1、一、原电池原理1概念：原电池是将_转化为_的装置。2组成条件(1)两种_的金属(或金属与能导电的非金属或化合物)作电极。注意：燃料电池中两极材料可同选石墨或铂等。(2)_溶液(或熔融电解质)。(3)构成_回路。(4)能_发生氧化还原反应。化学能电能活泼性不同电解质闭合自发3电极反应(以铜、锌、稀硫酸组成的原电池为例)负极(_)：_(_反应)正极(_)：_(_反应)ZnZn2e=Zn2氧化Cu2H2e=H2还原4工作原理：较活泼金属在_极_电子发生氧化反应，电子由负极通过_流入正极，溶液中氧化性较强的阳离子在_极_电子被还原。负失去外电路正得到提示：盐桥的作用盐桥通常是装有饱和 KCl 琼脂溶胶
2、的 U 形管，溶液不至流出来，但离子则可以在其中自由移动，其作用是：(1)使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路。盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路，盐桥既可沟通两方溶液，又能阻止反应物的直接接触。(2)平衡电荷。盐桥中的 Cl向 ZnSO4溶液负极迁移，K向 CuSO4 溶液正极迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。(3)提高电流效率(如上图所示)。二、化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括_电池、_电池和_电池等几大类。判断一种电池的优劣主要看这种
3、电池单位质量或单位体积所能_的多少，或者_的大小，以及电池的_的长短。一次二次燃料输出电能输出功率储存时间1一次电池(又称干电池)如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。(1)碱性锌锰电池，电解质是 KOH，其电池反应为负极(_)：_正极(_)：_总 反 应：Zn 2MnO2 2H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2ZnZn2OH2e=Zn(OH)2MnO22MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH(2)锌银电池的负极是 Zn，正极是 Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag则：负极：_正极：_2二次电池(又称充电电池或蓄电池)如铅蓄
4、电池，反应方程式如下式：PbPbO24H2SO422PbSO42H2OZn2OH2e=Zn(OH)2Ag2OH2O2e=2Ag2OH(1)放电(作原电池)电极反应负极(_)：_正极(_)：_(2)充电(作电解池)是上述反应的逆过程，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。阴极：_阳极：_PbPb(s)SO42(aq)2e=PbSO4(s)PbO2PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)PbSO4(s)2e=Pb(s)SO42(aq)PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)3燃料电池燃料电池是一种持续地将_的化学能直接转换成
5、电能的化学电池。它与一般的化学电源不同，燃料电池的电极本身_，只是一个_。如：氢氧燃料电池是以 H2 为燃料，O2 为氧化剂，铂作电极。燃料和氧化剂不参与氧化还原反应催化转化元件(1)酸性介质时，在负极室通入 H2，在正极室通入O2，经过 Pt 电极的催化，O2、H在正极上放电生成 H2O。电极反应为负极：_正极：_总反应：_(2)碱性介质时，电极反应为负极：_正极：_总反应：_2H24e=4HO24H4e=2H2O2H2O2=2H2O2H24OH4e=4H2OO22H2O4e=4OH2H2O2=2H2O烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料。除纯氧气外，空气中的氧气等也可作
6、氧化剂。1.下列有关原电池的判断正确的是（）A.原电池的负极发生还原反应B.原电池的正、负极材料不一定都参与反应C.原电池的正极是电子流出的一极D.原电池正极在放电后质量一定增加B【解析】原电池负极发生氧化反应,电子由负极移向正极,正极发生还原反应,电极质量不一定增加,所以 A、C、D错误,选 B。2.根据下图,下列判断中正确的是（）A.烧杯 a 中的溶液 pH 升高B.烧杯 b 中发生 N2 的氧化反应C.烧杯 a 中发生的反应为 2H2e=H2D.烧杯 b 中发生的反应为 2Cl2e=Cl2A【解析】A.烧杯 a 中通入氧气,是正极,氧气得到电子转化为氢氧根离子,因此溶液 pH 升高,A
7、正确；B.烧杯 b中锌是负极,锌失去电子发生氧化反应,B 错误；C.烧杯 a中发生的反应为 O22H2O4e=4OH,C 错误；D.烧杯 b 中发生的反应为 Zn2e=Zn2,D 错误。3.瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害,一种瓦斯分析仪（图甲）的传感器在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时可以显示。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如图乙所示,其中的固体电解质是 Y2O3Na2O,O2可以在其中自由移动。下列有关叙述不正确的是（）A.电极 b 是正极,内电路中 O2由电极 b 流向电极 aB.电极 a 的反应式为：CH44O28e=CO22H2OC.瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子
8、由电极 b 流向电极 aD.当固体电解质中有 1 mol O2通过时,电子转移 2 molC【解析】A.依据原电池的构成条件,通甲烷的电极作负极,即电极 a 作负极,则电极 b 作正极,根据原电池的工作原理,阴离子由正极流向负极,即电极 b 流向电极 a,故说法正确；B.燃料电池相当甲烷燃烧,其电极 a 的反应式：CH44O28e=CO22H2O,故说法正确；C.内电路中没有电子通过,只有阴阳离子的移动,故说法错误；D.依据B选项的电极反应式,通过1 mol O2,电子转移2 mol,故说法正确。4.乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池,能在制备乙醛的同时获得电能,其总反应为：2CH2
9、CH2O22CH3CHO。下列有关说法正确的是（）A.电子移动方向：电极 a磷酸溶液电极 bB.正 极 反 应 式 为：CH2 CH2 2e 2OH=CH3CHOH2OC.每有 0.1 mol O2 反应,则迁移 H0.4 molD.该电池为可充电电池C【解析】A.乙烯被氧化发生氧化反应,在负极通入,因此 a 电极是负极,所以电子移动方向：电极 a导线电极 b,电子不能通过溶液传递,A 错误；B.氧气在正极通入,则正极反应式为：O24e4H=2H2O,B 错误；C.根据方程式 O24e4H=2H2O 可知每有 0.1 mol O2 反应,则迁移 H0.4 mol,C 正确；D.该电池为一次性电
10、池,D错误。5.燃料电池是利用燃料（如 CO、H2、CH4 等）与氧气反应,将反应产生的化学能转变为电能的装置,通常用氢氧化钾作为电解质溶液。（1）完成下列关于甲烷（CH4）燃料电池的填空：甲烷与氧气反应的化学方程式为：_。已 知 燃 料 电 池 的 总 反 应 式 为 CH4 2O2 2KOH=K2CO33H2O,电池中有一极的电极反应为CH410OH8e=CO23 7H2O,这个电极是燃料电池的_（填“正极”或“负极”）,另一个电极上的电极反应式为：_。随着电池不断放电,电解质溶液的碱性_（填“增大”、“减小”或“不变”）。通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率_（填“大于”、“小于”或“等
11、于”）甲烷燃烧的能量利用率。（2）据报道,最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的 10 倍,可连续使用 1 个月充电一次。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的 CO2 被充分吸收生成 CO23。该电池反应的总离子方程式为：_甲醇在_极发生反应（填“正”或“负”）,电池在放电过程中溶液的 pH 将_（填“降低”、“上升”或“不变”）。【解析】（1）甲烷（CH4）燃料电池中甲烷与氧气反应的化学方程式为：CH4O2点燃 CO22H2O。已知燃料电池的总反应式为 CH42O22KOH=K2CO33H2O,电池中有一极的电
12、极反应为 CH410OH8e=CO23 7H2O,这个电极由于是失去电子,发生的是氧化反应,因此是燃料电池的负极,另一个是正极,正极上发生还原反应,电极上的电极反应式为：2O24H2O8e=8OH。随着电池不断放电,KOH 不断消耗,所以电解质溶液的碱性逐渐减小；由于甲烷燃烧产生的热量会有一部分散发掉,所以通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率大于甲烷燃烧的能量利用率。（2）由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,该电池反应的总离子方程式为 2CH3OH3O24OH=2CO23 6H2O。甲醇在反应中失去电子,发生氧化反应,所以通入甲醇的电极为负极,电池在放电过程中,由于 KOH 不断消
13、耗,所以溶液的碱性减弱,溶液的pH 将降低。【答案】（1）CH4O2点燃 CO22H2O 负极 2O24H2O8e=8OH 减小 大于（2）2CH3OH3O24OH=2CO23 6H2O 负 降低一、原电池正、负极的判断与电极反应式的书写1原电池正、负极的判断方法(1)根据电极材料：一般活泼金属作负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属作正极。(2)根据电极反应：失电子(还原剂)氧化反应负极；得电子(氧化剂)还原反应正极。(3)根据电子或电流流动方向(外电路)：电子：负极正极；电流：正极负极。(4)根据离子的定向移动(内电路)：阴离子移向负极，阳离子移向正极。(5)根据现象判断：一般溶解的一极为
14、负极，增重或有气泡放出的一极为正极。2原电池电极反应式的书写(1)书写电极反应式的原则加和性原则根据得失电子守恒，总反应式应为两极反应式之和，若已知一个电极反应式，可用总式减去已知的电极反应式，得另一电极反应式；反之，如果已知两个电极反应式，则它们之和就是总反应式。思考 1：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，CO 为负极燃气，空气与 CO2 的混合气体为正极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池，完成有关的电极反应式：负极反应式：2CO2CO324e=4CO2；正极反应式：_；总反应式：_。【解析】进行逆向思维。先写出
15、难度较小的总反应式，再写出正极反应式。由题意可知负极燃气和正极助燃气反应生成CO2，而CO2又不与Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物反应，所以总反应式为2COO2=2CO2，同时又知负极反应式2CO2CO324e=4CO2，根据加和性原则可得正极反应式。【答案】O22CO24e=2CO3 2-2COO2=2CO2是否共存原则电极反应式的书写必须考虑介质环境，物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。思考2：燃料电池能量转化率高，有利于节约能源。分别写出甲烷燃料电池在不同的介质环境中的电极反应式：(1)电解质溶液为KOH溶液时；(2)电解质溶液为H2SO4溶液时。【解析】CH4应在
16、负极参加反应，O2应在正极参加反应。根据是否共存原则，碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H参加反应，故负极反应式：CH48e10OH=CO32 7H2O，正极反应式：2O24H2O8e=8OH。若电解质溶液换成酸性溶液，根据是否共存原则，不可能有OH参加或生成，负极反应式：CH4 8e2H2O=CO28H，正极反应式：2O28e 8H=4H2O。【答案(1)负极：CH48e10OH=CO327H2O 正极：2O24H2O8e=8OH(2)负极：CH48e2H2O=CO28H 正极：2O28e8H=4H2O 加氧失氧原则.加氧时，就在反应物中加H2O或OH a在中性或碱性溶液中加OH 如纽扣
17、电池以KOH溶液为电解质溶液，其总反应式：ZnAg2O=2AgZnO，根据加氧原则，负极反应式：Zn2e2OH=ZnOH2O b在酸性溶液中加H2O 如铅蓄电池以硫酸为电解质溶液，其充电时，总反应式为：2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4，其阳极反应式：PbSO42H2O2e=PbO2 SO42 4H.失氧时应在反应物中加H2O或Ha在中性或碱性溶液中加H2O如纽扣电池(碱性)正极反应式：Ag2O2eH2O=2Ag2OHb在酸性溶液中加H如铅蓄电池在放电时的总电极反应式：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，其正极反应式：PbO22eSO42 4H=PbSO42H2O中性吸氧
18、反应生碱原则在中性电解质溶液环境中，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。思考3：1991年，我国首创以铝、空气、海水组成的新型电池，用作航海标志灯，这种海水电池的能量比“干电池”高2050 倍，试写出该电池正负极的电极反应式。【答案】负极：4Al12e=4Al3正极：3O26H2O12e=12OH【解析】此原电池是在海水这个中性环境中通过铝吸氧而建立起来的，其负极反应式：4Al12e=4Al3，正极反应式：3O26H2O12e=12OH，除此之外，如锌电池、铁的吸氧腐蚀等都符合这个原则。自发性原则如果以较活泼金属(金属活动性顺序表Pt 以前)作原电池的电极材料，一般以能自
19、发的与电解质溶液反应的电极材料作负极，如果正、负极都能与电解质溶液反应，则较活泼的电极材料作负极。思考 4：如图所示，Mg、Al 用导线连接后分别浸入不同的电解质溶液中，均可形成原电池，请分别写出电解质溶液为(1)稀硫酸，(2)浓氢氧化钠溶液时的电极反应式。【解析】(1)电解质溶液为稀硫酸时，Mg、Al都能与稀硫酸反应，但Mg比Al活泼，所以Mg作负极，Al作正极，故电极反应式为：负极：Mg2e=Mg2，正极：2H2e=H2。(2)电解质溶液换为NaOH溶液时，Mg不能与NaOH溶液自发的进行反应，而Al是两性金属，能与NaOH溶液反应，所以该原电池装置中，Al作负极，Mg作正极，再结合是否共
20、存原则，相应的电极反应式：负极：Al4OH3e=AlO22H2O，正极：2H2O2e=H22OH。【答案】(1)负极：Mg2e=Mg2 正极：2H2e=H2(2)负极：2Al8OH6e=2AlO24H2O 正极：6H2O6e=3H26OH(2)书写技巧列物质、标得失；选离子、配电荷；配个数、巧用水；两式加、验总式。强调：负极：还原剂ne=氧化产物正极：氧化剂ne=还原产物电解质溶液中的离子(如H、OH)和水等，如氧化(或还原)产物能与之发生反应，则其一般书写在电池反应式中。3复杂电极反应式的书写方法(1)首先确定总反应。(2)根据化学反应确定原电池的正、负极。(3)由反应物和生成物结合电解质溶
21、液写出负极的电极反应式，如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO3 2形式存在。(4)在得失电子数相同的情况下，用总反应减去负极反应式写出正极的电极反应式。复杂电极反应式 总反应式 较简单一极的电极反应式【例 1】近几年科学家发明的一种新型可控电池锂水电池,工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（）A.碳极发生的反应是：2H2OO24e=4OHB.有机电解质通过固体电解质可进入水溶液中C.理论上外电路中每转移 1 mol 电子,负极消耗的质量为 7 gD.该电池如可以充电,充电时碳极接外加电源的负极,锂极接外加电池的正极【解析】A.根据锂水电池的工作原理,碳极作正极,有氢气产
22、生,其电极反应式：2H2e=H2,故错误；B.固体电解质阻止有机电解质进入水溶液中,故错误；C.负极电极反应式：Lie=Li,消耗 1 mol 电子,消耗锂 7 g,故正确；D.充电时,电源的负极跟电池的负极,电源的正极跟电源的正极相连,故错误。【答案】C【练 1】一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体,在熔融状态下能传导 O2。下列对该燃料电池说法正确的是（）A.在熔融电解质中,O2由负极移向正极B.通入丁烷的一极是正极,电极反应为：C4H1026e13O2=4CO25H2OC.通入空气的一极是负极,电极反应为：O24e=2O2
23、D.电池的总反应是：2C4H1013O2=8CO210H2O【解析】A.根据原电池的工作原理,电解质中阴离子移动的方向由正极向负极移动,故说法错误；B.根据原电池工作原理,失电子或化合价升高的作负极,即丁烷作负极,说法错误；C.化合价降低或得电子作正极,氧气作正极,故说法错误；D.负极反应式：C4H1013O226e=4CO25H2O,正极反应式：O24e=2O2,根据得失电子数目守恒,两式相加,得出：2C4H1013O2=8CO210H2O,故说法正确。【答案】D二、原电池原理的应用 1加快化学反应速率 理论上，氧化还原反应均可设计成原电池，因有电流产生，加快了电子的转移，从而加快了化学反应
24、速率。如：实验室利用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，稀H2SO4中滴入几滴CuSO4溶液，从而加快了H2的逸出。2比较金属的活泼性 根据溶解(或质量减轻)的为负极，质量增加(或产生气泡)的为正极，结合负极活泼性正极活泼性，便可作出结论。3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。4设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。电极材料的选择 在原
25、电池中，选择还原性较强的物质作为负极，并且原电池的电极必须导电，电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。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(如空气中的氧气)能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择含有与电极材料相同的阳离子。如在铜-锌硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的溶液中。【例 2】有 A、B、C、D 四块金属片,进行如下实验：A、B 用导线相连后,同时浸入稀 H2SO4 溶液中,A 极为负极；C、D 用导线相连后,同时浸入稀
26、 H2SO4 溶液中,电流由 D导线C；A、C 相连后,同时浸入稀 H2SO4 溶液中,C 极产生大量气泡；B、D 相连后,同时浸入稀 H2SO4溶液中,D 极发生氧化反应。据此,判断四种金属的活动性顺序是（）A.ABCD B.ACDBC.CABD D.BDCA【解析】原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,溶液中的阳离子移向正极,在正极得到电子,发生还原反应。所以中 A 为负极,则活泼性：AB；中,电流由 D导线C,则活泼性：CD；中 C 极产生大量气泡,说明 C 极是正极,则活泼性：AC；中 D 极发生氧化反应,D 极是负极,则活泼性：DB；即金属活泼性顺
27、序是：ACDB。【答案】B【练 2】如图所示,将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中,再加入含有适量酚酞和 NaCl 的琼脂热溶液,冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动）。下列叙述正确的是（）A.a 中铁钉附近呈现红色B.b 中铁钉上发生还原反应C.a 中铜丝上发生氧化反应D.b 中铝条附近有气泡产生【解析】a、b 均能形成原电池,其中 a 中 Fe 作负极：Fe2e=Fe2,发生氧化反应,Cu 作正极：2H2e=H2,发生还原反应,铜丝附近呈现红色；b 中 Al 作负极：Al3e=Al3,发生氧化反应,而 Fe 作正极：2H2e=H2,发生还原反应。【答案】B1.某小组为研究原电池原理,设计如
28、图装置,下列叙述正确的是（）A.装置,铜片上有 O2 逸出B.装置,锌片溶解,发生还原反应C.装置,电池反应为：ZnCu2=Zn2CuD.装置,外电路中,电子从铜电极流向锌电极C【解析】A.装置是原电池,锌的金属性强于铜,锌是负极,铜是正极,溶液中的氢离子放电,铜片上有H2逸出,A错误；B.装置,锌片是负极,锌溶解,发生氧化反应,B 错误；C.装置是原电池锌是负极,铜是正极,溶液中的铜离子在正极放电,电池反应为：ZnCu2=Zn2Cu,C 正确；D.装置外电路中,电子从负极锌电极流向正极铜电极,D 错误。2.将 Al 片和 Cu 片用导线相连,一组插入浓 HNO3 溶液中,一组插入稀 NaOH
29、 溶液中,分别形成原电池,则在这两个原电池中,正极分别为（）A.Al 片、Cu 片B.Cu 片、Al 片C.Al 片、Al 片D.Cu 片、Cu 片A【解析】将 Al 片和 Cu 片用导线相连,插入浓 HNO3溶液中,此时Al在浓HNO3中被钝化,不能继续反应,而Cu却能与浓 HNO3 继续反应。也就是说,在这种情况下,Cu易失去电子而 Al 却表现相对“惰性”,“相对活泼”的 Cu为负极。插入稀 NaOH 溶液中,Al 能与 NaOH 溶液反应,此时 Al 失去电子被氧化,也就是 Al 为负极。3.随着各地“限牌”政策的推出,电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（Li
30、CoO2）电池,其工作原理如图,A 极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体）,电解质为一种能传导 Li的高分子材料,隔膜只允许 Li通过,电池反应式 LixC6Li1 xCoCO2C6LiCoCO2。下列说法不正确的是（）DA.放电时 Li从左边流向右边B.放电时,正极锂的化合价未发生改变C.放电时 B 电极反应式为：Li1xCoO2xLixe=LiCoO2D.废旧钴酸锂（LiCoO2）电池进行“放电处理”让Li进入石墨中而有利于回收【解析】根据电池反应式知,放电时负极反应式为LixC6xe=C6xLi,正极反应式为 Li1xCoO2xLixe=LiCoO2,充电时,阴极、阳极反应式
31、与负极、正极反应正好相反,故 A 为负极,B 为正极。A.根据题意,阳离了 Li放电时从左边流向右边,正确；无论放电还是充电Li 元素化合价均为1 价,正确；由前面分析知 C 正确；D.进行放电处理,是使锂离子从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中,有利于锂在正极的回收,选D。4.如下图所示,杠杆 AB 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,然后小心地向烧杯中央滴加浓 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,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化）（）DA.杠杆为导体和绝缘体时,均为 A 端高 B 端低B.杠杆为
32、导体和绝缘体时,均为 A 端低 B 端高C.当杠杆为绝缘体时,A 端低,B 端高；为导体时,A 端高,B 端低D.当杠杆为绝缘体时,A 端高,B 端低；为导体时,A 端低,B 端高【解析】若杠杆为导体则构成原电池,铁作负极失电子而溶解：Fe2e=Fe2,溶液中 Cu2在正极（铜极）得电子生成铜,质量增加,而下降,A 端低,B 端高；若杠杆为绝缘体,则铁球和 CuSO4 溶液发生置换反应,生成的 Cu 覆于铁球表面,铁球质量增加,铁球下降,A 端高,B 端低。5.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而平稳,越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁二次电池的反应
33、为：xMgMo3S4MgxMo3S4,下列说法正确的是（）A.电池放电时,Mg2向负极迁移B.电池放电时,正极反应为：Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4C.电池充电时,阴极发生还原反应生成 Mo3S4D.电池充电时,阳极反应为 xMg2xe=xMg2B【解析】A.电池放电时,Mg2向正极迁移,错误；B.电池放电时,正极反应为 Mo3S42xexMg2=MgxMo3S4,正确；C.电池充电时,阴极发生还原反应生成 Mg,错误；D.电池放电时,负极反应为 xMg2xe=xMg2,错误。6.下图为两个原电池装置图,由此判断下列说法错误的是（）CA.当两电池转移相同电子时,生成和消耗 Ni 的
34、物质的量相同B.两装置工作时,盐桥中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动C.由此可判断能够发生 2Cr33Ni=3Ni22Cr 和Ni2Sn=Sn2Ni 的反应D.由此可判断 Cr、Ni、Sn 三种金属的还原性强弱顺序为：CrNiSn【解析】A.左侧装置中 Ni2得到 2 个电子,右侧装置中Ni 是负极,失去 2 个电子,因此当两电池转移相同电子时,生成和消耗 Ni 的物质的量相同,A 正确；B.两装置工作时,盐桥中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,B 正确；C.由此可判断能够发生 3Ni22Cr=2Cr33Ni 和 Sn2Ni=Ni2Sn 的反应,C 错误；D.原电池中较活泼的金属是负极
35、,则由此可判断 Cr、Ni、Sn 三种金属的还原性强弱顺序为：CrNiSn,D 正确。7.美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池,它用磺酸类质子溶剂,在 200 时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出 32 倍且更安全。电池总反应为：C2H5OH3O2=2CO23H2O,电池示意如图,下列说法正确的是（）DA.a 极为电池的负极,乙醇被还原B.电池工作时电子由 b 极沿导线经灯泡再到 a 极C.电池正极的电极反应为：2HO24e=H2OD.电池工作时 1 mol 乙醇被氧化时,就有 12 mol 质子通过质子交换膜【解析】A.由图可知,该反应为原电池,其中 a 为负极,发 生 氧 化 反 应,电
36、 极 反 应 为 C2H5OH 3H2O 12e=2CO212H,错误；B.电池工作时电子由 a 极沿导线经灯泡再到 b 极,错误；C.电池正极的电极反应为：4HO24e=2H2O,错误；D.电池工作时 1 mol 乙醇被氧化时,就有 12 mol 质子通过质子交换膜,正确。8.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。请回答下列问题：（1）电极 X 的材料是_；电解质溶液 Y 是_。（2）银电极为电池的_极,发生的电极反应为_；X 电极上发生的电极反应为_。（3）外电路中的电子是从_电极流向_电极。【解析】根据自发进行的氧化还原反应来设计电
37、池时,要注意以下问题：电极材料、电解质溶液、电解质溶液的变化等。由 2Ag（aq）Cu（s）=Cu2（aq）2Ag（s）可知,Cu 发生氧化反应,为原电池的负极,所以 X 应该是铜单质；而正极材料不发生化学反应,应该是电解质溶液的阳离子发生还原反应。原电池的电子流向是从负极到正极。【答案】（1）铜（或 Cu）AgNO3 溶液（2）正 Age=Ag Cu2e=Cu2（3）负（Cu）正（Ag）9.（1）肼（N2H4）又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在 101 kPa 时,32.0 g N2H4 在氧气中完全燃烧生成氮气和水,放出热量 624 kJ（25 时）,N2H4 完全燃烧反
38、应的热化学方程式是：_。（2）肼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。肼空气燃料电池放电时：负极的电极反应式是_；正极的电极反应式是_。（3）下图是一个电化学过程示意图。锌片上发生的电极反应是_。假设反应一段时间后,铜片的质量变化 128 g,则转移电子的物质的量为_。（4）传统制备肼的方法,是用 NaClO 氧化 NH3,制得肼的稀溶液。该反应的离子方程式是：_。【解析】（1）热化学方程式的书写应注意物质的聚集状态,计量数和反应热数值之间的对应关系,正负号,H的单位；32.0 g N2H4 为 1 mol,即 N2H4（l）O2（g）=N2（g）2H2O
39、（l）H624 kJmol1；（2）空气燃料电池工作时,肼应该被氧化,化合价升高转变为氮气,在碱性条件下,H转变成水,正极 O2 得电子转变成 OH；即正极：O22H2O4e=4OH,负极：N2H44OH4e=4H2ON2；（3）锌为负极,发生氧化反应：Zn2e=Zn2；128 g Cu 是 2 mol,由电极反应式 Cu22e=Cu,知 n（e）4 mol。（4）依 据 氧 化 还 原 反 应 的 规 律,得 到 ClO 2NH3=N2H4ClH2O。【答案】（1）N2H4（l）O2（g）=N2（g）2H2O（l）H624 kJmol1（2）N2H44OH4e=4H2ON2 O22H2O4e
40、=4OH（3）Zn2e=Zn2 4 mol（4）ClO2NH3=N2H4ClH2O10.（1）硫铁矿（FeS2）燃烧产生的 SO2 通过下列碘循环工艺过程既能制 H2SO4,又能制 H2。已知 1 g FeS2 完全燃烧放出 7.1 kJ 热量,FeS2 燃烧反应的热化学方程式为：_。该循环工艺过程的总反应方程式为：_。（2）通入 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：_。（3）用吸收 H2 后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用 MH 表示）,NiO（OH）作为电池正极材料,KOH 溶液作为
41、电解质溶液,可制得高容量,长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO（OH）MHNi（OH）2M则电池放电时,正极的电极反应式为：_。【解 析】（1）反 应 的 化 学 方 程 式 为：4FeS2 11O2=2Fe2O38SO2,标出各物质的聚集状态；在反应中4 mol FeS2 的质量为 m（FeS2）4 mol120 g mol1480 g,放热 Q480 g7.1 kJg13408 kJ,对应的热化学方程式为：4FeS2（s）11O2（g）=2Fe2O3（s）8SO2（g）H3408 kJ mol1；（2）由图示可知原电池反应为 2NOO2=2NO2,NO 为还原剂,O2 为氧化剂
42、,O2 在Pt 电极上得电子发生还原反应：O24e=2O2。NO 在NiO 电极上失去电子发生氧化反应：NOO2=NO2；（3）NiO（OH）H2Oe=Ni（OH）2OH。【答案】（1）4FeS2（s）11O2（g）=2Fe2O3（s）8SO2（g）H3408 kJmol1 2H2OSO2=H2SO4H2（2）还原 NOO22e=NO2（3）NiO（OH）H2Oe=Ni（OH）2OH11.全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池,目前钒电池技术已经趋近成熟。如图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：（1）硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用,在传统的铜锌原电池中,硫酸是_,实验室
43、中配制硫酸 亚 铁 时 需 要 加 入 少 量 硫 酸,硫 酸 的 作 用 是_。（2）钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子（V2、V3、VO2、VO2）为正极和负极电极反应的活性物质,电池总反应为 VO2V3H2OV2VO2 2H。放电时的正极反应式为：_,充电时的阴极反应式为：_。放电过程中,电解液的 pH_（选填“升高”、“降低”或“不变”）。（3）能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。【解析】（1）传统的铜锌原电池中,锌与酸反应生成氢气,故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解,且水解显酸性,加入少量硫酸,可以抑制其水解变质。（2）正极反应是还原反应,由电池总反应可知放电时的正极反应为 VO2 2He=VO2H2O；充电时,阴极反应为还原反应,故为 V3得电子生成 V2的反应。（3）充电和放电过程中,正极电解液与负极电解液不能混合,起平衡电荷作用的是加入的酸,故 H可以通过隔膜。【答案】（1）电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解（2）VO2 2He=VO2H2O V3e=V2 升高（3）H
