触) 条件 ③ 两电极插在电解质溶液 两电极插在同一电解质溶 中（或闭合回路） 液中（或熔融状态） 电极材料活泼性差异 与外电源的连接方式 电极确定 的依据、方 负极—较活泼金属 阳极—一与电源正极相接 法和名称 正极 较不活泼材料 阴极—与电源负极相接 负极 正极 电极反应 阳极©二阴极 (氧化) →（还原） (氧化)（还原） 能量转化 电能转化为化学能 形式 化学能转化为电能 00 Fe 实例装置 HCI溶液 HCI溶液 电极 (-)Fe-2e-= =Fe2+ (阳)2C1--2e =C12个 方程式 (+)2H++2e —H,A (阴)2H++2eH2 电池 总反应 Fe--2H+- =Fe2++H2 2HC1通电H,+C1,A 外电源犹如“电子泵”，使通 ①氧化和还原反应分在 常难以进行的氧化还原反 电池作用 两极进行，形成电流 ②加快了电子转移 应变成可能；使通常能进行 的反应变得更加容易 规律总结：原电池、电解池的判定 (1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无 外接电源的可能为原电池。 (2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大 的为原电池，其他各池可看作电解池。 [真题7](2021·安徽)CuO是一种半导体材料，基于绿 色化学理念设计的制取CO的电解池示意图如下图所示，电