4.1 原电池（8大题型专练，黑吉辽蒙专用） 化学人教版选择性必修1

第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的构成条件 题型02 原电池中电子及离子的移动 题型03 判断原电池正、负极的方法 题型04 电极反应式和电池总反应式的书写方法 题型05 原电池原理的应用 题型06 一次电池电极反应式的书写 题型07 二次电池 题型08 燃料电池的电极反应式的书写 ▌题型01 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)具有活动性不同的两个电极，可以用金属作电极，也可以用其他导电材料作电极，如石墨等。 (2)具有电解质溶液，两电极均插入该溶液中形成内电路。 (3)电极间形成闭合回路。两电极接触或用导线连接。 (4)能自发进行的氧化还原反应(本质条件)。 【典例1】（24-25高二上·辽宁抚顺·期末）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． 【变式1-1】（24-25高二上·辽宁辽阳·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1-2】（23-24高二上·辽宁丹东·期末）如图各装置中，可以构成原电池的是 A．A B．B C．C D．D 【变式1-3】下列反应属于氧化还原反应且理论上不能设计为原电池的是 A． B． C． D． ▌题型02 原电池中电子及离子的移动 原电池中电子及离子的移动判断方法 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液 离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 【典例2】（26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测）关于原电池（锌—铜—稀硫酸），下列说法正确的是 A．铜为负极，锌为正极 B．电子由铜片经导线流向锌片 C．负极反应：Zn−2e-=Zn2+ D．溶液中 H+ 向锌片移动 【变式2-1】下列有关如图所示原电池（盐桥中吸附有KNO3饱和溶液）的叙述不正确的是 A．盐桥中的K+向铜电极移动 B．电子沿导线由铜电极流向银电极 C．正极的电极反应为Ag++e-=Ag D．铜电极发生氧化反应 【变式2-2】铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述错误的是    A．正极反应为：Cu2++2e–= Cu B．电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 【变式2-3】（23-24高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有琼脂-的型管)构成一个原电池。 ①在外电路中，电流由银电极流向铜电极 ②正极反应为： ③实验过程中取出盐桥，原电池将停止工作 ④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的移向溶液 ⑥电子的移动方向：极-导线-电极-溶液 上述①~⑥中正确的有 A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 ▌题型03 判断原电池正、负极的方法 判断原电池正、负极的方法 [注意]相对活泼的金属不一定作负极，如： （1）冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与铜作电极时，铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化还原反应，铜作负极。 （2）NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与铝作电极时，因铝能与NaOH溶液发生自发的氧化还原反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，故铝作负极，而金属活动性较强的镁作正极。 【典例3】（25-26高二上·黑龙江绥化·期末）如图是某同学设计的原电池装置。下列叙述中不正确的是 A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极 B．电极Ⅱ发生的反应式为：Cu-2e-=Cu2+ C．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其中移向溶液 D．该原电池的总反应为： 【变式3-1】将金属Zn片、Fe片放在盛有稀硫酸的表面皿中，构成如图所示原电池，则下列叙述正确的是 A．锌片上无气泡产生 B．正极的反应式为 C．电流由锌片沿导线流向铁片 D．铁片是原电池的负极 【变式3-2】（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）现代生活离不开方便实用的化学电源。Zn-Cu原电池结构如图所示，该装置工作时，下列说法正确的是 已知：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 A．CuSO4溶液属于强电解质 B．Zn电极上的电极反应式为： C．每生成6.4 g Cu，此时转移0.2 mol电子 D．盐桥中的Cl-往Cu电极工作室方向迁移 【变式3-3】纽扣电池放电时的电极总反应为，放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．往X电极迁移 B．Y电极上发生氧化反应 C．氢氧化钾溶液的基本保持不变 D．X电极的材料为 ▌题型04 电极反应式和电池总反应式的书写方法 电极反应式和电池总反应式的书写方法 (1)根据装置书写电极反应式 首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。 (2)给出总反应式，写电极反应式 (3)给出电极反应式书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式书写总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子数目相等后再将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO，要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。 【典例4】（24-25高二上·辽宁朝阳·期末）锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长等优点。电池的总反应为，如图为其构造示意图。下列说法错误的是 A．为正极，发生还原反应 B．电子由负极经过电解质溶液移向正极 C．该锌银纽扣电池不可循环使用 D．负极的电极反应： 【变式4-1】某小组设计如图装置探究原电池工作原理(电解质溶液体积为100ml，不考虑溶液体积变化)。下列叙述正确的是 A．关闭K，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．断开K，烧杯中只发生1个氧化还原反应 C．关闭K，一段时间后黄色溶液变为蓝色溶液 D．断开K，c(Fe3+)降低0.2mol·L-1时，转移0.06mol电子 【变式4-2】锌铜原电池装置如图所示，下列说法不正确的是 A．锌片作负极 B．电子从锌片流向铜片 C．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 D．铜电极的反应为Cu2++2e-=Cu 【变式4-3】海水电池以镁、多孔石墨为电极，电解质为海水，持续通入石墨电极，总反应：，下列说法正确的是 A．镁电极为负极，发生还原反应 B．石墨电极的电极反应： C．该装置工作时能量变化为电能转化为化学能 D．工作时电子流动路径：电极→导线→石墨电极→海水电极 ▌题型05 原电池原理的应用 1．根据原电池原理设计原电池 (1)设计思路 根据原电池的构成条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物(拆：还原剂－ne－===氧化产物；氧化剂＋ne－===还原产物)，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。 (2)实例[以Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2为例] ①明确两极反应 ②选择电极材料 ③选择电解质溶液 ④画装置图：注明电极材料和溶液成分 [注意]　(1)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (2)设计原电池时，若氧化还原反应中无明显的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电能力，往往加入强碱或强酸。如燃料电池中一般可加入KOH或H2SO4增强溶液的导电能力。 2．加快氧化还原反应速率 如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。 3．比较金属活动性的强弱 如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。 [说明]　通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极。 【典例5】（24-25高二上·辽宁锦州·期中）某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有b的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，但惰性电极上只有d析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是 A．b>c>a>d B．d>a>c>b C．a>b>d>c D．c>a>d>b 【变式5-1】根据反应：设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂—饱和溶液。下列说法错误的是 A．电极材料为 B．盐桥中向电极移动 C．溶液可以为盐酸 D．电极上发生还原反应 【变式5-2】某原电池的总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该原电池的组成正确的是 A．正极：Zn，负极：Cu，电解质溶液：CuSO4溶液 B．正极：Cu，负极：Zn，电解质溶液：ZnSO4溶液 C．正极：Zn，负极：Cu，电解质溶液：ZnSO4溶液 D．正极：Cu，负极：Zn，电解质溶液：CuSO4溶液 【变式5-3】有 A、B、C、D 四种金属，按下表中装置进行实验，则A、B、C、D  金属活动性由强到弱的顺序为 装置 甲 乙 丙 丁 现象 电流从A到B Cu2+移向C D发生还原反应 D上有固体析出， C上无明显现象 A．B>A>D>C B．B>A>C>D C．D>C>B>A D．D>C>A>B ▌题型06 一次电池电极反应式的书写 一次电池电极反应式的书写 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 【典例6】如图为碱性锌锰电池的构造示意图。下列说法错误的是 A．碱性锌锰电池是一次电池 B．负极反应为： C．放电时，Zn质量减少0.65 g，同时生成0.020 mol MnO(OH) D．普通锌锰电池比碱性锌锰电池的电量更大、更持久 【变式6-1】现代生活离不开方便实用的化学电源。碱性(KOH)锌锰电池的总反应为。该电池工作时，下列说法正确的是 A．KOH没有发挥作用 B．发生氧化反应 C．电子由Zn经外电路流向 D．负极的电极反应式为 【变式6-2】某种一次电池——锌银纽扣电池的简化结构如图所示。下列说法正确的是 A．该电池可充电并重复利用 B．可将金属外壳替换为塑料外壳 C．电池工作时，发生还原反应 D．电池工作时，电子由Zn经隔板流向 【变式6-3】酸性锌锰干电池与碱性锌锰干电池的构造示意图如下图所示，碱性锌锰干电池的总反应为：。 关于两电池及其工作原理，下列说法中正确的是 A．用KOH替代，可降低对金属外壳的腐蚀 B．两电池中Zn均发生还原反应 C．理论上，每转移0.2mol电子，有8.8g MnOOH生成 D．两电池中正极均发生反应： ▌题型07 二次电池 (1)二次电池充、放电的原理 ①二次电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特 殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。 ②充、放电时各电极上发生的反应 (2)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液中离子移动方向时，要结合电池总反应进行分析。 ①首先应分清电池是放电还是充电； ②再判断出正、负极或阴、阳极。 放电(原电池) 阳离子正极，阴离子负极 充电(电解池) 阳离子阴极，阴离子阳极 总之：阳离子发生还原反应的电极 阴离子发生氧化反应的电极 (3)二次电池电极反应式的书写 ①书写二次电池的电极反应式时，要明确放电和充电过程 ⅰ.放电时： 负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高； 正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 ⅱ.充电时： 阴极反应是放电时负极反应的逆过程； 阳极反应是放电时正极反应的逆过程。 【典例7】（24-25高二上·辽宁·期末）一种以金属钒离子为活性物质的全钒液流电池工作原理如图所示。全钒液流电池是以、价态的钒离子溶液和、价态的钒离子溶液分别作为电极的活性物质，储存在各自的电解液储罐中。充、放电时，正、负极电解液在隔膜两侧进行氧化还原反应。下列说法正确的是 A．极是负极，极是正极 B．放电时，应通过泵向极室送入 C．放电时，负极反应为 D．充电时，阳极反应为 【变式7-1】我国科学家研发了一种二次电池。将溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为。下列说法中错误的是 A．放电时，向负极移动 B．充电时释放，放电时吸收 C．放电时，正极反应为 D．充电时，阳极反应为 【变式7-2】一种Zn一催化电极(表面锂掺杂了锡纳米粒子)催化制甲酸盐的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，正极电极反应式为：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH- B．充电时，催化电极周围c(OH-)增大 C．放电时，锡纳米粒子能提高CO2的平衡转化率 D．充电时，催化电极应与电源的负极相连 【变式7-3】某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+ ▌题型08 燃料电池的电极反应式的书写 1．加减法书写燃料电池电极反应式 (1)总反应式的书写 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。若负极通入含碳化合物CO、CH4或CH3OH等，碳元素均转化为正四价的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳气体，在碱性溶液中生成碳酸根离子，在熔融碳酸盐中生成二氧化碳，含有氢元素的化合物的电极反应最终都有水生成。 (2)正极反应式的书写 正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子即O2＋4e－===2O2－，根据电解质的不同，正极反应式的书写分以下几种情况： ①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 ②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 ③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 ④在固体电解质(高温下能传导O2－)中，电极反应为O2＋4e－===2O2－。 (3)负极反应式的书写 燃料电池的总反应－正极反应＝负极反应，注意将两个反应相减时，要约去正极反应物O2。 2．氧化还原法书写有机燃料电池电极反应式 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应；电池的正极多为氧气得电子，发生还原反应。特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 【典例8】固体氧化物传递O2-型甲醇燃料电池的工作原理如图所示： 电池工作过程中，下列说法正确的是 A．正极反应式： B．石墨电极的电势比铂电极的电势高 C．电池工作时将化学能全部转化为电能 D．外电路中通过6 mol e-时，理论上生成标准状况下22.4 L CO2 【变式8-1】采用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了零排放的循环使用。一种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从N极通过负载流向M B．该燃料电池工作过程中，右侧pH保持不变 C．左侧消耗32 g甲醇时，理论上右侧消耗1.5 mol D．M极电极反应： 【变式8-2】一种氢氧燃料电池的反应装置如图所示。下列说法正确的是 A．导线中每通过1mole-，需要消耗11.2 L的O2 B．电子经导线由电极b流入电极a C．电极b的电极反应式： D．该装置可将电能转化为化学能 【变式8-3】以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。下列说法错误的是 A．b为生物燃料电池的负极 B．电池工作过程中，H+向右室移动 C．负极反应式为 D．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22.4 L / 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 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)具有活动性不同的两个电极，可以用金属作电极，也可以用其他导电材料作电极，如石墨等。 (2)具有电解质溶液，两电极均插入该溶液中形成内电路。 (3)电极间形成闭合回路。两电极接触或用导线连接。 (4)能自发进行的氧化还原反应(本质条件)。 【典例1】C 【变式1-1】C 【变式1-2】C 【变式1-3】D ▌题型02 原电池中电子及离子的移动 原电池中电子及离子的移动判断方法 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液 离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 【典例2】C 【变式2-1】A 【变式2-2】D 【变式2-3】B ▌题型03 判断原电池正、负极的方法 判断原电池正、负极的方法 [注意]相对活泼的金属不一定作负极，如： （1）冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与铜作电极时，铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化还原反应，铜作负极。 （2）NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与铝作电极时，因铝能与NaOH溶液发生自发的氧化还原反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，故铝作负极，而金属活动性较强的镁作正极。 【典例3】C 【变式3-1】A 【变式3-2】C 【变式3-3】C ▌题型04 电极反应式和电池总反应式的书写方法 电极反应式和电池总反应式的书写方法 (1)根据装置书写电极反应式 首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。 (2)给出总反应式，写电极反应式 (3)给出电极反应式书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式书写总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子数目相等后再将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO，要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。 【典例4】B 【变式4-1】A 【变式4-2】C 【变式4-3】B ▌题型05 原电池原理的应用 1．根据原电池原理设计原电池 (1)设计思路 根据原电池的构成条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物(拆：还原剂－ne－===氧化产物；氧化剂＋ne－===还原产物)，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。 (2)实例[以Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2为例] ①明确两极反应 ②选择电极材料 ③选择电解质溶液 ④画装置图：注明电极材料和溶液成分 [注意]　(1)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (2)设计原电池时，若氧化还原反应中无明显的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电能力，往往加入强碱或强酸。如燃料电池中一般可加入KOH或H2SO4增强溶液的导电能力。 2．加快氧化还原反应速率 如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。 3．比较金属活动性的强弱 如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。 [说明]　通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极。 【典例5】A 【变式5-1】C 【变式5-2】D 【变式5-3】A ▌题型06 一次电池电极反应式的书写 一次电池电极反应式的书写 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 【典例6】D 【变式6-1】C 【变式6-2】C 【变式6-3】A ▌题型07 二次电池 (1)二次电池充、放电的原理 ①二次电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特 殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。 ②充、放电时各电极上发生的反应 (2)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液中离子移动方向时，要结合电池总反应进行分析。 ①首先应分清电池是放电还是充电； ②再判断出正、负极或阴、阳极。 放电(原电池) 阳离子正极，阴离子负极 充电(电解池) 阳离子阴极，阴离子阳极 总之：阳离子发生还原反应的电极 阴离子发生氧化反应的电极 (3)二次电池电极反应式的书写 ①书写二次电池的电极反应式时，要明确放电和充电过程 ⅰ.放电时： 负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高； 正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 ⅱ.充电时： 阴极反应是放电时负极反应的逆过程； 阳极反应是放电时正极反应的逆过程。 【典例7】B 【变式7-1】D 【变式7-2】A 【变式7-3】B ▌题型08 燃料电池的电极反应式的书写 1．加减法书写燃料电池电极反应式 (1)总反应式的书写 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。若负极通入含碳化合物CO、CH4或CH3OH等，碳元素均转化为正四价的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳气体，在碱性溶液中生成碳酸根离子，在熔融碳酸盐中生成二氧化碳，含有氢元素的化合物的电极反应最终都有水生成。 (2)正极反应式的书写 正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子即O2＋4e－===2O2－，根据电解质的不同，正极反应式的书写分以下几种情况： ①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 ②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 ③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 ④在固体电解质(高温下能传导O2－)中，电极反应为O2＋4e－===2O2－。 (3)负极反应式的书写 燃料电池的总反应－正极反应＝负极反应，注意将两个反应相减时，要约去正极反应物O2。 2．氧化还原法书写有机燃料电池电极反应式 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应；电池的正极多为氧气得电子，发生还原反应。特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 【典例8】D 【变式8-1】C 【变式8-2】C 【变式8-3】B / 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 原电池的构成条件 题型02 原电池中电子及离子的移动 题型03 判断原电池正、负极的方法 题型04 电极反应式和电池总反应式的书写方法 题型05 原电池原理的应用 题型06 一次电池电极反应式的书写 题型07 二次电池 题型08 燃料电池的电极反应式的书写 ▌题型01 原电池的构成条件 原电池的构成条件： (1)具有活动性不同的两个电极，可以用金属作电极，也可以用其他导电材料作电极，如石墨等。 (2)具有电解质溶液，两电极均插入该溶液中形成内电路。 (3)电极间形成闭合回路。两电极接触或用导线连接。 (4)能自发进行的氧化还原反应(本质条件)。 【典例1】（24-25高二上·辽宁抚顺·期末）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 【详解】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。 【变式1-1】（24-25高二上·辽宁辽阳·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 【详解】A．装置中没有形成闭合回路，不能构成原电池，A错误； B．装置中乙醇属于非电解质，不能电离出自由移动的离子，无法形成导电的电解质环境，不能构成原电池，B错误； C．Mg、Al为活泼性不同的两个电极，NaOH溶液作为电解质溶液，装置形成闭合回路，且存在自发的氧化还原反应，能够构成原电池，C正确； D．装置中两个电极材料相同，且C不能与氯化铜溶液发生自发的氧化还原反应，不能构成原电池，D错误； 故答案选C。 【变式1-2】（23-24高二上·辽宁丹东·期末）如图各装置中，可以构成原电池的是 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】原电池的构成条件是：有两个活泼性不同的电极，将电极插入电解质溶液中，形成闭合回路，能自发的进行氧化还原反应。 【详解】A．酒精不是电解质，锌和酒精不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故A错误； B．酒精不是电解质，铁和酒精不能自发的进行氧化还原反应，所以不能构成原电池，故B错误； C．该装置符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，故C正确； D．该装置不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，故D错误； 故答案为：C。 【变式1-3】下列反应属于氧化还原反应且理论上不能设计为原电池的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．甲烷燃烧是自发进行的、放热的氧化还原反应，能作为原电池工作时发生的反应，A不符合题意； B．酸碱中和反应是自发进行的放热反应，但不是氧化还原反应，B不符合题意； C．铁发生吸氧腐蚀是自发进行的、放热的氧化还原反应，能作为原电池工作时发生的反应，C不符合题意； D．的反应是不能自发进行的氧化还原反应，不能作为原电池工作时发生的反应，D项符合题意； 故选D。 ▌题型02 原电池中电子及离子的移动 原电池中电子及离子的移动判断方法 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液 离子移动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 【典例2】（26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测）关于原电池（锌—铜—稀硫酸），下列说法正确的是 A．铜为负极，锌为正极 B．电子由铜片经导线流向锌片 C．负极反应：Zn−2e-=Zn2+ D．溶液中 H+ 向锌片移动 【答案】C 【详解】A．锌的金属活动性强于铜，原电池中活泼金属作负极，因此锌为负极，铜为正极，A错误； B．原电池中电子由负极经导线流向正极，即电子由锌片经导线流向铜片，B错误； C．负极上Zn失电子发生氧化反应，电极反应式为，C正确； D．原电池电解质溶液中阳离子向正极移动，因此向铜片移动，D错误； 故选C。 【变式2-1】下列有关如图所示原电池（盐桥中吸附有KNO3饱和溶液）的叙述不正确的是 A．盐桥中的K+向铜电极移动 B．电子沿导线由铜电极流向银电极 C．正极的电极反应为Ag++e-=Ag D．铜电极发生氧化反应 【答案】A 【分析】该原电池中，Cu为负极，失去电子，发生氧化反应，Cu-2e-=Cu2+；Ag为正极，得到电子，发生还原反应，Ag+e-=Ag+，电子沿导线由铜电极流向银电极，盐桥中阳离子向Ag极移动，据此分析回答问题。 【详解】A．盐桥中阳离子向正极移动，银电极为正极，故K⁺应向银电极移动，而非铜电极，A错误； B．铜为负极，电子从负极（铜电极）沿导线流向正极（银电极），B正确； C．银电极为正极，Ag⁺在正极得电子发生还原反应，电极反应式为Ag⁺+e⁻=Ag，C正确； D．铜电极为负极，负极发生氧化反应，D正确； 故选A。 【变式2-2】铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述错误的是    A．正极反应为：Cu2++2e–= Cu B．电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 【答案】D 【分析】从题图中可以看出锌、铜为电极，电解质溶液分别为ZnSO4溶液、CuSO4溶液，自发的氧化还原反应是：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+。锌为负极，铜为正极。 【详解】A.铜为正极，发生还原反应：Cu2++2e–= Cu，A项正确； B.电池总反应为Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，改写成离子方程式为：Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu，B项正确； C.在外电路中，电子从负极流出，流入正极，C项正确； D.盐桥所在的电路为内电路，内电路中阳离子K+移向正极(CuSO4溶液)，D项错误； 所以答案选择D项。 【点睛】本题为经典的带盐桥的原电池。在外电路中，电子从负极流向正极，电流从正极流向负极；在内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【变式2-3】（23-24高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测）用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥(装有琼脂-的型管)构成一个原电池。 ①在外电路中，电流由银电极流向铜电极 ②正极反应为： ③实验过程中取出盐桥，原电池将停止工作 ④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的移向溶液 ⑥电子的移动方向：极-导线-电极-溶液 上述①~⑥中正确的有 A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 【答案】B 【分析】在原电池中，较活泼的金属作负极，负极上金属失去电子发生氧化反应；较不活泼的金属作正极，正极上得电子发生还原反应，在外电路上，电子从负极沿导线流向正极，由于金属活动性Cu＞Ag，所以Cu为原电池的负极，Ag为原电池的正极，Cu失去电子发生氧化反应产生Cu2+进入溶液，在正极上Ag+得到电子变为Ag单质，以此解答该题。 【详解】①在外电路中，电流由正极银电极流向负极铜电极，①正确； ②正极上得电子发生还原反应，所以正极的电极反应式为：Ag++e-=Ag，②正确； ③实验过程中取出盐桥，由于不能形成闭合回路，所以原电池不能继续工作，③正确； ④该原电池的电极反应式为：负极：Cu-2e-=Cu2+；正极：Ag++e-=Ag，故总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，铜片与硝酸银反应的离子方程式为：Cu+2Ag+=Cu2+ +2Ag，与原电池的总反应相同，④正确； ⑤盐桥中的K＋移向正极，即K+移向AgNO3溶液，⑤错误 ⑥电子只能在外电路中移动，而不能进入电解质溶液，⑥错误； 故合理选项是B。 ▌题型03 判断原电池正、负极的方法 判断原电池正、负极的方法 [注意]相对活泼的金属不一定作负极，如： （1）冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与铜作电极时，铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化还原反应，铜作负极。 （2）NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与铝作电极时，因铝能与NaOH溶液发生自发的氧化还原反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，故铝作负极，而金属活动性较强的镁作正极。 【典例3】（25-26高二上·黑龙江绥化·期末）如图是某同学设计的原电池装置。下列叙述中不正确的是 A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极 B．电极Ⅱ发生的反应式为：Cu-2e-=Cu2+ C．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其中移向溶液 D．该原电池的总反应为： 【答案】C 【分析】据图可知，原电池的总反应为，负极失电子，发生氧化反应，电极反应式为，正极得电子，发生还原反应，电极反应式为；据此作答。 【详解】A．依据分析，电极Ⅰ为正极，发生还原反应，A正确； B．电极Ⅱ为负极，电极反应式为，B正确； C．原电池中盐桥的作用是连通电路，平衡电荷；盐桥中的阴离子移向负极，阳离子移向正极，则K+移向FeCl3溶液，C错误； D．该电池的总反应为，D正确； 故答案选C。 【变式3-1】将金属Zn片、Fe片放在盛有稀硫酸的表面皿中，构成如图所示原电池，则下列叙述正确的是 A．锌片上无气泡产生 B．正极的反应式为 C．电流由锌片沿导线流向铁片 D．铁片是原电池的负极 【答案】A 【详解】A．Zn 为负极，发生反应Zn-2e- =Zn2+，不产生气泡，Fe 为正极，H+在 Fe 片上得电子生成H2 ，A 正确； B．正极的反应式为2H++2e-=H2↑，Zn-2e- =Zn2+是负极发生的反应，B错误； C．电流从正极（Fe）流向负极（Zn），C 错误； D．Zn 比 Fe 活泼，Zn 为负极，Fe 为正极，D 错误； 故选A。 【变式3-2】（25-26高二上·辽宁抚顺·期末）现代生活离不开方便实用的化学电源。Zn-Cu原电池结构如图所示，该装置工作时，下列说法正确的是 已知：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 A．CuSO4溶液属于强电解质 B．Zn电极上的电极反应式为： C．每生成6.4 g Cu，此时转移0.2 mol电子 D．盐桥中的Cl-往Cu电极工作室方向迁移 【答案】C 【分析】在带盐桥的Zn-Cu原电池中，活泼金属Zn作为负极发生氧化反应失去电子，电子经导线流向正极 Cu，CuSO4溶液中的 Cu2+在Cu片表面得到电子发生还原反应析出铜单质。 【详解】A．强电解质是指在水溶液中或熔融状态下能完全电离的化合物。而CuSO4溶液是混合物，既不是电解质也不是非电解质，CuSO4溶液属于强电解质溶液，A错误； B．根据分析，Zn作为负极，应发生氧化反应，即Zn失去电子生成Zn2+。Zn电极上的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B错误； C．6.4 gCu的物质的量：，正极反应为。每生成1mol Cu需要转移2mol电子，因此生成0.1 mol Cu需要转移为电子，C正确； D．盐桥中Cl-应向负极（Zn电极）迁移，盐桥中的K+往Cu电极工作室方向迁移，D错误； 故选C。 【变式3-3】纽扣电池放电时的电极总反应为，放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．往X电极迁移 B．Y电极上发生氧化反应 C．氢氧化钾溶液的基本保持不变 D．X电极的材料为 【答案】C 【分析】纽扣电池放电时的电极总反应为，由电子移动方向可知，X为负极，Y为正极，以此解答。 【详解】A．由分析可知，X为负极，Y为正极，原电池中阳离子向正极移动，K+应向正极Y迁移，A错误； B．由分析可知，Y为正极，Ag2O在正极得到电子发生还原反应，B错误； C．总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，负极反应：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，正极反应：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，OH⁻浓度不变，KOH溶液pH基本不变，C正确； D．由分析可知，X为负极，Y为正极，结合总方程式可知，负极材料为Zn（发生氧化反应），Ag2O为正极材料（Y电极），D错误； 故选C。 ▌题型04 电极反应式和电池总反应式的书写方法 电极反应式和电池总反应式的书写方法 (1)根据装置书写电极反应式 首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反应即电极反应。 (2)给出总反应式，写电极反应式 (3)给出电极反应式书写总反应方程式 根据给出的两个电极反应式书写总反应方程式时，首先要使两个电极反应式的得失电子数目相等后再将两式相加，消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意：若反应式同侧出现不能共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO，要写成反应后的物质如H2O和PbSO4。 【典例4】（24-25高二上·辽宁朝阳·期末）锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长等优点。电池的总反应为，如图为其构造示意图。下列说法错误的是 A．为正极，发生还原反应 B．电子由负极经过电解质溶液移向正极 C．该锌银纽扣电池不可循环使用 D．负极的电极反应： 【答案】B 【详解】A．总反应中，中的Ag元素由+1价降低到0价，该物质为正极并发生还原反应，A正确； B．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，电解质溶液中由离子定向移动形成电流，B错误； C．锌银纽扣电池属于一次电池，不能循环充放电，C正确； D．负极的锌失去电子，在碱性条件下生成氧化锌，电极反应为，D正确； 故选B。 【变式4-1】某小组设计如图装置探究原电池工作原理(电解质溶液体积为100ml，不考虑溶液体积变化)。下列叙述正确的是 A．关闭K，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+ B．断开K，烧杯中只发生1个氧化还原反应 C．关闭K，一段时间后黄色溶液变为蓝色溶液 D．断开K，c(Fe3+)降低0.2mol·L-1时，转移0.06mol电子 【答案】A 【详解】A．关闭K时，构成原电池，Fe比Cu活泼作负极，Fe失去电子生成，负极反应式为，A正确； B．断开K，和均能与发生氧化还原反应，可发生2个氧化还原反应，B错误； C．关闭K，正极反应为，黄色的转化为浅绿色的，Cu 作正极不被氧化、不产生蓝色的铜离子，C错误； D．断开K，降低时，反应的，每个得到1个电子，转移电子为0.02 mol，D错误； 故选A。 【变式4-2】锌铜原电池装置如图所示，下列说法不正确的是 A．锌片作负极 B．电子从锌片流向铜片 C．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 D．铜电极的反应为Cu2++2e-=Cu 【答案】C 【分析】Zn为负极，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，Cu为正极，Cu2+在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，电子从负极沿着导线流向正极，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，以此来解答。 【详解】A．锌比铜活泼，锌片作负极，A正确； B．据分析，电子从锌片流向铜片，B正确； C．据分析，盐桥中的K+移向CuSO4溶液，C错误； D．据分析，铜电极上发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，D正确； 故选C。 【变式4-3】海水电池以镁、多孔石墨为电极，电解质为海水，持续通入石墨电极，总反应：，下列说法正确的是 A．镁电极为负极，发生还原反应 B．石墨电极的电极反应： C．该装置工作时能量变化为电能转化为化学能 D．工作时电子流动路径：电极→导线→石墨电极→海水电极 【答案】B 【分析】该装置中Mg易失电子作负极，电极反应式为，石墨电极是该电池的正极，H2O2具有氧化性，应在原电池的正极被还原，正极反应为，据此分析解答。 【详解】A．Mg电极上Mg失电子，元素化合价升高，发生氧化反应，是原电池的负极，A错误； B．石墨为原电池的正极，在正极得电子，结合总反应的产物为（电解质为海水的弱碱性环境），正极反应为，B正确； C．原电池的能量转化形式是将化学能转化为电能，并非电能转化为化学能（后者是电解池的能量变化），C错误； D．原电池工作时，电子仅在导线中定向移动，不会经过电解质海水，电子路径为：电极→导线→石墨电极，海水中是阴、阳离子定向移动导电，D错误； 故选B。 ▌题型05 原电池原理的应用 1．根据原电池原理设计原电池 (1)设计思路 根据原电池的构成条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物(拆：还原剂－ne－===氧化产物；氧化剂＋ne－===还原产物)，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。 (2)实例[以Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2为例] ①明确两极反应 ②选择电极材料 ③选择电解质溶液 ④画装置图：注明电极材料和溶液成分 [注意]　(1)设计原电池时，正极材料若无合适的金属，则可用石墨棒作正极，如将反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2设计成原电池时，用铁作负极，石墨棒作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。 (2)设计原电池时，若氧化还原反应中无明显的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电能力，往往加入强碱或强酸。如燃料电池中一般可加入KOH或H2SO4增强溶液的导电能力。 2．加快氧化还原反应速率 如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。 3．比较金属活动性的强弱 如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。 [说明]　通过原电池原理比较金属的活动性时，A、B两种金属用导线相连需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、盐酸)，而在其他电解质溶液中，不一定较活泼的金属作负极。 【典例5】（24-25高二上·辽宁锦州·期中）某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有b的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，但惰性电极上只有d析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是 A．b>c>a>d B．d>a>c>b C．a>b>d>c D．c>a>d>b 【答案】A 【详解】某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，形成了原电池，该合金表面只有b的化合物生成，说明只有b失去电子，发生了氧化反应，b最活泼；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体，则b、c比a、d活泼；若将该合金进行如图装置实验即形成原电池，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，即a、b、c均失去电子转化为离子进入电解质溶液中，惰性电极上只有d析出，说明d的离子得电子能力最强，即d金属单质还原性最弱。则这四种金属的活动性顺序正确的是b>c>a>d，故选A。 【变式5-1】根据反应：设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂—饱和溶液。下列说法错误的是 A．电极材料为 B．盐桥中向电极移动 C．溶液可以为盐酸 D．电极上发生还原反应 【答案】C 【详解】A．根据总反应，失电子发生氧化反应作负极，左侧烧杯盛装溶液，因此电极材料为，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，电极为正极，因此盐桥中向电极移动，B正确； C．正极区需要含有的电解质溶液才能发生得电子生成Ag的反应，盐酸中不含，无法实现总反应，因此Y不能为盐酸，C错误； D．电极为正极，在电极上得电子，发生还原反应，D正确； 故选C。 【变式5-2】某原电池的总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该原电池的组成正确的是 A．正极：Zn，负极：Cu，电解质溶液：CuSO4溶液 B．正极：Cu，负极：Zn，电解质溶液：ZnSO4溶液 C．正极：Zn，负极：Cu，电解质溶液：ZnSO4溶液 D．正极：Cu，负极：Zn，电解质溶液：CuSO4溶液 【答案】D 【详解】A．原电池中失电子的电极为负极，总反应中失电子生成，因此应为负极，A错误； B．正负极材料判断正确，但电解质溶液为，不含，无法发生得电子生成的反应， B错误； C．正负极颠倒，且电解质溶液不含，无法发生给定总反应，C错误； D．为负极失电子生成，为活动性弱于的正极，电解质溶液中的在正极得电子生成，可实现总反应，D正确； 故答案选D。 【变式5-3】有 A、B、C、D 四种金属，按下表中装置进行实验，则A、B、C、D  金属活动性由强到弱的顺序为 装置 甲 乙 丙 丁 现象 电流从A到B Cu2+移向C D发生还原反应 D上有固体析出， C上无明显现象 A．B>A>D>C B．B>A>C>D C．D>C>B>A D．D>C>A>B 【答案】A 【详解】甲装置为原电池，电流从正极沿外电路流向负极，电流从A到B说明A为正极、B为负极，原电池负极金属活动性更强，故；乙装置为原电池，电解质溶液中阳离子向正极移动，移向C说明C为正极、B为负极，故；丙装置为原电池，正极发生得电子的还原反应，D发生还原反应说明D为正极、A为负极，故；丁装置中D上有固体（）析出，说明D能置换出中的，活动性；C无明显现象说明C不能置换，活动性，故。综上金属活动性由强到弱顺序为，故选A。 ▌题型06 一次电池电极反应式的书写 一次电池电极反应式的书写 (1)分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。 (2)若某一电极反应较难书写，可先写出较简单的电极反应式，然后利用总反应式减去该电极反应式即可得到另一电极反应式。 【典例6】如图为碱性锌锰电池的构造示意图。下列说法错误的是 A．碱性锌锰电池是一次电池 B．负极反应为： C．放电时，Zn质量减少0.65 g，同时生成0.020 mol MnO(OH) D．普通锌锰电池比碱性锌锰电池的电量更大、更持久 【答案】D 【分析】碱性锌锰电池的工作原理为原电池，负极锌粉失电子在碱性条件下转化为氢氧化锌，正极二氧化锰转化为MnO(OH)，据此分析解答。 【详解】A．碱性锌锰电池放电后无法充电重复使用，属于一次电池，A正确； B．该电池中为负极，碱性条件下失电子生成，负极反应为，B正确； C．质量减少0.65g时，参与反应的物质的量为，转移电子0.02mol，正极反应中得1个电子生成，根据电子守恒，生成的物质的量为0.020mol，C正确； D．碱性锌锰电池使用锌粉，普通锌锰电池使用芯片，碱性锌锰电池反应物接触面积更大、电解质导电能力更强，比普通锌锰电池电量更大、更持久，选项描述说反，D错误。 【变式6-1】现代生活离不开方便实用的化学电源。碱性(KOH)锌锰电池的总反应为。该电池工作时，下列说法正确的是 A．KOH没有发挥作用 B．发生氧化反应 C．电子由Zn经外电路流向 D．负极的电极反应式为 【答案】C 【详解】A．该电池是碱性环境，KOH作为电解质，既保障离子定向移动形成内电路电流，也为电极反应提供碱性反应环境，A错误； B．总反应中Mn元素从里的+4价降低到里的+3价，得到电子，发生还原反应，B错误； C．该电池中Zn失电子作负极，得电子作正极，外电路中电子由负极（Zn）经外电路流向正极（），C正确； D．电池为强碱性环境，不会生成游离的，且负极失电子发生氧化反应，负极正确反应式为，D错误； 故选C。 【变式6-2】某种一次电池——锌银纽扣电池的简化结构如图所示。下列说法正确的是 A．该电池可充电并重复利用 B．可将金属外壳替换为塑料外壳 C．电池工作时，发生还原反应 D．电池工作时，电子由Zn经隔板流向 【答案】C 【详解】A．该电池属于一次电池，放电后无法充电重复利用，A错误； B．金属外壳为导体，是电池外电路的组成部分，塑料为绝缘体，替换为塑料外壳无法形成闭合回路，电池不能正常工作，B错误； C．电池工作时，为负极发生氧化反应，为正极，元素化合价从+1价降低为0价，得电子发生还原反应，C正确； D．原电池中电子由负极经外电路流向正极，隔板内为电解质溶液，依靠离子定向移动导电，电子不能通过隔板，D错误； 故选C。 【变式6-3】酸性锌锰干电池与碱性锌锰干电池的构造示意图如下图所示，碱性锌锰干电池的总反应为：。 关于两电池及其工作原理，下列说法中正确的是 A．用KOH替代，可降低对金属外壳的腐蚀 B．两电池中Zn均发生还原反应 C．理论上，每转移0.2mol电子，有8.8g MnOOH生成 D．两电池中正极均发生反应： 【答案】A 【分析】酸性锌锰干电池负极反应式：，正极反应式：，总反应式为：，由碱性锌锰电池的总反应：2MnO2+Zn+H2O=2MnOOH+ZnO，可知电池的负极Zn失去电子被氧化，电极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，正极MnO2得电子被还原生成MnOOH，电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-，据此分析； 【详解】A．氯化铵溶液显酸性，可以和金属反应，则用KOH替代NH4Cl，可降低对金属外壳的腐蚀，A正确； B．两电池中Zn均为负极，发生失去电子的氧化反应（Zn→Zn2+或ZnO，化合价升高），B错误； C．碱性电池总反应中，2 mol MnO2生成2 mol MnOOH时转移2mol电子（每个Mn从+4→+3，得1e-），则转移0.2 mol电子生成0.2 mol MnOOH，其质量为0.2 mol×88 g/mol=17.6 g，C错误； D．酸性电池正极反应式：，碱性电池中电解质为KOH（碱性），正极反应式：MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-（无H+），两者不同，D错误； 故选A。 ▌题型07 二次电池 (1)二次电池充、放电的原理 ①二次电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特 殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为可逆反应。 ②充、放电时各电极上发生的反应 (2)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液中离子移动方向时，要结合电池总反应进行分析。 ①首先应分清电池是放电还是充电； ②再判断出正、负极或阴、阳极。 放电(原电池) 阳离子正极，阴离子负极 充电(电解池) 阳离子阴极，阴离子阳极 总之：阳离子发生还原反应的电极 阴离子发生氧化反应的电极 (3)二次电池电极反应式的书写 ①书写二次电池的电极反应式时，要明确放电和充电过程 ⅰ.放电时： 负极发生氧化反应，对应元素的化合价升高； 正极发生还原反应，对应元素的化合价降低。 ⅱ.充电时： 阴极反应是放电时负极反应的逆过程； 阳极反应是放电时正极反应的逆过程。 【典例7】（24-25高二上·辽宁·期末）一种以金属钒离子为活性物质的全钒液流电池工作原理如图所示。全钒液流电池是以、价态的钒离子溶液和、价态的钒离子溶液分别作为电极的活性物质，储存在各自的电解液储罐中。充、放电时，正、负极电解液在隔膜两侧进行氧化还原反应。下列说法正确的是 A．极是负极，极是正极 B．放电时，应通过泵向极室送入 C．放电时，负极反应为 D．充电时，阳极反应为 【答案】B 【分析】电池工作时，电子从B极流出，则B极为负极，A极为正极。放电时，正极反应为，充电时，阳极反应为；放电时，负极反应为，充电时，阴极反应为。通过泵的作用，储液罐中的电解液不断送入正极室和负极室内，以维持离子的浓度，实现电池的充放电，放电时，正极消耗，应通过泵向A极室送入。 【详解】A．由分析知，A为正极，B为负极，故A错误； B．放电时，A极电极反应为，所以应通过泵向A极室送入，故B正确； C．由分析知，放电时，负极反应为，故C错误； D．由分析知，充电时，阳极反应为，故D错误； 故选B。 【变式7-1】我国科学家研发了一种二次电池。将溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为。下列说法中错误的是 A．放电时，向负极移动 B．充电时释放，放电时吸收 C．放电时，正极反应为 D．充电时，阳极反应为 【答案】D 【分析】由总反应可知，钠电极失去电子发生氧化反应，为负极，则镍电极为正极； 【详解】A．电池放电时，阴离子向负极移动，A项正确； B．放电时Na作负极、Ni作正极，充电时Na作阴极、Ni作阳极，则放电时电池反应为，充电时电池反应为，所以充电时释放，放电时吸收，B项正确； C．放电时，正极反应为得到电子被还原为C，结合质量守恒，反应为：，C项正确； D．充电时，电池的正极与外接电源的正极相连，即作阳极，发生失电子的氧化反应，应为碳失电子生成：，D项错误； 故选D。 【变式7-2】一种Zn一催化电极(表面锂掺杂了锡纳米粒子)催化制甲酸盐的电化学装置如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，正极电极反应式为：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH- B．充电时，催化电极周围c(OH-)增大 C．放电时，锡纳米粒子能提高CO2的平衡转化率 D．充电时，催化电极应与电源的负极相连 【答案】A 【分析】放电时Zn为负极，发生反应，催化电极为正极，发生反应CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-；充电时Zn电极为阴极，与电源的负极相连，催化电极为阳极，与电源的正极相连。 【详解】A．放电时，正极电极反应式为CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，A项正确； B．充电时，催化电极为阳极，发生反应4OH- -4e- = O2↑+2H2O，充电时，消耗了OH-，减小，B项错误； C．催化剂只能改变化学反应速率，不能使平衡移动，故不能提高CO2的平衡转化率，C项错误； D．充电时，催化电极为阳极，应与电源的正极相连，D项错误； 答案选A。 【变式7-3】某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是 A．放电时负极质量减小 B．储能过程中电能转变为化学能 C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D．充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+ 【答案】B 【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。A项，放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；B项，储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；C项，放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；D项，充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。 ▌题型08 燃料电池的电极反应式的书写 1．加减法书写燃料电池电极反应式 (1)总反应式的书写 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。若负极通入含碳化合物CO、CH4或CH3OH等，碳元素均转化为正四价的碳，在酸性溶液中生成二氧化碳气体，在碱性溶液中生成碳酸根离子，在熔融碳酸盐中生成二氧化碳，含有氢元素的化合物的电极反应最终都有水生成。 (2)正极反应式的书写 正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子即O2＋4e－===2O2－，根据电解质的不同，正极反应式的书写分以下几种情况： ①在酸性溶液中，生成的氧离子与氢离子结合生成水，电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 ②在碱性溶液中，氧离子与氢氧根离子不能结合，只能与水结合生成氢氧根离子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 ③在熔融碳酸盐中，氧离子能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO。 ④在固体电解质(高温下能传导O2－)中，电极反应为O2＋4e－===2O2－。 (3)负极反应式的书写 燃料电池的总反应－正极反应＝负极反应，注意将两个反应相减时，要约去正极反应物O2。 2．氧化还原法书写有机燃料电池电极反应式 电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应；电池的正极多为氧气得电子，发生还原反应。特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 【典例8】固体氧化物传递O2-型甲醇燃料电池的工作原理如图所示： 电池工作过程中，下列说法正确的是 A．正极反应式： B．石墨电极的电势比铂电极的电势高 C．电池工作时将化学能全部转化为电能 D．外电路中通过6 mol e-时，理论上生成标准状况下22.4 L CO2 【答案】D 【详解】A．铂电极是正极，正极得电子，反应式是，A项错误； B．正极电势高，负极电势低，铂电极的电势比石墨电极的电势高，B项错误； C．电池工作时能量效率不可能达到100%，化学能不能全部转化为电能，C项错误； D．负极反应式是，外电路中通过6 mol e-时，理论上生成1 mol CO2，即标准状况下22.4 L CO2，D项正确； 故选D。 【变式8-1】采用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了零排放的循环使用。一种甲醇()燃料电池装置如图所示。下列说法正确的是 A．该燃料电池工作过程中电子从N极通过负载流向M B．该燃料电池工作过程中，右侧pH保持不变 C．左侧消耗32 g甲醇时，理论上右侧消耗1.5 mol D．M极电极反应： 【答案】C 【分析】根据燃料电池装置图可知，通入的M极为负极，发生氧化反应，对应的电极反应式为：；通入的N极为正极，发生还原反应，对应的电极反应式为：，据此分析。 【详解】A．放电时，电子由负极（M极）通过负载流向正极（N极），不是从N极流向M极，A错误； B．N为正极，放电过程中，右侧氧气得电子生成氢氧根，钾离子移向右侧使氢氧化钾浓度增大，pH增大，B错误； C．，电路中转移6 mol电子，理论上消耗，C正确； D．根据分析，M极甲醇被氧化为，其电极反应式为，D错误； 故答案选C。 【变式8-2】一种氢氧燃料电池的反应装置如图所示。下列说法正确的是 A．导线中每通过1mole-，需要消耗11.2 L的O2 B．电子经导线由电极b流入电极a C．电极b的电极反应式： D．该装置可将电能转化为化学能 【答案】C 【分析】氢氧燃料电池中，通入氧气的电极为正极，通入氢气的电极为负极，有氢离子迁移，为酸性氢氧燃料电池，则负极电极方程式为：，正极电极方程式为：。 【详解】A．根据正极电极方程式：，导线中每通过1 mol e-，消耗的物质的量为0.25 mol，且选项未说明气体处于标准状况下，无法确定体积，A错误； B．原电池中电子由负极经导线流向正极，该电池电极为负极、电极为正极，故电子经导线由电极流入电极，B错误； C．根据分析，电极为正极，酸性条件下得电子与结合生成，电极反应式为，C正确； D．该装置为氢氧燃料电池，属于原电池，可将化学能转化为电能，D错误； 【变式8-3】以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。下列说法错误的是 A．b为生物燃料电池的负极 B．电池工作过程中，H+向右室移动 C．负极反应式为 D．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22.4 L 【答案】B 【分析】由图可知，a极通入氧气得电子结合氢离子生成水，a为正极；b电极葡萄糖失电子生成二氧化碳，b为负极； 【详解】A．b极上葡萄糖发生氧化反应失去电子，因此b为生物燃料电池的负极，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，该电池a为正极位于左室，因此向左室移动，B错误； C．负极葡萄糖失电子生成，结合原子守恒、电荷守恒可得反应式为，C正确； D．电池总反应为，每消耗1 mol 生成1 mol ，标准状况下体积为22.4 L，D正确； 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $