（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源學(xué)案（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源學(xué)案（含解析） 考點(diǎn)(一)　原電池的工作原理 【點(diǎn)多面廣精細(xì)研】 1．原電池 (1)概念：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為能的裝置。 (2)構(gòu)成條件 ①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活動(dòng)性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。 ②活動(dòng)性不同的兩電極(金屬或石墨)。 ③形成閉合回路。形成閉合回路需三個(gè)條件：電解質(zhì)溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解質(zhì)溶液中。 2．原電池的工作原理 (1)兩種裝置 圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。 [說(shuō)明]?、賵D乙鹽橋中通常裝有含瓊脂的KCl飽和溶液。

2、 ②鹽橋的作用：使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。 (2)反應(yīng)原理 電極名稱 負(fù)極 正極 電極材料 Zn片 Cu片 電極反應(yīng) Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反應(yīng)類型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電子流向 由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片 3.原電池工作時(shí)導(dǎo)電粒子流向 電子流向(外電路)：負(fù)極→導(dǎo)線→正極(電流方向與電子流向相反)。 離子流向(內(nèi)電路)：陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。 4．原電池正、負(fù)極的判斷 [小題練微點(diǎn)] 判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。 (1

3、)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極(　　) (2)由于CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池(　　) (3)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生(　　) (4)原電池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)(　　) (5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極(　　) (6)一般來(lái)說(shuō)，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ [學(xué)霸微提醒] (1)不論在原電池中還是在電解池中，電子

4、均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。 (2)金屬的活動(dòng)性受所處環(huán)境的影響。如Mg、Al的活動(dòng)性：在中性或酸性溶液中活動(dòng)性：Mg>Al；而在堿性溶液中，Al可以與OH－反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，所以Mg與Al用導(dǎo)線連接后放入NaOH溶液中，Al是負(fù)極，Mg是正極。 (3)Fe、Cu相連，浸入稀HNO3中，F(xiàn)e作負(fù)極；浸在濃HNO3中，Cu作負(fù)極(Fe發(fā)生鈍化)。 1.(2016·全國(guó)卷Ⅱ)Mg—AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋ B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag C．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移

5、D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ 解析：選B　Mg—AgCl電池的電極反應(yīng)：負(fù)極Mg－2e－===Mg2＋，正極2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；Mg是活潑金屬，能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項(xiàng)正確。 2．(2015·全國(guó)卷Ⅰ)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)

6、 D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O 解析：選A　圖示所給出的是原電池裝置。有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因?yàn)橛匈|(zhì)子通過(guò)，故正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，負(fù)極上有CO2產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確；質(zhì)子是陽(yáng)離子，陽(yáng)離子由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確；正極的電極反應(yīng)式為6O2＋24e－＋24H＋12H2O，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O6－24e

7、－＋6H2O===6CO2＋24H＋，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正確。 原電池電極反應(yīng)式的書寫 (1)一般電極反應(yīng)式的書寫 ①書寫步驟 ②常見(jiàn)介質(zhì) 常見(jiàn)介質(zhì) 注意事項(xiàng) 中性溶液 反應(yīng)物若是H＋得電子或OH－失電子，則H＋或OH－均來(lái)自于水的電離 酸性溶液 反應(yīng)物或生成物中均沒(méi)有OH－ 堿性溶液 反應(yīng)物或生成物中均沒(méi)有H＋ 水溶液 不能出現(xiàn)O2－ (2)用總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式 ①書寫三步驟 ②書寫技巧 若某電極反應(yīng)式較難寫出時(shí)，可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去較易寫的

8、電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。 3.M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋；②M、P 用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) A．P＞M＞N＞E　　　　　B．E＞N＞M＞P C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N 解析：選A　由①知，金屬活動(dòng)性：M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說(shuō)明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中

9、，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：N＞E。 4．(2013·廣東高考節(jié)選)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。 限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。 (1)完成原電池甲的裝置示意圖(見(jiàn)右圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注。 要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。 (2)銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極_________________________________。

10、 (3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是________，其原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(3)以Zn和Cu作電極為例分析，如果不用鹽橋，則除了發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)外還發(fā)生Zn和Cu2＋的置換反應(yīng)，反應(yīng)放熱，會(huì)使部分化學(xué)能以熱能形式散失，使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能，而鹽橋的使用，可以避免

11、Zn和Cu2＋的直接接觸，從而避免能量損失，提供穩(wěn)定電流。 答案：(1)如圖所示 (2)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出 (3)甲　電池乙的負(fù)極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；電池甲的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗較小 [歸納拓展] 原電池原理的四大應(yīng)用 (1)加快化學(xué)反應(yīng)速率 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率加快。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率加快。 (2)金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一

12、塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。 (3)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 (4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 ①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。 ②根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。 如根據(jù)反應(yīng)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設(shè)計(jì)的原電池為 1．有關(guān)如圖所示原電池的敘述不正確的是(　　) A．電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片 B．正極的電極反應(yīng)式是Ag＋＋e－===Ag C．Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng) D．反應(yīng)時(shí)鹽橋中的移向Cu(NO3)2溶液

13、 點(diǎn)撥：原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)?！　　　? 解析：選D　A項(xiàng)，該裝置是原電池，銅作負(fù)極，銀作正極，電子從銅片沿導(dǎo)線流向銀片，正確； B項(xiàng)，正極電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，正確； C項(xiàng)，銅片上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，銀片上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正確； D項(xiàng)，原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以反應(yīng)時(shí)鹽橋中的陽(yáng)離子移向AgNO3溶液，錯(cuò)誤。 2．原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.，③④中Fe作負(fù)極 B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6

14、H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ 點(diǎn)撥：原電池正、負(fù)極的活潑與否是參照電解質(zhì)溶液確定的。如稀硫酸作電解質(zhì)溶液，Mg作負(fù)極，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，Al與NaOH反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，Al作負(fù)極。 解析：選B　①中Mg作負(fù)極；②中Al作負(fù)極；③中銅作負(fù)極；④是鐵的吸氧腐蝕，Cu作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 3．一定量的稀鹽酸跟過(guò)量鋅粉反應(yīng)時(shí)，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成H2的總量，可采取的措施是(　　) A．加入少量稀NaOH

15、溶液 B．加入少量CH3COONa固體 C．加入少量NH4HSO4固體 D．加入少量CuSO4溶液 解析：選D　A中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，H2的生成量會(huì)減少，錯(cuò)誤；B中加入CH3COONa固體，在溶液中CH3COO－會(huì)結(jié)合H＋生成醋酸，減慢反應(yīng)速率，錯(cuò)誤；C中加入NH4HSO4固體，增加了H＋的量，生成的H2會(huì)增多，錯(cuò)誤；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快反應(yīng)速率，并且不影響H2的生成量，正確。 4．(2019·海淀區(qū)模擬)Mg—AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池的總反應(yīng)如下：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋

16、2Cl－，有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(　　) A．該電池可用于海上應(yīng)急照明供電 B.為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．該電池不能被KCl 溶液激活 D．電池工作時(shí)，每消耗1.2 g Mg，溶液中的Cl－增多 0.2 mol 點(diǎn)撥：①負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋；②正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為AgCl＋e－===Ag＋Cl－。　　　　 解析：選A　電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池工作時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能的產(chǎn)生可用于海上應(yīng)急照明供電，故A正確；AgCl是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為AgCl＋e－==

17、=Ag＋Cl－，故B錯(cuò)誤；電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，所以KCl溶液也可以激活電池，故C錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，每消耗1.2 g Mg即0.05 mol，溶液中的Cl－增多0.1 mol，故D錯(cuò)誤。 5．(1)用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。Fe還原水體中的NO的反應(yīng)原理如圖1所示。 ①作負(fù)極的物質(zhì)是________。 ②是_________________________________________。 (2)通過(guò)NOx傳感器可監(jiān)測(cè)NOx的含量，其工作原理示意圖如圖2所示。 ①Pt電極上發(fā)生的是________反應(yīng)(填“氧化”或“

18、還原”)。 ②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：___________________________________。 點(diǎn)撥：正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價(jià)降低，根據(jù)圖示判斷在正極上NO轉(zhuǎn)化為NH。　　　　答案：(1)①鐵　②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O (2)①還原?、贜O＋O2－－2e－===NO2 考點(diǎn)(二)　常見(jiàn)的化學(xué)電源 【點(diǎn)多面廣精細(xì)研】 1．一次電池 (1)堿性鋅錳干電池 正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O==

19、=2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)鋅銀電池 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 2．二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是，正極材料是PbO2。 (1)放電時(shí)的反應(yīng) ①負(fù)極：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反應(yīng))。 ②正極：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(還原反應(yīng))。 ③總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H

20、2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (2)充電時(shí)的反應(yīng) ①陰極：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)(還原反應(yīng))。 ②陽(yáng)極：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)(氧化反應(yīng))。 ③總反應(yīng)：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。 3．燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分成酸性和堿性兩種。 酸性 堿性 負(fù)極反應(yīng)式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極反應(yīng)式 O2＋4H＋＋4e－==

21、=2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 電池總反應(yīng)式 2H2＋O2===2H2O [小題練微點(diǎn)] 判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。 (1)鉛蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加(　　) (2)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池(　　) (3)若使反應(yīng)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原電池方式進(jìn)行，可用鋅鐵作電極材料(　　) (4)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)(　　) (5)二次電池充電時(shí)為原電池，放電時(shí)是電解池(　　) (6)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能(

22、　　) (7)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)為2H2－4e－===4H＋(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)× [學(xué)霸微提醒] (1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。 (2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。 (3)可充電電池在充電時(shí)，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。 1.(2018·全國(guó)卷Ⅱ)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na-CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na2N

23、a2CO3＋C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng) B．充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2 C．放電時(shí)，正極反應(yīng)為3CO2＋4e－===2CO＋C D．充電時(shí)，正極反應(yīng)為Na＋＋e－===Na 解析：選D　根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：4Na－4e－===4Na＋；正極反應(yīng)：3CO2＋4e－===2CO＋C。充電時(shí)，陰(負(fù))極：4Na＋＋4e－===4Na；陽(yáng)(正)極：2CO＋C－4e－===3CO2↑。放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)充電和放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2。 2. (2018·全國(guó)卷Ⅲ)一種可充電鋰—空氣電池如圖

24、所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li＋在多孔碳材料電極處生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極 B．放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極 C．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移 D．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2－x===2Li＋O2 解析：選D　由題意知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－===Li＋，正極反應(yīng)為(2－x)O2＋4Li＋＋4e－===2Li2O2－x(x＝0或1)，電池總反應(yīng)為O2＋2Li===Li2O2－x。該電池放電時(shí)，金屬鋰為負(fù)極，多孔碳材料為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，外電路電子由鋰電極流向多孔

25、碳材料電極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Li＋向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時(shí)電解質(zhì)溶液中的Li＋向鋰材料區(qū)遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2－x===2Li＋O2，D項(xiàng)正確。 3．全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池，該電池性能優(yōu)良，其電池總反應(yīng)為V3＋＋VO2＋＋H2OVO＋2H＋＋V2＋。下列敘述正確的是(　　) A．放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液中陰離子移向正極 B．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，負(fù)極有0.5 mol V2＋被氧化 C．充電時(shí)陽(yáng)極附近溶液的酸性減弱 D．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 解析：選B　放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為

26、VO＋2H＋＋V2＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，陰離子移向負(fù)極，A錯(cuò)誤；負(fù)極V2＋被氧化成V3＋，每轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，負(fù)極有0.5 mol V2＋被氧化，B正確；充電時(shí)的總反應(yīng)為V3＋＋VO2＋＋H2O === VO＋2H＋＋V2＋，陽(yáng)極反應(yīng)為VO2＋＋H2O－e－ === VO＋2H＋，陽(yáng)極附近溶液的酸性增強(qiáng)，C、D錯(cuò)誤。 4. (2018·天津高考節(jié)選)O2輔助的Al—CO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。 電池的負(fù)極反應(yīng)式：_______________________________________

27、__。 電池的正極反應(yīng)式：6O2＋6e－===6O　6CO2＋6O===3C2O＋6O2 反應(yīng)過(guò)程中O2的作用是______________________________________。 該電池的總反應(yīng)式：__________________________________________。 解析：Al—CO2電池，Al為負(fù)極，反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋)。根據(jù)電池的正極反應(yīng)式可知O2的作用是作催化劑。將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加，可得電池的總反應(yīng)式為2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。 答案：Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e

28、－===2Al3＋) 催化劑　2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3 可充電電池和離子交換膜電池 (1)可充電電池 ①可充電電池有充電和放電兩個(gè)過(guò)程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。 ②放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽(yáng))極反應(yīng)式。 ③充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷 分析電池工作過(guò)程中電解質(zhì)溶液的變化時(shí)，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。 a．首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。 b．再判斷出正、負(fù)極或陰、陽(yáng)極。 放電：陽(yáng)離子→正極，陰離子→負(fù)極； 充

29、電：陽(yáng)離子→陰極，陰離子→陽(yáng)極； 總之：陽(yáng)離子→發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子→發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。 (2)離子交換膜電池 離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的，對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜。 功能 使陰、陽(yáng)離子選擇性定向移動(dòng)，使電解質(zhì)溶液的電荷守恒 類型 陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò) 陰離子交換膜：只允許陰離子通過(guò)，阻止陽(yáng)離子和氣體通過(guò) 質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子(H＋)通過(guò) 作用 隔離某些物質(zhì)，防止副反應(yīng)，常用于物質(zhì)的制備、分離和提純 5.(2015·江蘇高考)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(　　)

30、 A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗 1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作時(shí)，CO向電極B移動(dòng) D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－===2CO 解析：選D　A選項(xiàng)，CH4中的C為－4價(jià)，CO中的C為＋2價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，因此每消耗 1 mol CH4失去6 mol電子，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，熔融鹽中沒(méi)有OH－，因此OH－不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式應(yīng)為H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，CO應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)，即向電極A移動(dòng)，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，電極B上O

31、2得電子和CO2結(jié)合生成CO，正確。 6.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 ℃左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)：C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意圖如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移 B．電池工作時(shí)，電子由b極沿導(dǎo)線流向a極 C．a(chǎn)極上發(fā)生的電極反應(yīng)：C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋ D．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)：4H＋＋O2＋4e－===2H2O 解析：選D　根據(jù)圖示，a為負(fù)極，b為正極，電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的正極遷移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電子由負(fù)極a極沿導(dǎo)線流向正極b極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為

32、C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；b極上發(fā)生的電極反應(yīng)為4H＋＋O2＋4e－===2H2O，D項(xiàng)正確。 7．寫出不同環(huán)境下的甲烷燃料電池的正負(fù)極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。 (1)酸性介質(zhì)(如H2SO4) 負(fù)極：________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________； 總反應(yīng)式：__________________________________

33、__________________________。 (2)堿性介質(zhì)(如KOH) 負(fù)極：_______________________________________________________________； 正極：_______________________________________________________________； 總反應(yīng)式：___________________________________________________________。 (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－) 負(fù)極：___________________________

34、____________________________________； 正極：_______________________________________________________________； 總反應(yīng)式：___________________________________________________________。 (4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下 負(fù)極：_______________________________________________________________； 正極：______________________________

35、_________________________________； 總反應(yīng)式：___________________________________________________________。 答案：(1)負(fù)極：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 正極：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O 總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O (2)負(fù)極：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正極：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ 總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O (3)負(fù)極：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 正

36、極：2O2＋8e－===4O2－ 總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O (4)負(fù)極：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 正極：2O2＋8e－＋4CO2===4CO 總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O [方法規(guī)律]　燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 第一步：寫出電池總反應(yīng)式 燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。 如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為 CH4＋2O2===CO2＋2H2O?、? CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2Na

37、OH===Na2CO3＋3H2O。 第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式 根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況： (1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式： O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 (2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式： O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式： O2＋4e－===2O2－。 (4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式： O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出負(fù)極反應(yīng)

38、式 電池反應(yīng)的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)镺2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)要徹底消除O2。 1．某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．Zn為電池的負(fù)極 B．正極反應(yīng)式為2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．該電池不變 D．電池工作時(shí)OH－向正極遷移 點(diǎn)撥：FeO得到電子生成的OH－比Zn失去電子消耗的OH－多，所以放電過(guò)程中電解質(zhì)溶液濃度變大?！　　　? 解析：選A　A項(xiàng)，根據(jù)化合價(jià)升降判斷，Zn化合價(jià)只能上升，故為負(fù)極材料，K2FeO4為正極材料，正確；B項(xiàng)，KOH溶液為

39、電解質(zhì)溶液，則正極電極反應(yīng)式為2FeO＋6e－＋8H2O ===2Fe(OH)3＋10OH－，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由電池總反應(yīng)式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，電解質(zhì)溶液濃度變大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電池工作時(shí)陰離子OH－向負(fù)極遷移，錯(cuò)誤。 2．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.，經(jīng)外電路流向a B．HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋ C．如果將反應(yīng)物直接燃燒，能量的利用率不會(huì)變化 D．若該電池電路中有

40、0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5 mol H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜 點(diǎn)撥：首先根據(jù)題圖中H＋移動(dòng)方向或O2通入方向判斷正、負(fù)極，然后根據(jù)電子從負(fù)極流出判斷電子從a流出?！　　　? 解析：選B　b電極通入氧氣，是正極，a電極是負(fù)極，電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，A錯(cuò)誤；a電極是負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，即HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO，電極反應(yīng)是HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋，B正確；如果將反應(yīng)物直接燃燒，會(huì)有部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能或熱能，因此能量的利用率會(huì)變化，C錯(cuò)誤；若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，根據(jù)電荷守恒可知有0.4 mol H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜與0.1

41、 mol氧氣結(jié)合轉(zhuǎn)化為水，D錯(cuò)誤。 3.科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是(　　) A．電池工作時(shí)，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能 B．銅電極為正極，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O C．電池內(nèi)部H＋透過(guò)質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng) D．為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量硝酸溶液 　 謹(jǐn)記離子交換膜的作用 陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，質(zhì)子交換膜只允許H＋通過(guò)。　　　 解析：選D　A項(xiàng)，根據(jù)圖示可知，該裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，

42、正確；B項(xiàng)，根據(jù)電子流向知，Cu是正極，正極上CO2得電子和H＋反應(yīng)生成甲烷，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，所以裝置中的H＋由左向右移動(dòng)，正確；D項(xiàng)，由于硝酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有HNO3氣體，而且銅電極會(huì)溶于硝酸，應(yīng)加入硫酸，錯(cuò)誤。 4．(2019·攀枝花模擬)某新型電池以NaBH4(B的化合價(jià)為＋3價(jià))和H2O2作原料，負(fù)極材料采用Pt，正極材料采用MnO2(既作電極材料又對(duì)該極的電極反應(yīng)具有催化作用)，該電池可用作衛(wèi)星、深水勘探等無(wú)空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．每

43、消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移6 mol e－ B．電池工作時(shí) C．a(chǎn)極上的電極反應(yīng)式為BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O D．b極材料是MnO2，該電池總反應(yīng)方程式：NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O 點(diǎn)撥：首先根據(jù)題圖中離子移動(dòng)方向判斷a為負(fù)極、b為正極，原電池工作時(shí)，Na＋(陽(yáng)離子)向正極移動(dòng)?！　　　? 解析：選B　正極電極反應(yīng)式為H2O2＋2e－===2OH－，每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6 mol，故A正確；原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則Na＋從a極區(qū)移向b極區(qū)，故B錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO，電極反應(yīng)式為BH

44、＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，故C正確；電極b采用MnO2為正極，H2O2發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH－，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO，該電池總反應(yīng)方程式為NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O，故D正確。 5．(2018·浙江11月選考)最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng) B．負(fù)極的電極反應(yīng)是H2－2e－＋2OH－===2H2O C．電池的總反應(yīng)是2H2＋O2===2H2O D．電解質(zhì)溶液中Na＋向右移動(dòng)，ClO向左移動(dòng) 解析：選C　A選項(xiàng)，右邊吸附層中發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，為還原反應(yīng)，正確；B選項(xiàng)，負(fù)極的電極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－===2H2O，正確；C選項(xiàng)，外界未通入氧氣，總反應(yīng)為HClO4＋NaOH===H2O＋NaClO4，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，由電子移動(dòng)方向知，陰離子向左移動(dòng)，陽(yáng)離子向右移動(dòng)，正確。