1.2 化学能转化为电能--电池 第1课时（讲义）化学鲁科版选择性必修1

本高中化学讲义聚焦原电池工作原理核心知识点，从铜锌原电池实验探究切入，系统梳理构成条件、正负极判断方法、电子与离子移动规律，进而延伸至电极反应式书写及原电池设计等应用，构建从实验到原理再到实践的学习支架。 该资料通过对比实验（如有无盐桥的原电池效率）、问题探究（盐桥作用等）及“三步法”电极反应书写技巧，培养学生科学探究与实践能力和模型建构的科学思维。课中助力教师突破重难点，课后通过分层练习帮助学生巩固知识，弥补理解盲点。

第一章 化学反应与能量转化 第二节 化学能转化为电能 第1课时 原电池的工作原理 课标要点 1.通过简单原电池实验，认识化学能可直接转化为电能，理解原电池基本构造与形成条件。 2.结合氧化还原反应，厘清原电池两极发生的反应，掌握电子、离子的定向移动规律。 3.能根据氧化还原反应设计简易原电池，学会判断正负极，书写简单电极反应式。 学习重难点 重点： 1.原电池构成四大条件，正负极的快速判断方法。 2.原电池工作时电子、阴阳离子、电流的移动方向。 3.书写电极反应与总反应方程式，区分氧化、还原反应场所。 难点： 1.从微观角度理解离子迁移的原因，区分导线与溶液导电本质不同。 2.结合陌生氧化还原反应准确拆分两极电极反应式。 3.依据给定氧化还原反应自主设计合理原电池装置。 知识点 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 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 (5)根据电极质量的变化来判断 工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极放电，X极为正极，X极活泼性弱；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极，活动性强 (6)根据电池中的现象来判断：若某电极上有气泡冒出，则是因为析出了H2，说明该电极为正极，活泼性弱 特别提醒 判断电极不能只看金属活泼性，电解质环境会改变正负极，如镁、铝在氢氧化钠溶液中铝作负极。电子仅在外电路导线移动，不会进入电解质溶液，溶液依靠阴阳离子定向导电。阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，目的是维持溶液电中性。书写电极反应需匹配介质，酸性不能出现 OH⁻，碱性不能出现 H⁺。只有自发氧化还原反应才能构成原电池，非自发反应无法产生电流。区分氧化、还原场所：负极氧化失电子，正极还原得电子，总反应为两极反应加和，电子数要守恒。 随学随练 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。 2．如图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是    A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2+ B．铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成 C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成 D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理 【答案】D 【详解】A．在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，而镁和氢氧化钠溶液不能发生氧化还原反应，故A错误； B．在NaOH溶液中，铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，在该反应中，铝失电子作原电池的负极，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白色沉淀生成，故B错误； C．该装置外电路，是由电子的定向移动形成电流，而内电路，则是由溶液中自由移动的离子的定向移动形成电流，故C错误； D．由于铝片表面的氧化膜也能与NaOH溶液反应，故其不必处理，故D正确； 故答案为D。 知识点 原电池工作原理的应用 1．增大氧化还原反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2.比较金属的活动性强弱 ①方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 ②常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3.设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 【特别提醒】 分析原电池应用时，不可仅凭金属活泼性判定电极，电解液环境会改变正负极。金属腐蚀中原电池会加速负极损耗，防护时需区分牺牲阳极法与外加电源保护。书写实用电池电极反应，要结合酸碱介质调整粒子，产物不能与电解液反应。 随学随练 1．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水碱性增强 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【答案】B 【详解】A．由分析可知，Al为负极，则b为正极，故A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极移动，即海水中的Na+向b电极移动，故B正确； C．原电池工作时，a电极为负极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，铝离子水解使a电极区域的海水呈酸性，故C错误； D．没有说明标准状况，故不能计算氧气的体积，故D错误； 答案选B。 2．某实验小组想探究原电池电极类型的影响因素，用镁片和铝片作电极进行实验，装置如图所示： (1)①在烧杯A中加入稀硫酸溶液，镁电极出现的现象为：_______，写出镁电极的电极反应式： _________，镁片作____（填“正”、“负”）极。 ②为了保护镁电极使其不再被腐蚀，实验小组更换了装置中的电解质溶液如图B，装置B烧杯中可用的电解质溶液为_______（写物质名称），写出装置B中铝电极的电极反应式：_______，溶液中阳离子向_____（填“镁电极”、“铝电极”）移动。 (2)实验小组将镁电极和铝电极插入浓硝酸中如图C，装置C中正极电极反应式为：_____，当负极质量减少4.8 g时，转移电子的物质的量为_____mol。 (3)根据上述分析，电极类型除了与电极材料的性质有关外，还与_____有关。 【答案】(1) 镁电极不断溶解变细 Mg-2e-=Mg2+ 负 氢氧化钠溶液 Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]- 镁电极 (2) 2H++NO- 3+e-=NO2↑+H2O 0.4mol (3)电解质溶液 【详解】（1）①在烧杯A中加入稀硫酸溶液，镁片做负极，发生反应，镁电极出现的现象为镁电极不断溶解变细；②为了保护镁电极使其不再被腐蚀，更换了装置中的电解质溶液如图B，由分析可知装置B烧杯中可用的电解质溶液为氢氧化钠溶液，装置B中铝电极的电极反应式，溶液中阳离子向镁电极移动；故答案为镁电极不断溶解变细；；负；氢氧化钠溶液；；镁电极； （2）由分析可知镁电极和铝电极插入浓硝酸中如图C，铝片会发生钝化，阻止发生进一步反应，则镁片做负极，装置C中正极电极反应式为，存在关系，当负极质量减少时，消耗镁条，转移电子的物质的量为，故答案为；； （3）该实验中，电极材料没有变化，但是反应方程式随电解质溶液的改变而改变，则电极类型除了与电极材料的性质有关外，还与电解质溶液有关，故答案为电解质溶液。 拓展 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】 活学活用 1．关于如图装置的说法中正确的是 A．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池 B．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗 C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定 D．盐桥中K+向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区 【答案】C 【详解】A．由图中所示可知，该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于原电池，A错误； B．盐桥内的K+和Cl-可以自由移动，故盐桥的存在使内电路离子流动顺畅，因此灯泡不会出现忽明忽暗的现象，B错误； C．相比于单池单液原电池，该装置使用了盐桥能够有效防止锌和硫酸铜直接接触而发生反应，这样电流更持续和稳定，C正确； D．在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K+向右侧烧杯移动，因为右侧是正极区，D错误； 故答案为：C。 2．某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件，下列说法中正确的是 A．左瓶的灯泡发光 B．右瓶的铜棒变粗 C．右瓶中铁棒为正极 D．左瓶：Fe−2e−===Fe2+ 【答案】B 【详解】A.左瓶电极插入苯中，苯是非电解质，不能构成原电池，灯泡不会发光，A错误； B.右瓶电极插入硫酸铜溶液中，且构成闭合回路，形成原电池，铁是负极，铜是正极，溶液中的铜离子得到电子析出铜，所以铜棒变粗，B正确； C.金属性铁强于铜，因此右瓶中铁棒为负极，C错误； D.左瓶不能形成原电池，铁电极在苯中，不能发生反应，D错误； 答案选B。 拓展 原电池的电极反应式书写和注意事项 原电池电极反应的书写技巧 (三步法) 以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例 得失电子守恒 负极反应 CH3OH－6e－— CO CH3OH变成CO 3 2—失去6个电子 正极反应 O2＋4e－— O2到底是变成了OH—还是H2O，但一定是得到4个电子 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 负极反应 CH3OH－6e－＋8OH－— CO 左边电荷数为+6，右边电荷数为—2，因此左边配8个OH—才能满足电荷守恒 正极反应 O2＋4e－＋ — 4OH－ 左边电荷数为—4，右边电荷数为0，因此右边配4个OH—才能满足电荷守恒 原子守恒 电极反应两边同种原子的原子个数相等 负极反应 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 负极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此右边配6 H2O 正极反应 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 正极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此左边配2H2O 规律 若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH－，另一边补H2O ①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式 ②碱性溶液反应物、生成物中无H+；酸性溶液反应物、生成物中无OH－；中性溶液反应物中无H+和OH－ ③水溶液中不能出现O2－ ④有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢+1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO 燃料电池的构成 燃料电池装置示意图 燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32－ ④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，高温下能传导O2－离子 活学活用 1．银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，以Zn和为电极，氢氧化钾溶液为电解质溶液，其电池反应为：，装置示意图如下，下列说法不正确的是 A．Zn电极是该电池的负极 B．电极发生还原反应 C．电池工作时，电子从Zn经氢氧化钾溶液流向 D．电池工作一段时间后，电解质溶液碱性增强 【答案】C 【详解】A．根据总反应，Zn元素化合价升高，发生氧化反应，因此Zn电极是负极，A正确； B．Ag2O中Ag元素化合价降低，发生还原反应，因此Ag2O电极是正极，B正确； C．电池工作时，电子只能在外电路（导线）中流动，不能经过电解质溶液（溶液中是离子导电），C错误； D．总反应消耗H2O，KOH的物质的量不变，但溶液体积减小，因此KOH浓度增大，碱性增强，D正确； 故选C。 2．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为，下列说法正确的是 A．Li是正极，电极反应为 B．Li是负极，电极反应为 C．电池反应时，锂是正极，二氧化锰是负极 D．电池反应时，混合物由黑色变为紫色 【答案】B 【详解】A．若Li为正极，但其电极反应Li - e-= Li+表示失电子反应，而正极应发生得电子反应，A错误； B．Li在反应中失电子（从0价升至+1价），是负极，电极反应Li - e⁻ = Li⁺正确，B正确； C．锂在反应中失电子，应为负极；二氧化锰得电子（Mn从+4价降至+3价），为正极，C错误； D．MnO2为黑色固体，LiMnO2（锰酸锂）通常为绿色或灰黑色，并非紫色，D错误； 答案选B。 题型 原电池的构成及工作原理 ▌例1 研究人员利用AgCl、Sb材料制成新型高能量密度电池，反应原理是，其放电过程示意图如下。下列说法错误的是 A．N极材料是，是电池的负极 B．溶液中的有利于增加溶液的导电性 C．正极的电极反应式为 D．当电路中有1mol 通过，理论上M极质量增加108g 【答案】D 【详解】A．由总反应可知，元素化合价从0价升高到+3价，发生氧化反应，为负极，电子从负极流出，根据图中电子流向可判断N极材料是，是电池的负极，A正确； B．在溶液中电离出和，可增加溶液中离子浓度，从而增强溶液导电性，B正确； C．正极发生还原反应，中得电子生成，电极反应式为，C正确； D．M极为正极，电极反应为，每转移1mol ，消耗1mol （143.5g），生成1mol （108g），电极质量变化为，质量减少35.5g，而非增加108g，D错误； 故答案选D。 解题贴士 解题先判断能否形成原电池，核对四大构成条件。根据反应得失电子区分正负极，负极氧化、正极还原。牢记电子只走导线，离子在电解质定向移动。写电极方程式结合溶液酸碱性，保证电子守恒。陌生装置优先找出自发氧化还原反应，以此拆分两极反应。涉及电极判断时兼顾电解质环境，不能单纯依据金属活泼性下结论。 ▌对点练1-1 用锌片、铜片、溶液、溶液及装有饱和溶液的盐桥组成下面甲、乙两套装置，观察到甲、乙两装置中的电流表的指针均发生了偏转。 1．装置乙是由两个半电池组成，请指出原电池的正、负极，并写出电极反应。___________。 2．装置乙中电子在导线中的移动方向是___________，盐桥中的的移动方向是___________。 3．装置乙中取出盐桥，电流表的指针的变化是___________，出现这种现象的原因是___________，由此总结盐桥的作用是___________。 4．对比图甲与图乙两装置，更有效地将化学能转化为电能的是___________，其原因是___________。 【答案】1．电极为负极，电极反应为；电极为正极，电极反应为 2． (负极)→电流表(正极) 移向负极，移向正极 3． 不再发生偏转 取出盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，故电流表指针停止偏转 ①形成闭合回路；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生 4． 图乙 图甲装置中负极直接与溶液接触，导致部分化学能转化为热能，产生的电流强度小 【详解】1．装置乙是由两个半电池组成，电极为负极，电极反应为；电极为正极，电极反应为。 2．电子由负极通过导线移向正极，因此装置乙中电子在导线中的移动方向是(负极)→电流表(正极)；原电池电解质溶液阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此盐桥中的移向负极，移向正极。 3．装置乙中若取出盐桥，则不能形成闭合回路，不能形成原电池，故电流表指针停止偏转；由此可知盐桥的作用是①形成闭合回路；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。 4．图乙装置能更有效地将化学能转化为电能，这是因为图甲装置中负极直接与溶液接触，导致部分化学能转化为热能，产生的电流强度小。 ▌对点练1-2 （多选）如图所示原电池的盐桥中装有饱和溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述正确的是 A．b极是电池的负极 B．甲烧杯中经盐桥流向乙烧杯 C．甲烧杯中溶液的逐渐减小 D．电池的总反应离子方程式为 【答案】AD 【分析】电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅，则紫红色KMnO4被还原为无色Mn2+，a极发生还原反应，故a极为正极；乙烧杯中Fe2+被氧化为Fe3+，b极发生氧化反应，故b极是负极。 【详解】A．根据分析，b极是电池的负极，A正确； B．盐桥中阳离子（K+）移向正极区，即移向甲烧杯中，以平衡电荷， B错误； C．甲烧杯中，正极反应为，消耗H+，H+浓度减小，pH逐渐增大，C错误； D．正极反应与负极反应相加，得总反应为，D正确； 故选AD。 题型 原电池电极的判断和电极反应式的书写 ▌例2 近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图所示。 (1)该装置不仅可以提供清洁的氢气，还可以提供___________。 (2)碳电极发生的电极反应是___________。 (3)标准状况下产生22.4L的氢气时，负极消耗锂的质量为___________g。 【答案】(1)电能 (2) (3)14 【详解】（1）原电池是可将化学能转化为电能的装置，该装置不仅可提供清洁的氢气，还可以提供电能。 （2）根据图示信息知道，碳电极上产生氢气，应该是正极，该电极上发生得电子的还原反应：，故答案为：； （3）结合分析知，负极消耗的锂和正极生成的氢气存在关系：，标况下产生22.4 L的氢气时，生成的氢气的为1mol，电路中转移2 mol 电子，负极消耗锂的质量为。 解题贴士 先依靠得失电子判断电极，失电子发生氧化反应为负极，得电子还原反应为正极，不能只比较金属活泼性，要结合电解质环境。书写电极反应先确定反应物、产物，再配平电子；根据溶液酸碱性补水、氢离子或氢氧根平衡电荷。两极转移电子数目保持一致，总反应等于正负电极反应相加。注意电子不会进入电解液，离子移动仅用于平衡溶液电荷。 ▌对点练2-1（多选）工业生产中的二氧化碳过度排放加剧了地球的温室效应，某科技工作团队研究利用电化学将其转化为作为燃料再利用，转化的基本原理如图所示。 下列说法正确的是 A．M为电池负极，电池工作一段时间，M极附近溶液降低 B．N为电池正极，电极反应式为 C．穿过“交换膜”的箭头表示的是溶液中质子的移动方向 D．电路中转移电子时，N极电解质溶液增重 【答案】AC 【详解】A．M极发生氧化反应为负极，电极反应式为，生成的H⁺会通过交换膜移向正极N极，M极附近H⁺物质的量不变，但消耗了水溶液体积变小，使得H+的浓度增大，降低，A正确； B．N为正极，电解质为稀硫酸（酸性环境），电极反应式应结合H⁺平衡电荷，应该为 ，溶液中不可能存在O2-，B错误； C．原电池中阳离子（质子H⁺）移向正极，装置中H⁺从负极M移向正极N，穿过交换膜的箭头表示质子移动方向，C正确； D．转移1 mol电子时，N极反应消耗0.5 mol CO₂（22g），生成0.5 mol CO（逸出14g），同时1 mol H⁺（1g）移入，溶液增重22 g – 14 g + 1 g = 9 g，D错误； 故答案选AC。 ▌对点练2-2利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为： D．扩散到乙室将对电池电动势没有影响 【答案】C 【分析】甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，加入氨水的电极为原电池负极，电极反应Cu-2e-=Cu2+，加入氨水发生Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+反应，右端为原电池正极，电极反应Cu2++2e-=Cu，中间为阴离子交换膜，据此分析解题。 【详解】A．甲室加入氨水后，Cu2+与NH3形成[Cu(NH3)4]2+，游离Cu2+浓度降低，电极电势低于乙室（乙室Cu2+浓度较高）。因此甲室Cu电极发生氧化反应（Cu - 2e⁻ = Cu2+），为负极，A错误； B．浓差电池浓度差越大越有利反应进行，在原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，浓度差会缩小，不利电池反应进行，B错误； C．根据分析可知，电池总反应为，C正确； D．NH3扩散到乙室会与Cu2+形成[Cu(NH3)4]2+，降低乙室游离Cu2+浓度，使正极电极电势降低，导致正负极电势差减小，电池电动势降低，D错误； 故选C。 题型 原电池工作原理的应用 ▌例3分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑ 【答案】B 【详解】A．①中Mg作负极；②中铝是负极；③中Cu作负极；④中Fe作负极，故A错误； B．②中铝与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，②中Mg作正极，正极生成氢气，正极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故B正确； C．铁在浓硝酸中钝化，③中Cu与浓硝酸反应失电子，Cu作负极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故C错误； D．Fe的活泼性大于铜，④中发生铁的吸氧腐蚀，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故D错误； 选B。 ▌对点练3-1 A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。下列叙述错误的是 A．装置B中锡极为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑ B．装置C中总反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ C．装置A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是B>A>C D．将装置B中的电解质溶液由稀硫酸改为浓硝酸，Fe始终为负极 【答案】D 【详解】A．B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，电极反应式：2H++2e-=H2↑，A正确； B．C中能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被氧化，铁为正极，保持不变，总反应：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，B正确； C．B中形成原电池，加快铁的腐蚀速率，A中发生常规置换反应，C中铁作正极，被保护，则铁被氧化由快到慢的顺序：B>A>C，C正确； D．常温时铁在浓硝酸中会钝化，而锌会与浓硝酸持续反应，故此时铁为正极，D错误； 故选D； ▌对点练3-2 有关电化学知识的描述正确的是 A．反应可设计成原电池 B．利用，可设计如图所示原电池装置，盐桥内向溶液移动 C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为 D．由与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为 【答案】B 【详解】A．Cu与硫酸在常温下不能发生反应，根据金属活动顺序表，Cu排在H后面，Cu不能置换出H2，所以该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，故A错误； B．根据电池总反应式，可知失电子，作原电池的负极，正极上得电子生成，利用盐桥组成原电池，将氧化剂和还原剂分开，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，则盐桥内向溶液移动，故B正确； C．将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，由于在室温下铁遇浓硝酸会发生钝化，所以金属铜作负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，故C错误； D．由与溶液组成的原电池，与溶液不能发生反应，而与溶液发生氧化还原反应，所以该原电池中作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，故D错误； 答案为B。 基础通关 1．如图所示的是某锌铜原电池装置，下列有关描述正确的是 A．铜片和锌片能互换位置 B．缺少电流表，则不能产生电流 C．盐桥可用吸有KNO3溶液的滤纸条代替 D．Zn发生氧化反应，Cu发生还原反应 【答案】C 【分析】该原电池中电子由锌流出，故锌为负极，铜为正极。 【详解】A．若铜片和锌片互换位置，则铜片置于ZnSO4溶液中，锌片置于CuSO4溶液中，CuSO4溶液中Zn与Cu2+直接发生反应，不能产生电流，故不能互换位置，A错误； B．锌铜原电池中，电流表的作用是观察是否有电流产生，与电流能否产生无关，B错误； C．吸有KNO3溶液的滤纸条中有自由移动的K+、，可代替盐桥，起到盐桥的作用，C正确； D．根据分析，电池工作时，Zn为原电池的负极，失去电子发生氧化反应，Cu为正极，不参与电极反应，电极上Cu2+得到电子发生还原反应，D错误； 故选C。 2．按要求回答下列问题。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如图1所示： ①A为生物燃料电池的_______(填“正”或“负”)极。 ②正极的电极反应式为_______。 ③放电过程中，H＋由_______(填“正”或“负”，下同)极区向_______极区迁移。 ④在电池反应中，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是_______。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，说明尾气中一氧化碳的含量越高。 请回答下列问题： ①a极的电极反应式为_______。 ②这种一氧化碳分析仪工作时，O2-由电极_______(填“a”或“b”，下同)向电极_______移动；电子由电极_______通过传感器流向电极_______。 【答案】(1) 正 负 正 22.4 L (2) b a a b 【详解】（1）该燃料电池中通入氧气的电极为正极，即A为正极，通入葡萄糖的电极为负极，即B为负极。 ①根据分析，A为生物燃料电池的正极； ②正极氧气得电子和氢离子反应生成水，电极反应式为：； ③放电过程中，阳离子移向正极，故H＋由负极区向正极区迁移； ④在电池反应中，负极的电极反应为：，每消耗1 mol O2转移4 mol电子，理论上生成二氧化碳的物质的量为：1 mol，标准状况下的体积是：22.4 L； （2）该装置为原电池装置，通入空气的电极为正极，即多孔电极b为正极，通入CO的电极为负极，即多孔电极a为负极。 ①根据分析，a极为负极，CO转化为CO2，电极反应式为：； ②该一氧化碳分析仪工作时，阴离子由正极移向负极，故O2-由电极b向电极a移动；电子由负极沿导线流向正极，即由电极a通过传感器流向电极b。 3．以为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时嵌入形成，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法正确的是 A．放电时，铝电极的反应式为 B．正极的电极反应： C．放电时，Li+透过离子交换膜从左向右迁移 D．放电时，电流从电极通过负载到Al电极，再由Al电极通过离子交换膜回到电极 【答案】B 【分析】结合题意，电池放电时，铝电极失去电子形成铝离子，铝离子再结合生成，铝电极为负极，负极式为；左侧电极为正极，锂离子嵌入形成，根据电荷和原子守恒，正极式为。 【详解】A．由分析可知，放电时，铝作负极，铝电极的反应式为，A错误； B．由分析可知，左侧电极为正极，锂离子嵌入形成，正极式为，B正确； C．放电时，阳离子移向正极，左侧电极为正极，则Li+透过离子交换膜从右向左迁移，C错误； D．放电时，电流从电极(正极)通过负载到Al电极(负极)，电池内部是通过离子的定向移动形成闭合回路，不存在“由Al电极通过离子交换膜回到电极”这种电流传导方式，D错误； 故选B。 4．一种电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极为负极，电极为正极 B．电极的反应式为 C．电池工作过程中，透过双极膜向左侧移动 D．电池工作一段时间后，负极区溶液的增大 【答案】D 【分析】由图可知，得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为，则为原电池的正极，那么电极为负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应，电极反应式为。 【详解】A．根据分析可知，为原电池的正极，电极为负极，A正确； B．得到电子发生还原反应生成氨气和水，电极反应式为，B正确； C．电池工作过程中，透过双极膜向负极，也就是左侧移动，C正确； D．负极反应为，氢氧根离子被消耗，碱性减小，减小，D错误； 故选D。 5．一种—空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是 A．通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动 B．负极的电极反应式为 C．若产生1mol，则通入的体积等于16.8L D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极 【答案】B 【分析】由图可知，通入一氧化氮的多孔石墨电极为负极，水分子作用下一氧化氮在负极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为，通入氧气的多孔石墨电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。 【详解】A．由分析可知，通入一氧化氮的多孔石墨电极为负极，通入氧气的多孔石墨电极为正极，则电池工作时，氢离子通过质子交换膜向右侧多孔石墨棒移动，故A错误； B．由分析可知，通入一氧化氮的多孔石墨电极为负极，水分子作用下一氧化氮在负极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为，故B正确； C．缺标准状况下，无法计算产生1mol硝酸时，通入氧气的体积，故C错误； D．原电池中电子从负极经导线流向正极，溶液不能传递电子，故D错误； 故选B。 6．下列关于原电池的叙述中，正确的是 ①构成原电池的正极和负极必须是两种金属 ②原电池是化学能转变为电能的装置 ③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极上发生还原反应 ④在原电池中，电流从负极流向正极 ⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向负极移动 A．①②⑤ B．②③ C．② D．③⑤ 【答案】B 【详解】①构成原电池的某一极电极材料也可以是非金属材料，如石墨，①错误； ②原电池是把化学能转化为电能的装置，②正确； ③在原电池中，电子从负极流出，流入正极，正极上得电子发生还原反应，③正确； ④在原电池中，电流从正极流向负极，④错误； ⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向正极移动，⑤错误。 ②③正确，答案选B。 7．依据Cd＋Hg2SO4=2Hg＋Cd2＋＋SO反应原理，设计出一种标准电池，其简易装置如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．电池工作时Cd2＋向电极B移动 B．电极A上发生反应：Hg2SO4＋2e-=2Hg＋SO C．电极B上发生还原反应 D．反应中每生成a mol Hg转移3 a mol电子 【答案】B 【分析】依据反应Cd+Hg2SO4=2Hg+Cd2++知，Cd失去电子发生氧化反应，B电极为负极，电极反应为Cd-2e-=Cd2+，A电极为正极，电极反应为Hg2SO4+2e-=2Hg+，据此分析； 【详解】A．电池工作时Cd2+向正极移动，即向电极A移动，A错误； B．电极A是原电池的正极，该电极上发生的反应为Hg2SO4+2e-=2Hg+，B正确； C．电极B是原电池的负极，该电极上发生失电子的氧化反应，电极反应为Cd-2e-=Cd2+，C错误； D．反应中每生成amolHg转移amol电子，D错误； 故选B。 8．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2+2H2O+4e-=4OH- B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al-3e-=Al3＋ C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变 D．电池放电时，电流从负极经外电路流向正极 【答案】A 【详解】A．以NaCl或NaOH为电解质时，正极反应均为O2在碱性或中性条件下的还原反应，生成OH-，A正确； B．NaOH溶液中Al的负极反应应生成而非Al3+，因Al3+会与OH-进一步反应，因此负极反应为：，B错误； C．总反应，消耗OH-并生成水，pH会降低，而非保持不变，C错误； D．电流方向应为正极→负极，而非负极→正极，D错误； 故选A。 9．（多选）据报道，以硼氢化合物 (硼元素的化合价为+3)和作原料的燃料电池可用作通信卫星电源，负极材料采用，正极材料采用，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池放电时从a极区移向b极区 B．电极b采用，既作电极材料又有催化作用 C．每消耗1mol，转移的电子为1mol D．该电池的正极反应为 【答案】AB 【分析】由装置图可知，得电子化合价降低，所以b为正极，电极反应为，a为负极，电极反应为。 【详解】A．原电池放电时阳离子向正极移动，b为正极，故从a极区移向b极区，A正确； B．电极b采用为正极，发生还原反应，得到电子被还原生成，既作电极材料又有催化作用，B正确； C．正极电极反应为，每消耗1mol，转移的电子为2mol， C错误； D．该电池的负极反应为，D错误； 故答案选AB。 10．某学习小组用如图所示A、B装置分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中A装置烧杯内的溶液温度升高，B装置的电流计指针发生偏转。 (1)A烧杯中发生反应的离子方程式为___________。 (2)B中Zn板是___________极；Cu板上的现象是___________，其发生的电极反应式是___________。若有1mol电子流过导线，则正极生成的产物的物质的量为___________。 (3)从能量转化的角度看，A、B中反应物的总能量___________ (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，A中主要是将化学能转化为___________，B中主要是将化学能转化为___________。 【答案】(1) (2) 负 有气泡冒出 0.5 (3) 大于 热能 电能 【分析】装置A中，锌与稀硫酸发生反应生成硫酸锌和氢气，装置B中，形成铜锌原电池，锌比铜活泼，则锌为负极，铜为正极。 【详解】（1）A烧杯中，锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的离子方程式为：，故答案为：； （2）在原电池中，活泼金属作负极，锌比铜活泼，则Zn板是负极；Cu板为正极，电极反应为：，Cu板上的现象是有气泡冒出；根据正极电极反应式可知，每生成1molH2转移2mol电子，若有1mol电子流过导线，正极生成0.5molH2，故答案为：负；有气泡冒出；；0.5； （3）锌与稀硫酸的反应是放热反应，放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则A、B中反应物的总能量大于生成物的总能量，A 装置中主要是将化学能转化为热能，表现为溶液温度升高；B 装置是原电池，主要是将化学能转化为电能，表现为电流计指针发生偏转，故答案为：大于；热能；电能。 素养提升 11．我国科学家设计的一种甲酸(HCOOH)燃料电池如图所示(半透膜只允许K+、H+通过)。下列说法错误的是 A．左侧电极为电池负极，电极反应式为HCOO--2e-+2OH-=+H2O B．电池放电时，左侧有K+通过半透膜移向右侧 C．物质A可以是硫酸氢钾 D．为保持Fe3+浓度稳定，需不断向电解质溶液中补充Fe3+ 【答案】D 【分析】HCOOH燃料电池中，HCOOH发生失去电子被氧化生成，所在电极为负极，电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=+H2O，正极上铁离子得到电子被还原成Fe2+，Fe2+被氧气氧化成Fe3+循环利用，从装置中分离出的物质为K2SO4，则物质A为硫酸氢钾或H2SO4，HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应将化学能转化为电能，总反应为2HCOOH+2OH-+O2=2+2H2O，原电池工作时K+通过半透膜移向正极。 【详解】A．燃料电池中HCOOH发生失去电子被氧化生成，所在电极为负极，电极反应式为：HCOO-+2OH--2e-=+H2O，A正确； B．由分析可知原电池工作时K+通过半透膜移向正极（右侧），B正确； C．由图可知，原电池工作时K+通过半透膜移向正极(右侧)，右侧电极反应为：Fe3++e-=Fe2+，从装置中分离出的物质为K2SO4，放电过程中需补充的物质A是H2SO4或硫酸氢钾，C正确； D．右侧电极反应为：Fe3++e-=Fe2+，在氧气的作用下亚铁离子又被氧化成三价铁离子循环利用，故不需补充Fe3+，D错误； 故选D。 12．我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时正极的电极反应式为 B．放电时正极区升高 C．充电时与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能 D．当放电时，复合膜层间有解离时，正极区溶液增重 【答案】D 【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合膜层电离出的氢氧根离子生成，负极的电极反应式为，多孔纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为，总的电极反应为： ，充电时的电极反应与放电时的反应相反，由此分析。 【详解】A．据分析，放电时，多孔纳米片为正极，二氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为，故A错误； B．由分析可知，放电时，多孔纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，甲酸在氯化钠溶液中电离出氢离子使电极附近溶液减小，故B错误； C．放电时为负极发生氧化反应，因此充电时与直流电源的负极相连，故C错误； D．由分析可知，放电时，多孔纳米片为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，复合膜层间有水解离时，外电路转移电子，则正极增加的质量为，故D正确； 答案选D。 13．新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，电池是能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示，电池工作时的总反应为。下列说法正确的是 A．充电时，电极b与电源负极连接，电极a与电源正极连接 B．电池工作时，正极的电极反应为 C．电池工作时，负极材料质量减少，转移电子 D．电池进水不会影响其使用寿命 【答案】B 【分析】由锂离子的移动方向可知，放电时，电极a为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6—xe—=xLi++6C，Li1—xFePO4为正极，Li1—xFePO4在正极得到电子结合锂离子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为；充电时，与直流电源正极相连的电极b做电解池的阳极，电极a与电源负极连接做阴极。 【详解】A．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的电极b做电解池的阳极，电极a与电源负极连接做阴极，故A错误； B．由分析可知，电池工作时，Li1—xFePO4为正极，Li1—xFePO4在正极得到电子结合锂离子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为，故B正确； C．由分析可知，电池工作时，电极a为原电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和碳，电极反应式为LixC6—xe—=xLi++6C，则负极材料质量减少1.4g时，转移电子的物质的量为×1=0.2mol，故C错误； D．锂与水反应生成氢氧化锂和氢气，则电池进水后，锂会与水反应，导致放电能力下降，大大降低原电池的使用寿命，故D错误； 故选B。 14．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 A．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移 B．可以用铜导线替代图中的盐桥 C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是 D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少 【答案】A 【分析】原电池中，较活泼金属作负极，Zn作负极，失去电子，发生氧化反应，Cu作正极，得到电子，发生还原反应，负极电极反应为：，正极电极反应为：，电子从负极沿导线流向正极，盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由此分析回答。 【详解】A．盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移，A正确； B．盐桥中是离子导体，采用离子导体联通2个半电池构成闭合回路，铜是金属导体，不能用铜导线替代图中的盐桥，B错误； C．作正极，发生还原反应，其电极反应是，C错误； D．取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流表不会偏转，D错误； 故选A。 15．回答下列问题 (1)锂水电池以金属锂和钢板为电极材料，以为电解质，加入水即可放电，总反应为。 ①锂水电池放电时，向___________极移动。 ②写出该电池放电时正极的电极反应：___________。 (2)有学者想以如图所示装置用原电池原理将转化为重要的化工原料，其负极反应为___________。 (3)电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是。电池的总反应可表示为。 ①电池的负极材料为___________，发生的电极反应为___________。 ②电池正极发生的电极反应为___________。 ③组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是___________。 【答案】(1) 负 (2) (3) Li 构成电池的电极材料能和氧气、水反应，且电解液也与水反应 【详解】（1）该原电池中，Li失电子作负极、钢板作正极，是阴离子，一定向负极移动；正极是中的得电子放出，所以正极电极反应是； （2）由图可知，通入二氧化硫的电极为原电池的负极，负极失电子，化合价升高，，故负极电极反应为； （3）分析反应的化合价变化，可得为还原剂，为氧化剂。①负极材料为(还原剂)，失电子，发生氧化反应，电极反应为；②正极上得电子发生还原反应，正极反应式可由总反应减去负极反应式得到：； ③锂和钠是同一主族的元素，性质具有相似性，钠和空气中的氧气、水蒸气反应，所以锂和空气中的氧气、水蒸气也能反应；且电解液也与水反应，故组装该电池必须在无水、无氧条件下进行。 迁移创新 16．按要求完成下列问题。 (1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示： ①在硫氧化菌作用下转化为的电极反应式是_______。 ②b电极的电极方程式是_______ (2)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可僢间输出电能。该电池总反应为。 ①放电过程中，向_______(填"负极"或"正极")移动。 ②负极反应式为_______。 ③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成_______gPb。 (3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①a电极的电极反应式是_______； ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_______。 【答案】(1) (2) 正极 20.7 (3) 发生反应4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH 【详解】（1）①酸性环境中反应物为HS-，HS-失去8个电子被氧化生成，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS-+4H2O-8e-=+9H+； ②b电极是正极，氧气得电子生成水，电极方程式是； （2）①放电过程中作为原电池，阳离子向正极移动，则向正极移动； ②原电池的钙电极为负极，负极反应式为； ③根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即0.1 mol ×207g/mol=20.7 g Pb； （3）燃料电池中，负极上是燃料氨发生失电子的氧化反应，a电极通入的是氨气，为负极，负极上燃料氨气失电子发生氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O； ②b电极为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，总反应方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生反应4NH3+3O2=2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。 17．回答下列问题。 (1)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上发生电极反应式：___________。 ②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为___________。 (2)FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式：___________。 (3)如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式：___________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用：___________。 (4)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为___________极，Y极反应式：___________。 ②Y极生成1molCl2时，___________molLi+移向___________(填“X”或“Y”)极。 【答案】(1) SO2-2e-+2H2O═4H++SO 2mol (2)+2e-=2S2-+Fe (3) xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx) 作为电解质的同时又将钠和硫隔开 (4) 正 2Cl--2e-=Cl2↑ 2 X 【详解】（1）①a电极上是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，电极反应为：SO2-2e-+2H2O═4H++SO， ②理论上1mol H2S参加反应，H2S+H2SO4═SO2↑+S↓+2H2O、S+O2═SO2，生成2molSO2，在电极上发生氧化反应，转移电子总数4e-，阴极上电极反应：I2+2H++2e-=2HI，2HI⇌H2↑+I2，电极上生成4molHI，所以理论上生成2mol氢气； （2）原电池反应为FeS2+4Li═Fe+4Li++2S2-．原电池原理可知，负极是Li失电子发生氧化反应，FeS2得到电子生成硫离子和铁，该反应可认为分两步进行：第1步，FeS2+2Li═2Li++，负极反应式为Li-e-=Li+，用总反应减去第1步反应得，2Li+=Fe+2Li++2S2-，用该反应减去负极反应式，消去Li+即可得正极反应式的第2步电极反应式为+2e-=2S2-+Fe； （3）原电池正极发生得电子的还原反应，在反应2Na+xS=Na2Sx中，硫单质得电子，故正极反应为：xS+2e-=Sx2-(或2Na++xS+2e-=Na2Sx)，M作为电解质的同时又将钠和硫隔开； （4）①X极上H+得到电子生成H2，为正极，Y极为负极，电极方程式为2Cl--2e-=Cl2↑； ②由电荷守恒可知，Y极生成1molCl2时，电路中转移2mol电子，有2mol锂离子移向X极(正极)。 18．化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。 (1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图甲所示)，锌锰干电池的负极材料是_______，负极发生的电极反应为_______。若反应消耗16.25g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为_______mol。 (2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池的电池总反应式可以表示为，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是_______。 ①以上反应是可逆反应；②以上反应不是可逆反应；③充电时化学能转变为电能；④放电时化学能转变为电能 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ (3)近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图乙所示。 ①该装置不仅可以提供清洁的氢气，还可以提供_______。 ②碳电极发生的电极反应是_______。 ③标准状况下产生22.4L的氢气时，负极消耗锂的质量为_______g。 【答案】(1) 锌 Zn-2e-=Zn2+ 0.5 (2)B (3) 电能 14g 【详解】（1）在锌锰干电池中，由于电极活动性Zn＞C，所以Zn为负极，失去电子发生氧化反应，负极的电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，16.25g锌的物质的量是n(Zn)==0.25mol，则转移电子的物质的量为n(e-)=2×0.25mol=0.5mol； （2）反应的反应条件不同，所以不是可逆反应，充电时，是把电能转化为化学能，放电时是把化学能转化为电能，故正确的是②④； 故选B； （3）①该原电池是将化学能转化为电能的装置，装置不仅可提供电能，并且反应产物是氢气，能提供电能； ②根据图示信息知道，碳电极上产生氢气，应该是正极，该电极上发生得电子的还原反应：； ③锂电极发生的电极反应是，标况下产生22.4L的氢气时，转移2mol电子，金属锂是负极，负极消耗锂的质量为2mol×7g/mol=14g。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 化学反应与能量转化 第二节 化学能转化为电能 第1课时 原电池的工作原理 课标要点 1.通过简单原电池实验，认识化学能可直接转化为电能，理解原电池基本构造与形成条件。 2.结合氧化还原反应，厘清原电池两极发生的反应，掌握电子、离子的定向移动规律。 3.能根据氧化还原反应设计简易原电池，学会判断正负极，书写简单电极反应式。 学习重难点 重点： 1.原电池构成四大条件，正负极的快速判断方法。 2.原电池工作时电子、阴阳离子、电流的移动方向。 3.书写电极反应与总反应方程式，区分氧化、还原反应场所。 难点： 1.从微观角度理解离子迁移的原因，区分导线与溶液导电本质不同。 2.结合陌生氧化还原反应准确拆分两极电极反应式。 3.依据给定氧化还原反应自主设计合理原电池装置。 知识点 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_______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_______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 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是_______ 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则_______的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 (5)根据电极质量的变化来判断 工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极放电，X极为正极，X极活泼性弱；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极，活动性强 (6)根据电池中的现象来判断：若某电极上有气泡冒出，则是因为析出了H2，说明该电极为_______，活泼性弱 特别提醒 判断电极不能只看金属活泼性，电解质环境会改变正负极，如镁、铝在氢氧化钠溶液中铝作负极。电子仅在外电路导线移动，不会进入电解质溶液，溶液依靠阴阳离子定向导电。阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，目的是维持溶液电中性。书写电极反应需匹配介质，酸性不能出现 OH⁻，碱性不能出现 H⁺。只有自发氧化还原反应才能构成原电池，非自发反应无法产生电流。区分氧化、还原场所：负极氧化失电子，正极还原得电子，总反应为两极反应加和，电子数要守恒。 随学随练 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 2．如图所示，将镁片、铝片平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述中正确的是    A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2+ B．铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成 C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成 D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理 知识点 原电池工作原理的应用 1．增大氧化还原反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时_______。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2.比较金属的活动性强弱 ①方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 ②常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3.设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被_______ (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料_______。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 【特别提醒】 分析原电池应用时，不可仅凭金属活泼性判定电极，电解液环境会改变正负极。金属腐蚀中原电池会加速负极损耗，防护时需区分牺牲阳极法与外加电源保护。书写实用电池电极反应，要结合酸碱介质调整粒子，产物不能与电解液反应。 随学随练 1．利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水碱性增强 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 2．某实验小组想探究原电池电极类型的影响因素，用镁片和铝片作电极进行实验，装置如图所示： (1)①在烧杯A中加入稀硫酸溶液，镁电极出现的现象为：_______，写出镁电极的电极反应式： _________，镁片作____（填“正”、“负”）极。 ②为了保护镁电极使其不再被腐蚀，实验小组更换了装置中的电解质溶液如图B，装置B烧杯中可用的电解质溶液为_______（写物质名称），写出装置B中铝电极的电极反应式：_______，溶液中阳离子向_____（填“镁电极”、“铝电极”）移动。 (2)实验小组将镁电极和铝电极插入浓硝酸中如图C，装置C中正极电极反应式为：_____，当负极质量减少4.8 g时，转移电子的物质的量为_____mol。 (3)根据上述分析，电极类型除了与电极材料的性质有关外，还与_____有关。 拓展 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】 活学活用 1．关于如图装置的说法中正确的是 A．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池 B．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗 C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定 D．盐桥中K+向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区 2．某同学用如图所示实验来探究构成原电池的一般条件，下列说法中正确的是 A．左瓶的灯泡发光 B．右瓶的铜棒变粗 C．右瓶中铁棒为正极 D．左瓶：Fe−2e−===Fe2+ 拓展 原电池的电极反应式书写和注意事项 原电池电极反应的书写技巧 (三步法) 以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例 得失电子守恒 负极反应 CH3OH－6e－— CO CH3OH变成CO 3 2—失去6个电子 正极反应 O2＋4e－— O2到底是变成了OH—还是H2O，但一定是得到4个电子 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 负极反应 CH3OH－6e－＋8OH－— CO 左边电荷数为+6，右边电荷数为—2，因此左边配8个OH—才能满足电荷守恒 正极反应 O2＋4e－＋ — 4OH－ 左边电荷数为—4，右边电荷数为0，因此右边配4个OH—才能满足电荷守恒 原子守恒 电极反应两边同种原子的原子个数相等 负极反应 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O 负极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此右边配6 H2O 正极反应 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 正极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此左边配2H2O 规律 若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH－，另一边补H2O ①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式 ②碱性溶液反应物、生成物中无H+；酸性溶液反应物、生成物中无OH－；中性溶液反应物中无H+和OH－ ③水溶液中不能出现O2－ ④有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢+1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO 燃料电池的构成 燃料电池装置示意图 燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32－ ④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，高温下能传导O2－离子 活学活用 1．银锌纽扣电池是一种常见的化学电源，以Zn和为电极，氢氧化钾溶液为电解质溶液，其电池反应为：，装置示意图如下，下列说法不正确的是 A．Zn电极是该电池的负极 B．电极发生还原反应 C．电池工作时，电子从Zn经氢氧化钾溶液流向 D．电池工作一段时间后，电解质溶液碱性增强 2．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为，下列说法正确的是 A．Li是正极，电极反应为 B．Li是负极，电极反应为 C．电池反应时，锂是正极，二氧化锰是负极 D．电池反应时，混合物由黑色变为紫色 题型 原电池的构成及工作原理 ▌例1 研究人员利用AgCl、Sb材料制成新型高能量密度电池，反应原理是，其放电过程示意图如下。下列说法错误的是 A．N极材料是，是电池的负极 B．溶液中的有利于增加溶液的导电性 C．正极的电极反应式为 D．当电路中有1mol 通过，理论上M极质量增加108g 解题贴士 解题先判断能否形成原电池，核对四大构成条件。根据反应得失电子区分正负极，负极氧化、正极还原。牢记电子只走导线，离子在电解质定向移动。写电极方程式结合溶液酸碱性，保证电子守恒。陌生装置优先找出自发氧化还原反应，以此拆分两极反应。涉及电极判断时兼顾电解质环境，不能单纯依据金属活泼性下结论。 ▌对点练1-1 用锌片、铜片、溶液、溶液及装有饱和溶液的盐桥组成下面甲、乙两套装置，观察到甲、乙两装置中的电流表的指针均发生了偏转。 1．装置乙是由两个半电池组成，请指出原电池的正、负极，并写出电极反应。___________。 2．装置乙中电子在导线中的移动方向是___________，盐桥中的的移动方向是___________。 3．装置乙中取出盐桥，电流表的指针的变化是___________，出现这种现象的原因是___________，由此总结盐桥的作用是___________。 4．对比图甲与图乙两装置，更有效地将化学能转化为电能的是___________，其原因是___________。 ▌对点练1-2 （多选）如图所示原电池的盐桥中装有饱和溶液，电池工作一段时间后，甲烧杯中溶液颜色不断变浅。下列叙述正确的是 A．b极是电池的负极 B．甲烧杯中经盐桥流向乙烧杯 C．甲烧杯中溶液的逐渐减小 D．电池的总反应离子方程式为 题型 原电池电极的判断和电极反应式的书写 ▌例2 近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图所示。 (1)该装置不仅可以提供清洁的氢气，还可以提供___________。 (2)碳电极发生的电极反应是___________。 (3)标准状况下产生22.4L的氢气时，负极消耗锂的质量为___________g。 解题贴士 先依靠得失电子判断电极，失电子发生氧化反应为负极，得电子还原反应为正极，不能只比较金属活泼性，要结合电解质环境。书写电极反应先确定反应物、产物，再配平电子；根据溶液酸碱性补水、氢离子或氢氧根平衡电荷。两极转移电子数目保持一致，总反应等于正负电极反应相加。注意电子不会进入电解液，离子移动仅用于平衡溶液电荷。 ▌对点练2-1（多选）工业生产中的二氧化碳过度排放加剧了地球的温室效应，某科技工作团队研究利用电化学将其转化为作为燃料再利用，转化的基本原理如图所示。 下列说法正确的是 A．M为电池负极，电池工作一段时间，M极附近溶液降低 B．N为电池正极，电极反应式为 C．穿过“交换膜”的箭头表示的是溶液中质子的移动方向 D．电路中转移电子时，N极电解质溶液增重 ▌对点练2-2利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为： D．扩散到乙室将对电池电动势没有影响 题型 原电池工作原理的应用 ▌例3分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑ ▌对点练3-1 A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。下列叙述错误的是 A．装置B中锡极为正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑ B．装置C中总反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ C．装置A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是B>A>C D．将装置B中的电解质溶液由稀硫酸改为浓硝酸，Fe始终为负极 ▌对点练3-2 有关电化学知识的描述正确的是 A．反应可设计成原电池 B．利用，可设计如图所示原电池装置，盐桥内向溶液移动 C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，铁作负极，铜作正极，其负极反应式为 D．由与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为 基础通关 1．如图所示的是某锌铜原电池装置，下列有关描述正确的是 A．铜片和锌片能互换位置 B．缺少电流表，则不能产生电流 C．盐桥可用吸有KNO3溶液的滤纸条代替 D．Zn发生氧化反应，Cu发生还原反应 2．按要求回答下列问题。 (1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图如图1所示： ①A为生物燃料电池的_______(填“正”或“负”)极。 ②正极的电极反应式为_______。 ③放电过程中，H＋由_______(填“正”或“负”，下同)极区向_______极区迁移。 ④在电池反应中，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是_______。 (2)一种一氧化碳分析仪的工作原理如图2所示，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，说明尾气中一氧化碳的含量越高。 请回答下列问题： ①a极的电极反应式为_______。 ②这种一氧化碳分析仪工作时，O2-由电极_______(填“a”或“b”，下同)向电极_______移动；电子由电极_______通过传感器流向电极_______。 3．以为离子导体的铝-磷酸铁锂电池，该电池放电时嵌入形成，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法正确的是 A．放电时，铝电极的反应式为 B．正极的电极反应： C．放电时，Li+透过离子交换膜从左向右迁移 D．放电时，电流从电极通过负载到Al电极，再由Al电极通过离子交换膜回到电极 4．一种电池系统，具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．电极为负极，电极为正极 B．电极的反应式为 C．电池工作过程中，透过双极膜向左侧移动 D．电池工作一段时间后，负极区溶液的增大 5．一种—空气燃料电池的工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法正确的是 A．通过质子交换膜向左侧多孔石墨棒移动 B．负极的电极反应式为 C．若产生1mol，则通入的体积等于16.8L D．电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极 6．下列关于原电池的叙述中，正确的是 ①构成原电池的正极和负极必须是两种金属 ②原电池是化学能转变为电能的装置 ③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极上发生还原反应 ④在原电池中，电流从负极流向正极 ⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向负极移动 A．①②⑤ B．②③ C．② D．③⑤ 7．依据Cd＋Hg2SO4=2Hg＋Cd2＋＋SO反应原理，设计出一种标准电池，其简易装置如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．电池工作时Cd2＋向电极B移动 B．电极A上发生反应：Hg2SO4＋2e-=2Hg＋SO C．电极B上发生还原反应 D．反应中每生成a mol Hg转移3 a mol电子 8．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2+2H2O+4e-=4OH- B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al-3e-=Al3＋ C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变 D．电池放电时，电流从负极经外电路流向正极 9．（多选）据报道，以硼氢化合物 (硼元素的化合价为+3)和作原料的燃料电池可用作通信卫星电源，负极材料采用，正极材料采用，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池放电时从a极区移向b极区 B．电极b采用，既作电极材料又有催化作用 C．每消耗1mol，转移的电子为1mol D．该电池的正极反应为 10．某学习小组用如图所示A、B装置分别探究金属锌与稀硫酸的反应，实验过程中A装置烧杯内的溶液温度升高，B装置的电流计指针发生偏转。 (1)A烧杯中发生反应的离子方程式为___________。 (2)B中Zn板是___________极；Cu板上的现象是___________，其发生的电极反应式是___________。若有1mol电子流过导线，则正极生成的产物的物质的量为___________。 (3)从能量转化的角度看，A、B中反应物的总能量___________ (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量，A中主要是将化学能转化为___________，B中主要是将化学能转化为___________。 素养提升 11．我国科学家设计的一种甲酸(HCOOH)燃料电池如图所示(半透膜只允许K+、H+通过)。下列说法错误的是 A．左侧电极为电池负极，电极反应式为HCOO--2e-+2OH-=+H2O B．电池放电时，左侧有K+通过半透膜移向右侧 C．物质A可以是硫酸氢钾 D．为保持Fe3+浓度稳定，需不断向电解质溶液中补充Fe3+ 12．我国科学家研发了一种水系可逆电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充、放电时，复合膜层间的解离成和，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时正极的电极反应式为 B．放电时正极区升高 C．充电时与外接直流电源正极相连，将电能转化为化学能 D．当放电时，复合膜层间有解离时，正极区溶液增重 13．新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，电池是能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示，电池工作时的总反应为。下列说法正确的是 A．充电时，电极b与电源负极连接，电极a与电源正极连接 B．电池工作时，正极的电极反应为 C．电池工作时，负极材料质量减少，转移电子 D．电池进水不会影响其使用寿命 14．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 A．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移 B．可以用铜导线替代图中的盐桥 C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是 D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少 15．回答下列问题 (1)锂水电池以金属锂和钢板为电极材料，以为电解质，加入水即可放电，总反应为。 ①锂水电池放电时，向___________极移动。 ②写出该电池放电时正极的电极反应：___________。 (2)有学者想以如图所示装置用原电池原理将转化为重要的化工原料，其负极反应为___________。 (3)电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是。电池的总反应可表示为。 ①电池的负极材料为___________，发生的电极反应为___________。 ②电池正极发生的电极反应为___________。 ③组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是___________。 迁移创新 16．按要求完成下列问题。 (1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示： ①在硫氧化菌作用下转化为的电极反应式是_______。 ②b电极的电极方程式是_______ (2)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可僢间输出电能。该电池总反应为。 ①放电过程中，向_______(填"负极"或"正极")移动。 ②负极反应式为_______。 ③电路中每转移0.2mol电子，理论上生成_______gPb。 (3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 ①a电极的电极反应式是_______； ②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_______。 17．回答下列问题。 (1)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上发生电极反应式：___________。 ②理论上1molH2S参加反应可产生H2的物质的量为___________。 (2)FeS2是Li/FeS2电池(如图1)的正极活性物质，Li/FeS2电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应：FeS2+4Li=Fe+4Li++2S2-。该反应可认为分两步进行： 第1步：FeS2+2Li=2Li++，则第2步正极的电极反应式：___________。 (3)如图2为钠硫高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为320℃左右，电池的反应式：2Na+xS=Na2Sx，正极的电极反应式：___________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用：___________。 (4)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图3所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。 ①X为___________极，Y极反应式：___________。 ②Y极生成1molCl2时，___________molLi+移向___________(填“X”或“Y”)极。 18．化学电池在通信、交通及日常生活中有着广泛的应用。 (1)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一(如图甲所示)，锌锰干电池的负极材料是_______，负极发生的电极反应为_______。若反应消耗16.25g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为_______mol。 (2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池的电池总反应式可以表示为，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是_______。 ①以上反应是可逆反应；②以上反应不是可逆反应；③充电时化学能转变为电能；④放电时化学能转变为电能 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ (3)近几年科学家发明的一种新型可控电池——锂水电池，工作原理如图乙所示。 ①该装置不仅可以提供清洁的氢气，还可以提供_______。 ②碳电极发生的电极反应是_______。 ③标准状况下产生22.4L的氢气时，负极消耗锂的质量为_______g。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $