2020版高考化学大一轮复习专题7化学反应与能量变化第二单元原电池化学电源学案

2020版高考化学大一轮复习专题7化学反应与能量变化第二单元原电池化学电源学案

第二单元　原电池　化学电源 ‎[考试标准]‎ 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.原电池的概念 a a ‎2.铜－锌原电池的原理及电极反应式 b b ‎3.原电池的构成条件 a b ‎4.常见化学电源 b c ‎5.原电池的构造与工作原理，盐桥的作用 b ‎6.判断与设计简单的原电池 c ‎7.原电池的电极反应式及电池反应方程式 b ‎8.原电池的正、负极和电子流向的判断 c ‎9.银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值 b 考点　原电池的工作原理 ‎1．概念和反应本质 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．工作原理 - 24 -‎ ‎(1)反应原理 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片沿导线流向Cu片 ‎(2)原理归纳 ‎3．原电池的构成条件 ‎(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。‎ ‎(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。‎ ‎(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：‎ ‎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。‎ ‎4．盐桥原电池(加试)‎ ‎(1)构造 ‎(2)盐桥的组成和作用 - 24 -‎ ‎①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。‎ ‎②盐桥的作用 a．连接内电路，形成闭合回路；‎ b．平衡电荷，使原电池不断产生电流。‎ ‎③盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极。‎ ‎(3)单池原电池和盐桥原电池的对比 图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。‎ 负极：Zn－2e－===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＋直接反应，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溶液分别在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。‎ 关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。‎ ‎1．(2015·浙江9月选考，17)如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．铁电极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋‎ B．溶液中的H＋移向Fe电极 C．该装置中能量转化方式为电能转化为化学能 D．电子从铁棒经导线流入石墨棒 答案　D - 24 -‎ ‎2．(2015·浙江10月选考，16)如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋‎ 答案　B 解析　本题考查化学能和电能知识。装置甲为锌片与稀硫酸反应装置，可观察到锌片上有气泡产生；装置乙为铜锌原电池，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，铜片为原电池正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故装置乙的铜片上也可观察到有气泡产生。锌片为原电池负极，锌失电子，负极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电子由负极经导线流向正极，整个电路形成回路，产生电流，化学能转变为电能，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转。故A、C、D正确；甲装置不是原电池，能量变化不是化学能转化为电能，没有产生电流，而乙装置是原电池，原电池中的能量变化为化学能转化为电能，B不正确；故选B。‎ ‎3．(2016·浙江10月选考，17)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是(　　)‎ A．铁片发生还原反应而被腐蚀 B．铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C．铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－‎ D．铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 答案　D 解析　A项，在铁的吸氧腐蚀过程中，铁片发生氧化反应而被腐蚀；B项，铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多；C项，铁片腐蚀中负极反应式应为Fe－2e－===Fe2＋。‎ - 24 -‎ 备考导向　在学考中，考查原电池的形成条件和基本工作原理，以及根据原电池的工作原理探究金属的腐蚀。题目较简单。‎ 题组一　原电池装置的判断与应用 ‎1．下面装置中，能构成原电池的是________(填序号)。‎ 答案　②④⑥⑦⑨‎ ‎2．(2017·台州市高三2月选考科目教学质量评估测试)某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(　　)‎ A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜电极 答案　D 解析　根据氯离子移动方向，可知b是负极，a是正极。Zn为负极，失电子发生氧化反应，A错误；b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，B错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性比负极材料弱，D正确。‎ - 24 -‎ ‎3．(2017·浙江省余姚中学高三月考)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Zn(s)===Zn2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)X电极上电子________(填“流入”或“流出”)；电解质溶液Y是________(填化学式)；‎ ‎(2)Ag电极上发生的电极反应为______________；X电极上发生的电极反应为____________；‎ 答案　(1)流出　AgNO3‎ ‎(2)Ag＋＋e－===Ag　Zn－2e－===Zn2＋‎ 规避原电池工作原理的3个失分点 ‎(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，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)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。‎ 题组二　依据原电池的原理探究金属的腐蚀 ‎4．(2017·浙江省余姚中学高三月考)钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。以下说法正确的是(　　)‎ A．负极发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋‎ B．正极发生的反应为2H2O＋O2＋2e－===4OH－‎ C．钢铁被腐蚀最后生成的铁锈为Fe(OH)2‎ D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 答案　A 题组三　原电池正、负极的判断 ‎5．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 答案　D - 24 -‎ 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。‎ ‎6．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)‎ 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↑‎ 答案　B 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HNO3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，二者相减得到正极反应式为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。‎ 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”的思维定式。‎ 题组四　盐桥原电池 - 24 -‎ ‎7．(2016·绍兴调研)根据右图，下列判断中正确的是(　　)‎ A．烧杯a中的溶液pH降低 B．烧杯b中发生氧化反应 C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 答案　B 解析　由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。‎ ‎8．如图所示，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，调节杠杆并使其保持平衡，然后小心地向左边水槽中滴入浓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，不考虑两球的浮力变化)(　　)‎ A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为导体时，A端低B端高 D．当杠杆为导体时，A端高B端低 答案　C 解析　当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为 负极：Fe－2e－===Fe2＋，‎ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu，‎ 铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。‎ 题组五　原电池原理的应用 应用一　判断金属的活动性 ‎9．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________。‎ - 24 -‎ ‎(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，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_________________________________。‎ 答案　(1)A>B　(2)C>D　(3)A>C　(4)D>B ‎(5)B>E　A>C>D>B>E ‎10．(2017·浙江省余姚中学高三第一次月考)有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：‎ 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(　　)‎ A．d>a>b>c B．b>c>d>a C．a>b>c>d D．a>b>d>c 答案　A 比较金属活动性顺序的思维模型 ‎(1)思路归纳 依据原理，判断正、负极，比较活动性。‎ ‎(2)方法归纳 ‎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。‎ 应用二　设计原电池，画出装置图 ‎11．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：________________________________________________________________________，‎ 并在方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。‎ 答案　Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋‎ - 24 -‎ ‎“装置图”常见失分点提示 ‎(1)不注明电极材料名称或元素符号。‎ ‎(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。‎ ‎(3)误把盐桥画成导线。‎ ‎(4)不能连成闭合回路。‎ 提醒　只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池将化学能转化成电能。‎ 微专题10　学考第17题——突破新型化学电源 ‎1．碱性锌锰电池——一次电池 电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氢氧化钾 特点：用途广泛 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；‎ 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。‎ ‎2．银锌钮扣电池——一次电池 电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液 特点：放电平稳，电流大 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。‎ ‎3．铅蓄电池——二次电池 电池组成：铅、二氧化铅、硫酸 特点：广泛用于机动车辆 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。‎ ‎(1)放电时的反应 - 24 -‎ ‎①负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；‎ ‎②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；‎ ‎②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；‎ 总反应：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。‎ ‎4．镍氢电池——二次电池 电池组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液 特点：寿命长，性能好，比能量高 ‎(1)放电时的反应 负极反应：MH－e－＋OH－===M＋H2O 正极反应：NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－‎ ‎(2)充电时的反应 阴极反应：M＋H2O＋e－===MH＋OH－‎ 阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O 总反应：NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M 说明　(1)MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢。‎ ‎(2)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。‎ ‎5．氢氧燃料电池 电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液(或H2SO4溶液)‎ 特点：用于航天飞机、牵引车等 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。‎ 种类 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 电池总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O ‎1．(2017·浙江11月选考，17)金属(M)空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是、‎ ‎(　　)‎ - 24 -‎ A．金属M作电池负极 B．电解质是熔融的MO C．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D．电池反应‎2M＋O2＋2H2O===‎2M(OH)2‎ 答案　B 解析　金属(M)空气电池中M失电子作负极，故A正确；根据传递M2＋和OH－，可知电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；空气得电子作正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；电池总反应为‎2M＋O2＋2H2O===‎2M(OH)2，故D正确。‎ ‎2．(2017·浙江4月选考，17)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．Zn电极是负极 B．Ag2O电极发生还原反应 C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2‎ D．放电前后电解质溶液的pH保持不变 答案　D 解析　反应中锌失去电子，Zn电极是负极，A正确；Ag2O得到电子，发生还原反应，B正确；电解质溶液显碱性，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正确；根据方程式可知消耗水，且产生氢氧化锌，氢氧根浓度增大，放电前后电解质溶液的pH升高，D错误。‎ ‎1．以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。‎ ‎(1)酸性介质(如H2SO4)‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ - 24 -‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：_____________________________________________________________________。‎ 答案　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋‎ ‎2O2＋8e－＋8H＋===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：_____________________________________________________________________。‎ 答案　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O ‎2O2＋8e－＋4H2O===8OH－‎ CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：_____________________________________________________________________。‎ 答案　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－===4O2－‎ CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极：________________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________________；‎ 总反应式：_____________________________________________________________________。‎ 答案　CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O ‎2O2＋8e－＋4CO2===4CO CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎2．(2017·宁波市高三新高考选考适应性考试)锌－空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)‎ A．Zn电极是该电池的正极 B．Zn电极的电极反应：Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋‎ - 24 -‎ C．OH－向石墨电极移动 D．氧气在石墨电极上发生还原反应 答案　D 解析　A项，放电时Zn转化为ZnO，发生氧化反应，故Zn电极为该电池的负极，错误；B项，根据图像可知，电解液为碱性，故Zn电极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，错误；C项，放电时，阴离子移向负极，即OH－向Zn电极移动，错误；D项，电池工作时，正极发生还原反应，正确。‎ ‎3．(2017·衢州市高三1月教学质量检测)某手机电池采用了石墨烯电池，可充电5分钟，通话2小时。一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S8===Li2S8)工作原理示意图如图。已知参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。下列有关该电池说法不正确的是 ‎(　　)‎ A．金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料 B．A电极为该电源的负极，发生氧化反应 C．B电极的反应：2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8‎ D．电子从A电极经过外电路流向B电极，再经过电解质流回A电极 答案　D 解析　石墨烯锂硫电池总反应式为2Li＋S8===Li2S8，Li失电子发生氧化反应，Li是负极材料；金属锂的摩尔质量小，单位质量的Li放出电能明显比其他金属大，故A正确；电池内部阳离子向正极移动，则A电极为该电源的负极，发生氧化反应，故B正确；B为电源的正极，发生的电极反应为2Li＋＋S8＋2e－===Li2S8，故C正确；原电池的外电路中有电子转移，而电池的内部只有阴、阳离子的移动，没有电子的移动，故D错误；答案为D。‎ ‎4．(2017·温州市高三第二次选考模拟)有一种新型的固体氧化物型燃料电池，装置如图所示，在两极上分别通入甲烷和空气，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体。在高温熔融状态下能传导O2－。下列说法正确的是(　　)‎ - 24 -‎ A．a处通入的是甲烷 B．工作时，在熔融电解质中，O2－移向d电极 C．c电极为正极，发生氧化反应 D．d电极的电极反应式：O2＋4e－===2O2－‎ 答案　B 解析　依据装置图中电流流向分析，c为正极，氧气得到电子发生还原反应，d为负极，甲烷失电子发生氧化反应。a处通入的是空气，A错误；原电池中阴离子向负极移动，所以工作时，在熔融电解质中，O2－移向负极，即移向d电极，B正确；c电极为正极，发生还原反应，C错误；d电极为电池负极，甲烷失电子发生氧化反应，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导正极生成的O2－，负极电极反应为CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O，D错误；答案选B。‎ ‎5．(2017·浙江省教育绿色评价联盟高三3月适应性考试)某化学电源的工作原理如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．采用多孔金属作电极可增大电极接触面积，提高对气体的吸附能力 B．通H2的电极作负极，发生氧化反应 C．通O2的电极发生的电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O D．该电池工作时发生的主要能量转化形式为化学能转化为电能和热能 答案　C 解析　多孔活性金属电极具有较强的吸附性，可增大电极接触面积，提高对气体的吸附能力，故A正确；氢氧燃料电池中，氢气失电子发生氧化反应，通氢气的电极为原电池的负极，故B正确；通入氧气的电极是原电池的正极，在碱性条件下，氧气得电子被还原，发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C错误；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，该装置也有部分的化学能转化为热能，故D正确；故选C。‎ ‎6．[2017·浙江省高三“超级全能生”3月联考(选考科目)]锂硫电池由于具有高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注。锂－硫电池的正极材料主要由单质硫和一些高导电性材料复合而成，金属锂片作为负极，正、负极之间用浸有电解液的隔膜隔开，其电池结构如图，下列说法不正确的是(　　)‎ - 24 -‎ A．负极的电极反应式为Li－ e－===Li＋‎ B．正极材料中的石墨颗粒主要用于增强导电性 C．电池工作时电子经导线流向正极，又经高氯酸锂介质流向Li极 D．总反应方程式为2Li＋S===Li2S 答案　C 解析　负极金属锂片失去电子生成Li＋，电极反应为Li－e－===Li＋，A正确；正极材料中的硫粉和聚合物粘合剂都不导电，这样会影响原电池的形成，所以掺入的石墨颗粒是增强正极材料的导电性，B正确；电池工作时，电子在外电路中从Li电极流出，经过导线流向正极，而在高氯酸锂介质中则是通过离子的定向迁移形成闭合回路，C错误；硫粉作为正极，反应原理为S＋2e－===S2－，因此总反应为2Li＋S===Li2S，D正确。‎ 课时训练 ‎1．关于如图所示的原电池装置，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．负极附近SO浓度逐渐增大 B．电子由Zn经过导线流向Cu C．Zn为负极，发生还原反应 D．Cu为正极，在Cu上有气泡产生 答案　C 解析　原电池是将化学能转化为电能的装置。溶液中阴离子向负极移动，A项正确；锌为负极，铜为正极，电子由锌经过导线流向铜，B项正确；锌失电子发生氧化反应，C项错误；H＋在铜电极上得电子生成H2，D项正确。‎ ‎2．如图为番茄电池的示意图，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流由锌通过导线流向铜 - 24 -‎ B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋‎ C．一段时间后，铜片质量会减少 D．一段时间后，锌片质量会增加 答案　B 解析　原电池工作时，电流由正极铜通过导线流向负极锌，A项错误；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B项正确；番茄电池的电解质溶液呈酸性，一段时间后，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，则铜片质量不变，C项错误；一段时间后，锌片失去电子溶解，其质量会减少，D项错误。‎ ‎3．(2017·浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三下学期期初联考)下列有关原电池的叙述中不正确的是(　　)‎ A．原电池是将化学能转化为电能的装置 B．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应 C．锌、铜、硫酸组成的原电池中，溶液中的 Zn2＋、 H＋均向正极移动 D．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属 答案　D 解析　原电池可将化学能转化为电能，在外电路中形成电流，故A正确；在原电池中，负极是电子流出的一极，发生氧化反应，故B正确；原电池工作时，溶液中的阳离子均向正极移动，故C正确；构成原电池的两极可以是两种活泼性不同的金属或金属与非金属导体(如石墨等)，故D错误；答案为D。‎ ‎4．(2017·浙江省温州中学高三3月高考模拟考试)将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)‎ A．两烧杯中溶液的pH均增大 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 D．产生气泡的速度甲比乙慢 答案　A 解析　甲烧杯中可以形成原电池，乙烧杯中不能形成原电池，但是两烧杯中的反应均为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，随着H2SO4的消耗，溶液酸性减弱，pH均增大，A正确。甲烧杯形成原电池，Zn失去电子作负极，Cu作正极；乙烧杯不能形成原电池，B错误。甲烧杯中Cu正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，所以Cu表面有气泡产生；乙烧杯Zn直接参加反应产生H2，Cu表面无明显现象，C错误。甲烧杯形成原电池使反应更迅速，所以产生气泡速度甲比乙快，D错误。‎ - 24 -‎ ‎5．(2017·温州市“十校联合体”学年高二上学期期末联考)如图所示实验装置，下列说法不正确的是(　　)‎ A．装置为铁的吸氧腐蚀实验 B．一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀产生 C．向插入石墨棒的玻璃筒内滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变红 D．若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀 答案　C 解析　食盐水显中性，装置为铁的吸氧腐蚀实验，A正确；一段时间后，有亚铁离子产生，向插入铁钉的玻璃筒内滴入NaOH溶液，即可观察到铁钉附近的溶液有沉淀产生，B正确；石墨棒是正极，氧气得到电子转化为氢氧根，滴入石蕊溶液，可观察到石墨附近的溶液变蓝，C错误；若将装置中饱和食盐水换成稀硫酸，装置为析氢腐蚀，D正确，答案选C。‎ ‎6．(2017·浙江省台州中学高三上学期第四次统练)如图所示，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入甲烷与空气，电解质为掺杂了Y2O3的 ZrO3固体，它在高温下能传导O2－。下列说法正确的是(　　)‎ A．c电极名称为负极，气体A为空气 B．d电极上发生反应：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O C．O2－向c电极移动 D．电池工作时，电子流动方向：d电极→c电极→d电极 答案　B 解析　根据电子的流向可知d是负极，c是正极，空气在正极通入，A项错误；d电极是负极，甲烷在负极放电，由于电解质为掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导O2－，所以负极电极反应式为CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O，B项正确；阴离子向负极移动，即O2－向d电极移动，C项错误；电子在导线上流动，而电解质中O2－负责导电，D项错误。‎ - 24 -‎ ‎7．(2017·浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三上学期考试)干电池模拟实验装置如图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．锌片作负极，碳棒作正极 B．电子从锌片流向碳棒，电流方向则相反 C．NH4Cl是电解质，在锌片逐渐消耗过程中MnO2不断被氧化 D．该电池是一次性电池，该废旧电池中锌可回收 答案　C 解析　锌是活泼金属，则锌片作负极，碳棒作正极，A项正确；原电池中电子从负极沿导线流向正极，电流从正极流向负极，B项正确；以糊状NH4Cl作电解质，其中加入MnO2氧化吸收H2，C项错误；该电池是一次性电池，该废旧电池中锌可回收，D项正确；答案选C。‎ ‎8．(2017·浙江杭州市学军中学高三选考模拟)氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是(　　)‎ A．该装置将化学能转化为电能 B．为了增加灯泡亮度，可以将电极碳棒变得多粗糙多孔 C．电子迁移方向：电极a→灯泡→电极b→电解质溶液→电极a D．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O 答案　C 解析　该装置能自发的进行氧化还原反应，属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A正确；将电极碳棒变得多粗糙多孔可增大反应接触面积，能增加灯泡亮度，故B正确；电子从负极沿导线流向正极，a是负极、b是正极，则电子由电极a通过导线流向电极b，电解质溶液中无电子转移，只有阴、阳离子的移动，故C错误；氢氧燃料电池总反应式与氢气燃烧方程式相同，电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，故D正确；故选C。‎ ‎9．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电池。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-‎ - 24 -‎ Cl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池的总反应方程式为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。(　　)‎ 下列有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式：Ca ＋2Cl－－2e－===CaCl2‎ B．放电过程中，Li＋向钙电极移动 C．外电路中，电子由硫酸铅电极经导线流向钙电极 D．常温时，在正、负极间接上电流计，指针不偏转 答案　D 解析　该电池的负极为钙电极，正极为硫酸铅电极，电解质为无水LiCl-Cl混合物，电池工作时，负极Ca ＋2Cl－－2e－===CaCl2，外电路中，电子由钙电极经导线流向硫酸铅电极，电解质中的Li＋向正极(硫酸铅电极)移动，常温下LiCl－KCl混合物未熔融，电池不工作。故D正确。‎ ‎10．(2017·温州市“十五校联合体”学年高二下学期期中联考)SO2是大气污染物，是造成酸雨的主要原因，用如图所示装置可以既吸收工厂排放的废气中的SO2，又可以生成一定量的硫酸，下列说法正确的是(　　)‎ A．a为正极，b为负极 B．生产过程中氢离子由右移向左 C．从左下口流出的硫酸的质量分数一定大于50%‎ D．负极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋‎ 答案　D 解析　a电极上SO2发生氧化反应生成硫酸，则a为负极，b为正极，故A错误；质子膜只允许H＋通过，H＋向正极移动，即氢离子由左向右移动，故B错误；负极区有硫酸生成，但同时在增加水的量，则硫酸的质量分数不一定大于50%，甚至还可能小于50%，故C错误；负极上发生的是氧化反应，其电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故D正确。‎ ‎11．(2017·杭州市五县七校高二上学期期中联考)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为 Zn＋2MnO2‎ - 24 -‎ ‎＋H2O===Zn(OH)2＋Mn2O3。下列说法正确的是(　　)‎ A．电池工作时，锌失去电子，发生还原反应 B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 C．电池正极的电极反应式为2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－‎ D．当锌的质量理论上减小‎6.5 g时，溶液中通过0.2 mol电子 答案　C 解析　电池工作时，锌失去电子，化合价升高，发生氧化反应，A错误；电子的移动方向与电流的移动方向相反，因此电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，B错误；电池正极发生还原反应，电极反应式为2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－，C正确；溶液中无电子通过，D错误。‎ ‎12．(2017·台州市高二上学期期末质量评估)乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的电化学装置，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该电化学装置是电解池 B．a极反应式为CH2 ==CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋‎ C．氧气在b极被氧化 D．电子移动方向：电极a→负载→电极b→磷酸溶液→电极a 答案　B 解析　由总反应式可知CH2==CH2被氧化，应为原电池的负极反应，因电解质溶液呈酸性，则负极电极方程式为CH2 ==CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋，正极通入氧气，发生还原反应，电极方程式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。A项，该电池属于燃料电池，是原电池，错误；B项，a极为负极，反应式为CH2==CH2－2e－＋H2O===CH3CHO＋2H＋，正确；C项，氧气在b极被还原，错误； D项，电子只能经过导线，不能经过溶液，错误；故选B。‎ ‎13．[2017·杭州市七县(市、区)高二上学期期末]柔性电子产品因具有独特的柔性、延展性等优点在信息、医疗、能源等领域具有广泛应用前景。下图为中科院张新波课题组受中国传统书法艺术启发，直接将用毛笔书写后的纸张和锂箔作为电极材料组装成的锂空气电池。下列说法不正确的是(　　)‎ - 24 -‎ ‎ ‎ A．纸张电极是该电池的正极 B．锂箔电极发生的电极反应：Li－e－===Li＋ ‎ C．电池工作时，电子从锂箔电极经导线流向纸张电极，再从纸张电极经电解质溶液流向锂箔电极 D．该电池具有轻型、柔性且可折叠的特点，有望应用于柔性电子器件 答案　C ‎14．(加试题)按要求回答下列问题 ‎(1)某学生利用下面的实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：‎ ‎①导线中电子流向为________(用a、b表示)；‎ ‎②写出装置中锌电极上的电极反应式：_____________________________________________；‎ ‎③若装置中铜电极的质量增加‎0.64 g，则导线中转移的电子数目为________(用“NA”表示)；‎ ‎④装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，下列对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向的表述正确的是__________(填字母)。‎ A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动 B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动 C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动 D．盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动 ‎(2)科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。‎ ‎①写出铜电极表面的电极反应式：______________________________________________；‎ ‎②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量__(填“氢氧化钠”或“硫酸”)。‎ 答案　(1)①由a流向b　②Zn － 2e－===Zn2＋‎ - 24 -‎ ‎③0.02NA　④B ‎(2)①CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O　②硫酸 解析　(1)①锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为a→b；②Zn为负极，锌电极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；③‎0.64 g铜的物质的量为0.01 mol，由电极反应式Cu2＋＋2e－===Cu可知，生成1 mol铜，转移2 mol电子，故生成0.01 mol铜，导线中转移0.02 mol电子，电子数目为0.02NA；④左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动，故答案为B。‎ ‎15．(加试题)(2017·绍兴市第一中学高二上学期期中)(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示原电池，回答下列问题：‎ ‎ ‎ ‎①写出电极反应式：正极_________________________；负极____________________。‎ ‎②图中X溶液是________，Y溶液是________。‎ ‎③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。‎ ‎(2)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成如图所示的原电池。请回答下列问题：‎ ‎①反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为________________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_________________________________________________________。‎ ‎②电流计读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为__________________________。‎ ‎(3)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__________________________________________________________。‎ 答案　(1)①2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　②FeCl3溶液　CuCl2溶液　③阳 ‎(2)①氧化　2I－－2e－===I2　还原　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　②正　I2＋2e－===2I－　(3)O2‎ - 24 -‎ ‎＋4e－＋4H＋===2H2O 解析　(1)①原电池中正极得到电子，则根据方程式可知正极是铁离子得到电子，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；负极是铜失去电子，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。‎ ‎②图中碳棒是正极，铜棒是负极，因此X溶液是FeCl3溶液，Y溶液是CuCl2溶液。‎ ‎③原电池工作时溶液中的阳离子向正极移动，因此盐桥中的阳离子向X溶液方向移动。‎ ‎(2)①碘离子失去电子，则乙中石墨是负极，所以反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应，电极反应式为2I－－2e－===I2。甲中石墨电极上发生还原反应，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。‎ ‎②电流计读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，平衡向逆反应方向移动，则乙中的石墨为正极，该电极的电极反应式为I2＋2e－===2I－。‎ ‎(3)根据方程式可知氧气得到电子，所以氧气在正极放电，溶液显酸性，则电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。‎ - 24 -‎