4.1 原电池（8大题型，举一反三题型专练，江苏专用）化学人教版选择性必修1

学科网 第 典例精析 【典例1】A 举一反三 【变式1-1】B 【变式1-2】D 【变式1-3】A 典例精析 【典例2】B 上举一反目 【变式2-1】B 【变式2-2】c 【变式2-3】C 典例精析 【典例3】D 举一反三 【变式3-1】C 【变式3-2】D 【变式3-3】C www.zxxk.com 让教与学更高效 节原电池（题型突破·举一反三） 题型01原电池定义及能量转化 题型02原电池的构成条生 题型03原电池工作原理 题型04电极反应式书写 1/3 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 典例精析 【典例4】B 举一反三 【变式41】D 【变式42】D 【变式43】C 题型05原电池中的守恒送系 典例精析 【典例5】D 举一反三 【变式5-1】B 【变式5-2】C 【变式5-3】C 题型06原电池的应用 E 典例精析 【典例6)B E 举一反三 【变式6-1】c 【变式6-2】A 【变式6-3】B 题型07化学电源一一次电池与二次电池 典例精析 【典例7】D 举一反三 【变式7-1】B 2/3 可学科网 【变式7-2】B 【变式7-3】B 题型08 典例精析 【典例8】C 举一反三 【变式8-1】B 【变式8-2】D 【变式8-3】B www.zxxk.com 让教与学更高效 化学电源一燃料电池与新型电池 3/3 第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池定义及能量转化 题型02 原电池的构成条件 题型03 原电池工作原理 题型04 电极反应式书写 题型05 原电池中的守恒关系 题型06 原电池的应用 题型07 化学电源—一次电池与二次电池 题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 ▌题型01 原电池定义及能量转化 1.定义:原电池是将化学能转化为电能的装置，本质是自发的氧化还原反应。 2.能量转化要点 (1)化学能→电能（主要）+ 热能（损耗） (2)能量转化效率 < 100%，部分能量以热能形式散失 【典例1】（25-26高二下·海南·期末）我国的发电量已达世界第一、下列供电过程中的能量转化属于化学能转化为电能的是 A．锂离子电池供电 B．核能供电 C．太阳能供电 D．风力供电 【答案】A 【解析】A．锂离子电池放电时依靠自发氧化还原反应实现能量转化，将化学能转化为电能，A正确；B．核能供电的能量转化路径为核能→热能→机械能→电能，能量来源是原子核能而非化学能，B错误；C．太阳能供电是将光能（太阳能）直接转化为电能，不涉及化学能的转化，C错误；D．风力供电是将风能（机械能）转化为电能，不涉及化学能的转化，D错误；故选A。 【变式1-1】（25-26高二上·河北保定·期末）下列能量转化形式主要由化学能转化为电能的是 A．CuCl2溶液的电解 B．锌铜原电池工作时 C．外加电流法保护钢闸门 D．行驶中的燃油车 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．溶液电解属于电解过程，该过程将电能转化为化学能，A错误；B．锌铜原电池属于原电池装置，工作时利用自发氧化还原反应将化学能转化为电能，B正确；C．外加电流法保护钢闸门利用电解池原理，该过程将电能转化为化学能，C错误；D．行驶中的燃油车将燃料的化学能主要转化为机械能（动能），D错误；故选B。 【变式1-2】（25-26高二上·河北·阶段检测）下列能量的转化形式主要由化学能→电能→机械能的是 A．新能源汽车充电 B．空气能热水器加热水 C．风能发电 D．加速行驶中的电动车 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．能量转化为电能→化学能，A错误；B．最终转化为水的内能（热能），不存在题干所述转化路径，B错误；C．能量转化为机械能(风能)→电能，没有化学能转化为电能的步骤，C错误；D．车载电池放电时，先将化学能转化为电能，再通过电动机将电能转化为车辆行驶的机械能，转化过程正好为化学能→电能→机械能，D正确；故选D。 【变式1-3】（24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是 A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 【答案】A 【解析】A．火力发电是利用了煤燃烧放出的热量，属于化学变化，是将化学能转化成电能，是利用化学反应产生电能，A符合题意；B．水力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，B不符合题意；C．风力发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，C不符合题意；D．太阳能发电的过程中没有新物质生成，属于物理变化，不是利用化学反应获得电能，D不符合题意；故选A。 ▌题型02 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极，较活泼的做负极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 【典例2】（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）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2-1】（25-26高二上·河南南阳·阶段检测）下列装置不能形成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．装置中有活泼性不同的Zn和Cu电极，电解质为溶液，Zn能与发生自发氧化还原反应（），电极插入溶液且直接接触形成闭合回路，能形成原电池，A不符合题意；B．装置中两个电极均为C（同种惰性电极），活泼性相同，无法形成电势差，不能发生电子转移，不满足原电池对不同电极的要求，不能形成原电池，B符合题意；C．装置为双液原电池，Zn（负极）和Cu（正极）分别插入和溶液，盐桥平衡电荷，外电路有电流表形成闭合回路，Zn与发生自发氧化还原反应（），能形成原电池，C不符合题意；D．装置中有活泼性不同的Fe（活泼金属）和C（惰性电极），电解质为溶液，Fe能与发生自发氧化还原反应（），外电路有电流表形成闭合回路，能形成原电池，D不符合题意；故答案选B。 【变式2-2】（25-26高二上·甘肃武威·期末）电池在生活中随处可见，下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．A装置没有形成闭合回路，不能构成原电池，A不符合题意；B．B装置中，酒精是非电解质，所以不能构成原电池，B不符合题意；C．C装置中，铝为负极，镁为正极，氢氧化钠为电解质，形成闭合回路，能构成原电池，C符合题意；D．D装置中，两个电极相同，碳单质不能与氯化铜溶液反应，所以不能构成原电池，D不符合题意；故答案选C。 【变式2-3】（25-26高二上·陕西商洛·阶段检测）现代生活离不开方便实用的化学电源，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．没有形成闭合回路且不会发生氧化还原反应，A项不符合题意；B．两电极未区分活动性，B项不符合题意；C．如图装置有两个不同的电极，且形成闭合回路，可以发生氧化还原反应，C项符合题意； D．无水乙醇不是电解质溶液，D项不符合题意；故选C。 ▌题型03 原电池工作原理 原电池工作原理（以锌铜原电池为例） (1)反应原理 ①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 ②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电流方向：正极→导线→负极→电解质溶液→正极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (2)单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 (3)双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.导电：连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。c.隔离：使相互反应的物质不接触。 【典例3】（25-26高二下·江苏常州·期末）一种可充电电池用于处理污水中的工作原理如图所示。电池放电时，水中的在电催化剂表面转化为，再将吸附在电催化剂表面的还原为。下列说法正确的是 A．放电时，金属铝为正极 B．还原为的反应为 C．充电时，每生成1 mol，另一极同时生成2 mol D．充电时，从装置左侧透过离子交换膜进入右侧 【答案】D 【解析】A．放电时金属铝失电子转化为，发生氧化反应，为负极，A错误；B．该反应式电荷不守恒（左边总电荷为-1，右边总电荷为0），配平后应为，B错误；C．充电时生成的一极为阳极，每生成1 mol 转移4 mol电子，另一极为阴极，发生的反应，无生成，C错误；D．充电时为电解池，阴离子向阳极（右侧电极）移动，故从左侧透过离子交换膜进入右侧，D正确；故答案选D。 【变式3-1】（25-26高二下·江苏·阶段检测）微生物法可将高浓度苯酚废水和高浓度酸性NO废水的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是 A．a极的电极反应式为 B．通过离子交换膜向左室移动 C．一段时间后，右室的溶液pH增大 D．用电器流过时，b电极产生 【答案】C 【分析】a电极：图示表明，高浓度的含苯酚废水在a电极处反应后，生成了。在这个过程中，碳元素的化合价升高，发生氧化反应。在原电池中，发生氧化反应的电极是负极。b电极：图示表明，高浓度的废水在b电极处反应后，生成了。在这个过程中，氮元素的化合价从+5价降低到0价，发生还原反应。在原电池中，发生还原反应的电极是正极。 【解析】A．由分析可知，a极为负极，苯酚发生失电子的氧化反应生成，电极反应式为，A错误；B．原电池中阳离子向正极移动，b为正极，应向右室移动，B错误；C．由分析可知，右室b极得到电子发生还原反应生成，电极反应式为，消耗，溶液减小，pH增大，C正确；D．题目未给出标准状况条件，无法计算的体积，D错误；故选C。 【变式3-2】（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种高容量水系电池如图，以酸性MnSO4溶液作电解质，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少。下列说法正确的是 A．充电时电极Ⅰ发生氧化反应 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时电子由电极Ⅱ经外电路流向电极Ⅰ D．理论上充电时每转移2 mol e-电极Ⅰ质量增加55 g 【答案】D 【分析】放电时电极II上减少，说明得电子发生还原反应，故放电时电极II为正极，电极I为负极。放电时正极反应为，负极反应为。充电时装置为电解池，电极I为阴极，电极II为阳极，充电时阴极反应为，阳极反应为。 【解析】A．充电时电极I为阴极，得到电子发生还原反应，A错误；B．放电时II极发生反应消耗，溶液中浓度减小，pH升高，B错误；C．放电时电子由负极电极I经外电路流向正极电极II，C错误；D．充电时电极I发生反应，每转移2mol电子，生成1mol，固体增加的质量为1mol的质量，即，D正确；故选 D。 【变式3-3】（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种新型的4-硝基苯甲醇(4-NBA，结构如图)在NiSe-Cu2Se/NF双功能电催化剂作用下在整个放电/充电过程中可实现氧化还原转化(-NO2→-NH2、-CH2OH→-COOH)。其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．充电时，Zn/ZnO发生氧化反应 B．放电时，OH¯经离子交换膜a向Zn/ZnO极 C．放电时，负极每生成24.3 g ZnO，正极生成0.1 mol有机产物 D．充电时，M极的电极反应式为 【答案】C 【分析】放电过程（原电池）：负极为Zn/ZnO极，Zn失去电子被氧化为ZnO；正极为N极，硝基得电子被还原为氨基；阴离子（OH-）向负极移动。 充电过程（电解池）：阴极接电源负极，即Zn/ZnO 极，发生还原反应，ZnO被还原为Zn；阳极接电源正极，即M极，发生氧化反应，醇羟基被氧化为羧基。 【解析】A．充电时，该装置为电解池，Zn/ZnO 极连接电源的负极，作为阴极，发生还原反应，A错误；B．放电时，Zn/ZnO 极作为负极，N极为正极，在原电池中，阴离子向负极移动，因此，OH⁻的迁移方向是从中间室向负极室（Zn/ZnO）移动，需通过离子交换膜b，而非a，B错误；C．负极反应：，ZnO的摩尔质量为81 g/mol，生成24.3 g ZnO的物质的量为0.3 mol，转移电子数为0.6 mol；正极反应：，即每生成1mol有机产物，转移6mol电子，根据电子守恒，，C正确；D．充电时，M极连接电源正极，作为阳极，发生氧化反应，D错误；因此答案选C。 ▌题型04 电极反应式书写 书写步骤： (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【典例4】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下列指定反应的方程式正确的是 A．铅蓄电池阳极的电极反应： Pb- 2e-+ = PbSO4 B．钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式： C．用铜电极电解溶液： D．用惰性电极电解溶液： 【答案】B 【解析】A．该反应为铅蓄电池放电时的负极反应，铅蓄电池阳极是充电过程的电极，阳极反应应为，A错误；B．钢铁吸氧腐蚀时，正极上得电子与水反应生成，电极反应式为，B正确；C．用铜电极电解溶液时，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应为，阴极上得电子发生还原反应，电极反应为，总反应不是，故C错误；D．用惰性电极电解溶液时，阴极是水电离出的放电，水为弱电解质不能拆写为，正确反应为，D错误；故选B。 【变式4-1】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn+Ag2O=ZnO+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 【答案】D 【分析】由总反应可知，银锌电池中，在碱性条件下，锌失去电子发生氧化反应生成氧化锌和水，电极反应式为，氧化银为正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为。 【解析】A．电极为正极，正极发生得电子的还原反应而非氧化反应，A错误；B．原电池放电时阳离子向正极移动，应向正极电极移动，B错误；C．电池工作时，外电路中电流从正极经导线流向负极，电解质溶液中电流方向为从流向，不会经隔板从流向，C错误；D．由分析可知，负极的电极反应为，D正确；故选D。 【变式4-2】（25-26·江苏南通·阶段检测）以为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，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不正确的是 A．化学能转化为电能 B．电极Al作负极 C．透过离子交换膜从右向左迁移 D．正极的电极反应： 【答案】D 【分析】结合题意，铝电极，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合AlCl形成Al2Cl，同时锂离子向左移动，嵌入形成，则铝电极为负极，左侧电极为正极，以此解题。 【解析】A．该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，A正确；B．由分析可知，电极Al作负极，B正确；C．由分析可知，透过离子交换膜从右向左迁移，C正确；D． 正极发生还原反应，电极反应为：：，D错误；故选D。 【变式4-3】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）肼暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是 A．电池工作时，正极附近的 减小 B．当消耗 时，有 由甲槽向乙槽迁移 C．负极反应式为 D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作 【答案】C 【解析】A．电池工作时，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，所以正极附近的pH增大，故A错误；B．当消耗 时，转移4mol电子，有4molNa+由甲槽向乙槽迁移，故B错误；C．负极N2H4失电子生成氮气和水，负极的反应式为，故C正确；D．若去掉阳离子交换膜，肼会与水中溶解的氧气直接接触，发生爆炸，电池不能正常工作，故D错误；选C。 ▌题型05 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1.质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2.得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3.电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例5】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）一种电化学气敏传感器可以检测生产中氨气的含量，其工作原理如图。说法正确的是 A．溶液中向电极a移动 B．电极a的电极反应式为 C．在传感器工作一定时间后中电极b周围溶液pH减小 D．当电极b消耗标准状况下16.8 L 时，理论上电极a检测到17 g 【答案】D 【解析】A．在原电池中，阳离子向正极移动，电极a为氨气被氧化的负极，电极b为氧气被还原的正极，K+应向正极b移动，A错误；B．电极a为负极，发生氧化反应，NH3失电子生成N2，N元素化合价从-3升高到0，2个NH3共失去6个电子，正确反应式为，B错误；C．电极b为正极，O2得电子发生还原反应，碱性条件下反应式为，生成OH-使周围溶液pH增大，C错误；D．电极b消耗O2的物质的量为，1 molO2得4 mol电子，0.75 molO2得3 mol电子，负极中2NH3~6e⁻（即1 molNH3失3 mol电子），电子守恒可知失3 mol电子对应1 molNH3，质量为，D正确；故答案选：D。 【变式5-1】（25-26高二上·江苏徐州·期中）一种光电催化脱除的工作原理如题图所示。工作时，光催化电极产生电子和空穴，双极膜中解离的和分别向两极迁移。下列说法不正确的是 A．空穴和电子的产生驱动了脱除与制备的发生 B．双极膜中解离的向GDE电极移动 C．左室发生的电极反应式： D．工作一段时间，当电路中转移1 mol ，右室增重17 g 【答案】B 【分析】由图可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电极反应为：+2OH--2e-=+H2O，GDF电极为正极，电极反应为：O2+2H++2e-=H2O2，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中，靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向负极，H+通过阳离子交换膜移向正极，据此分析作答。 【解析】A．原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生，故A正确；B．结合分析可知，双极膜中水解离的氢氧根移向Fe2O3电极，故B错误；C．根据分析可知，左室发生反应：SO2+2OH-=+H2O，+2OH--2e-=+H2O，故C正确；D．工作一段时间，当电路中转移1mole-，O2+2H++2e-=H2O2，右室增重为氢离子和氧气质量，增重=1mol×1g/mol+0.5mol×32g/mol=17g，故D正确；故选：B。 【变式5-2】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）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图所示，下列说法正确的是 A．电子从电极b流出，经外电路流向电极a B．为保证微生物燃料电池的供电速度，该电池应在高温下工作 C．转化为的反应为 D．若外电路中有电子发生转移，则有通过质子交换膜 【答案】C 【分析】由图可知硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳，而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子，所以两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成 放出电子，负极上在硫氧化菌作用下转化为，失电子发生氧化反应，电极反应式是，正极上是氧气得电子的还原反应：，根据原电池的构成和工作原理知识来回答。 【解析】A．质子()在原电池中向正极移动，由图可知移向b极，故b为正极，a为负极，电子从负极（a）经外电路流向正极（b），A错误；B．微生物在高温下会变性死亡，导致电池无法正常工作，B错误；C．转化为，S的化合价从-2价升高到＋6价，失去8个电子，根据电荷守恒和原子守恒，电极反应式为：，C正确；D．电子转移与迁移的物质的量相等（均带1个单位电荷），转移0.8mol电子时，通过质子交换膜的为0.8mol，D错误；故答案选C。 【变式5-3】（25-26高二下·江苏苏州·阶段检测）微生物燃料电池可以净化废水，同时获得电能，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电极N作阳极 B．电池工作时，左室中浓度减小 C．电池工作时，右室除铬的电极反应式为： D．理论上，反应每生成，转移电子数为8 mol 【答案】C 【分析】根据图示，电极M上被氧化为，碳元素的平均化合价从0价升高到+4价，发生氧化反应，因此电极M是负极，负极反应为，电极N上被还原为，同时也参与了反应，发生还原反应，因此电极N是正极，正极电极反应式为。 【解析】A．由分析可得，电极N是正极，A错误；B．由分析可得，负极反应：，生成的通过质子交换膜迁移到右室，迁移量等于生成量（电荷守恒），但负极反应消耗水，因此左室浓度变大，B错误；C．由分析可得，在酸性条件下被还原为，电极反应式为：，该式满足原子守恒与电荷守恒，且符合图示产物，C正确；D．由分析可得，由负极反应可知每生成，转移电子数为8 mol，则每生成，转移电子数为4 mol，D错误；故答案选C。 ▌题型06 原电池的应用 1.形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2.设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3.判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 4.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 【典例6】（24-25高二上·江苏苏州·月考）下列有关化学反应速率的说法中正确的 A．用铁片与硫酸反应制取氢气时，用质量分数为的浓硫酸可增大产生氢气的速率 B．用锌片与硫酸反应制取氢气时，加入数滴硫酸铜溶液，可以加快制取氢气的反应速率 C．等质量的锌粉和锌片与相同体积相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 D．为减缓海水中钢铁水闸腐蚀：水闸与外加直流电源的正极相连 【答案】B 【解析】A．已知Fe常温下遇到浓硫酸发生钝化，故用铁片与硫酸反应制取氢气时，用质量分数为的浓硫酸不能增大产生氢气的速率，A错误；B．用锌片与硫酸反应制取氢气时，加入数滴硫酸铜溶液，则Zn能够置换出Cu，与Zn构成原电池反应，故可以加快制取氢气的反应速率，B正确；C．锌粉的表面积比锌片的大，故等质量的锌粉和锌片与相同体积相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率前者大，C错误；D．为减缓海水中钢铁水闸腐蚀：水闸应该与外加直流电源的负极相连作阴极，D错误；故答案为：B。 【变式6-1】（25-26高一下·江苏无锡·阶段检测）某原电池总反应为，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Cu、Zn 石墨、Fe Cu、Pt Fe、Zn 电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．电极材料为Cu、Zn，Zn活泼性强于Cu，Zn作负极发生氧化反应，总反应为Zn与的反应，与题干总反应不符，A不符合题意；B．电解质为，不含，且Fe作负极，总反应为Fe与的置换反应，与题干总反应不符，B不符合题意；C．电极材料为Cu、Pt，Cu活泼性强于Pt，Cu作负极失电子生成，Pt为正极，电解质中的在正极得电子生成，总反应与题干一致，C符合题意；D．电极材料为Fe、Zn，Zn活泼性最强作负极，总反应为Zn与的反应，与题干总反应不符，D不符合题意；答案选C。 【变式6-2】（24-25高二上·江苏·期中）CCTV报道，解放军总后勤部提出要让每个野外作业的战士都吃上热饭菜，其中一种方法是利用原电池原理，将食盐颗粒、炭屑、铁屑装入食品包装的夹层中密封起来，使用时撕开一口子，加入适量水振荡，就会产生热量加热食品。以下叙述正确的是 A．铁作负极，发生氧化反应 B．碳作负极，发生还原反应 C．铁作正极，发生还原反应 D．碳作正极，发生氧化反应 【答案】A 【解析】利用原电池原理反应放热，由铁屑、炭粒、食盐、水、空气组成的原电池中，铁做负极，炭粒作正极，负极本身发生失电子的氧化反应，炭粒发生还原反应，答案选A。 【变式6-3】（25-26高二上·江苏泰州·学业考试）某同学设计如图所示装置验证金属活动性，下列说法正确的是 A．该装置可将电能转化为化学能 B．金属M为负极，发生氧化反应 C．若金属M为，则电极反应式为 D．实验结论：金属活动性 【答案】B 【解析】A．这是原电池装置，是将化学能转化为电能，不是电能转化为化学能，A错误；B．金属N电极生成氢气，故N为正极，则金属M是负极，负极会失去电子，发生氧化反应，B正确；C．若金属M为Fe，Fe在稀硫酸中失去电子生成，电极反应式应为，C错误；D．原电池中，负极金属活动性强，所以金属活动性，D错误；故答案选B。 ▌题型07 化学电源—一次电池与二次电池 一、一次电池 一次电池是放电后不可充电的电池，电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池。 （1）碱性锌锰干电池 总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn - 2e- + 2OH- ==Zn(OH)2 正极反应式：2MnO2 + 2e- + 2H2O==2MnO(OH) + 2OH- （2）锌银电池—纽扣电池 总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极反应式：Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－ 二、二次电池——铅蓄电池： 总反应式： 负极反应式：Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极反应式：PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 【典例7】（25-26高二上·江苏南京·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：纽扣式银锌电池为二次电池 C．图丙：负极的电极反应式： D．图丁：充电时，每消耗，转移电子数为 【答案】D 【解析】A．锂电池放电时，锂为负极，通O2（多孔碳材料）一极为正极，电解质中阳离子移向正极，向多孔碳材料电极迁移，A错误；B．纽扣式银锌电池不可充电，属于一次电池，B错误；C．锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，图中电解质为氯化铵、氯化锌，不是碱性环境，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，C错误；D．铅蓄电池为二次电池，总反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，该反应方程式表示的过程中转移2 mol电子，充电时，每消耗2 mol PbSO4 ，转移电子数为2 NA，D正确；故选D。 【变式7-1】（25-26高二上·江苏南京·期末）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的减小 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【答案】B 【解析】A．放电时，负极转化为，正极也转化为，均附着在电极上，电极质量均增大，A正确；B．放电时总反应消耗，同时生成水，溶液中降低，溶液增大，并非减小，B错误；C．温度过低时，电解质溶液中离子迁移速度慢，电解质导电性降低，反应速率减慢，不利于电池放电，C正确；D．充电时，每消耗，其中（为价）被还原为（价），得到电子，另被氧化为（为价），失去电子，总转移电子为，即转移电子数为，D正确；故选B。 【变式7-2】（25-26高二上·江苏南通·期末）一种锂-空气二次电池的装置如图所示，熔融嵌在碳纳米管中。电池总反应为：，下列说法正确的是 A．充电时，电极接外电源的正极 B．放电时，电极的反应为： C．放电时，每消耗，电路中转移 D．充电时，由左室通过交换膜迁移到右室 【答案】B 【分析】锂-空气二次电池，电池总反应为。放电时为原电池，作负极（电极a），发生氧化反应：；碳纳米管作正极（电极b），发生还原反应：，通过阳离子交换膜由左室移向右室。充电时为电解池，电极a作阴极接外电源负极，电极b作阳极接外电源正极，阳极发生反应：，由右室移向左室，据此分析。 【解析】A．放电时电极a为负极，充电时电极a作阴极，应接外电源的负极，A不符合题意；B．放电时电极b为正极，得电子发生还原反应，结合熔融环境，电极反应为，B符合题意；C．由总反应可知，每消耗转移，则每消耗转移，C不符合题意；D．充电时电极a为阴极，电极b为阳极，由右室（阳极室）通过阳离子交换膜迁移到左室（阴极室），D不符合题意；故选B。 【变式7-3】（25-26高二上·江苏连云港·月考）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，不正确的是 图Ⅰ普通锌锰电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ和图Ⅱ所示电池的负极反应不相同 B．图Ⅱ所示电池相比图Ⅰ所示电池，有效期短且易漏液 C．图Ⅲ属于二次电池，可以根据电解质溶液的密度判断充放电程度 D．图Ⅳ所示电池中，正极的电极反应式为 【答案】B 【解析】A．由图可知，图Ⅰ为普通锌锰电池，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn - 2e- = Zn²⁺；图Ⅱ为碱性锌锰电池，锌为原电池的负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成氢氧化锌，电极反应式为Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2，两者负极反应因电解质环境不同而不同，A正确；B．由图可知，图Ⅰ为普通锌锰电池，图Ⅱ为碱性锌锰电池，与图Ⅰ普通锌锰电池相比，图Ⅱ碱性锌锰电池的电解质为碱性，锌粉与电解质接触更充分，反应平稳，不易漏液且有效期更长，B错误；C．硫酸溶液的浓度越大，密度越大，由图可知，图Ⅲ为二次电池铅酸蓄电池，放电时硫酸溶液浓度降低、密度减小，充电时硫酸溶液浓度增大、密度增大，所以可通过电解质溶液密度判断充放电程度，C正确；D．由图可知，图Ⅳ为银锌纽扣电池， Ag2O为电池的正极，水分子作用下氧化银得到电子发生还原反应生成银和氢氧根离子，电极反应式为Ag2O + 2e- + H2O = 2Ag + 2OH-，D正确；故选B。 ▌题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 一、燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （1）酸性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2–4e-=4H+ 正极反应式：O2+4H++4e-=2H2O 总反应式：2H2+O2=2H2O （2）碱性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2–4e-+4OH-=2H2O 正极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应式：2H2+O2=2H2O 二、新型电池——熔融盐电池 比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。 正极：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－； 负极：2CO＋2CO32-－4e－=4CO2； 总反应：2CO＋O2=2CO2 【典例8】（25-26高二上·江苏苏州·月考）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【答案】C 【分析】燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入氧化剂的一极为正极，正极上发生还原反应，则A为负极、B为正极，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极； 【解析】A．焓变(ΔH)由反应物和生成物的总能量决定，催化剂只能降低反应活化能、加快反应速率，不能改变焓变，A错误；B．该电池为熔融碳酸盐燃料电池，电解质中无OH⁻，电极A（负极）上CO失去电子被氧化生成二氧化碳，，B错误；C．电池工作时，阴离子向负极移动，电极A为负极，故向电极A移动，C正确；D．电极B为正极，氧气发生还原反应，得到电子生成碳酸根离子，，D错误；故选C。 【变式8-1】（25-26高二上·江苏·月考）以N2与H2为反应物、溶有A的盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，其原理如下图所示。下列叙述正确的是 A．电流从通H2的电极流向通入N2的电极 B．A为NH4Cl C．反应过程中右边区域溶液pH逐渐增大 D．通N2一极的电极反应为N2+8H+-6e-=2NH 【答案】B 【分析】由图可知，氮气、氢气和盐酸反应生成氯化铵，此新型燃料电池的总反应为，A为；H元素的化合价升高，氢气发生失电子的氧化反应，通入氢气的一极为电池的负极，方程式为：N元素的化合价降低，氮气发生得电子的还原反应，通入氮气的一极为电池的正极，电极方程式为：；电解质为盐酸溶液，故A为，据此作答。 【解析】A．电流方向为正极流向负极，通入氢气的电极为负极，通入氮气的电极为正极，电流应从通入氮气的电极流向通入氢气的电极，A错误；B．氮气在正极得电子生成，电解质为盐酸，与Cl-结合生成，故A为，B正确；C．右边区域为负极区，电极反应，生成H+使溶液pH减小，C错误；D．通入氮气电极为正极，发生还原反应，得电子，正确电极反应为，选项中电子符号错误，D错误；故答案为：B。 【变式8-2】（25-26高二下·江苏镇江·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时电能转化为化学能 B．在电极A上发生反应式 C．电池工作时，熔融盐中向电极A移动 D．每消耗1 mol ，理论上电池中转移电子的物质的量为8 mol 【答案】D 【分析】该装置为熔融碳酸盐原电池，电极A通入、燃料作负极，发生失电子的氧化反应；电极B通入与作正极，发生得电子的还原反应，熔融碳酸盐电解质中含、、； 【解析】A．熔融碳酸盐燃料电池属于原电池，原电池工作时是化学能转化为电能，电解池才是电能转化为化学能，A错误；B．电极A通入燃料，是负极，在负极发生氧化反应，失去电子，正确负极反应式为，B错误；C．电解质中阳离子向正极移动，电极A是负极，电极B是正极，因此向电极B移动，C错误；D．中C元素化合价为，反应后全部转化为，中C为价，1个C原子化合价升高，反应会失去电子，即电路转移电子物质的量为，D正确；故选D。 【变式8-3】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由电极经外电路流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当有通过质子交换膜时，电极表面理论上消耗的体积为 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入银氨溶液，水浴加热，观察现象 【答案】B 【分析】乙烯燃料电池中，燃料在电极发生氧化反应，因此为负极；在电极b发生还原反应，因此为正极。 【解析】A．放电时电子由负极（电极a）经外电路流向正极（电极b），并非由电极b流向电极a，A错误；B．电极a为负极，乙烯发生氧化反应，两个C元素化合价共升高2价，失去，酸性条件下配平可得电极反应式为，B正确；C．题目未指明气体处于标准状况，无法计算消耗的体积，C错误；D．左室溶液为酸性，银镜反应需要在碱性条件下进行，需先加过量碱中和硫酸后再加入银氨溶液水浴加热，D错误；故答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池定义及能量转化 题型02 原电池的构成条件 题型03 原电池工作原理 题型04 电极反应式书写 题型05 原电池中的守恒关系 题型06 原电池的应用 题型07 化学电源—一次电池与二次电池 题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 ▌题型01 原电池定义及能量转化 1.定义:原电池是将化学能转化为电能的装置，本质是自发的氧化还原反应。 2.能量转化要点 (1)化学能→电能（主要）+ 热能（损耗） (2)能量转化效率 < 100%，部分能量以热能形式散失 【典例1】（25-26高二下·海南·期末）我国的发电量已达世界第一、下列供电过程中的能量转化属于化学能转化为电能的是 A．锂离子电池供电 B．核能供电 C．太阳能供电 D．风力供电 【变式1-1】（25-26高二上·河北保定·期末）下列能量转化形式主要由化学能转化为电能的是 A．CuCl2溶液的电解 B．锌铜原电池工作时 C．外加电流法保护钢闸门 D．行驶中的燃油车 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】（25-26高二上·河北·阶段检测）下列能量的转化形式主要由化学能→电能→机械能的是 A．新能源汽车充电 B．空气能热水器加热水 C．风能发电 D．加速行驶中的电动车 A．A B．B C．C D．D 【变式1-3】（24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）人类生产生活离不开电能的使用。下列电能是由化学能转化而来的是 A．火力发电 B．水力发电 C．风力发电 D．太阳能发电 ▌题型02 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极，较活泼的做负极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 【典例2】（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）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2-1】（25-26高二上·河南南阳·阶段检测）下列装置不能形成原电池的是 A． B． C． D． 【变式2-2】（25-26高二上·甘肃武威·期末）电池在生活中随处可见，下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【变式2-3】（25-26高二上·陕西商洛·阶段检测）现代生活离不开方便实用的化学电源，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． ▌题型03 原电池工作原理 原电池工作原理（以锌铜原电池为例） (1)反应原理 ①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。 ②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。 ③电流方向：正极→导线→负极→电解质溶液→正极。 ④两极电极反应式 负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。 正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (2)单液原电池和双液原电池对比 比较项目 单液原电池 双液原电池 相同点 正负极，电极反应，总反应式，电极现象 不 同 点 能量 变化 化学能转化为电能和热能 化学能只转化为电能 反应 区域 两极反应在相同区域 两极反应在不同区域 (3)双液原电池中盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极 ③盐桥的作用：a.导电：连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。c.隔离：使相互反应的物质不接触。 【典例3】（25-26高二下·江苏常州·期末）一种可充电电池用于处理污水中的工作原理如图所示。电池放电时，水中的在电催化剂表面转化为，再将吸附在电催化剂表面的还原为。下列说法正确的是 A．放电时，金属铝为正极 B．还原为的反应为 C．充电时，每生成1 mol，另一极同时生成2 mol D．充电时，从装置左侧透过离子交换膜进入右侧 【变式3-1】（25-26高二下·江苏·阶段检测）微生物法可将高浓度苯酚废水和高浓度酸性NO废水的化学能直接转化为电能，装置如图所示。电池工作时，下列说法正确的是 A．a极的电极反应式为 B．通过离子交换膜向左室移动 C．一段时间后，右室的溶液pH增大 D．用电器流过时，b电极产生 【变式3-2】（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种高容量水系电池如图，以酸性MnSO4溶液作电解质，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少。下列说法正确的是 A．充电时电极Ⅰ发生氧化反应 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时电子由电极Ⅱ经外电路流向电极Ⅰ D．理论上充电时每转移2 mol e-电极Ⅰ质量增加55 g 【变式3-3】（25-26高二下·江苏扬州·阶段检测）一种新型的4-硝基苯甲醇(4-NBA，结构如图)在NiSe-Cu2Se/NF双功能电催化剂作用下在整个放电/充电过程中可实现氧化还原转化(-NO2→-NH2、-CH2OH→-COOH)。其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．充电时，Zn/ZnO发生氧化反应 B．放电时，OH¯经离子交换膜a向Zn/ZnO极 C．放电时，负极每生成24.3 g ZnO，正极生成0.1 mol有机产物 D．充电时，M极的电极反应式为 ▌题型04 电极反应式书写 书写步骤： (1)明确两极的反应物； (2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； (3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； (4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【典例4】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下列指定反应的方程式正确的是 A．铅蓄电池阳极的电极反应： Pb- 2e-+ = PbSO4 B．钢铁吸氧腐蚀正极的电极反应式： C．用铜电极电解溶液： D．用惰性电极电解溶液： 【变式4-1】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）体温枪能快速检测人体体温，该体温枪所用的电池为一种银锌电池(如图所示)，电池的总反应式为Zn+Ag2O=ZnO+2Ag。下列关于该电池的说法正确的是 A．Ag2O电极作正极，发生氧化反应 B．该电池放电时溶液中的K+向Zn电极移动 C．电池工作时，电流从Ag2O电极经过隔板流向Zn电极 D．该电池的负极反应为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O 【变式4-2】（25-26·江苏南通·阶段检测）以为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，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不正确的是 A．化学能转化为电能 B．电极Al作负极 C．透过离子交换膜从右向左迁移 D．正极的电极反应： 【变式4-3】（25-26高二下·江苏盐城·阶段检测）肼暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是 A．电池工作时，正极附近的 减小 B．当消耗 时，有 由甲槽向乙槽迁移 C．负极反应式为 D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作 ▌题型05 原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应 1.质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2.得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3.电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例5】（25-26高二上·江苏扬州·阶段检测）一种电化学气敏传感器可以检测生产中氨气的含量，其工作原理如图。说法正确的是 A．溶液中向电极a移动 B．电极a的电极反应式为 C．在传感器工作一定时间后中电极b周围溶液pH减小 D．当电极b消耗标准状况下16.8 L 时，理论上电极a检测到17 g 【变式5-1】（25-26高二上·江苏徐州·期中）一种光电催化脱除的工作原理如题图所示。工作时，光催化电极产生电子和空穴，双极膜中解离的和分别向两极迁移。下列说法不正确的是 A．空穴和电子的产生驱动了脱除与制备的发生 B．双极膜中解离的向GDE电极移动 C．左室发生的电极反应式： D．工作一段时间，当电路中转移1 mol ，右室增重17 g 【变式5-2】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）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图所示，下列说法正确的是 A．电子从电极b流出，经外电路流向电极a B．为保证微生物燃料电池的供电速度，该电池应在高温下工作 C．转化为的反应为 D．若外电路中有电子发生转移，则有通过质子交换膜 【变式5-3】（25-26高二下·江苏苏州·阶段检测）微生物燃料电池可以净化废水，同时获得电能，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时，电极N作阳极 B．电池工作时，左室中浓度减小 C．电池工作时，右室除铬的电极反应式为： D．理论上，反应每生成，转移电子数为8 mol ▌题型06 原电池的应用 1.形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2.设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3.判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 4.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 【典例6】（24-25高二上·江苏苏州·月考）下列有关化学反应速率的说法中正确的 A．用铁片与硫酸反应制取氢气时，用质量分数为的浓硫酸可增大产生氢气的速率 B．用锌片与硫酸反应制取氢气时，加入数滴硫酸铜溶液，可以加快制取氢气的反应速率 C．等质量的锌粉和锌片与相同体积相同物质的量浓度的盐酸反应，反应速率相等 D．为减缓海水中钢铁水闸腐蚀：水闸与外加直流电源的正极相连 【变式6-1】（25-26高一下·江苏无锡·阶段检测）某原电池总反应为，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Cu、Zn 石墨、Fe Cu、Pt Fe、Zn 电解质溶液 A．A B．B C．C D．D 【变式6-2】（24-25高二上·江苏·期中）CCTV报道，解放军总后勤部提出要让每个野外作业的战士都吃上热饭菜，其中一种方法是利用原电池原理，将食盐颗粒、炭屑、铁屑装入食品包装的夹层中密封起来，使用时撕开一口子，加入适量水振荡，就会产生热量加热食品。以下叙述正确的是 A．铁作负极，发生氧化反应 B．碳作负极，发生还原反应 C．铁作正极，发生还原反应 D．碳作正极，发生氧化反应 【变式6-3】（25-26高二上·江苏泰州·学业考试）某同学设计如图所示装置验证金属活动性，下列说法正确的是 A．该装置可将电能转化为化学能 B．金属M为负极，发生氧化反应 C．若金属M为，则电极反应式为 D．实验结论：金属活动性 ▌题型07 化学电源—一次电池与二次电池 一、一次电池 一次电池是放电后不可充电的电池，电解质溶液制成不流动胶状也叫干电池。 （1）碱性锌锰干电池 总反应式为：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2 负极反应式：Zn - 2e- + 2OH- ==Zn(OH)2 正极反应式：2MnO2 + 2e- + 2H2O==2MnO(OH) + 2OH- （2）锌银电池—纽扣电池 总反应式为：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 负极反应式：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2 正极反应式：Ag2O＋2e－＋H2O＝2Ag ＋2OH－ 二、二次电池——铅蓄电池： 总反应式： 负极反应式：Pb +SO42- - 2e- = PbSO4 正极反应式：PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 【典例7】（25-26高二上·江苏南京·期末）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是 A．图甲：锂电池放电时，电解质中向锂电极迁移 B．图乙：纽扣式银锌电池为二次电池 C．图丙：负极的电极反应式： D．图丁：充电时，每消耗，转移电子数为 【变式7-1】（25-26高二上·江苏南京·期末）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的减小 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【变式7-2】（25-26高二上·江苏南通·期末）一种锂-空气二次电池的装置如图所示，熔融嵌在碳纳米管中。电池总反应为：，下列说法正确的是 A．充电时，电极接外电源的正极 B．放电时，电极的反应为： C．放电时，每消耗，电路中转移 D．充电时，由左室通过交换膜迁移到右室 【变式7-3】（25-26高二上·江苏连云港·月考）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，不正确的是 图Ⅰ普通锌锰电池 图Ⅱ碱性锌锰电池 图Ⅲ铅酸蓄电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A．图Ⅰ和图Ⅱ所示电池的负极反应不相同 B．图Ⅱ所示电池相比图Ⅰ所示电池，有效期短且易漏液 C．图Ⅲ属于二次电池，可以根据电解质溶液的密度判断充放电程度 D．图Ⅳ所示电池中，正极的电极反应式为 ▌题型08 化学电源—燃料电池与新型电池 一、燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 （1）酸性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2–4e-=4H+ 正极反应式：O2+4H++4e-=2H2O 总反应式：2H2+O2=2H2O （2）碱性氢氧燃料电池 负极反应式：2H2–4e-+4OH-=2H2O 正极反应式：O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应式：2H2+O2=2H2O 二、新型电池——熔融盐电池 比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。 正极：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－； 负极：2CO＋2CO32-－4e－=4CO2； 总反应：2CO＋O2=2CO2 【典例8】（25-26高二上·江苏苏州·月考）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是 A．催化重整制和时，使用催化剂可以提高反应的焓变 B．电极A上参与的电极反应为： C．电池工作时，向电极A移动 D．电极B上发生的电极反应为： 【变式8-1】（25-26高二上·江苏·月考）以N2与H2为反应物、溶有A的盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，其原理如下图所示。下列叙述正确的是 A．电流从通H2的电极流向通入N2的电极 B．A为NH4Cl C．反应过程中右边区域溶液pH逐渐增大 D．通N2一极的电极反应为N2+8H+-6e-=2NH 【变式8-2】（25-26高二下·江苏镇江·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池的原理示意图如图所示。下列说法正确的是 A．电池工作时电能转化为化学能 B．在电极A上发生反应式 C．电池工作时，熔融盐中向电极A移动 D．每消耗1 mol ，理论上电池中转移电子的物质的量为8 mol 【变式8-3】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由电极经外电路流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当有通过质子交换膜时，电极表面理论上消耗的体积为 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入银氨溶液，水浴加热，观察现象 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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