1、第六章化学反应与能量变化第19讲原电池 化学电源微考点大突破微充电大收获微真题大揭秘微考点大突破层级一 知识层面微考点 1 原电池基|础|微|回|扣1概念把_转化为_的装置。2构成条件(1)有两个_的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入_中。(3)两电极间构成闭合回路。化学能电能活泼性不同电解质溶液3工作原理如图是两种 Cu-Zn 原电池示意图，请填空：(1)电极：负极为_，正极为_。(2)电极反应：负极：_，正极：_。(3)电子移动方向和电流方向：电子从_流出经外电路流入_；电流从_流出经外电路流入_。(4)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向_迁移，阳离子向_迁移。(5)两种装置的
2、比较：装置中还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2直接接触，易造成能量损耗；装置能避免能量损耗；装置中盐桥的作用是提供_的通路，导电。ZnCu负极正极正极负极正极负极离子迁移Zn2e=Zn2Cu22e=Cu微助学一个作用 盐桥的作用(1)使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。(2)平衡电荷。如在 Zn/ZnSO4Cu/CuSO4 原电池中 Zn 失去电子 Zn2进入 ZnSO4 溶液，ZnSO4 溶液中因 Zn2增多而带正电荷。同时，CuSO4溶液则由于 Cu2变成 Cu，使得 SO24 相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。四个规律金属腐蚀
3、的四个规律(1)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)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。微诊断判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1NaOH 溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应，此反应可以设计成原电池()2在 Cu/CuSO4/Zn 原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以 Cu2向负极移动()警示：只有自发进行、放热的氧化还原反应才能设计成原电池。警示：原电池闭合回路的意义，在外电路(导线)中电流由
4、正极流向负极，而在(内电路)电解质溶液中，阳离子却由负极流向正极，这样才能形成闭合回路，所以 Cu2向正极移动。3在 Cu/CuSO4/Zn 原电池中，电子由负极(Zn)外电路正极(Cu)溶液负极(Zn)()4在 Mg/NaOH/Al 原电池中，Mg 作负极、Al 作正极()警示：电解质溶液导电的原因是自由离子的定向移动，电子不能通过溶液。警示：Mg 不与氢氧化钠溶液反应，Al 与氢氧化钠溶液反应，所以 Mg作正极、Al 作负极。应|用|微|提|升对点微练一 原电池的形成条件1(2017北京朝阳月考)如图为锌铜原电池装置图，下列说法不正确的是()A电子经导线由 Zn 极流向 Cu 极B该装置的
5、总反应 ZnCu2=Zn2CuC一段时间后，A 池带正电荷，B 池带负电荷D取出盐桥，电流计指针不再偏转解析 盐桥中阳离子移动向 B 池，阴离子移向 A 池，起到平衡电荷的作用，故 A 池和 B 池中溶液仍然保持电中性。答案 C2在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图的文字。有关说法错误的是()A该电池是一次电池B电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极C该电池含有的金属元素中毒性最大的是 HgD此电池工作时，外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小 3.25 g解析 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
6、，锌的质量理论上应减少 6.5 g，所以 D 项错。答案 D对点微练二 原电池正、负极的判断3下列有关原电池的说法中正确的是()A在内电路中，电子由正极流向负极B在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极C原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D原电池工作时，可能会伴随着热能变化解析 A 项，内电路中不存在电子的移动；B 项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C 项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。答案 D4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 6
7、H2O6e=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 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 在浓硝酸中钝化，Cu 和浓 HNO3 反应失去电子作负极，A、C 错；中电池总反应为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为 2Al8OH6e=2AlO2 4H2O，二者相减得到正极反应式为 6H2O6e=6OH3H2，B 正确；中 Cu 是正极，电极反应式为 O22H2O4e=4OH，D 错。答案 B对点微练三 平衡移动与“盐桥”的作用5
8、.控制适合的条件，将反应 2Fe32I2Fe2I2 设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是()A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3被还原C电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流表读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中的石墨电极为负极解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成 Fe2被还原，I失去电子变成 I2 被氧化，所以 A、B 项正确；电流表读数为零时 Fe3得电子速率等于 Fe2失去电子速率，反应达到平衡状态；D 项在甲中溶入FeCl2 固体，平衡 2Fe32I2Fe2I2 向左移动，I2 被还原为 I，乙中石墨为正极
9、，D 项不正确。答案 D6下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO34 2I2HAsO33 I2H2O”设计成的原电池装置，其中 C1、C2 均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B 烧杯中逐滴加入适量 40%NaOH 溶液。下列叙述中正确的是()A甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时，C2 做正极D乙组操作时，C1 上发生的电极反应为 I22e=2I解析 装置中的反应，AsO34 2I2HAsO33 I2H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于 I2 浓
10、度增大，所以溶液颜色变深；向装置B 烧杯中加入 NaOH 溶液中，C2 上发生：AsO33 2e2OH=AsO34 H2O，电子沿导线到 C1 棒，I22e=2I，所以C2 为负极，C1 为正极。答案 D1原电池正、负极判断方法说明 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。2当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。对点微练四 根据原电池原理判断金属的活泼性7有 A、B、C、D 四种金属，做如下实验：将 A
11、与 B 用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B 不易腐蚀；将 A、D 分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D 比 A 反应剧烈；将铜浸入 B 的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入 C 的盐溶液里，有金属 C 析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()AABCDBCDABCDABCDABDC解析 A 与 B 用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B 不易腐蚀，说明 B 为原电池的正极，说明金属活动性：AB；A、D 与等物质的量浓度的盐酸反应，D 比 A 反应剧烈，说明金属活泼性：DA；根据置换反应规律，Cu 不能置换出 B，说明金属活泼性：BCu；Cu 能置换出 C，说明金属活动性：CuC。则
12、四种金属活动性的排列顺序是 DABC。答案 C8有 A、B、C、D、E 五块金属片，进行如下实验：(1)A、B 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4 溶液中，A 极为负极，活动性_；(2)C、D 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4 溶液中，电流由 D导线C，活动性_；(3)A、C 相连后，同时浸入稀 H2SO4 溶液中，C 极发生大量气泡，活动性_；(4)B、D 相连后，同时浸入稀 H2SO4 溶液中，D 极发生氧化反应，活动性_；(5)用惰性电极电解含 B 离子和 E 离子的溶液，E 先析出，活动性_。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_。ABCDACDB BEACDBE对点微练
13、五 设计原电池，画出装置图9请运用原电池原理设计实验，验证 Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极：_，正极：_，并在虚线框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2答案原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用1比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属做负极，而活动性弱的金属(或碳棒)做正极。若有两种金属 A 和 B，用导线将 A 和 B 连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到 A 极溶解，而 B 极上有气体放出，则说明在原电池工作过程中，A 被氧化成阳离子而失去电子做负极，B 做
14、正极，则可以断定金属 A 的金属活动性比 B 的强。2加快化学反应速率由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快。如 Zn 与稀 H2SO4 反应制氢气时，可向溶液中滴加少量 CuSO4 溶液，形成 CuZn 原电池，加快反应速率。3设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的三个条件。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(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。(3)按要求画出原电池装置图。如根据以下两个反应设计的原电池：微考点 2 化学电源的种
15、类及其工作原理基|础|微|回|扣1一次电池(碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图：2二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：负极反应：_；正极反应：_。总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)(2)充电时的反应：阴极反应：_；阳极反应：_；总反应：_。Pb(s)SO24(aq)2e=PbSO4(s)PbO2(s)4H(aq)SO24(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)PbSO4(s)2e=Pb(s)SO24(aq)PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO24(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)=通
16、电 Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)3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。微助学我的体会原电池学习的关键是理解原电池的原理，大家可以画一画原电池的原理图，弄清离子的移向，电子的流向，两极的反应(负氧化正还原)。对于燃料电池要注意燃料在负极反应，O2 在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2 以 CO23 形式存在。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
17、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(电解质溶液为碱性或中性时)；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中性吸氧反应生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。微诊断判断正误，正确的画“”，错误的画“”。1碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为 2Li(s)I2(s)=2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极()2原电池的两电极中，较活泼的电极一定为负极()警示：碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。警示：不一定，如铝、镁和 NaOH 溶液构成的原电池，铝作原电池的
18、负极，镁作原电池的正极。3Zn 具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料()警示：电池的电极应能导电，负极上发生氧化反应。4铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应()警示：铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。5可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应()警示：可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故不是可逆反应。应|用|微|提|升对点微练六 化学电源中电极反应式的书写10铝-空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al3O26H2O=4Al(OH)3负极：_；正极：_。4Al12e12OH
19、=4Al(OH)33O26H2O12e=12OH11Li-SOCl2 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 LiAlCl4-SOCl2。电 池 的 总 反 应 可 表 示 为：4Li 2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电 池 的 负 极 材 料 为 _，发 生 的 电 极 反 应 为_。(2)电池正极发生的电极反应为_。锂解析 分析反应的化合价变化，可知 Li 失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2 得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为 Li(还原剂)，4Li4e=4Li。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl24e=
20、4ClSSO2。4Li4e=4Li2SOCl24e=4ClSSO212Mg-AgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为 2AgClMg=Mg22Ag2Cl试书写该电池的正、负极电极反应式。答案 负极：Mg2e=Mg2正极：2AgCl2e=2Ag2Cl对点微练七 不同介质对燃料电池电极反应式书写的影响13以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性条件燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O燃料电池正极反应式：O24H4e=2H2O2，得燃料电池负极反应式_。(2)碱性条件燃料电池总反应式：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O 燃料
21、电池正极反应式：O22H2O4e=4OH 2，得燃料电池负极反应式_。CH48e2H2O=CO28HCH410OH8e=CO23 7H2O(3)固体电解质(高温下能传导 O2)燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 燃料电池正极反应式：O24e=2O2 2，得燃料电池负极反应式_。(4)熔融碳酸盐(如：熔融 K2CO3)环境下电池总反应式：CH42O2=CO22H2O 正极电极反应式：O22CO24e=2CO23 2，得燃料电池负极反应式_。CH44O28e=CO22H2OCH44CO23 8e=5CO22H2O对点微练八“久考不衰”的可逆电池14一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池
22、(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为 6 molL1 的 KOH 溶液。(1)写出放电时的正、负极电极反应式。(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。解析(2)负极与阴极颠倒，正极与阳极颠倒，即得各自电极反应式。答案(1)负极：H22e2OH=2H2O；正极：2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(2)阴极：2H2O2e=H22OH；阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O。15(2014全国卷)2013 年 3 月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa 为电池的正极B电池充电反应为 LiMn2O4=Li1xMn2O4x
23、LiC放电时，a 极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中 Li从 b 向 a 迁移解析 图示所给出的是原电池装置。A 项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即 b 为负极，a为正极，故正确；B 项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；C 项，放电时，a 极为原电池的正极，发生还原反应的是锰元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D 项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a 极)迁移，故正确。答案 C电极反应式的书写1一般原电池电极反应式的书写书写原电池的电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定
24、电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。电极反应式书写的一般方法有：(1)拆分法。写出原电池的总反应，如 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe32e=2Fe2负极：Cu2e=Cu2。(2)加减法。写出总反应，如 LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。写出其中容易写的一个半反应(正极或负极)。如 Lie=Li(负极)。利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。2燃料电池电极反应式的书写(1)写出电池总反
25、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，则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为 NaOH 溶液)的反应式为CH42O2=CO22H2O CO22NaOH=Na2CO3H2O 得燃料电池总反应式为CH42O22NaOH=Na2CO33H2O，其离子方程式为 CH42O22OH=CO23 3H2O。(2)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，常见的类型有：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。固体电解质(高
26、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=2CO23。(3)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。因为 O2 不是负极反应物，因此在将两个反应式相减时，要彻底消去 O2。3锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn)等LiM2O4(M：Co、Ni、Mn 等)LiMPO4(M：Fe 等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCnxe=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2Li
27、xCn放电充电 nCLiMO2。微充电大收获层级二 能力层面原电池的设计【教材实验】多悟一些锌铜原电池装置化学电源的制作(以 Fe 与 CuSO4 的反应为例)(1)将反应 CuSO4Fe=FeSO4Cu 拆分为两个半反应，其中氧化反应：Fe2e=Fe2，还原反应：Cu22e=Cu。(2)电极材料的选择。负极发生氧化反应，故选择还原性较强的物质作负极，即选择负极材料为铁。正极发生还原反应，故选择还原性比 Fe 弱的金属铜或能导电的碳棒作正极材料。(3)电解质溶液的选择。电解质溶液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
28、)，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元素的阳离子的溶液。如在铜铁构成的原电池中，负极金属铁浸泡在含有 Fe2的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有 Cu2的电解质溶液中。(4)实验装置图：【演变实验】多思一些(2013广东卷)能量之间可相互转化：电解食盐水制备 Cl2 是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(如图所示)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。答案 以铜片为电极之一，
29、CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原 因 是 _ _。电极逐渐溶解变细甲盐桥电池能使氧化反应和还原反应在彼此隔离的容器中进行，Cu2与 Zn 不接触，能提高能量的转化效率【迁移点拨】多学一些原电池的设计是高考的重要考点，在今后的高考中也可能通过以下角度考查：(1)通过设计原电池判断金属的活动性强弱。在原电池中，作哪一极的金属的活泼性强？在原电池中，金属活泼性强的一定作负极吗？提示：作负极的金属的活泼性强。提示：不一定，还要看溶液的性质。如 Mg、Al 和 NaOH 溶液组成的原电池，
30、是活泼性相对较弱的金属 Al 作负极。应该说是发生氧化反应的金属作负极。(2)新型电池的原理分析。新型电池和一般电池的反应原理相同吗？在新型电池中，电子能否通过溶液？提示：相同。总反应式都是氧化还原反应，且正极和负极反应式的和就是总反应式。提示：不能。在溶液中是阴阳离子导电，电子只在导线中定向移动。微真题大揭秘层级三 高考层面1(2016全国卷)锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)24。下列说法正确的是()A充电时，电解质溶液中 K向阳极移动B充电时，电解质溶液中 c(OH)逐渐减小C放电时，负极反应为：Zn4O
31、H2e=Zn(OH)24D放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L(标准状况)解析 K带正电荷，充电时 K应该向阴极移动，A 项错误。根据该电池放电的总反应可知，放电时消耗 OH，则充电时，OH浓度应增大，B项错误。放电时，Zn 为负极，失去电子生成 Zn(OH)24，其电极反应为 Zn4OH2e=Zn(OH)24，C 项正确。消耗 1 mol O2 转移 4 mol 电子，故转移 2 mol 电子时消耗 0.5 mol O2,0.5 mol O2 在标准状况下的体积为 11.2 L，D 项错误。答案 C2(2016全国卷)MgAgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活
32、电池。下列叙述错误的是()A负极反应式为 Mg2e=Mg2B正极反应式为 Age=AgC电池放电时 Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应 Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析 A活泼金属镁作负极，失电子发生氧化反应，反应式为：Mg2e=Mg2，故 A 正确；B.AgCl 是难溶物，其电极反应式为：2AgCl2e=2Cl2Ag，故 B 错误；C.原电池放电时，阴离子向负极移动，则Cl在正极产生由正极向负极迁移，故 C 正确；D.镁是活泼金属与水反应，即 Mg2H2O=Mg(OH)2H2，故 D 正确；故选 B。答案 B3(2016浙江卷)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点
33、，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4MnO22nH2O=4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较 Mg、Al、Zn 三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)nD在 Mg空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析 根据题给放电的总反应 4MnO22nH2O=4M(OH)n，氧气在正极得电子，
34、由于有阴离子交换膜，正极反应式为 O22H2O4e=4OH，答案选 C。答案 C4(2016四川卷)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为：Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A放电时，Li在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为 LixC6xe=xLiC6C充电时，若转移 1 mol e，石墨(C6)电极将增重 7x gD充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi解析 A 项，放电时属于原电池，根据“正正负负”原理，阳离子向正极移动，正确；B 项，放电时，负极失去电子，电极反应为
35、LixC6xe=xLiC6，正确；C 项，充电时若转移 1 mol e，则石墨电极溶解1x mol C6，电极质量减小，错误；D 项，充电时阳极失去电子，是原电池的正极反应的逆反应，正确。答案 C5(2015福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将 H2O 和 CO2 转化为 O2 和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H从 b 极区向 a 极区迁移C每生成 1 mol O2，有 44 g CO2 被还原Da 电极的反应为：3CO2 18H18e=C3H8O5H2O解析 由模拟“人工树叶”电化学实验装置图知为电解装置，故为
36、电能转化为化学能，A 选项错误；b 侧连接电源的正极为阳极，a 侧连接电池的负极为阴极，在电解池中 H向阴极移动，B 选项正确；右侧 H2OO2发生的是氧化反应，每生成 1 mol O2，转移 4 mol e，C3H8O 中碳的化合价是2 价，故 3CO2C3H8O，转移 18 mol e，依据得失电子守恒，反应中 2CO23O2，生成 1 mol O2 消耗23 mol CO2，C 选项错误；a 电极发生的是还原反应：3CO218H18e=C3H8O5H2O，D 选项错误。答案 B6(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
37、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 C6H12O6 中 C 的平均化合价为 0 价，二氧化碳中 C 的化合物为4 价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，故 CO2 在负极生成，A 选项错误；在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率加快，所以微生物促进了反应的发生，B 项正确；质子交换膜只允许质子(即 H)通过，原电池中阳离子向正极移动，C 项正确；电池的总反应实质是 C6H12O6 的氧化反应，D 项正确。答案 A7(2015天津卷)锌铜原电池装置如图所
38、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(SO24)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 原电池反应为 ZnCuSO4=ZnSO4Cu。Cu 电极作正极，Cu2在正极得电子，发生还原反应，A 项错误；由于两半池中的阴离子 SO24不能透过半透膜，故 c(SO24)都不变，B 项错误；甲池中由于生成 Zn2，而乙池中 Cu22e=Cu，则乙池中的 CuSO4 部分变为 ZnSO4，导致乙池中溶液总质量变大，C 项正确；阴离子不能透过半透膜，
39、D 项错误。答案 C8(2015江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A反应 CH4H2O=催化剂3H2CO，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，CO23 向电极 B 移动D电极 B 上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO23解析 CH4 中的 C 为4 价，反应后生成的 CO 中 C 为2 价，1 mol CH4 转移 6 mol e，A 项错误；由示意图可看出，电解质离子中没有 OH，B 项错误；该燃料电池中，O2 在正极反应，CO 和 H2 在负极反应，
40、原电池中 CO23 移向负极，C 项错误；由示意图可看出，电极 B 处 CO2 和 O2 结合，转化为 CO23，D 项正确。答案 D9(2015四川卷)FeSO4 在一定条件下可制得 FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为 4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_。FeS24Li4e=Fe2Li2S 或FeS24e=Fe2S210(2015安徽卷)常温下，将除去表面氧化膜的 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。0t1 时，原电池的负极是
41、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_ _。2HNO3 e=NO2H2O 常温下铝在浓 HNO3 中发生钝化，氧化物薄膜阻止了铝的进一步反应，然后铜与浓 HNO3 反应正解析 0t1 时，Al 表面被氧化发生钝化，Al 作负极，Cu 作正极，正极反应为 2HNO3 e=NO2H2O；原电池工作时，阳离子向正极做定向移动；t1 时铝表面在浓 HNO3 中全部钝化后，氧化膜阻止了铝的进一步氧化，然后铜作负极，电流方向发生变化。11(2015全国卷)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、Mn
42、O2、ZnCl2 和 NH4Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH。(1)该电池的正极反应式为_，电池反应的离子方程式为_。(2)维持电流强度为 0.5 A，电池工作 5 分钟，理论上消耗锌_g。(已知 F96 500 Cmol1)MnO2eH=MnOOHZn2MnO22H=Zn22MnOOH 0.05解析(1)根据酸性锌锰干电池的构造可知，放电时，负极 Zn 失去电子生成 Zn2，正极 MnO2 得到电子生成 MnOOH，从而可写出正极和负极的电极反应式，然后在遵循电子守恒的前提下，将两极反应式加合可得电池反应的离子方程式。(2)电池工作 5 分钟，通过的电量 Q0.5 A5 min60 smin 1 150 C，因 此 通 过 电 子 的 物 质 的 量 n(e)QF 150 C96 500 Cmol11.554103 mol，则理论消耗 Zn 的质量是 m(Zn)1.5541032 mol65 gmol10.05 g。
