1、课题21原电池化学电源学习任务1原电池的工作原理及其应用一、原电池的概念和构成条件1概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。2构成条件电极两电极为导体，且存在活动性差异，一般活动性较强的金属做负极，活动性较弱的金属或非金属导体做正极溶液有电解质溶液回路形成闭合回路，即满足：(1)两电极直接接触(靠在一起)或间接接触(用导线相连)；(2)两电极插入电解质溶液中本质自发的氧化还原反应构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。二、原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)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电子流向(外电路)由负极沿导线流向正极离子
2、流向(内电路)阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向：K移向正极，Cl移向负极电池反应(离子方程式)ZnCu2=Zn2Cu两类装置的不同点装置：还原剂Zn与氧化剂Cu2直接接触，化学能既转化为电能，又转化为热能，造成能量损耗装置：还原剂Zn与氧化剂Cu2不直接接触，化学能仅转化为电能，避免能量损耗，故电流稳定，持续时间长(1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)盐桥的作用连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。
3、三、原电池工作原理的四个应用应用化学原理比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性较强的金属做负极，而活动性较弱的金属(或能导电的非金属)做正极，如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气泡逸出，则说明A做负极，B做正极，则一般情况下金属活动性：AB加快化学反应速率由于形成了原电池，导致化学反应速率加快，如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn稀硫酸原电池，加快反应速率用于金属的防护使需要保护的金属制品做原电池的正极而受到保护，如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，形成原电池，使锌做
4、原电池的负极被损耗，铁做正极而受到保护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1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。()(3)用Mg、Al分别做电极，用NaOH溶液做电解质溶液，构成原电池，Mg为正极。()(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)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。()(6)一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池能量
5、转换效率高。()(7)在原电池中，正极材料本身一定不参与电极反应，负极材料本身一定要发生氧化反应。()(8)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2在如图所示的8个装置中，属于原电池的是_。解析：中缺1个电极，且没有形成闭合回路；没有形成闭合回路；酒精为非电解质；电极相同，且没有形成闭合回路。答案：原电池的工作原理变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知1(经典题)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是()A原电池是将化学能转化成电能的装置B
6、原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会产生电流D图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析：选D。原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B正确；题图中电极a为铝条、电极b为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C正确；题图中电极a为锌片、电极b为铜片时，锌片做负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D错误。2下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述错误的是()A中锌电极发生氧化反应B中电子由a电极经导线流向b电极C中外电路中电流由A电极流向B电极D中LixC6做负极解析：选C。在原
7、电池中阴离子移向负极，所以中A电极为负极，则外电路中电流应由B电极流向A电极。3(双选)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A中Mg做负极，中Fe做负极B中Mg做正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Cu做负极，电极反应式为Cu2e=Cu2D中Cu做正极，电极反应式为2H2e=H2解析：选BC。中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al做负极；中Fe在冷的浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu做负极，A错、C正确；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减
8、得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu做正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。判断原电池正、负极的五种方法提示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，不要认为活泼金属一定做负极。 原电池工作原理的应用证据推理与模型认知4(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()A与石墨棒相连B与铜板相连C埋在潮湿、疏松的土壤中D与锌板相连解析：选D。A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子做负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，铁失电子做负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子做负极
9、，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子做负极，锌被腐蚀，铁被保护。5(加快化学反应速率)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()解析：选D。a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，加快了反应速率，D项图示符合要求。6(比较金属活动性)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减少；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生外电
10、路中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()AabcdBbcdaCdabc Dabdc解析：选C。把四个实验从左到右分别编号为，则由实验可知，a极质量减少，b极质量增加，则a做原电池负极，b做原电池正极，金属的活动性：ab；由实验可知，b极有气体产生，c极无变化，金属的活动性：bc；由实验可知，d极溶解，c极有气体产生，则d做原电池负极，c做原电池正极，金属的活动性：dc；由实验可知，外电路中电流从a极流向d极，则d做原电池负极，a做原电池正极，金属的活动性：da。综上所述，四种金属的活动性：dabc。7(设计原电池)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应2Fe32I2
11、Fe2I2设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl3溶液、KI溶液；其他用品任选。回答下列问题：(1)画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为_。(3)反应达到平衡时，外电路导线中_(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中的电极变为_(填“正”或“负”)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定电极材料和正、负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，负极上I失电子变成I2。(3)反应达到平衡时，无电子移动，故无电流产生。(4)平衡后向
12、FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时Fe2失电子，该溶液中的电极变成负极。答案：(1)如下图(答案合理即可)(2)2I2e=I2(3)无(4)负学习任务2化学电源及其工作原理一、一次电池1碱性锌锰电池(1)构造(2)工作原理电解质：KOH。负极材料：Zn；电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正极材料：MnO2；电极反应：2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH。总反应：Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2。2纽扣式锌银电池(1)构造(2)工作原理电解质：KOH。负极材料：Zn；电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正极材料：Ag2O；电极
13、反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH。总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。3锂电池LiSOCl2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LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。(1)负极材料为锂，电极反应为8Li8e=8Li。(2)正极材料为碳，电极反应为3SOCl28e=2SSO6Cl。二、二次电池(又叫充电电池或蓄电池)1铅蓄电池(1)构造(2)工作原理总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)放电时原电池负极反应：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)
14、；正极反应：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)。充电时电解池阴极反应：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)；阳极反应：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)。2二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为“负接负后做阴极，正接正后做阳极”。(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。三、“高效、环境友好”的燃料电池1氢氧燃料电池是目前
15、最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用2.解答燃料电池题目的思维模型3解答燃料电池题目的几个关键点(1)要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018高考江苏卷)氢氧燃料电池放电时化学能全
16、部转化为电能。()(2)太阳能电池不属于原电池。()(3)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。()(4)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。()(5)碱性锌锰电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰电池的比能量提高、可储存时间加长。()(6)燃料电池工作时，燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。()(7)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，H从正极区向负极区迁移。()(8)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增重4.8 g。()(9)在碱性电解质溶液中，氢氧燃料电池的负极反应式为2H24e=4H。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9
17、)根据图示理解化学电源证据推理与模型认知1普通锌锰电池的简图如图所示，它用锌皮制成的锌筒做电极，中间插一根石墨棒，石墨棒顶端加一铜帽。在石墨棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹做隔膜，隔膜外用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状做电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn2NH2MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。下列关于普通锌锰电池的说法中正确的是()A当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原B电池负极反应式为2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2OC原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极D外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6
18、.5 g解析：选C。普通锌锰电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池的工作原理，负极失电子，电极反应式为Zn2e2NH3=Zn(NH3)22，B项错误；由负极的电极反应式可知，外电路中每通过0.1 mol电子，消耗锌的质量是65 gmol13.25 g，D项错误。2LiFeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S。下列说法正确的是()ALi为电池的正极B电池工作时，Li向负极移动C正极的电极反应式为FeS24e=Fe2S2D将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好解析：选C。A项，由LiS发生
19、氧化反应，可知Li为电池的负极；B项，电池工作时，阳离子(Li)移向正极；D项，由于2Li2H2O=2LiOHH2，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。二次电池证据推理与模型认知、科学态度与社会责任3(双选)(2020山东联考)用氟硼酸(HBF4，属于强酸)溶液代替硫酸溶液做铅蓄电池的电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时的性能更优良，反应方程式为PbPbO24HBF42Pb(BF4)22H2O，Pb(BF4)2为可溶于水的强电解质，下列说法中正确的是()A放电时，负极反应为PbO24HBF42e=Pb(BF4)22BF2H2OB充电时，当阳极质量增加23.9 g时转移0.2 mol电子C
20、放电时，PbO2电极附近溶液的pH增大D充电时，Pb电极的电极反应式为PbO24H2e=Pb22H2O解析：选BC。放电时，负极反应为Pb2e=Pb2，A项错误；充电时，阳极反应为Pb22e2H2O=PbO24H，当阳极质量增加23.9 g时转移0.2 mol电子，B项正确；放电时，正极反应为PbO24H2e=Pb22H2O，PbO2电极附近溶液的pH增大，C项正确；充电时，Pb电极的电极反应式为Pb22e=Pb，D项错误。4镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充放电按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2。
21、下列有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2OHe=H2ONiO(OH)B充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液中的OH浓度不变D放电时电解质溶液中的OH向正极移动解析：选A。放电时Cd的化合价升高，Cd做负极，Ni的化合价降低，NiO(OH)做正极，则充电时Cd(OH)2做阴极，Ni(OH)2做阳极，电极反应式为Ni(OH)2OHe=NiO(OH)H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd2OH2e=Cd(OH)2，Cd电极周围OH的浓度减小，C项错误；放电时OH向负极移动，D项错误。5(2020最新预测)“天宫
22、二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。电池总反应为2Ni(OH)22NiO(OH)H2。下列说法正确的是()A放电时，NiO(OH)发生氧化反应B充电时，a电极附近的pH增大，K移向b电极C充电时，a电极的电极反应为2H2O2e=H22OHD放电时，负极反应为NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH解析：选C。放电时，NiO(OH)在正极上得电子变成Ni(OH)2，发生还原反应，A错误；充电时，a电极做阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，pH增大，K移向a电极，B错误，C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。燃料电
23、池科学态度与社会责任、证据推理与模型认知6(双选)(改编题)金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是()A放电时，通入空气的一极为负极B放电时，电池反应为4LiO22H2O=4LiOHC有机电解液可以是乙醇等无水有机物D在更换锂电极的同时，要更换水性电解液解析：选BD。A.放电时，Li电极为负极，错误；B.放电时，电池反应为4LiO22H2O=4LiOH，正确；C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D.水性电解液中不断消耗水并有LiOH生成，随着反应的进行，形成LiOH的饱和溶
24、液，不利于Li的移动，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确。7科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是()A电极a为电池的负极B电极b上发生的电极反应：O24H4e=2H2OC电路中每通过4 mol电子，正极消耗44.8 L H2SD每17 g H2S参与反应，有1 mol H经质子膜进入正极区解析：选C。该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通入氧气的一极为正极，故电极b为电池的正极，电极a为电池的负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为
25、2H2SO2=S22H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该消耗2 mol H2S，但是题目中没有给定气体所处的状况，所以其体积不一定是44.8 L，C项错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O24H4e=2H2O可知，有1 mol H经质子膜进入正极区，D项正确。8Mg次氯酸盐燃料电池的工作原理为 MgClOH2O = Mg(OH)2Cl。下列有关说法错误的是()A镁做负极材料，发生氧化反应B放电时，所有阴离子都向负极迁移C负极反应式为Mg2OH2e=Mg(OH)2D消耗1
26、2 g镁时转移1 mol电子解析：选B。A项，从已知燃料电池的工作原理知，镁发生氧化反应，做负极材料，正确；B项，正极反应式为ClO2eH2O=Cl2OH，次氯酸根离子在正极参加反应，所以ClO不会向负极迁移，错误；C项，由总反应式知，负极上镁被氧化生成氢氧化镁，正确；D项，12 g Mg完全反应时转移1 mol电子，正确。1(2019高考全国卷，12，6分)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，示意图如图所示。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
27、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解析：选B。由题图和题意知，电池总反应是3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MVe=MV2，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。2(2019高考全国卷，13，6分)为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性
28、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解析：选D。该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，可以高效沉积ZnO，且所沉积的ZnO分散度高，A正确；根据题干中总反应可知，该电池充电时，Ni(OH)2 在阳极发生
29、氧化反应生成NiOOH，其电极反应式为Ni(OH)2(s)OH(aq)e=NiOOH(s)H2O(l)，B正确；放电时Zn在负极发生氧化反应生成ZnO，电极反应式为Zn(s)2OH(aq) 2e=ZnO(s)H2O(l)，C正确；电池放电过程中，OH等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区，D错误。3(2019高考天津卷)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌碘溴液流电池，其工作原理示意图如图。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是()A. 放电时，a电极反应为I2Br2e=2IBrB放电时，溶液中离子的数目增大C充电时，b电极每增重0.65 g，溶液中有0.02 mol I被
30、氧化D充电时，a电极接外电源负极解析：选D。根据电池的工作原理示意图可知，放电时a电极上I2Br转化为Br和I，电极反应为I2Br2e=2IBr，A项正确；放电时正极区I2Br转化为Br和I，负极区Zn转化为Zn2，溶液中离子的数目增大，B项正确；充电时b电极发生反应Zn22e=Zn，b电极增重0.65 g时，转移0.02 mol e，a电极发生反应2IBr2e=I2Br，根据各电极上转移电子数相同，则有0.02 mol I被氧化，C项正确；放电时a电极为正极，充电时，a电极为阳极，接外电源正极，D项错误。4(2018高考全国卷，12，6分)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次
31、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3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是()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= Na解析：选D。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需吸收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。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1(
32、2020广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极B若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片C若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出D若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应解析：选C。Fe比Cu活泼，Fe做负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn做负极，发生氧化反应，故D错误。2(新题预测)在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是()A该电池是一次电池B该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极C
33、该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD该电池工作时，外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少3.25 g解析：选D。电池工作时，锌失去电子，电极反应式为Zn2e=Zn2，所以外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上应减少6.5 g，所以D项错误。3根据下图判断，下列说法正确的是()A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2B装置和装置中正极反应均是O22H2O4e=4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大解析：选D。装置中的负极为Zn，A项错误；装置中的正极反应为2H2e=H2，B项错误；阳离子向正极移动
34、，装置中阳离子向左侧烧杯移动，C项错误。4某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2OFe3，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A甲烧杯的溶液中发生还原反应B乙烧杯中发生的电极反应为2Cr37H2O6e=Cr2O14HC外电路的电流方向为从b到aD电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯解析：选C。A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2e=Fe3，为氧化反应，错误；B项，乙烧杯中Cr2O发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流方向为从b到a，正确；D项，SO向负极移动，即移向甲烧杯，错误。5(2020济南质检)如图为
35、以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()Aa极为负极，电子由a极经外电路流向b极Ba极的电极反应式：H22e=2HC电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多解析：选C。a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极；以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H；电池总反应为2H2O2=2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小；根据电池总反应2H2O2=2H2O，CH42O2=CO22H2O可知，等物质的量的CH4比H2消耗O2多。6可
36、充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，其电池反应为Mg2MnF3=2MnF2MgF2。下列有关说法不正确的是()A镁为负极材料B正极的电极反应式为MnF3e=MnF2FC电子从镁极流出，经电解质流向正极D每生成1 mol MnF2时转移1 mol电子解析：选C。由电池反应可知，镁失去电子，发生氧化反应，为负极，A项正确；电池反应中，三氟化锰发生还原反应，为正极，B项正确；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C项不正确；锰元素由3价降至2价，每生成1 mol MnF2转移1 mol电子，D项正确。7(2020雅安模拟)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质，以
37、CH4为燃料时，该电池工作原理如图所示，下列说法正确的是()Aa为空气，b为CH4BCO向正极移动C此电池在常温时也能工作D正极电极反应式为2CO2O24e=2CO解析：选D。燃料电池中通入燃料的一极是负极，通入氧化剂的一极是正极，根据电子流向可知，左边电极是负极、右边电极是正极，所以a为CH4，b为空气，故A错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，则CO向负极移动，故B错误；电解质为熔融碳酸盐，需要高温条件，故C错误；正极上O2得到电子和CO2反应生成CO，电极反应式为O22CO24e=2CO，故D正确。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。8(原创题)三元电池成为我国电动汽车的新能源，
38、其正极材料可表示为LixyzO2，且xyz1。充电时电池总反应为LiNixCoyMnzO26C(石墨)=Li1aNixCoyMnzO2LiaC6，其电池工作原理如图所示，两极之间有一个允许特定的离子X通过的隔膜。下列说法正确的是()A允许离子X通过的隔膜属于阳离子交换膜B充电时，A为阴极，发生氧化反应C放电时，B为负极，发生氧化反应D放电时，正极反应式为Li1aNixCoyMnzO2aLiae=LiNixCoyMnzO2解析：选AD。根据充电时电池总反应可知，放电时负极反应式为LiaC6ae=6C(石墨)aLi，正极反应式为Li1aNixCoyMnzO2aLiae=LiNixCoyMnzO2，
39、将放电时负极、正极反应式左右颠倒，即分别得到充电时阴极、阳极反应式，D项正确；放电时，A是负极、B是正极，Li向正极移动，则X是Li，允许阳离子通过的隔膜为阳离子交换膜，A项正确，C项错误；充电时，A是阴极，发生还原反应，B项错误。9镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高且平稳，使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为xMgMo3S4MgxMo3S4，下列说法正确的是()A电池放电时，正极反应为Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4B电池放电时，Mg2向负极迁移C电池充电时，阳极反应为xMg22xe=xMgD电池充电时，阴极发生还原反应生
40、成Mo3S4解析：选A。电池放电时，正极发生还原反应，由电池反应可知，Mo3S4为正极，被还原，电极反应为Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4，A项正确；电池放电时，阳离子向正极移动，B项错误；电池充电时，阳极发生氧化反应，C项错误；电池充电时，阴极发生还原反应生成金属镁，D项错误。10(改编题)十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”，这意味着对大气污染防治的要求比过去更高。二氧化硫空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是()A该电池放电时质子从Pt2电极经过内电路流到Pt1电极BPt1电极附近发生的反应为SO22H2O2e=H2SO42
41、HCPt2电极附近发生的反应为O24e4H=2H2OD相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为21解析：选CD。放电时为原电池，质子向正极移动，Pt1电极为负极，则该电池放电时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极，A错误；Pt1电极为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸，电极反应为SO22H2O2e=SO4H，硫酸应当拆为离子形式，B错误；Pt2电极为正极，在酸性条件下，氧气在正极上得电子生成水，C正确；相同条件下，放电过程中负极发生氧化反应2SO24H2O4e=2SO8H，正极发生还原反应O24e4H=2H2O，根据转移电子数相等可知，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2
42、的体积比为21，D正确。11我国最近在太阳能光电催化化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法中正确的是()A该制氢工艺中光能最终转化为化学能B该装置工作时，H由b极区移向a极区Ca极上发生的电极反应为Fe3e=Fe2Da极区需不断补充含Fe3和Fe2的溶液解析：选A。该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，A项正确；该装置工作时，H由a极区移向b极区，B项错误；a极上发生氧化反应，失电子，所以a极上发生的电极反应为Fe2e=Fe3，C项错误；由题图可知，a极区Fe2和Fe3可相互转化，故不需补充含Fe3和Fe2的溶液，D项错误。三、非选择题12某兴趣小组做如下探究实
43、验：(1)图为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为_。反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过_mol电子。(2)如图，其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极的反应式为_，这是由于NH4Cl溶液显_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因：_。(3)如图，其他条件不变，将图中的盐桥换成铜丝与石墨(2)相连成n形，则乙装置中石墨(1)为_(填“正”“负”“阴”或“阳”)极，乙装置中与铜丝相连的石墨(2)电极上的电极反应式为_。(4)将图乙装置中的CuCl2溶液改为400 mL CuSO4溶液，一段时
44、间后，若电极质量增重1.28 g，则此时溶液的pH为_(不考虑反应中溶液体积的变化)。解析：(1)Fe是活性电极，失电子被氧化生成Fe2，石墨是惰性电极，溶液中Cu2在石墨电极得电子被还原生成Cu，故该原电池反应为FeCu2=Fe2Cu。工作过程中，Fe做负极，电极反应式为Fe2e=Fe2，铁电极质量减少；石墨做正极，电极反应式为Cu22e=Cu，石墨电极质量增加；设两电极质量相差12 g时电路中转移电子为x mol，则有x mol56 gmol1x mol64 gmol112 g，解得x0.2。(2)NH4Cl溶液中NH发生水解反应：NHH2ONH3H2OH，使溶液呈酸性，故石墨电极(即正极
45、)上发生的反应为2H2e=H2。(3)其他条件不变，若将盐桥换成铜丝与(2)石墨相连成n形，则甲装置为原电池，Fe做负极，Cu做正极；乙装置为电解池，则石墨(1)为阴极，石墨(2)为阳极，溶液中Cl在阳极放电生成Cl2，电极反应式为2Cl2e=Cl2。(4)若将乙装置中的CuCl2溶液改为400 mL CuSO4溶液，电解CuSO4溶液的总反应方程式为2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，当电极质量增重1.28 g(即析出0.02 mol Cu)时，生成0.02 mol H2SO4，则c(H)0.1 molL1，pHlg 0.11，故此时溶液的pH为1。答案：(1)FeCu2=Fe2Cu
46、0.2(2)2H2e=H2酸性NHH2ONH3H2OH(3)阴2Cl2e=Cl2(4)113(新题预测)(1)微生物燃料电池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：HS在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是_。若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是_。(2)PbSO4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LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。放电过程中，Li向_(填“负极”或“正极”)移动。负极反应式为_。电路中
47、每转移0.2 mol电子，理论上生成_g Pb。(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图所示。a电极的电极反应式是_。一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因：_。解析：(1)酸性环境中反应物为HS，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式为HS4H2O8eSO9H；从质量守恒角度来说，HS、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。(2)根据电池总反应可知，电路中每转移0.2 mol电子，生成 0.1 mol Pb，即20.7 g。(3)a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极做负极，电极反应式是2NH36e6OH=N26H2O；该燃料电池的总反应为4NH33O2=N26H2O，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。答案：(1)HS4H2O8eSO9HHS、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子(2)正极Ca2e=Ca220.7(3)2NH36e6OH=N26H2O电池反应为4NH33O2=2N26H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH
