1、第3节化学能转化为电能电池课标解读要点网络1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。 原电池工作原理及其应用1原电池的构成(1)概念和反应本质电化学上将这种能把化学能转化为电能的装置称为原电池。(2)构成条件反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路电解质溶液两电极直接或间接接触两电极插入电解质溶液中2.原电池的工作原理如图是CuZn原电池，请填空：(1)两装置的差别图中Zn在Cu
2、SO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高，电能效率低。图中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长，电能效率高。(2)反应原理电极名称负极正极电极材料ZnCu电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应(3)原电池中的三个方向电子方向：从负极流出沿导线流入正极。电流方向：从正极沿导线流向负极。离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(4)盐桥作用连接
3、内电路，形成闭合回路。平衡电荷(盐桥中阴离子移向负极，阳离子移向正极)，使原电池不断产生电流。3原电池原理的应用(1)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。(2)加快氧化还原反应的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。例如，在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。(3)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。如Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2，负极用Cu，正极用Ag或C等，AgNO3为电解质溶液。补短板(1)原电池
4、反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。(2)在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀硫酸足量时，产生H2的物质的量要减少。(3)原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。如在MgNaOH(aq)Al原电池中Al为负极；在Cu浓硝酸Fe(Al)原电池中Cu为负极。(1)在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。()(2)在MgN
5、aOH(aq)Al电池中负极反应为Al3e4OH=AlO2H2O。()(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。()(4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。()(5)含盐桥的原电池工作时，盐桥中的阳离子向负极迁移。()答案(1)(2)(3)(4)(5)1在如图所示的5个装置中，不能形成原电池的是_ (填序号)。装置发生的电极反应式为_。答案负极：Fe2e=Fe2，正极：2H2e=H22依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。请回答下列问题：(
6、1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_(填化学式)。(2)银电极为电池的_极，其电极反应为_。(3)盐桥中的NO移向_溶液。答案(1)CuAgNO3溶液(2)正Age=Ag(3)Cu(NO3)2命题点1原电池的工作原理1(2019武汉调研)下列装置为某实验小组设计的CuZn原电池，下列说法错误的是()甲乙A装置甲中电子流动方向为：Zn电流表CuB装置乙比装置甲提供的电流更稳定C装置乙盐桥中可用装有琼胶的Na2CO3饱和溶液D若装置乙中盐桥用铁丝替代，反应原理发生改变C装置甲中Zn电极为负极，Cu电极为正极，电子从负极流出经导线流入正极，故电子流动方向：Zn电流表Cu，A项正确；装置甲中Zn与C
7、uSO4溶液直接反应生成的Cu会附着在Zn电极上，使电池效率降低，装置乙为带有盐桥的原电池，氧化反应和还原反应在两池中分别发生，提供的电流更稳定，B项正确；装置乙盐桥中若用装有琼胶的Na2CO3饱和溶液，则CO向ZnSO4溶液中迁移，ZnSO4溶液中会产生沉淀，C项错误；若装置乙中盐桥用铁丝替代，则形成两个串联的原电池，反应原理改变，D项正确。2(双选)(2019海淀区模拟)全钒电池以惰性材料作电极，在电解质溶液中发生的原电池反应为VO(黄色)V2(紫色)2H=VO2(蓝色)H2OV3(绿色)。下列说法不正确的是()A正极反应为VO2He=VO2H2OB负极附近的溶液由紫色逐渐变为蓝色C反应每
8、生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为0.5 molD原电池使用过程中溶液的pH逐渐增大BC由电池总反应VO(黄色)V2(紫色)2H=VO2(蓝色)H2OV3(绿色)可得，VO为正极的活性物质，V2为负极的活性物质，所以左室为正极室，右室为负极室。正极反应为VO2He=VO2H2O，A项正确；负极反应为V2e=V3，所以负极附近溶液的颜色由紫色逐渐变为绿色，B项错误；由电极反应VO2He=VO2H2O可知，反应每生成1 mol H2O时转移电子的物质的量为1 mol，C项错误；由原电池总反应可知，反应过程中H被不断消耗，所以溶液的pH逐渐增大，D项正确。3(2019厦门模拟)将反应2Fe
9、32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列说法不正确的是 ()A盐桥中的K移向FeCl3溶液B反应开始时，乙中石墨电极反应式为2I2e=I2C检流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D检流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极DA项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以K向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当检流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2，导致平衡逆向移动，则Fe2失去电子生成Fe3，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。原电池的工作原理简
10、图注意：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，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。命题点2原电池原理的应用4等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是() ABCDDa中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。5M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；N、E用导线连
11、接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 ()APMNEBENMPCPNME DEPMNA由知，金属活动性：MN；M、P用导线连接放入NaHSO4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：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：NE。6设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。(1)负极反应式：_。(2)正极反应式：_。(3)电池总反应方程式：_。(4)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：不含盐桥含盐桥答案(1)Cu2e=Cu2(2)2Fe32e=2Fe2(3)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(
12、4)原电池设计的一般思路(1)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(2)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子溶液。(3)画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。 常见化学电源的工作原理1一次电池(1)碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池的负极是Zn，正极是M
13、nO2，电解质是KOH，其电极反应如下：负极：Zn2OH2e=ZnOH2O；正极：MnO22H2O2e=Mn(OH)22OH；总反应：ZnMnO2H2O=ZnOMn(OH)2。(2)银锌电池银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)锂电池锂电池是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。其电极反应如下：负极：8Li8e=8Li；正极：3SOCl28e=6ClSO2S；总反应
14、：8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。2二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)补短板(1)二次电池充电时的电极连接即正极接正极，负极接负极。(2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应与放电时的负极反应相反。3燃料电池燃料电池中的常见燃料有氢气、烃(CH4、C2H6)、烃的衍生物(甲醇、乙醇)、CO、金属(Al、Li等)，燃料在电池中的负极发生反应。以氢氧燃料电池为例介质酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式
15、O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O注意：燃料电池的电极不参加电极反应，通入的燃料发生负极反应，O2发生正极反应。书写电极反应式时，注意介质参与的反应。1某碱性蓄电池的总反应式为FeNi2O33H2OFe(OH)22Ni(OH)2。写出充、放电时电极反应式：(1)放电时：负极：_，正极：_。(2)充电时：阴极：_，阳极：_。答案(1)Fe2e2OH=Fe(OH)2Ni2O32e3H2O=2Ni(OH)22OH(2)Fe(OH)22e=Fe2OH2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O2以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式(1)(2)碱性溶液(
16、3)(4)答案(1)正极：O26e6H=3H2O负极：CH3OH6eH2O=CO26H(2)正极：O26e3H2O=6OH负极：CH3OH6e8OH=CO6H2O(3)正极：O26e=3O2负极：CH3OH6e3O2=CO22H2O(4)正极：O26e3CO2=3CO负极：CH3OH6e3CO=4CO22H2O化学电源中电极反应式书写的一般方法(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，找出参与的介质微粒，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。注意：H在碱性环境中不存在；O2在水溶
17、液中不存在，在酸性环境中结合H，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH；若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。命题点1一次电池与二次电池的工作原理分析1O2辅助的AlCO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。该电池多孔碳电极的反应式为6O26e=6O，6CO26O=3C2O6O2。该装置工作时下列说法不正确的是()A多孔碳电极有利于气体扩散至电极表面B铝电极上的电势比多孔碳电极上的高C反应过程中O2的
18、作用是催化剂D该电池的总反应式为：2Al6CO2=Al2(C2O4)3B多孔碳电极可以增大与气体的接触面积，有利于气体扩散至电极表面，A项正确；铝电极为负极，多孔碳电极为正极，因此铝电极的电势比多孔碳电极的电势低，B项错误；根据多孔碳电极的反应式可知，正极总反应为6CO26e=3C2O，O2不参与正极的总反应，其作用是催化剂，C项正确；铝电极为负极，负极反应为2Al6e=2Al3，正极总反应为6CO26e=3C2O，则电池总反应为2Al6CO2=Al2(C2O4)3，D项正确。2(2019济宁模拟)一种可充电钙离子电池放电时的工作原理如图所示，其中以Ca7Sn6和石墨烯为电极材料，以溶有六氟磷
19、酸钙Ca(PF6)2的碳酸酯类溶剂为电解质溶液。下列说法正确的是()A放电时，石墨烯为负极B放电时，外电路电子由石墨烯电极流向Ca7Sn6电极C充电时，电解质溶液中的PF向石墨烯电极区迁移D充电时，a电极的电极反应式为Ca7Sn614e=7Ca26SnC由题图中离子移动方向知，电池放电时，Ca7Sn6为负极，石墨烯为正极，A项错误；放电时，外电路电子由Ca7Sn6电极流向石墨烯电极，B项错误；电池充电时电解质溶液中的PF向石墨烯电极区迁移，C项正确；充电时，a电极的电极反应式为7Ca26Sn14e=Ca7Sn6，D项错误。3(双选)(2019陕西六校联考)摩拜单车可利用车篮处的太阳能电池板向智
20、能锁中的锂离子电池充电，锂离子电池反应原理为LiCoO26CLi1xCoO2LixC6，装置示意图如图所示。下列说法错误的是()A充电时，阴极质量增加，发生还原反应B充电时，电路中每有1 mol电子通过，则有1 mol Li通过聚合物电解质膜移向左侧C该锂离子电池放电时，化学能转化为电能D放电时，正极的电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLiBD充电时，阴极的电极反应式为6CxLixe=LixC6，阴极质量增加，发生还原反应，A正确；充电时，电路中每有1 mol电子通过，则有1 mol Li由装置左侧通过聚合物电解质膜移向右侧，B错误；该锂离子电池放电时，化学能转化为电能，C正确；
21、放电时，正极应该是Li1xCoO2得电子发生还原反应，D错误。命题点2应用广泛的各类燃料电池的工作原理分析4某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 ()Aa为CH4，b为CO2BCO向正极移动C此电池在常温下也能工作D正极的电极反应式为O22CO24e=2COD电极反应式如下：负极：CH48e4CO=5CO22H2O正极：2O28e4CO2=4CO根据图示中电子的移向，可以判断a处通入甲烷，b处通入空气，CO应移向负极，由于电解质是熔融盐，故此电池在常温下不能工作。5(2019湖北七市联考)现有二氧化硫空气质子交换膜燃料
22、电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是()A该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合B该电池工作时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极CPt1电极附近发生的反应为SO22H2O2e=SO4HDPt2电极附近发生的反应为O22e2H2O=4HD二氧化硫空气质子交换膜燃料电池，吸收了空气中的二氧化硫起到了环保的作用，产物中有硫酸，而且发电，A项不符合题意；SO2失去电子生成SO，失电子，为负极，在原电池中，阳离子向正极移动，H从Pt1(负极)向Pt2(正极)移动，B项不符合题意； SO2失去电子生成SO，电解质溶液为酸性，根据得失电子守恒，负极的方程式为SO22H2O2e=SO4H，C项
23、不符合题意；选项中的方程式O22e2H2O=4H，电荷不守恒，应该为O24e4H=2H2O，D项符合题意。6(双选)(2019贵阳模拟)一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()Ab电极是正极Ba电极的电极反应式：N2H44OH4e=N24H2OC放电时，电子从a电极经过负载流向b电极D电池工作时，K从正极移向负极AC燃料电池中正极上通入空气，故b电极为正极，A项正确；a电极为负极，负极上N2H4发生氧化反应：N2H44e4OH=N24H2O，B项错误；放电时，电子从负极(a电极)经过负载流向正极
24、(b电极)，C项正确；该装置交换膜为阴离子交换膜，电池工作时，OH从正极移向负极，D项错误。燃料电池电极反应式书写模板(1)首先写出正极反应式酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O；碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH；固体氧化物电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2；熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O22CO24e=2CO。(2)根据总反应式减去正极反应式确定负极反应式。命题点3原电池原理在实际生活中的应用7FFC剑桥法可由金属氧化物直接电解制备金属单质，西北稀有金属材料研究院利用此法成功电解制备钽粉(Ta)，其原理如
25、图所示。下列说法正确的是()A该装置将化学能转化为电能Ba极为电源的正极CTa2O5极发生的电极反应为Ta2O510e=2Ta5O2D石墨电极上生成22.4 L O2，则电路中通过的电子数为46.021023C由题给装置可知，该装置有外接电源，属于电解池，可将电能转化为化学能，A项错误；由O2移动方向可知，Ta2O5极为阴极，则a极为电源的负极，B项错误；Ta2O5极发生还原反应，电极反应式为Ta2O510e=2Ta5O2，C项正确；石墨电极发生的电极反应为2O24e=O2(石墨电极与生成的氧气进一步反应生成CO、CO2)，题中没有说明O2所处的温度和压强，无法计算氧气的物质的量和电路中通过的
26、电子数，D项错误。8(2019肇庆模拟)如图是利用一种微生物将废水中的有机物(如淀粉)和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是()A质子透过阳离子交换膜由右向左移动B电子流动方向为NYXMCM电极反应式：(C6H10O5)n7nH2O24ne=6nCO224nHD当M电极微生物将废水中16.2 g淀粉转化掉时，N电极产生134.4 L N2(标准状况下)C由题给信息可知，该装置为原电池，由图可得：电解质溶液为酸性溶液，NO发生还原反应生成N2，因为原电池中，正极上得电子发生还原反应，负极上失电子发生氧化反应，则N为正极，M为负极，质子透过阳离子交换膜由负极区移动到正极区，即由左
27、向右移动，A错误；电子从负极(M极)流出，经外电路到X，经Y流入正极(N极)，B错误；16.2 g淀粉(即0.1 mol C6H10O5)反应，转移2.4 mol电子，因为正极(N极)反应为2NO4H4e=N22H2O，则N电极产生0.6 mol氮气，在标准状况下的体积为13.44 L，D错误。9(双选)(2019厦门第一次质量检测)铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺，装置如图。若上端开口关闭，可得到强还原性的H(氢原子)；若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的OH(羟基自由基)。下列说法错误的是()A无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe3e=Fe3B不鼓入空气时
28、，正极的电极反应式为He=HC鼓入空气时，每生成1 molOH有2 mol电子发生转移D处理含有草酸(H2C2O4)的污水时，上端开口应打开并鼓入空气AC根据铁碳微电解装置示意图可知，Fe为原电池负极，发生氧化反应为Fe2e=Fe2，故A错误；由题意可知上端开口关闭，可得到强还原性的H，则不鼓入空气时，正极的电极反应式为He=H，故B正确；鼓入空气时，正极的电极反应式为O22H2e=2OH，每生成1 molOH有1 mol电子发生转移，故C错误；处理含有草酸(H2C2O4)的污水时，因C2O具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化为CO2和H2O，则上端开口应打开并鼓入空气生成强氧化性的OH，以
29、氧化H2C2O4处理污水，故D正确。 金属的腐蚀与防护1金属的腐蚀(1)本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。可表示为Mne=Mn。(2)类型类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟具有腐蚀性的化学物质接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍2电化学腐蚀的分类以钢铁的腐蚀为例进行分析类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)，如NH4Cl溶液水膜酸性很弱或呈中性，如NaCl溶液电极材料及反应负极Fe：Fe2e=Fe2正极C：2H2e=H2C：O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H2
30、2FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍补短板(1)铁锈的成分为Fe2O3xH2O，其形成过程还涉及如下反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。(2)电解质所处环境决定金属的腐蚀方式：若电解质酸性较强，如NH4Cl、H2SO4等，则发生析氢腐蚀，相当于金属与酸构成原电池；若电解质为弱酸、中性、弱碱，则发生吸氧腐蚀，相当于金属、氧气构成燃料电池。但对于不活泼金属如Cu只能发生吸氧腐蚀。(3)两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H2，气体压强变大，pH增大；吸氧腐蚀正极吸收O2，气体压强变小，pH增大。3金
31、属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a负极：比被保护金属活泼的金属；b正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a阴极：被保护的金属设备；b阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法。注意：牺牲阳极的阴极保护法中所说的阳极是指原电池的负极，即发生氧化反应的电极在原电池中也常称为阳极。1实验探究(如图所示)(1)若棉团浸有NH4Cl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。(2)若棉团浸有NaCl溶液，铁钉发生_腐蚀，正极反应式为_，右试管中现象是_。答案(1)析氢2H
32、2e=H2有气泡冒出(2)吸氧O24e2H2O=4OH导管内液面上升2为验证牺牲阳极的阴极保护法，如图所示：(1)Fe作_极，电极反应式为_。(2)Zn电极反应式为_。(3)Fe电极附近滴加K3Fe(CN)6溶液，溶液是否有蓝色沉淀生成？_。(4)若将Zn改为Cu，则Fe电极附近加K3Fe(CN)6溶液，现象为_，此现象的离子方程式为_。答案(1)正或阴2H2e=H2(2)Zn2e=Zn2(3)否(4)溶液中生成蓝色沉淀3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62命题点1金属的腐蚀原理及快慢分析1(2019贵阳模拟)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片
33、腐蚀过程中发生反应的总化学方程式：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图所示。下列说法正确的是()A铁片发生还原反应而被腐蚀B铁片腐蚀生成的铁锈可以保护内层的铁不被腐蚀C铁片腐蚀过程中负极发生的电极反应：2H2OO24e=4OHD铁片里的铁和碳与食盐水形成了无数微小原电池，发生了电化学腐蚀D结合题图知Fe失电子，化合价升高，被氧化，A项错误；铁锈结构疏松，不能保护内层金属，B项错误；铁片腐蚀时，Fe作负极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2，C项错误；铁片上的NaCl溶液为铁与碳形成原电池提供了电解质溶液，D项正
34、确。2一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下，下列说法不正确的是()pH2466.5813.514腐蚀快慢较快慢 较快主要产物Fe2Fe3O4Fe2O3FeOA在pH14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O24H4e=2H2OB在pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀D在煮沸除氧气的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓AA项，pH14的溶液为碱性，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故A符合题意；B项，pH6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，正极反应式为O22H2O4e=4OH，故C不符合题意；D项，在碱性溶液中碳钢发生吸氧腐蚀，煮沸除氧气后，腐蚀速率会减慢，故D不符合题意。3(2019河北九校联考)某实验小
35、组利用下列装置探究电解质溶液的浓度对金属腐蚀的影响：装置现象检流计指针不发生偏转检流计指针发生偏转下列有关说法正确的是()A装置中的铁片均不会发生任何腐蚀B铁片d上可能发生的电极反应为Fe3e=Fe3C利用K3Fe(CN)6溶液可确定装置中的正、负极D铁片a、c所处的NaCl溶液的浓度相等，二者腐蚀速率相等C装置中因为两烧杯中NaCl溶液的浓度相等，两边电势相等，所以检流计指针不发生偏转，但铁片a、b仍可发生普通的化学腐蚀，A项错误；铁片d上Fe发生反应生成Fe2，B项错误；装置中负极发生反应：Fe2e=Fe2，Fe2遇K3Fe(CN)6溶液生成蓝色沉淀，故可利用K3Fe(CN)6溶液确定装置
36、中的正、负极，C项正确；装置中明显产生了电流，电化学腐蚀比化学腐蚀要快得多，故铁片a、c的腐蚀速率不同，D项错误。4如图所示，各烧杯中盛有海水，铁(含杂质C)在其中被腐蚀由快到慢的顺序为_(填序号)。解析是原电池，是电解池，金属被腐蚀由快到慢的顺序是：电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极。答案判断金属腐蚀快慢的方法(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀的快慢：电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。(浓度相同)(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。(4)对同一种
37、电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀速率越快。命题点2金属的电化学防护及实验探究5(双选)(2019辽宁名校联考)高压直流电线路的瓷绝缘子经日晒雨淋容易出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽腐蚀，防护原理如图所示。下列说法错误的是()A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应B通电时，阴极上的电极反应为2H2O2e=H22OHC断电时，锌环上的电极反应为Zn22e=ZnD断电时，不能防止铁帽被腐蚀CD通电时，锌环与电源正极相连，作阳极，发生氧化反应，A项正确；通电时，铁帽为阴极，发生还原反应：2H2O2e=H22OH，B项正确；断电时，形成原电池，锌环为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2
38、，C项错误；断电时，形成原电池，铁帽为正极，此为牺牲阳极的阴极保护法，仍能防止铁帽被腐蚀，D项错误。6(2018北京高考)验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。在Fe表面生成蓝色沉淀试管内无明显变化试管内生成蓝色沉淀下列说法不正确的是 ()A对比，可以判定Zn保护了FeB对比，K3Fe(CN)6可能将Fe氧化C验证Zn保护Fe时不能用的方法D将Zn换成Cu，用的方法可判断Fe比Cu活泼D中Zn作负极，发生氧化反应生成Zn2，Fe作正极被保护，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，试管内无明显变化。但中没有Zn保护Fe，Fe在酸性环境中发生析氢腐蚀
39、，Fe作负极被氧化生成Fe2，所以取出的少量Fe附近的溶液中滴入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，对比可知Zn保护了Fe，A项正确；与的区别在于：前者是将铁氰化钾溶液直接滴入烧杯中，而后者是在取出的少量Fe附近的溶液中滴加铁氰化钾溶液，中出现了蓝色沉淀，说明有Fe2生成。对比分析可知，可能是铁氰化钾氧化Fe生成了Fe2，B项正确；通过上述分析可知，验证Zn保护Fe时不能用的方法，C项正确；若将Zn换成Cu，铁氰化钾仍会将Fe氧化为Fe2，在铁的表面同样会生成蓝色沉淀，所以无法判断Fe2是不是负极产物，即无法判断Fe与Cu的活泼性，D项错误。 新型化学电池与间接电池科学探究与社会责任分析近三年高考试题
40、，新型化学电池与间接电池的原理分析在三套全国卷中特别受到关注。此类试题题材广、信息新、陌生度高，对考生的要求特别高。但往往是起点高，落点低，只要细心分析，实际得分较高。体现了“科学探究和社会责任”的化学核心素养。1命题分析命题专家往往根据新型电池与间接电池的装置特点、结合新背景、新介质、新电极材料等方面，关注下列命题角度：(1)电极的判断及其电极反应式的书写或判断。(2)两极产物及两极反应类型的判断。(3)两极附近溶液的pH变化或计算。(4)电子、电流、离子移动方向，交换膜的判断。(5)电子守恒的相关计算。2新型电池的原理示例分析(1)镍氢电池(KOH溶液)：NiOOHMHNi(OH)2M负极
41、反应式：MHeOH=MH2O；正极反应式：NiOOHeH2O=Ni(OH)2OH。(2)锂离子电池总反应式：xLiLi1xMn2O4LiMn2O4负极反应式：xLixe=xLi；正极反应式：Li1xMn2O4xexLi=LiMn2O4。(3)研究人员研制出一种可快速充放电的超性能铝离子电池，Al、Cn为电极，有机阳离子与阴离子(AlCl、Al2Cl)组成的离子液体为电解质，如图为该电池放电过程示意图。负极反应式：Al3e7AlCl=4Al2Cl；正极反应式：3CnAlCl43e=3Cn3AlCl。(4)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解
42、液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应式：3CO24Na2Na2CO3C。负极反应：4Na4e=4Na正极反应：3CO24e=C2CO注意：平时复习时，要多积累新型电池的电极反应。典例导航(2019全国卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2/MV在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是()A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B阴极区，在氢化酶作用下发生反应H22MV2=2H2MVC正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动思路点拨BA项，该反应中，可产生电流，反应条件
43、比较温和，没有高温高压条件，正确；B项，该生物燃料电池中，左端电极反应式为MVe=MV2，则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应H22MV2=2H2MV，错误；C项，右端电极反应式为MV2e=MV，是正极，在正极区N2得到电子生成NH3，发生还原反应，正确；D项，原电池中，内电路中H通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。间接电化学反应原理分析(1)定义：间接电化学反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质(催化剂)，对反应基质进行间接氧化或还原，从而得到目的产物。(2)原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解溶液中进一步
44、氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。其原理如下图所示：题型1新型化学电池的原理分析1(2019抚顺一模)有一种新型二次电池其放电时的工作原理如图所示：电池两极区用阳离子交换膜隔开，下列说法错误的是()A电池放电时的正极反应为I2e=3IB电池充电时，电解质为K2S2和K2S4极区的电极连接外加电源的负极C电池放电时当有0.2 mol K通过离子交换膜，电路中转移了0.2 mol eD电池充电时，阴极反应式为2S2e=SD放电时，由图知K从K2S2和K2S4极区移向KI3KI极区，则K2S2和K2S4极区为负极，KI3KI极区为正极，正极反应为I2e=3I，A项正确；电池充电时，K2S2和
45、K2S4极区得到电子发生还原反应为阴极，电极连接外加电源的负极，KI3KI极区失去电子发生氧化反应为阳极，电极连接外加电源的正极，B项正确；电池放电时，负极的电极反应式为2S2e=S，故当有0.2 mol K通过离子交换膜，电路中转移0.2 mol e，C项正确；充电时，阴极发生还原反应，得电子，D错误。2(2019青岛一模)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液。下列叙述错误的是()A放电时，Zn2向V2O5电极移动B充电时，阳极区电解液的浓度变大C充电时，粉末多孔锌
46、电极发生还原反应D放电时，V2O5电极上的电极反应式为V2O5xZn22xe=ZnxV2O5B放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2向V2O5电极移动，故正确；充电时，阳极区发生氧化反应，锌离子通过阳离子交换向左移动，所以阳极区电解液的浓度变小，故错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，故正确；放电时，V2O5电极上的电极反应式为V2O5xZn22xe=ZnxV2O5，故正确。题型2间接电池的原理分析3(2019茂名模拟)煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤目的，如图是一种脱硫机理，则下列说法正
47、确的是()电极a黄铁矿MnSO4、H2SO4混合溶液未反应黄铁矿电解产品AMn3充当了电解脱硫过程的催化剂B电极a应与电源负极相连C脱硫过程中存在的离子反应为8H2OFeS215Mn3=Fe316H2SO15Mn2D阴极发生的反应为2H2O2e=4HO2C电解初期，电极a发生Mn2e=Mn3，电解后期Mn3又被还原，Mn3充当了电解脱硫过程的中间产物，A错误；电极a发生为Mn2e=Mn3，是电解池的阳极，应与电源的正极相连，B错误；脱硫过程中Mn3将FeS2氧化成Fe3和SO，存在的离子反应为8H2OFeS215Mn3=Fe316H2SO15Mn2，C正确；阴极发生的反应为4H4eO2=2H2
48、O，D错误。4(双选)(2019河南、河北两省名校省际联考)世界某著名学术刊物近期介绍了一种新型中温全瓷铁空气电池，其结构如图所示。下列有关该电池放电时的说法正确的是()Aa极发生还原反应B正极的电极反应式为FeOx2xe=FexO2C若有22.4 L(标准状况下)空气参与反应，则电路中有4 mol电子转移D铁表面发生的反应为xH2O(g)Fe=FeOxxH2ADa极是O2得电子，发生还原反应，A正确；正极反应为O24e=2O2，B错误；22.4 L(标准状况下)空气中的O2小于1 mol，转移电子的物质的量小于4 mol，C错误。1(2019全国卷)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用
49、三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l)ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是()A三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高B充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)C放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区DA项，三维多孔海绵状Zn为多孔结构，具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高，正确；B项，二次电池充电时作为电解池
50、使用，阳极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，阳极反应为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，正确；C项，二次电池放电时作为原电池使用，负极发生氧化反应，元素化合价升高，原子失去电子，由电池总反应可知负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)，正确；D项，二次电池放电时作为原电池使用，阴离子从正极区向负极区移动，错误。2(2018全国卷)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4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3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误的是 (
51、)A放电时，ClO向负极移动B充电时释放CO2，放电时吸收CO2C放电时，正极反应为3CO24e=2COCD充电时，正极反应为Nae=NaD结合总反应式和题图可知，该电池放电时Na为负极，CO2为正极。NaCO2二次电池放电时为原电池，充电时为电解池。电池放电时，ClO向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO24e=2COC，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。3(2018全国卷)一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li在多孔碳材料电极处生成L
52、i2O2x(x0或1)。下列说法正确的是()A放电时，多孔碳材料电极为负极B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C充电时，电解质溶液中Li向多孔碳材料区迁移D充电时，电池总反应为Li2O2x=2LiO2D根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为=2LiO2，D项正确。4.(2017全国卷)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，
53、其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是()A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整CA项，外加强大的电流可以抑制金属电化学腐蚀产生的电流，正确；B项，被保护的钢管桩作阴极，高硅铸铁作阳极，电解池中外电路电子由阳极流向阴极，即从高硅铸铁流向钢管桩，正确；C项，高硅铸铁为惰性辅助阳极，其主要作用是传递电流，而不是作为损耗阳极，错误；D项，保护电流要抑制金属电化学腐蚀产生的电流，应根据环境条件变化进行调整，正确。5(2017全国卷)全固态锂硫电池能量密度高
54、、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多D充电时间越长，电池中Li2S2的量越少，D错误。6(2015全国卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A正极反应中有CO2生成B微生物促进了反应中电子的转移C质子通
55、过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2OA图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O24e4H=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O224e24H=12H2O，负极的电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，两式相加得电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O，故D正确。