1、第二讲原电池新型化学电源2017高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。2015，卷 11T；2015，卷 26T(1)(2)；2014，卷 12T；2013，卷 10T、27T(5)(6)、28T(5)；2013，卷 11T预计2017年高考本部分知识有变“热”的趋势，题目将更加新颖。复习备考时注重实物图分析、新型电池分析、电解池与原电池的联系以及依据原电池工作原理并结合氧化还原反应知识熟练掌握电极反应式的书写方法。考点一原电池及其工作原理学生用书P138一、原电池的概念和反应本质原电池是把化学能转化为电
2、能的装置，其反应本质是氧化还原反应。二、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。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。三、原电池的工作原理如图是两种锌铜原电池示意图：1反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电池反应ZnCu2=Zn2Cu2.原电池中的三个方向(1)电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；(2)电流流动方向：从正极沿导线流向负极；
3、(3)离子迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。()(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)带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池电流持续时间长。()答案：(1)(2)(3)(4)2下列示意图中能构成原电池的是()解析：选B。Cu与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。(2015高
4、考全国卷，11，6分)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质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O解析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；在负极，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O624e6H2O=6CO224H，则负极上有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
5、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。答案A在下列原电池图示中，依据电子流向和离子移动方向画出形成闭合回路的原理。答案：原电池正、负极的判断方法 题组一原电池构成及原理考查1(教材改编)判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)所有的氧化还原反应都能设计成原电池。()(2)只有金属才能作原电池的电极。()(3)原电池的两极中较活泼的金属一定为负极
6、。()(4)锌铜原电池工作时，外电路电子由负极流向正极。()(5)在原电池中，电子流出的一极是负极，被还原。()(6)原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2015高考天津卷)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡解析：选C。A.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基
7、本不变，错误；C.电池工作时，甲池反应为Zn2e=Zn2，乙池反应为Cu22e=Cu，甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。题组二原电池正、负极的判断3如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项MNPAZnCu稀H2SO4BCuFe稀HClCAgZnAgNO3溶液DZnFeFe(NO3)3溶液解析：选C。在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构
8、成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。4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作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2解析：选B。中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C均错。中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极电极反应式为2
9、Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确。中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1)只有自发进行的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(3)无论在原电池还是电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。 考点二盐桥原电池的应用学生用书P140一、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盐桥的作用(
10、1)连接内电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。二、单池原电池和盐桥原电池的对比1相同点正负极、电极反应、总反应、反应现象均相同。负极：Zn2e=Zn2，正极：Cu22e=Cu，总反应：ZnCu2=CuZn2。2不同点图1中Zn在CuSO4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。图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，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。3关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区
11、。1(2016北京丰台区高三模拟)有关下图所示原电池的叙述不正确的是()A电子沿导线由Cu片流向Ag片B正极的电极反应式是Age=AgCCu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液解析：选D。A项，该装置是原电池装置，其中Cu为负极，失电子发生氧化反应：Cu2e=Cu2，Ag为正极，得电子发生还原反应：Age=Ag，原电池中，负极(Cu)失去的电子沿导线流向正极(Ag)，盐桥中的阳离子移向正极，即移向AgNO3溶液，综上所述，D错误。2如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水
12、槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化) ()A杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为导体时，A端低B端高D当杠杆为导体时，A端高B端低解析：选C。当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为负极：Fe2e=Fe2，正极：Cu22e=Cu，铜球增重，铁球质量减轻，杠杆A端低B端高。名师点拨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。(2016龙岩检测)某学习小组的同学查阅相关资料知，氧化性：C
13、r2OFe3，设计了如图所示的盐桥原电池。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外电路的电流方向是从b到aD电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯解析氧化性：Cr2OFe3，所以该原电池反应中，Fe2是还原剂，Cr2O是氧化剂，即甲烧杯中发生氧化反应，电极反应式为Fe2e=Fe3，乙烧杯中发生还原反应，电极反应式为Cr2O6e14H=2Cr37H2O，A、B均错误；外电路的电流是由正极流向负极，即由b流向a，C正确；电池工作时，盐桥中的阴离子移向负极，即SO移向甲烧杯，D错误。答案C两个
14、半电池构成的原电池中，盐桥的作用是什么？答案：使两个烧杯中的溶液形成一个闭合回路；使溶液保持电中性，使氧化还原反应能顺利进行并产生持续的电流。题组一对盐桥原电池原理的考查1(教材改编)根据下图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2解析：选B。据图示锌电极失去电子，该极上发生氧化反应，故B正确；烧杯a中O2得到电子，发生反应：O24e2H2O=4OH，使pH升高，故A、C错；锌为负极，失去电子，发生反应：Zn2e=Zn2，故D错。题组二平衡移动与盐桥作用2(2016浙江六校联考)将反应IO
15、5I6H3I23H2O设计成如下图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针发生偏转，一段时间后，电流计指针回到零，再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，电流计指针再次发生偏转。下列判断不正确的是()A开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应B开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D两次电流计指针偏转方向相反解析：选B。开始加入少量浓硫酸时，由氧化还原反应方程式可知，反应正向进行，KI是还原剂，KIO3是氧化剂，故甲为正极区，甲中石墨作正极，得电子发生还原反应，电极反应式为2IO10e12H=I2
16、6H2O，乙为负极区，乙中石墨作负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为10I10e=5I2，两烧杯中均有I2生成，在甲、乙两烧杯中都加入淀粉溶液，两烧杯中的溶液均变蓝，A正确，B错误；电流计读数为零时，表明反应达到化学平衡状态，C正确；由氧化还原反应方程式可知，电流计指针读数为零，反应达到平衡状态，此时再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，则消耗了H，原氧化还原反应的平衡逆向移动，电流计指针的偏转方向相反，D正确。3已知在酸性条件下发生的反应为AsO2I2H=AsOI2H2O，在碱性条件下发生的反应为AsOI22OH=AsOH2O2I。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：.
17、向B烧杯中逐滴加入浓盐酸；.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液。结果发现检流计指针均发生偏转，且偏转方向相反。试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么都发生偏转？_。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释：_。(3)操作过程中C1棒上发生的反应为_。(4)操作过程中C2棒上发生的反应为_。(5)操作过程中，盐桥中的K移向_烧杯溶液(填“A”或“B”)。解析：由于酸性条件下发生的反应为AsO2I2H=AsOI2H2O，碱性条件下发生的反应为AsOI22OH=AsOH2O2I，两反应都是氧化还原反应，而且满足构成原电池的三大要素：不同环境中的两电极(连接)；电解
18、质溶液(电极插入其中，并能自发发生氧化还原反应)；形成闭合回路。当加酸时，c(H)增大，C1：2I2e=I2，为负极；C2：AsO2H2e=AsOH2O，为正极。当加碱时，c(OH)增大，C1：I22e=2I，为正极；C2：AsO2OH2e=AsOH2O，为负极。答案：(1)两次操作均能形成原电池，将化学能转变成电能(2)加酸时，c(H)增大，AsO得电子，I失电子，所以C1极是负极，C2极是正极；加碱时，c(OH)增大，AsO失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故加入浓盐酸和NaOH溶液时发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即检流计指针偏转方向不同(3)2I2e=I2 (
19、4)AsO2OH2e=AsOH2O(5)A(1)盐桥中的离子不断释放到两个池中，逐渐失去导电作用，需定期更换盐桥。(2)要明确盐桥中离子的移动方向；明确其与可逆反应平衡移动方向的关系。 考点三原电池原理的应用学生用书P1411设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)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。2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。3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H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加
20、快。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。例如：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。1四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()ABC D解析：选B。本题考查原电池原理的应用。电流方向与电子流向相反，相连时，电流由流向，则金属活动性；相连时，为正极，则金属活动性；相连时，上有气泡，则金属活动性；相连时，的质量减少，则金属活动性。综上分析，可得金属活动性顺序为。2某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu
21、22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3答案：D名师点拨比较金属活动性强弱的三种方法(1)根据原电池：一般情况下，负极大于正极。(2)根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。(3)根据金属活动性顺序表。等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量同浓度的稀硫酸，同时向a中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气。用下列各图表示生成氢气的体积(V)与时间(t)的关系，其中最合理的是_，作出选择的理由是_。解析a中加入CuSO4溶液，被锌置换出的铜覆盖在锌表面，形成原
22、电池，使产生H2的速率加快，反应所需的时间缩短。同时，由于置换铜时消耗了一部分锌，与稀H2SO4反应的锌的质量减小，完全反应放出的H2体积比b少。答案DZn置换出Cu，Zn、Cu在酸中发生原电池反应，生成H2的速率加快；Zn与Cu2反应导致与H反应的Zn减少，a生成的H2比b少上题中若改作“两份同浓度的稀硫酸，分别加入过量等质量的两份锌粉a、b，同时向a中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气”，则哪个图合理？为什么？答案：A图合理。a中加入CuSO4溶液，被锌置换出的铜覆盖在锌表面，形成原电池，使产生H2的速率加快，反应所需的时间缩短。同时，由于锌过量而硫酸不足，置换铜时消耗的一部分锌
23、不影响氢气的生成量，故A图合理。改变Zn与H反应速率的方法(1)加入Cu粉或CuSO4，使Cu与Zn接触形成原电池，加快反应速率。加入Cu，不影响Zn的量，即不影响产生H2的量；而加入CuSO4，会消耗一部分Zn，但是否影响产生H2的量，应根据Zn、H的相对量多少判断。(2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与H反应，使 c(H)减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。(3)加水稀释，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。(4)改变反应的温度，也会影响Zn与H的反应速率。(5)把锌粒换成锌粉，加快Zn与H的反应速率。题组一原电池工作原理1(2015高考安徽卷)常温下，将除去表面氧化膜的
24、Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。图1图20t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的H向_极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。解析：在0t1时，正极上NO得电子后结合H生成NO2和H2O；在原电池中，阳离子向正极移动，故H向正极移动；由于Al在浓硝酸中发生了钝化，生成的氧化膜阻止了反应的进行，此时Cu与浓硝酸反应而导致Cu作负极，电子流动方向发生了改变。答案：NOe2H=NO2H2O 正Al在浓硝酸中发生钝化，生成的氧化膜阻止了Al的进一步反应2(2
25、016开封高三调研)如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为X外电路YB若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY解析：选D。外电路电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，发生的是氧化反应，Y极发生的是还原反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。题组二原电池设计问题3请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3的氧化性强弱。请写出电极反应式：负极_，正极_，并在方框内画出实验装
26、置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。解析：据题意要求，应按照反应2Fe3Cu=Cu22Fe2进行设计，Cu作负极，Fe3作正极反应物即可。答案：Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(合理即可)4(2016遵义高三模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应：2Fe32I2Fe2I2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。请回答下列问题：(1)请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
27、量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_(填“正”或“负”)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区的电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时Fe2失电子，电极变成负极。答案：(1)如图(2)2I2e=I2(3)无(4)负原电池装置图常见失分点提示(1)不注明电极材料名称或元素符号。(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。 考点四化学电源及电极反应式的书写学生用书P
28、143一、一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn，电极反应式：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极材料：MnO2，电极反应式：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。二、二次电池(以铅蓄电池为例)1放电时的反应(1)负极：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反应)；(2)正极：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(还原反应)；(3)总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。2充电时的反应(1)阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(
29、aq)(还原反应)；(2)阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)(氧化反应)；(3)总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。三、燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O四、电极反应式书写的步骤和规律1一般电池电极反应式书写的“三步骤”2燃料电池电极反应式的书写写出电池总反应式。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
30、则总反应为加和后的反应。例如：甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料电池总反应式为CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O。(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH。(3)固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环
31、境下电极反应式：O22CO24e=2CO。根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。扫一扫进入91导学网()原电池电极方程式书写1分别写出甲烷燃料电池在下列环境下的电极反应式。(1)在酸性条件下燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O；燃料电池正极反应式：O24H4e=2H2O；则燃料电池的负极反应式为_。(2)在碱性条件下燃料电池总反应式：CH42O22OH=CO3H2O；燃料电池正极反应式：O22H2O4e=4OH；则燃料电池的负极反应式为_。(3)在固体电解质(高温下能传导O2)环
32、境下燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O；燃料电池正极反应式：O24e=2O2；则燃料电池的负极反应式为_。(4)在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O；燃料电池正极反应式：O22CO24e=2CO；则燃料电池的负极反应式为_。答案：(1)CH48e2H2O=CO28H(2)CH410OH8e=CO7H2O(3)CH44O28e=CO22H2O(4)CH44CO8e=5CO22H2O2热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，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
33、应为PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：选D。仔细分析题给信息，结合原电池工作原理进行分析判断。A.分析电池总反应，Ca在反应中失电子，所以Ca应作负极；PbSO4中的Pb2得电子生成单质铅，所以正极反应物应是PbSO4，所以A项错误。B.放电过程中，负极失电子，电子通过导线流向正极，所以正极表面聚集大量电子，能够吸引电解质中的阳离子向正极移动，所以B项错误。C.根据方程式知
34、，每转移0.1 mol电子，生成0.05 mol铅，其质量为10.35 g，所以C项错误。D.根据题给信息，该电池为热激活电池，常温下，无水LiClKCl为固态，没有自由移动的离子，该装置不能形成闭合回路，处于非工作状态，所以没有电流产生，即电流表或检流计的指针不会发生偏转。名师点拨书写电极反应式时的三个原则(1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH参加反应。(2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH(电解质为碱性或中性时)；
35、失氧时，在反应物中加H2O(电解质为碱性或中性时)或H(电解质为酸性时)。(3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。(2015高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()A反应CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B电极A上H2参与的电极反应为H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO解析A选项，甲烷中的C为4价，一氧化碳中的C为2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，
36、所以错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2CO2CO4e=3CO2H2O，所以错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，所以正确。答案D上题中若将CH4直接通入到电极A上进行反应，写出A极的电极反应式。答案：CH48e4CO=5CO22H2O书写电极反应式的模板(1)先写出电极反应式的构架负极：还原剂ne_氧化产物_；正极：氧化剂ne_还原产物_。 注意首先，得失电子的数目是由反应物中变价元素前后的价差乘以其化学式中变价原子个数计算得到的，如1 mol CH3CH2OH生
37、成2 mol CO2，失去电子为62 mol12 mol。其次，电极反应式本质上是离子方程式的一部分，遵循离子方程式的书写规则，强酸、强碱及可溶性盐应拆分为离子形式，难溶物、微溶物及难电离物质写其化学式。此外，CO2作为生成物，在碱溶液中应写成CO的形式，在其他电解液环境中直接写CO2。(2)在上述构架上填充其他离子：酸性电解液主要安排氢离子的位置：负极反应式中把H放在等号的右边作为生成物；正极反应式中把H放在等号的左边作为反应物。非酸性电解液(包括碱溶液、熔融碳酸盐及熔融氧化物)主要安排阴离子的位置：负极反应式中把阴离子放在等号的左边作为反应物；正极反应式中把阴离子放在等号的右边作为生成物。
38、(3)配平电极反应式：先依据电荷守恒配平离子，再依据元素守恒配平整个电极反应式。题组一化学电源中电极反应式的书写1(1)2015高考全国卷，26(1)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。(2)(2014高考海南卷)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4 溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题
39、：外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)电池正极反应式为_。解析：(1)酸性锌锰干电池中正极上发生还原反应，该电池放电过程中产生MnOOH，则正极反应式为MnO2He=MnOOH。金属锌作负极，发生氧化反应生成Zn2，则负极反应式为Zn2e=Zn2，结合得失电子守恒可得电池反应式为2MnO22HZn=2MnOOHZn2。(2)可由题意叙述中Li的迁移方向判断电流方向，在电池内部，阳离子移向正极，可知MnO2晶格为正极，故外电路电流方向由b极流向a极。题中叙述Li迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2，可知Mn元素化合价降低1，得电子数为1，LiMnO2不能拆成离子形式，故正极反应式为Mn
40、O2eLi=LiMnO2。答案：(1)MnO2He=MnOOH2MnO2Zn2H=2MnOOHZn2注：式中Zn2可写为Zn(NH3)、Zn(NH3)2Cl2等，H可写为NH(2)baMnO2eLi=LiMnO22高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。(1)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为_。(2)与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_，该电池总反应的离子方程式为_。解析：(1)K2FeO4中Fe元素化合价为6价，FeCl3中Fe为3价，故需要
41、氧化剂，而ClO具有强氧化性可作氧化剂，反应为2Fe33ClO10OH=2FeO3Cl5H2O。(2)K2FeO4作正极，发生还原反应，6价铁被还原为3价铁，Fe3与OH反应生成Fe(OH)3。Zn作负极，发生氧化反应：Zn2e2OH=Zn(OH)2。所以电极反应式分别为正极：2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH，负极：3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，总反应：2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH。答案：(1)2Fe33ClO10OH=2FeO5H2O3Cl(2)FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)
42、24OH题组二燃料电池电极反应式的书写3(2016宁波高三十校联考)肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是()A该电池放电时，通入肼的一极为负极B电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NAC通入空气的一极的电极反应式是O22H2O4e=4OHD电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变解析：选D。该碱性燃料电池的总反应方程式为N2H4O2=N22H2O，N2H4中N化合价升高发生氧化反应，通入N2H4的一极为负极，A项正确；每生成1 mol N2转移电子4 mol，B项正确；碱性条件下O2放电结合水电离产生的H生成OH，电
43、极反应为O22H2O4e=4OH，C项正确；从总反应可知放电过程生成H2O，KOH溶液浓度降低，pH减小，D项错误。熟记“离子趋向”，抓住“电荷守恒”，熟练书写燃料电池电极反应式(1)阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如H)；阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成(如OH、O2、CO)。(2)“ne”是正电荷，“ne”是负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。(3)电池总反应式正极反应式负极反应式。 一、选择题1下列过程属于化学能转化为电能的是()A行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)BiPhone 6s手机电池放电C汽车发电机中汽油燃烧D氢氧化钠与
44、盐酸反应解析：选B。A选项，动能转化为电能，错误；B选项，化学能转化为电能，正确；C选项，化学能转化为动能，错误；D选项，化学能转化为热能，错误。2下列有关电化学知识的描述正确的是()A任何氧化还原反应都可设计成原电池B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥可以装有含琼胶的KCl饱和溶液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，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极D理论上，任何能自发进行的且能放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池解析：选D。理论上，任何能自发进行且放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池，故A错、D正确；B项中会发生反应：KC
45、lAgNO3=AgClKNO3，生成的AgCl会使盐桥中溶液的导电性减弱，所以不能使用KCl饱和溶液，可换成KNO3饱和溶液，B错；铁遇到冷的浓硝酸会发生钝化，构成原电池时铁作正极、铜作负极，C错。3(2014高考北京卷)下列电池工作时，O2在正极放电的是()A.锌锰电池B.氢燃料电池C.铅蓄电池D.镍镉电池解析：选B。锌锰电池，正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH，MnO2在正极放电，A错误。氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O24H4e=2H2O，O2在正极放电，B正确。铅蓄电池，正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O，PbO2在正极放电，C错误。镍镉电池，正
46、极反应：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，NiOOH在正极放电，D错误。4下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 gD氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析：选C。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小，C不正确。5一种新型环保电池是采用低毒的铝合
47、金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al3ClO2OH=3Cl2AlOH2O。下列说法不正确的是()A该电池的优点是电极材料和电解质用完后方便更换B该电池发生氧化反应的是金属铝C电极的正极反应式为3ClO3H2O6e=3Cl6OHD当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为1.8061023解析：选D。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后方便更换，A正确；金属铝是原电池的负极，发生氧化反应，B正确；在正极上发生还原反应，电极反应为3ClO3H2O6e=3Cl6OH，C正确；电子只能流
48、经导线，不能流经电解质溶液，D不正确。6利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是()A铝罐将逐渐被腐蚀B炭粒和炭棒上发生的反应为O24e=2O2C炭棒应与玩具电机的负极相连D该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量都会减轻解析：选A。炭棒、铝罐、盐水构成了原电池，较活泼的Al作电源负极，与玩具的负极相连，逐渐被腐蚀，A对，C错；B选项中正确的反应为O22H2O4e=4OH，则炭棒和炭粒的质量不会改变，D错。7一种光化学电池的结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，
49、发生反应：AgCl(s)Ag(s)Cl(AgCl)Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，Cl(AgCl)eCl(aq)。下列说法正确的是()A光照时，外电路电流由Y流向XB光照时，Pt电极上发生的反应为2Cl2e=Cl2C光照时，Cl向Ag电极移动D光照时，电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)解析：选D。该装置是原电池，光照时，涂在银片上的氯化银先见光分解生成Ag和Cl(AgCl)，然后Cl(AgCl)在银电极上得电子发生还原反应，所以涂有AgCl的银片作正极，Cu在铂电极上失电子发生氧化反应，铂作负极。光照时，Cu在铂电极上失去电子，电子经导
50、线流向X，电流方向与电子的流向相反，所以外电路电流从X流向Y，A项说法错误；光照时，铂电极上发生的反应为Cue=Cu2，B项说法错误；原电池中阴离子移向负极，该电池中铂作负极，所以氯离子向铂电极移动，C项说法错误；光照时，正极上AgCl分解产生的氯原子得电子发生还原反应，负极上Cu失电子发生氧化反应，所以电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)，D项说法正确。8(2016石家庄高三模拟)结合如图所示装置，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
51、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，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH。由于正极有OH生成，因此溶液的pH增大。装置中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2。正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。9如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，下列说法不正确的是()A该装置将化学能转化为电能B催化剂b表面O2发生还原反应，其附近的
52、溶液酸性增强C催化剂a表面的反应是SO22H2O2e=SO4HD若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为815解析：选B。A项，该装置没有外加电源，是一个原电池，能把化学能转化为电能，正确；B项，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H，其附近溶液酸性减弱，错误；C项，催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸，电极反应式为SO22H2O2e=SO4H，正确；D项，催化剂a处的反应为SO22H2O2e=SO4H，催化剂b处的反应为O22H2e=H2O，则总反应式为SO2H2OO2=H2SO4。设加入的SO2为x g，H2O为y g。则生成硫酸的质量为 g，水的
53、质量变化为 g，因得到硫酸的浓度为49%，故有，可得xy815，正确。二、非选择题10由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_(金属用对应字母表示)。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性AB；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性BC；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性DA
54、，随着H的消耗，pH变大。答案：(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)变大(4)DABC11如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。(1)当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。(2)若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。解析：(1)电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H2e=H2。当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不与NaOH溶液反应，故铝作原电池
55、的负极，电极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O。(2)把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO2He=NO2H2O。答案：(1)正2H2e=H2负Al3e4OH=AlO2H2O(2)正NO2He=NO2H2O12(2016天津联考)金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。(1)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、联想电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是_(多选)。A降低成本B增强美观C利于散热D增加强度E
56、增加运算速度(2)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。一段时间后，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为_。解析：(1)镁铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上镁铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然镁铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；镁铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。(2)铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应，故作原电池
57、的正极。答案：(1)BCD(2)如图所示Al4OH3e=AlO2H2O2H2O2e=H22OH13(1)2013高考全国卷，27(5)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。充放电过程中，发生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式：_。(2)2013高考全国卷，28(5)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应
58、为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E_(列式计算。能量密度电池输出电能/燃料质量，1 kWh3.6106 J)。(3)(2013高考北京卷)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：Pt电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出NiO电极的电极反应式：_。解析：(1)根据充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6可知，放电时LixC6在负极失去电子，则Li1xCoO2在正极得到电子，所以放电时电池反应方程式是Li1xCoO2LixC6=LiCoO
59、26C。(2)原电池中二甲醚在负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH312e3H2O=2CO212H；二甲醚中碳原子的化合价是2价，反应后变为4价，每个碳原子失去6个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；由于能量密度电池输出电能/燃料质量，若燃料质量为1 kg，则该电池的能量密度E(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1。(3)由工作原理示意图可知，O2在Pt电极发生还原反应生成O2；在O2参加反应下，NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。答案：(1)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C(2)CH3OCH312e3H2O=2CO212H12(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1(3)还原NOO22e=NO2
