1、第2节 原电池 化学电源-2-考纲要求:1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及工作原理。-3-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 原电池及其工作原理 1.定义 原电池是把化学能转化为电能的装置。2.工作原理 以铜锌原电池为例:-4-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三(1)原理分析。电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn-2e-Zn2+Cu2+2e-Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由 Zn 沿导线流向 Cu 盐桥中离子移向盐桥含饱和 KCl 溶液,K+移向正极,Cl-移向负极 (2)两种装
2、置比较。盐桥的作用:a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。装置中有部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低;装置中使Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定。-5-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 3.构成条件 电极 两极为导体,且存在活动性差异 溶液 两极插入电解质溶液中 回路 形成闭合回路或两极直接接触 本质 看能否自发地发生氧化还原反应 4.三个移动方向 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 -6-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考
3、点三 特别提醒(1)只有氧化还原反应才能设计成原电池。(2)活泼性强的金属不一定作负极,但负极一定发生氧化反应。(3)电子不能通过电解质溶液,溶液中的离子不能通过盐桥。(4)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。(5)对于同一反应,原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。-7-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)原电池可将化学能转化为电能,原电池需外接电源才能工作()(2)NaOH溶液与稀硫酸反应是放热反应,此反应可以设计成原电池()(3)Fe+CuSO4FeSO4+Cu的反应可以设计成原电池()(4)氧化还原反应2H2O
4、 2H2+O2可以设计成原电池()(5)同种条件下,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()(6)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极()(7)在原电池中,负极材料的活动性一定比正极材料活动性强()-8-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 1.图解原电池工作原理 -9-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 2.原电池中正、负极的判断 判断原电池的正负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析,如图 注意:原电池的正负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成思维定式活泼金属一定是负极。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中,Al为负极,Mg为正极。
5、-10-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 例1(2017课标全国)全固态锂硫电池能量密度高、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16Li+xS88Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是()A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li+2e-3Li2S4 B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g C.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 答案 解析 解析 关闭A 项,在该电池中电极 a 为正极,发生的反应依次为:S8+2Li+2e-Li2S83Li2S8+2L
6、i+2e-4Li2S62Li2S6+2Li+2e-3Li2S4Li2S4+2Li+2e-2Li2S2,故 A 正确;B 项,原电池工作时,转移 0.02mol 电子时,被氧化的 Li 的物质的量为 0.02 mol,质量减小 0.14 g,正确;C 项,石墨烯能导电,利用石墨烯作电极,可提高电极 a 的导电性,正确;D 项,电池充电时由于 Li+得到电子生成 Li,则电池充电时间越长,电池中 Li2S2 的量越少,错误。答案 解析 关闭D-11-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 例2(2016课标全国)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A.负
7、极反应式为Mg-2e-Mg2+B.正极反应式为Ag+e-Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2 解析:Mg-AgCl海水电池中,Mg为活泼金属,作负极,发生反应:Mg-2e-Mg2+,A项正确;AgCl在正极反应:AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误;原电池中,阴离子向负极移动,C项正确;Mg可与H2O缓慢反应,D项正确。B-12-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 答题模板 书写电极反应式的三个步骤 列物质标得失按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应物和产物,找出得失电子的数量。看环境配守恒电极产物在电解质溶
8、液的环境中,应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等,并加以配平。两式加验总式两电极反应式相加,与总反应方程式对照验证。-13-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 跟踪训练 1.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()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 SO42-答案 解析 解析 关闭原电池反应为 Zn+CuSO4ZnSO4+C
9、u。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 SO42-不能透过半透膜,故 c(SO42-)都不变,B 项错误;甲池中由于生成 Zn2+,而乙池中 Cu2+2e-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,D 项错误。答案 解析 关闭C-14-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 2.(1)观察如图四个装置,回答下列问题:装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为 、。装置c中产生气泡的电极为 (填“铁”或“铜”)电极,装置d中铜电极上的电极反应式为 。-15-考点一 考点二 基
10、础梳理 考点突破 考点三(2)观察如图两个装置,图甲装置中铜电极上产生大量的无色气泡,图乙装置中铜电极上无气体产生,而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为 、。-16-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 答案:(1)2H+2e-H2 Al+4OH-3e-AlO2-+2H2O 铁 O2+2H2O+4e-4OH-(2)金属铬的活动性比铜的强且能与稀硫酸反应生成 H2 金属铬易在稀硝酸中发生钝化解析:(1)在稀硫酸中,镁比铝活泼,铝电极作正极,正极的电极反应式为 2H+2e-H2。在 NaOH 溶液中,铝可与 NaOH 溶液反应,而镁不能与 NaOH
11、溶液反应,铝电极作负极,负极的电极反应式为Al+4OH-3e-AlO2-+2H2O。在浓硝酸中,铁发生钝化,铁电极作正极,正极上发生 NO3-的还原反应,产生气泡。装置 d 相当于金属铁发生吸氧腐蚀,铜电极作正极,正极的电极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-。(2)由图甲可知还原性:CrCu,但在稀硝酸中却出现了反常,结合稀硝酸的氧化性,不难推测铬在稀硝酸中发生钝化。-17-考点一 考点二 基础梳理 考点三 原电池原理的应用 原电池在化工、农业生产及科学研究中的应用 1.加快氧化还原反应速率 一个自发的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大,例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶
12、液能使产生氢气的速率增大。2.比较金属活动性强弱 金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属活动性比作正极的强。3.金属的防护 使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如,保护铁制输水管或钢铁桥梁,可用导线将其和一块锌块相连,使Zn作原电池的负极。考点突破-18-考点一 考点二 基础梳理 考点三 4.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。考点突破-19-考点一 考点二 基础梳理 考点突破 考点三 自主巩固(1)用稀硫酸与锌粒反应制取氢气,加入少量硫酸铜可以增大化学反应速率的原因:Zn与CuSO4反应
13、生成Cu,形成铜锌原电池,可以增大反应速率。(2)A、B两种金属用导线连接,放入稀硫酸中,B的质量逐渐减小,则两种金属的活动性AB.C.D.基础梳理 考点突破 答案 解析 解析 关闭由原电池原理判断金属活动性,外电路电流从流向,为正极,金属活动性;相连,为正极,金属活动性;相连,上有气泡(H2)逸出,为正极,金属活动性;相连,质量减少,则金属活动性,即金属活动性顺序为,B正确。答案 解析 关闭B-28-考点一 考点二 考点三 4.向两份等质量的铁粉a、b中分别加入过量的稀硫酸,同时向b中加入少量的CuSO4溶液,下列各图表示的是产生H2的体积V(同温同压下测定)与时间t的关系,其中正确的是()
14、基础梳理 考点突破 答案 解析 解析 关闭因为b中有一部分铁粉与硫酸铜反应生成Cu,Fe、Cu和稀硫酸构成原电池,使反应速率加快,反应完成所需的时间缩短,但产生氢气的体积小于a。答案 解析 关闭B-29-考点一 考点二 考点三 5.根据下式所示的氧化还原反应设计一个原电池:Cu+2Ag+Cu2+2Ag(1)装置可采用烧杯和盐桥,画出此原电池的装置简图。(2)注明原电池的正极和负极。(3)注明外电路中电子的流向。(4)写出两个电极上的电极反应式。基础梳理 考点突破-30-考点一 考点二 考点三 答案:(1)(2)(3)如图所示:(4)负极:Cu-2e-Cu2+正极:2Ag+2e-2Ag 解析:首
15、先将已知的反应拆成两个半反应:Cu-2e-Cu2+,2Ag+2e-2Ag,然后结合原电池的电极反应特点分析可知,该电池的负极应为Cu,正极应为Ag。原电池由两个半电池组成,铜和铜盐溶液组成铜半电池,银和银盐溶液组成银半电池,中间通过盐桥连接起来。基础梳理 考点突破-31-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 化学电源 名称 举例 电极材料 电解质 电极反应式 电池反应 一次电池 酸性锌锰干电池 正极:石墨负极:锌 NH4Cl和ZnCl2 负极:Zn-2e-Zn2+正极:2NH4+2e-2NH3+H2 2NH4+ZnZn2+2NH3+H2 碱性锌锰干电池 正极:MnO2负极:锌 KOH 负
16、极:Zn+2OH-2e-Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH-32-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 名称 电极材料 电解质 电极反应式 电池反应 二次电池 铅蓄电池 正极:PbO2负极:Pb H2SO4 负极:Pb+SO42-2e-PbSO4正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)-33-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 名称 电极材料 电解质 电极
17、反应式 电池反应 燃料电池 氢氧燃料电池 正极:石墨负极:石墨 KOH 负极:2H2+4OH-4e-4H2O正极:O2+2H2O+4e-4OH-2H2+O22H2O H2SO4 负极:2H2-4e-4H+正极:O2+4H+4e-2H2O -34-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)燃料电池中通入燃料的一极为负极()(2)多孔炭可用作氢氧燃料电池的电极材料()(3)氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极,电极反应式为O2+4H+4e-2H2O()(4)根据反应4Li+FeS2Fe+2Li2S设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池,可
18、用水溶液作电解质溶液()(5)可充电电池的放电反应和充电反应是可逆反应()(6)原电池中的电解质溶液一定参与反应()-35-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破(7)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,正极上发生的反应为O2+2H2O+4e-4OH-()(8)锂离子电池的总反应为LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2,放电时Li+向负极移动()(9)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应()-36-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 1.可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极连接方式-3
19、7-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 2.利用“加减法”书写原电池电极反应式(1)先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物,并标出相同数目电子的得失。(2)根据氧化还原反应原理写出电极反应式。负极反应。负极失去电子发生氧化反应。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。正极反应。正极得到电子发生还原反应。当正极上的反应物质是O2时:若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,与O2生成OH-,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,与O2生成水,电极反应
20、式为O2+4H+4e-2H2O。-38-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破(3)写出电池总反应方程式。结合电子守恒将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。(4)若已知电池反应的总反应式,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,用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。-39-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 例4液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。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()A.b极发生氧化
21、反应 B.a极的反应式:N2H4+4OH-4e-N2+4H2O C.放电时,电流从a极经过负载流向b极 D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 答案 解析 解析 关闭在燃料电池中,氧气作为氧化剂在正极发生还原反应,故A项错误;燃料N2H4为还原剂,在负极发生氧化反应,故B项正确;放电时,电流由正极(b极)经外电路流向负极(a极),故C项错误;正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,OH-将透过交换膜在负极发生反应,应选择阴离子交换膜,故D项错误。答案 解析 关闭B-40-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 例5锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压
22、高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为:负极反应式为C6Li-xe-C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)正极反应式为Li1-xMO2+xLi+xe-LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)下列有关说法正确的是()A.锂离子电池放电时电池反应为LiMO2+C6Li1-xC6Li+Li1-xMO2 B.锂离子电池充电时电池内部Li+向阳极移动 C.放电时,电池内部Li+从负极流向正极 D.锂离子电池充电时阳极反应为C6Li1-x+xLi+xe-C6Li 答案 解析 解析 关闭电池的总反应为C6Li+Li1-xMO2C6Li1-x+LiMO2,故A项错误;充
23、电时阳离子向阴极移动,故B项错误;放电时,阳离子由负极移向正极,故C项正确;充电时,阳极失电子发生氧化反应,故D项错误。答案 解析 关闭C-41-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 方法指导 新型化学电源解题技巧(1)新型电池“放电”时正极、负极的判断 新型电池中 负极反应物 元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质正极反应物 元素化合价降低的物质发生还原反应的物质(2)新型电池“放电”时电极反应式的书写 首先分析物质得失电子的情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应式,可以利用“总反应式-较简单一极的电极反应式=较复杂一极的电极反应式”
24、的方法解决。-42-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破(3)新型电池“充、放”电时离子移动的方向 -43-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 跟踪训练 6.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小,无须气体存储装置等优点。某科研人员设计了以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池(如图所示)。该固体氧化物电解质的工作温度高达700900 时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是()A.电极甲为电池正极 B.电池总反应为N2H4+2O22NO+2H2O C.电池正极反应式为O2+2H2O+4e-4
25、OH-D.图示中的O2-由电极乙移向电极甲 答案 解析 解析 关闭该燃料电池中,通入氧化剂氧气的电极为正极,通入 N2H4 的电极为负极,即甲为负极,A 项错误;反应生成物均为无毒无害的物质,负极上反应生成氮气,则电池总反应为 N2H4+O2N2+2H2O,B项错误;正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为 O2+4e-2O2-,C 项错误;放电时,阴离子向负极移动,即 O2-由电极乙移向电极甲,D 项正确。答案 解析 关闭D-44-考点三 考点一 考点二 基础梳理 考点突破 7.利用微生物电池处理含乙酸钠和对氯酚()的废水,工作原理如图所示。下列说法错误的是()A.电极b是正极 B.质子从
26、b极移向a极 C.处理后的废水pH降低 D.a极的电极反应式:+H+2e-答案 解析 解析 关闭a 是正极,正极上发生得电子的还原反应:+H+2e-,b 为负极,A 项错误,D 项正确;阳离子从负极移向正极,则 H+从 b 极移向 a 极,B 项正确;负极的电极反应式为CH3COO-+4H2O-8e-2HCO3-+9H+,当转移 8 mol 电子时,正极消耗4 mol H+,负极生成 9 mol H+,则处理后的废水 pH 降低,C 项正确。答案 解析 关闭A-45-单池原电池与盐桥原电池的对比 -46-图 1 和图 2 两装置的比较:相同点 正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极:Zn-2
27、e-Zn2+正极:Cu2+2e-Cu总反应:Zn+Cu2+Cu+Zn2+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+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 溶液不在一个烧杯中,Zn 与 Cu2+不直接接触,不存在 Zn 与 Cu2+的反应,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间较长 关键点 有盐桥的原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区 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,避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)-47-例题
28、图、分别是甲、乙两组同学根据反应“AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O”设计成的原电池装置,其中 C1、C2、C3、C4 均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸;乙组向图的 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,C4作正极 D.乙组操作时,C3上发生的电极反应为I2+2e-2I-答案 解析 解析 关闭当装置中加入适量浓盐酸时,发生反应 AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O,有电子转移,但电子不会沿导线转移,所以甲组操作中,电流表(A)指针
29、不发生偏转,但由于 I2 浓度增大,所以溶液颜色变深,故 A、B 错误;向装置的 B 烧杯中加入 NaOH 溶液,AsO33-+2OH-2e-AsO43-+H2O,电子沿导线由 C4移向 C3棒,C3上发生的电极反应为I2+2e-2I-,所以 C4 为负极,C3 为正极,C 错误,D 正确。答案 解析 关闭D-48-跟踪训练 1.一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是()A.a电极发生还原反应 B.H+由右室通过质子交换膜进入左室 C.b电极的反应为 D.电池工作时,电流由a电极沿导线流向b电极 2NO3-+12H+10e-N2+6H2O 答案 解析 解析 关闭在 a 电极上苯
30、酚转化为 CO2,被氧化,A 错误;a 是负极,b 是正极,电池工作时,电流由 b 电极沿导线流向 a 电极,D 错误;原电池中 H+向正极b 移动,即由左室通过质子交换膜进入右室,B 错误;b 电极为正极,正极上 NO3-得到电子生成 N2,反应式为 2NO3-+12H+10e-N2+6H2O,C 正确。答案 解析 关闭C-49-2.高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置:图 1图 2-50-(1)该电池放电时正极的电极反应式为 ;若维持电流为1 A,电池工作十分钟,理论消耗Zn g(已知F=96 500 Cmol-1)
31、。(2)盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向 (填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向 (填“左”或“右”)移动。(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有 。答案:(1)FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-0.2(2)右 左(3)使用时间长、工作电压稳定-51-解析:(1)根据电池装置,Zn 为负极,C 为正极,高铁酸钾的氧化性很强,左边烧杯只能生成三价铁离子,三价铁离子在碱溶液中沉淀下来,正极上高铁酸钾发生还原反应生成 Fe(OH)3,正极电极反应式为FeO42-+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-,若
32、维持电流强度为 1 A,电池工作十分钟,通过电子为1 A600 s96 500 Cmol-1,则理论消耗 Zn 为1 A600 s96 500 Cmol-1 1265 gmol-1=0.2 g。(2)盐桥中阴离子向负极移动,盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路,使两溶液保持电中性,起到平衡电荷、构成闭合回路的作用,放电时盐桥中氯离子向右移动,用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向左移动。(3)由图可知高铁电池的优点有:使用时间长、工作电压稳定。-52-1.原电池中的能量转化及本质(1)能量转化:化学能转化为电能。(2)反应本质:自发进行的氧化还原反应。2.原电池中的4个“方向”
33、(1)外电路中电子移动方向:负极正极。(2)外电路中电流方向:正极负极。(3)电池内部离子移动方向:阴离子负极,阳离子正极。(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向:K+正极,Cl-负极。3.判断原电池正负极的6种方法 电极材料、电极现象、电子移动方向、离子移动方向、得失电子、电解质溶液。-53-54-213 4651.下列装置不能形成原电池的是()答案 解析 解析 关闭A、B、D项都具有活动性不同的电极、电解质溶液、闭合回路及自发进行的氧化还原反应,均能构成原电池;C项中酒精为非电解质,不能构成原电池。答案 解析 关闭C-55-213 4652.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有
34、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:Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是()A.放电时负极附近溶液的碱性不变 B.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动 C.放电时正极反应为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-D.放电时Cd在正极上放电 答案 解析 解析 关闭放电时Cd作负极,发生Cd+2OH-2e-Cd(OH)2,碱性减弱,A、D错误;放电时电解质溶液中的OH-向负极移动,B错误;放电时正极反应式为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,C正确。答案 解析 关闭C-56-431 2653.
35、(2017天津理综)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是()A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能 B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能 C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能 D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能 A 解析:B项、C项属于电化学反应,一定有电子转移,一定发生氧化还原反应;D项营养物质为人类提供能量的过程,是被O2氧化的过程,发生了氧化还原反应;A项光能转化成电能的过程没有新物质生成,没有发生化学反应,故选A。-57-431 2654.(2016 课标全国)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 2Zn+O2+4OH-+
36、2H2O2Zn(OH)42-。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:Zn+4OH-2e-Zn(OH)42-D.放电时,电路中通过 2 mol 电子,消耗氧气 22.4 L(标准状况)C解析:充电时,阳离子移向阴极,A 项错误;充电时的总反应为2Zn(OH)42-2Zn+O2+4OH-+2H2O,c(OH-)增大,B 项错误;放电时每消耗 1 mol O2 转移 4 mol 电子,D 项错误。-58-6531 245.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
37、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C6H12O6+6O26CO2+6H2O 答案 解析 解析 关闭C6H12O6中C的平均化合价为0价,二氧化碳中C的化合价为+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 解析 关闭A-59-6531 246.(
38、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。该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为 。维持电流为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 Cmol-1)(2)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6C+xLi+xe-LixC6。充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。利用“放电处理”回收
39、锂电池中的金属锂,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。-60-6531 24答案:(1)MnO2+H+e-MnOOH 2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+注:式中 Zn2+可写为 Zn(NH3)42+,Zn(NH3)2Cl2 等,H+可写为 NH4+0.05(2)Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中-61-6531 24解析:(1)MnO2 在正极发生还原反应,且 H+参与正极反应生成MnOOH,结合负极反应式 Zn-2e-Zn2+,可写出总反应的离子方程式。Q=It=0.5 A300 s=150 C,则需消耗 Zn 的质量为m(Zn)=2M(Zn)=150 C96 500 Cmol-1265 gmol-1=0.05 g。(2)充放电过程中,同一个电极的反应类型相反,在充电时发生反应:6C+xLi+xe-LixC6,碳元素化合价降低属于还原反应;则放电时 LixC6 是反应物,反应后生成 C,发生氧化反应,而 Li1-xCoO2 与LiCoO2 相比,Li1-xCoO2 中钴的价态较高,可知放电时 Li1-xCoO2 为反应物,放电时电池反应为 Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C。“放电处理”时 Li+从负极脱出,进入溶液经过电解质溶液移向正极。