2019届一轮复习人教版第18讲原电池化学电源学案

2019届一轮复习人教版第18讲原电池化学电源学案

第18讲　原电池　化学电源 考纲要求 学法点拨 ‎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其工作原理。‎ ‎　　本讲内容属于化学理论部分的重难点内容之一。‎ 初学这部分内容可能会感到内容庞杂、概念混乱，一时难以掌握。复习本讲知识，要注意：(1)以铜锌原电池为模板掌握电子流向、溶液中离子移动方向、电极反应等知识；以铜锌原电池为基础，逐步学会分析新型电池的工作原理。(2)规范燃料电池电极反应式的书写，注意电解质溶液性质对电极反应的影响。‎ 考点一　原电池及其工作原理 Z ‎ ‎1．定义和反应本质 原电池是把__化学能__转化为__电能__的装置，其反应本质是__氧化还原反应__。‎ ‎2．构成条件 一看反应 能发生__自发进行__的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)‎ 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或__石墨__)‎ 三看是否形成闭合回路 形成需三个条件：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 ‎3.工作原理(以铜锌原电池为例)‎ ‎　　‎ Ⅰ　　　　　　　　　　Ⅱ ‎(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__锌片__沿__导线__流向__铜片__‎ 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__‎ 电池反应方程式 Zu＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu ‎(2)两种装置比较。‎ ‎①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。‎ ‎②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。‎ ‎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 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。(原电池中“负极氧化，正极还原”)。‎ ‎(3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。(电子不下水，离子不上岸或电子走旱路，离子走水路。)‎ ‎(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。‎ X ‎ ‎1．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)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强(　×　)‎ ‎(3)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(　×　)‎ ‎(4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动(　×　)‎ ‎(5)在铜锌原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生(　×　)‎ ‎(6)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(　×　)‎ ‎(7)MgAl稀H2SO4组成的原电池中，Mg作负极，MgAlNaOH溶液组成的原电池中，Mg作正极。(　√　)‎ ‎(8)氧化还原反应2H2O2H2↑＋O2↑可以设计成原电池(　×　)‎ ‎(9)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(　√　)‎ ‎(10)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液(　×　)‎ ‎2．在双液原电池中，盐桥的作用是什么？ 答案：　形成闭合回路，使两溶液保持电中性。‎ ‎3．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是__②④⑥⑦__ 题组一　原电池工作原理 ‎1．(2018·浙江嘉兴模拟)下列说法正确的是(　D　)‎ A．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属 B．如图原电池中，电流由锌棒经外电路流向铜棒 C．通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能 D．银锌纽扣电池的放电反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应 ‎[解析]　构成原电池的两个电极不一定都是金属，可以是一极为较活泼金属，另一极为石墨棒，故A错误；该原电池中，锌为负极，铜为正极，电流由铜棒经外电路流向锌棒，故B错误；通过原电池，能将反应的化学能转化为电能，由于存在能量损失，则不可能将化学能全部转化为电能，故C错误；由电池总反应可知该纽扣电池的反应中Zn为还原剂，Ag2O为氧化剂，故Zn为负极被氧化，Ag2O为正极被还原，故D正确。‎ ‎2．(2018·天津高三检测)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　B　)‎ A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎[解析]　②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；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，则正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。‎ ‎3．(2018·福建省漳州市八校联考)“软电池”采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的带电离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为：Zn＋2MnO2＋H2O===2MnO(OH)＋ZnO。下列说法正确的是(　C　)‎ A．该电池的正极为锌 B．该电池反应中二氧化锰起催化作用 C．电池正极反应式：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－‎ D．当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子的物质的量为0.2 mol ‎[解析]　该原电池中，锌元素化合价由0价变为＋2价。锌失电子作负极，故A错误；该原电池中，锰元素化合价由＋4价变为＋3价，所以二氧化锰作正极，故B错误；电子从负极沿导线流向正极，不经过电解质溶液，故D错误。‎ 萃取精华：‎ ‎1．图解原电池工作原理 ‎2．规避原电池工作原理的3个易失分点 ‎(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。‎ ‎(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)电子不能通过电解质溶液。‎ ‎3．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 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，不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极。‎ 题组二　盐桥原电池 ‎4．(2018·山东滨州检测)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述中正确的是(　D　)‎ A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．铜导线替换盐桥，原电池将能继续工作 C．开始时，银片上发生的反应是：Ag－e－===Ag＋‎ D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同 ‎[解析]　电子不经过电解质溶液，故A错误；铜导线代替盐桥，乙池是原电池，甲池是电解池，故B错误；银片是原电池的正极，电极反应是Ag＋＋e－===Ag，故C错误；铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应都是Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，故D正确。‎ ‎5．(2018·河南郑州检测)控制适合的条件，将反应Fe3＋＋Ag??Fe2＋＋Ag＋设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂—硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后观察到电流计指针向右偏转。下列判断中正确的是(　D　)‎ A．盐桥中的K＋移向乙烧杯 B．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转 C．在外电路中，电子从石墨电极流向银电极 D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转 ‎[解析]　该原电池中，Ag失电子作负极，石墨作正极，盐桥中K＋移向正极(甲烧杯)；一段时间后，原电池反应结束，电流计指针指向0；原电池外电路电子由负极流向正极，所以电子从银电极流向石墨电极；电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，c(Fe3＋)降低，c(Fe2＋)增大，平衡Fe3＋＋Ag??Fe2＋＋Ag＋向左移动，故电流计指针向左偏转。‎ ‎6．(2018·山东省实验中学第二次月考)图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学根据反应“AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋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Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图Ⅱ的B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是(　D　)‎ 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－‎ ‎[解析]　装置Ⅰ中发生反应，AsO＋2I－＋2H＋??AsO＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线转移，所以甲组操作中，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深，故A、B错误；向装置Ⅱ的B烧杯中加入NaOH溶液，AsO－2e－＋2OH－===AsO＋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。‎ 萃取精华：‎ ‎1．溶液pH变化判断：‎ ‎(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH－时，电极附近的溶液pH降低。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH－使溶液中的pH增大。‎ ‎(2)电池工作时整个溶液pH的变化必须从总反应式来分析。当电解质溶液中酸被消耗时，溶液pH增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液pH减小。‎ ‎2．原电池的判断方法 ‎(1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。‎ ‎(2)然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：‎ ‎(3)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。‎ 考点二　原电池原理的四大应用 Z ‎ 原电池在化工、农业生产及科学研究中的四大应用 ‎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溶液能使产生氢气的速率加快。‎ ‎2．比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动比正极的__活泼__。‎ ‎3．用作金属的防护 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。‎ ‎4．设计制作化学电源 特别提醒：‎ 原电池的设计方法 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：‎ ‎(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。‎ ‎(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。‎ ‎(3)设计实例：‎ 根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2‎ 设计的原电池为：‎ ‎(4)装置如下图所示：‎ ‎　‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)电工操作中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜、铝在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成断路。(　√　)‎ ‎(2)镀锌铁皮与镀锡铁皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者。(　×　)‎ ‎(3)生铁比纯铁更耐腐蚀。(　×　)‎ ‎(4)铁与HCl反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率加快。(　√　)‎ ‎(5)C＋H2O===CO＋H2可设计成原电池。(　×　)‎ ‎(6)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能。(　×　)‎ ‎(7)太阳能电池不属于原电池。(　√　)‎ ‎2．有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②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；③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__D>A>B>C__。 解析：①A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：A>B；②A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧列，说明金属活泼性：D>A；③根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活泼性：B>Cu；Cu能置换出C，说明金属活动性：Cu>C。则四种金属活动性的排列顺序是D>A>B>C。‎ 题组一　判断金属的活泼性及反应速率 ‎1．(2018·试题调研)有A，B，C，D，E五块金属片，进行如下实验：①A，B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是(　B　)‎ A．A>B>C>D>E　　　 B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E　 D．B>D>C>A>E ‎2．(2018·晋城模拟)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：‎ 实验装置 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增加 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　C　)‎ A．a>b>c>d　　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c　 D．a>b>d>c ‎3．把适合题意的图象填在横线上(用A、B、C、D表示) ‎(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是__A__。‎ ‎(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是__B__。‎ ‎(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图象是__C__。‎ ‎[解析]　加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋??CH3COOH，a中c(H＋)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。‎ 萃取精华：‎ 比较金属活泼性的三种方法 ‎(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。‎ 题组二　设计原电池 ‎4．(2018·山东济南高三检测)将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程为Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)(aq表示溶液)。若将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是(　C　)‎ A．Cd作负极，Co作正极 B．原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极 C．根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动 D．甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液 ‎[解析]　在电池反应中，Co2＋得电子发生还原反应，则Co作正极、Cd作负极，A正确；放电时，电子从负极Cd沿导线流向正极Co，B正确；盐桥中阳离子向正极区域乙池移动、‎ 阴离子向负极区域甲池移动，C错误；甲池中的电极为Cd，故甲池中，电解质溶液为CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液，D正确。‎ ‎5．(2018·四川成都模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2，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)请补充下面原电池的装置图，在括号内填上正负极的材料、电解质溶液。‎ ‎(2)发生氧化反应的电极反应式为__2I－－2e－===I2__。‎ ‎(3)反应达到平衡时，外电路导线中__无__(填“有”或“无”)电流通过。‎ ‎(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为__负__(填“正”或“负”)极。‎ ‎[解析]　(1)依据原电池原理分析，氧化还原反应中Fe3＋在正极得电子发生还原反应，I－在负极失电子发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的电解质溶液为FeCl3溶液。电极材料可选取惰性电极，如石墨(碳棒)或其他不活泼性金属。‎ ‎(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，从左到右和从右到左移动的电子数目相同，故无电流生产。‎ ‎(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。‎ ‎6．(2018·经典习题选萃)理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。 ‎(1)根据氧化还原反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼胶－饱和KNO3溶液。请回答下列问题：‎ ‎①电解质溶液X是__FeCl2(或FeSO4)__；‎ 电解质溶液Y是__FeCl3[或Fe2(SO4)3]__。‎ ‎②写出两电极的电极反应式：‎ 铁电极：__Fe－2e－===Fe2＋__；‎ 碳电极：__2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋__。‎ ‎③外电路中的电子是从__Fe__电极流向__C__电极。(填“Fe”或“C”)‎ ‎④盐桥中向X溶液中迁移的离子是__B__(填字母)。‎ A．K＋　　 B．NO　‎ C．Ag＋　　 D．SO ‎(2)请将氧化还原反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O设计成原电池，在装置图中的横线上写出相应的电极及电解质溶液，并写出相应的电极反应式。‎ 电极反应式：‎ 正极：__2NO＋6e－＋8H＋===2NO↑＋4H2O__‎ 负极：__3Cu－6e－===3Cu2＋__。‎ ‎[解析]　(1)①根据反应，Fe作负极，C作正极，负极电解液中应含有亚铁离子，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，因而Y为含Fe3＋的电解质溶液。‎ ‎②电极反应：负极Fe－2e－===Fe2＋；‎ 正极2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。‎ ‎③外电路电子由负极流向正极。‎ ‎④Fe是负极，因而向X溶液中迁移的是阴离子即为NO。‎ ‎(2)由反应可知，Cu发生氧化反应，作负极，其电极反应式为3Cu－6e－===3Cu2＋，正极应选用碳棒或其他惰性电极，其电极反应式为2NO＋6e－＋8H＋===2NO↑＋4H2O，参照其装置图可知其正极、负极的电解质分别为HNO3、Cu(NO3)2。‎ 考点三　化学电源的种类及其工作原理 Z ‎ ‎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：‎ 负极(Zn)，电极反应式：__Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2__‎ 正极(MnO2)，电极反应式：__2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－__‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===__Zn(OH)2＋2MnOOH__‎ ‎2．二次电池(以铅蓄电池为例)‎ ‎(1)放电时的反应：‎ ‎①负极反应：__Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)__‎ ‎②正极反应：__PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)__‎ ‎③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极反应：__PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)__‎ ‎②阳极反应：__PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)__‎ ‎③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)‎ ‎3．燃料电池 ‎(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，也可分为酸性和碱性两种。‎ 酸性 碱性 负极反应式 ‎__2H2－4e－===4H＋__‎ ‎__2H2－4e－＋4OH－===4H2O__‎ 正极反应式 ‎__O2＋4e－＋4H＋===2H2O__‎ ‎__O2＋4e－＋2H2O===4OH－__‎ 总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O ‎(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由__外部__供给。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CO形式存在。‎ X ‎ ‎1．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(　×　)‎ 提示：碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。‎ ‎(2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应(　×　)‎ 提示：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。‎ ‎(3)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。(　√　)‎ ‎(4)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。(　×　)‎ ‎(5)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增加‎4.8 g。(　√　)‎ ‎(6)在化学电源中，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。‎ ‎(　×　)‎ ‎(7)二次电池充电时，充电器的正极接二次电源的正极。(　√　)‎ ‎(8)多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料(　√　)‎ ‎(9)根据反应4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质溶液(　×　)‎ ‎(10)原电池中的电解质溶液一定参与反应(　×　)‎ ‎(11)一种基本酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－(　×　)‎ ‎(12)锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2，放电时Li＋向负极移动(　×　)‎ ‎2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将__减小__(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH__减小__。 ‎(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将__减小__，溶液的pH__增大__。‎ ‎3．化学电源中电极反应式的书写 ‎(1)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：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3‎ 负极：__4Al－12e－＋12OH－===4Al(OH)3__‎ 正极：__3O2＋6H2O＋12e－===12OH－__‎ ‎(2)LiSOCl2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LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。‎ 请回答下列问题：‎ ‎①电池的负极材料为__锂__，发生的电极反应为__4Li－4e－===4Li＋__。‎ ‎②电池正极发生的电极反应为__2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑__。‎ 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)，4Li－4e－===4Li＋。‎ ‎②正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：‎ ‎2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。‎ 题组一　电极、电池反应式的书写 ‎1．MgAgCl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(　B　)‎ A．负极反应式为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＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ ‎[解析]　该原电池中，Mg作负极，发生反应：Mg－2e－===Mg2＋，A正确；AgCl在正极反应，电极反应式：AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B错误；Cl－带有负电荷，电池放电时在电解质溶液中由正极向负极移动，C正确；Mg是活泼金属，负极发生副反应：Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D正确。‎ ‎2．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：CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①‎ 燃料电池正极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O　②‎ ‎①－②×2，得燃料电池负极反应：‎ ‎__CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋__。‎ ‎(2)碱性条件 燃料电池总反应：‎ CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O　①‎ 燃料电池正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－　②‎ ‎①－②×2，得燃料电池负极反应：‎ ‎__CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O__。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 燃料电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①‎ 燃料电池正极反应：O2＋4e－===2O2－②‎ ‎①－②×2，得燃料电池负极反应：‎ ‎__CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O__。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 电池总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。正极电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。电池总反应－正极电极反应式得负极反应式：__CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O__。‎ 萃取精华：‎ ‎1．电极反应式的书写方法 ‎(1)拆分法：‎ ‎①写出原电池的总反应，如 ‎2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ ‎②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：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ 负极：Cu－2e－===Cu2＋。‎ ‎(2)加减法：‎ ‎①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。‎ ‎②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如 Li－e－===Li＋(负极)。‎ ‎③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LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。‎ ‎2．电极反应书写的三个步骤 题组二　燃料电池 ‎3．(2016·新课标)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－＋2H2O===2Zn(OH)。下列说法正确的是(　C　)‎ 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) D．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]　该题考查原电池和电解池相关知识，意在通过电池反应考查离子迁移、溶液酸碱性变化、电极反应式的书写以及简单计算等。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)，其电极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，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。‎ ‎4．(2018·河北衡水检测)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。 ‎(1)负极反应式为__CO＋O2－－2e－===CO2__；‎ 正极反应式为__O2＋4e－===2O2－__。‎ 电池总反应为__2CO＋O2===2CO2__。‎ ‎(2)如果将上述电池中电解质“氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动”改为熔融的K2CO3，b极通入的气体为氧气和CO2，写出相关的电极反应式。‎ 负极：__2CO－4e－＋2CO===4CO2__；‎ 正极：__O2＋4e－＋2CO2===2CO__；‎ 电池总反应为__2CO＋O2===2CO2__。‎ ‎[解析]　(1)该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为：CO＋O2－－2e－===CO2；b为正极，电极反应式O2＋4e－===2O2－，总反应式为2CO＋O2===2CO2。‎ ‎(2)该电池的总反应为2CO＋O2===2CO2。正极反应式为O2＋4e－＋2CO2===2CO。负极反应式＝总反应式－正极反应式：2CO－4e－＋2CO===4CO2。‎ 萃取精华：‎ 燃料电池电极反应式的书写 ‎(1)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，则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①、CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②‎ ‎①＋②得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O，其离子方程式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋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：‎ ‎①酸性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋4H＋＋4e－===2H2O。‎ ‎②碱性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎③固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：‎ O2＋4e－===2O2－。‎ ‎④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：‎ O2＋2CO2＋4e－===2CO。‎ ‎(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，要消去O2.‎ 题组三　新型电池 ‎5．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：‎ Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　C　)‎ 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LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ ‎[解析]　该题考查了电化学原理，意在考查考生运用电化学原理分析、解决问题的能力。‎ 明确该电池的充放电原理是解题的关键。电池放电时，阳离子由负极移向正极，A项正确；由放电时的总反应看出，LixC6在负极发生失电子的氧化反应，B项正确；充电反应是放电反应的逆反应，充电时阳极发生失电子的氧化反应：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确；充电时，阴极发生得电子的还原反应：C6＋xe－＋xLi＋===LixC6，当转移1 mol电子时，阴极(C6电极)析出1 mol Li，增重7g，C项错误。‎ ‎6．(2018·贵州贵阳模拟)锂二硫化亚铁电池是一种高容量电池，用途广泛，该电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是(　A　)‎ A．放电时，Li作电源负极，负极反应为Li－e－===Li＋‎ B．放电时，正极发生氧化反应 C．硫酸、羧酸及醇类物质都可以用作该锂电池的电解质 D．充电时，阳极只有Fe参与放电 ‎[解析]　放电时负极发生氧化反应，电极反应式为Li－e－===Li＋，A正确；放电时正极发生还原反应，B错误；加入硫酸、羧酸时，Li和硫酸、羧酸反应，所以不能用硫酸、羧酸作该锂电池的电解质，C错误；充电时，阳极发生氧化反应，而反应中S2－和Fe的化合价都升高，所以S2－和Fe都参与放电，D错误。‎ ‎7．(2018·辽宁沈阳期末)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　B　)‎ A．放电时Li＋由B极向A极移动 B．电池放电反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH C．正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．电解液a可以为LiCl溶液 ‎[解析]　A项，在原电池中，A是负极，B是正极，阳离子由A极向B极移动，A错误；B项，原电池放电反应为自发氧化还原反应，即4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，B正确；C项，正极上是氧气得电子的还原反应，由于从电解液b中可回收LiOH，故电解液b不能是酸性溶液，C错误；D项，金属锂可以和水发生反应，电解液a中不能含有水，D项错误。‎ 要点速记：‎ ‎1．原电池、化学电源 ‎2．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。‎ ‎3．原电池中的四个“方向”‎ ‎(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。‎ ‎4．判断原电池正负极的六种方法 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。‎ ‎5．书写电极反应式的三个原则 ‎(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。当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应；碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应。‎ ‎(2)得氧失氧原则 得氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH－(电解质溶液为碱性或中性时)；失氧时，在反应中加H2O(电解质溶液为碱性或中性时)或H＋(电解质溶液为酸性时)。‎ ‎(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，其反应的产物是碱。‎ ‎6．原电池原理的四大应用 ‎(1)加快氧化还原反应的速率；‎ ‎(2)比较金属活动性强弱；‎ ‎(3)用作金属的保护；‎ ‎(4)设计制作化学电源。‎