2018届一轮复习人教版原电池化学电源学案(1)

2018届一轮复习人教版原电池化学电源学案(1)

原电池 化学电源 ‎1.了解原电池的工作原理。‎ ‎2.能写出电极反应式和电池反应方程式。‎ ‎3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。‎ ‎ ‎ 一、原电池的工作原理及其应用 ‎1．原电池的概念：将化学能转化为电能的装置。‎ ‎2．原电池的构成条件：‎ ‎(1)能自发地发生氧化还原反应。‎ ‎(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。‎ ‎①负极：活泼性较强的金属。‎ ‎②正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。‎ ‎(3)电极均插入电解质溶液中。‎ ‎(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。‎ ‎3．工作原理 以锌铜原电池为例 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 盐桥中含饱和KCl溶液，‎ K＋移向正极，Cl－移向负极 原电池反应方程式 Zn ＋ Cu2＋===Zn2＋＋ Cu ‎4．原电池原理的三大应用 ‎(1)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。‎ ‎(2)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。‎ ‎(3)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。‎ 如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2‎ 二、化学电源 ‎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 ‎①负极反应：Pb＋SO－2e－===PbSO4；‎ ‎②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；‎ ‎③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋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；‎ ‎③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。‎ ‎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。‎ 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 电池总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O 高频考点一　原电池的形成条件及正、负极的判断 例1．有关电化学知识的描述正确的是(　　)‎ A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．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 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 ‎【答案】　D ‎【解析】　CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。‎ ‎【变式探究】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 ‎【举一反三】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 高频考点二　有关盐桥电池原理的考查 例2．根据下图，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＋。‎ ‎【变式探究】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，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。‎ ‎①完成原电池甲的装置示意图(见右图)，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。‎ ‎②以铜片为电极之一，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____________________________________。‎ ‎③甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是______________。‎ ‎(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在上述的材料中应选__________作阳极。‎ ‎【答案】　(2)‎ ‎①(或其他合理答案)‎ ‎②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 ‎③甲　在甲装置中，负极不和Cu2＋接触，避免了Cu2＋直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 ‎(3)锌片 高频考点三　平衡移动与“盐桥”作用 例3．综合如图判断，下列说法正确的是(　　)‎ A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋‎ B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动 D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大 ‎【答案】　D ‎【解析】　装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。由于正极有OH－生成，因此溶液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。正极由于不断消耗H＋，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。‎ ‎【变式探究】某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　)‎ A．乙烧杯中发生还原反应 B．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 D．外电路的电流方向是从a到b ‎【答案】　D 高频考点四　判断金属的活泼性 例4．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是(　　)‎ A．A＞B＞C＞D B．C＞D＞A＞B C．D＞A＞B＞C D．A＞B＞D＞C ‎【答案】　C 高频考点五　判断正、负极，书写化学电源电极反应式 例5．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__________，发生的电极反应为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)电池正极发生的电极反应为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】　(1)锂　4Li－4e－===4Li＋‎ ‎(2)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↑。‎ 高频考点六 可逆电池 例6．快速充电电池的电解液为LiAlCl4－SOCl2，电池的总反应为4LiCl＋S＋SO24Li＋2SOCl2。下列说法正确的是(　　)‎ A．该电池的电解质可为LiCl水溶液 B．该电池放电时，负极发生还原反应 C．充电时阳极反应式为4Cl－＋S＋SO2－4e－===2SOCl2‎ D．放电时电子从负极经外电路流向正极，再从正极经电解质溶液流向负极 ‎【答案】　C ‎【解析】　A项，该电池的电解质溶液不能是LiCl的水溶液，因为Li能和水发生反应，错误；B项，电池放电时，负极发生氧化反应，错误；D项，放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。‎ ‎【变式探究】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(　　)‎ A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．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 ‎【答案】　C ‎【方法技巧】‎ ‎1．化学电源中电极反应式书写的一般步骤 ‎“加减法”书写电极反应式 ‎(1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。‎ ‎(2)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；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。‎ ‎(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。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，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。‎ ‎(4)燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋，水溶液中不能出现O2－，而熔融电解质中O2被还原为O2－。‎ 高频考点七 燃料电池 例7．科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A.通入N2的电极的电极反应式为：N2＋6e－＋8H＋===2NH B．反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸 C．该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极 D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl ‎【答案】　C ‎【解析】　N2与H2反应生成NH3，由于以稀盐酸为电解质，所以总反应为N2＋3H2＋2HCl===2NH4Cl。由“负氧正还”可知N2在正极反应，电极反应式为：N2＋6e－＋8H＋===2NH，H2在负极反应，电极反应式为3H2－6e－===6H＋，A、B、D正确，C项错误。‎ ‎【变式探究】金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，空气极为负极 B．放电时，电池反应为4Li＋O2===2Li2O C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物 D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液 ‎【答案】　D ‎ ‎ ‎1．【 2016年高考北京卷】用石墨电极完成下列电解实验。‎ 实验一 实验二 装置 现象 a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；……‎ 下列对实验现象的解释或推测不合理的是（ ）‎ A．a、d处：2H2O+2e-=H2↑+2OH-‎ B．b处：2Cl--2e-=Cl2↑‎ C．c处发生了反应：Fe-2e-=Fe2+‎ D．根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜 ‎【答案】B ‎ 2．【2016年高考上海卷】图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示（ ）‎ A．铜棒的质量 B．c(Zn2+)‎ C．c(H+) D．c(SO42-)‎ ‎【答案】C ‎【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，A错误；由于Zn是负极，不断发生反应Zn-2e-=Zn2+，所以溶液中c(Zn2+)增大，B错误；由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，C正确；SO42-不参加反应，其浓度不变，D错误。‎ ‎3．【2016年高考四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是（ ）‎ 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1mole-，石墨C6电极将增重7xg D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+‎ ‎【答案】C ‎ 4．【2016年高考新课标Ⅰ卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。‎ 下列叙述正确的是（ ）‎ A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2 H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成 ‎【答案】B ‎ 5．【2016年高考新课标Ⅱ卷】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↑‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据题意，电池总反应式为：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，正极反应为：2AgCl+2e-= 2Cl-+ 2Ag，负极反应为：Mg-2e=Mg2+，A正确，B错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C正确；由于 镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D正确。‎ ‎6．【2016年高考浙江卷】金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，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：4M+nO2+2nH2O=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 C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n D．在M–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 ‎【答案】C ‎ 7．【2016年高考浙江卷】（15分）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：‎ CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：‎ ‎【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比 已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1‎ ②H2O（l） H2O（g） ΔH3=44.0kJ·mol-1‎ 请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：‎ ‎（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是 。‎ ‎【答案】‎ ‎（5）阴 CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O ‎【解析】（5）二氧化碳变甲醇，碳元素的化合价降低，得到电子，说明其在阴极反应，其电极反应为： CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O ‎1．【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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+6O2=6CO2+6H2O ‎【答案】A ‎ 2．【2015天津理综化学】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(SO42－)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 ‎【答案】C ‎ 3．【2015江苏化学】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CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子 B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2O C．电池工作时，CO32－向电极B移动 ‎ D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－‎ ‎【答案】D ‎ 4．(2015·浙江理综，11)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．X是电源的负极 B．阴极的电极反应式是H2O＋2e－===H2＋O2－、CO2＋2e－===CO＋O2－‎ C．总反应可表示为H2O＋CO2H2＋CO＋O2‎ D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶1‎ ‎【答案】　D ‎【解析】　由水和二氧化碳生成氢气和一氧化碳发生还原反应，此极上得到电子，应为阴极，故X极为电源的负极，A、B项正确；C项，根据电极上的反应物和生成物，可知总反应方程式正确；D项，因阳极电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，结合电子得失相等，可知阴、阳两极生成气体的物质的量之比为2∶1，错误。‎ ‎1．(2014·福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。 下列说法正确的是 (　　)。‎ A．正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ ‎ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 ‎ C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 ‎ D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 ‎ ‎【答案】　D ‎ ‎ ‎2．(2014·北京理综，8)下列电池工作时，O2在正极放电的是(　　)。‎ A.锌锰电池 B.氢燃料电池 C.铅蓄电池 D.镍镉电池 ‎【答案】　B ‎【解析】　氢燃料电池中，负极上 H2 放电，正极上 O2 放电，A、C、D 中均不存在 O2 放电，故选B。‎ ‎3．(2014·新课标全国卷Ⅱ，12)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(　　)。‎ A．a为电池的正极 B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．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 ‎ 【答案】　C ‎【解析】　由图可知，b极(Li电极)为负极，a极为正极，放电时，Li＋ 从负极(b)向正极(a)迁移，A项、D项正确；该电池放电时，负极：xLi－xe－===xLi＋，正极：Li1－xMn2O4＋xLi＋＋xe－===LiMn2O4，a极Mn元素的化合价发生变化，C项错误；由放电反应可得充电时的反应，B项正确。‎ ‎4. (2014·天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2‎ 锂硫电池的总反应为：2Li＋SLi2S 有关上述两种电池说法正确的是(　　)。‎ A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 ‎【答案】　B ‎【解析】　A项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，B项正确；C项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；D项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。‎ ‎5. (2014·大纲全国，9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是(　　)。‎ A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－‎ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：MH＋OH－―→H2O＋M＋e－‎ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 ‎【答案】　C ‎ 6．(2014·海南卷，16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋ 通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成 LiMnO2。回答下列问题：‎ ‎(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。‎ ‎(填字母)‎ ‎(2)电池正极反应式为_______________________________________________________。‎ ‎(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)MnO2 可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】　(1)b　a (2)Li＋ ＋ MnO2＋e－===LiMnO2‎ ‎(3)否　锂能与水发生反应 (4)3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O　2∶1‎ ‎ 7．(2013·安徽理综，10)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。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LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：‎ 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＋向负极移动 C．每转移0.1 mol电子，理论上生成‎20.7 g Pb D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转 ‎【答案】　D ‎【解析】　本题以热激活电池为载体考查电化学知识。A项，根据电池总反应可知正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO；B项，放电过程中，Li＋向正极移动；C项，因为每转移0.1 mol 电子，理论上生成 0.05 mol Pb，故其质量为0.05 mol× 207g·mol－1＝‎10.35 g；D项，常温时，由于作为电解质的无水LiClKCl 无法电离，电解质中无自由移动的离子，不能形成闭合回路，所以不导电，无电流。‎ ‎8．(2013·江苏，9)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是(　　)。‎ A．Mg电极是该电池的正极 B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C．石墨电极附近溶液的pH增大 D．溶液中Cl－向正极移动 ‎【答案】　C ‎【解析】　MgH2O2海水电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O2＋2e－===2OH－(由于电解质溶液为中性溶液，则生成OH－)，A、B项错误，C项正确；原电池电解质溶液中Cl－向负极移动，D项错误。‎ ‎9．(2013·全国新课标Ⅱ，11)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是(　　)。‎ A．电池反应中有NaCl生成 B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C．正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－‎ D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 ‎【答案】　B 生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。‎ ‎ 1．下列有关电池的说法不正确的是(　　)‎ A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极 C．氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化 D．原电池中一定发生了氧化还原反应 ‎【答案】　A ‎ 2．下列示意图中能构成原电池的是(　　)‎ ‎【答案】　B ‎【解析】　Cu、C与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。‎ ‎3．下列事实不能用原电池原理解释的是(　　)‎ A．将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中迅速反应放热 B．铁被钝化处理后不易腐蚀 C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后反应速率加快 D．镀层破损后，镀锌铁比镀锡铁更耐用 ‎【答案】　B ‎【解析】　将镁粉、铁粉和食盐一块加到水中，构成原电池装置，金属镁是负极，镁和水的反应是放热反应，形成原电池可以加快化学反应速率，能用原电池原理解释，A不符合题意；铁被钝化后，在金属表面会形成一层致密的金属氧化膜，保护内部金属不易被腐蚀，不能用原电池原理解释，B符合题意；纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量CuSO4溶液后，金属锌可以和硫酸铜反应置换出铜，Zn、Cu、硫酸会构成原电池装置，Zn为负极，使得Zn和硫酸的反应速率加快，能用原电池原理解释，C不符合题意；镀层破损后，镀锌铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Zn为负极，Fe为正极，Fe被保护，镀锡铁和潮湿空气形成的原电池中，金属Fe为负极，Sn为正极，Fe被腐蚀速率加快，镀锌铁比镀锡铁更耐用，能用原电池原理解释，D不符合题意。‎ ‎4．某小组进行电化学研究，甲同学设计如图的原电池装置，乙同学利用甲设计的装置及提供的药品与材料，不能完成的实验是(　　)‎ A．使甲同学的正极变为负极 B．设计一个新的原电池 C．在石墨电极上镀锌 D．使锌电极受到保护 ‎【答案】　C ‎【解析】　A项，将铜与石墨相连，以AgNO3溶液作电解质，铜为负极，正确；B项，铝－铜－AgNO3溶液、铝－铜－CuSO4溶液等均可以组成新的原电池，正确；C项，镀锌是电解池，错误；D项，锌、铝作电极，锌作正极，受到保护，正确。‎ ‎5．按如图所示装置进行实验，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 ‎ 6．将编号为①②③④的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①，①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出，③④相连时，③的质量减少；据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)‎ A．①③②④　　　　　　　 B．①③④②‎ C．③④②①　　 D．③①②④‎ ‎【答案】　B ‎【解析】　①②相连时，外电路电流从②流向①，说明②是正极；①比较活泼；①③相连时，③为正极，说明①比③活泼；②④相连时，②上有气泡逸出，说明②是正极，④比②活泼；③④相连时，③的质量减少，说明③是负极，③比④活泼，所以金属的活动性顺序为：①③④②。‎ ‎7．某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是(　　)‎ A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极 B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片 C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出 D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应 ‎【答案】　C ‎【解析】　Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B两项错误；若X为Fe，Y为C，电解质溶液为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极发生氧化反应，故D错误。‎ ‎8．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应 B．电极Ⅱ上发生还原反应，作原电池的正极 C．该原电池的总反应式为：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋‎ D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K＋移向负极区 ‎【答案】　C ‎ 9．电化学在日常生活中用途广泛，下图是镁—次氯酸钠燃料电池，电池总反应为：Mg＋ClO－＋H2O===Cl－＋Mg(OH)2↓，下列说法不正确的是(　　)‎ A．惰性电极上发生氧化反应 B．镁电极是该电池的负极 C．正极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－‎ D．进料口加入NaClO溶液，出口流出的为NaCl溶液 ‎【答案】　A ‎【解析】　由总反应可知镁发生氧化反应，“负氧正还原”，镁为负极，惰性电极上发生还原反应，A项错误，B项正确；负极反应为：Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2↓，正极反应为：ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－，C、D项正确。‎ ‎10．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～‎700 ℃‎，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O B．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋‎ C．放电时OH－向负极移动 D．当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子 ‎【答案】　D ‎ 11．关于如图微生物燃料电池结构示意图的说法：①微生物促进了电子的转移　②微生物所在电极区放电时发生还原反应　③放电过程中，H＋从正极区移向负极区　④正极反应式为：MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O正确的是(　　)‎ A．④　　 B．①③‎ C．①④　　 D．②③‎ ‎【答案】　C ‎ 12．钠离子电池具有资源广泛、价格低廉、环境友好、安全可靠的特点，特别适合于固定式大规模储能应用的需求。一种以Na2SO4水溶液为电解液的钠离子电池的总反应为：NaTi2(PO4)3＋2Na2NiFeⅡ(CN)6Na3Ti2(PO4)3＋2NaNiFeⅢ(CN)6(注：其中P的化合价为＋5，Fe的上标Ⅱ、Ⅲ代表其价态)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．放电时NaTi2(PO4)3在正极发生还原反应 B．放电时负极材料中的Na＋脱离电极进入溶液，同时溶液中的Na＋嵌入到正极材料中 C．该电池在较长时间的使用过程中电解质溶液中Na＋的浓度基本保持不变 D．充电过程中阳极反应式为：2NaNiFeⅢ(CN)6＋2Na＋＋2e－===2Na2NiFeⅡ(CN)6‎ ‎【答案】　D ‎【解析】　由题给反应可知放电时，FeⅡ转化为FeⅢ，发生氧化反应，负极的电极反应式为：2Na2NiFeⅡ(CN)6－2e－===2NaNiFeⅢ(CN)6＋2Na＋(该反应为充电时阴极的逆反应)，正极为NaTi2(PO4)3‎ 发生还原反应：NaTi2(PO4)3＋2e－＋2Na＋===Na3Ti2(PO4)3(该反应为充电时阳极的逆反应)。‎ ‎13．(1)分析如图所示的四个装置，回答下列问题：‎ ‎①装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为____________________________、___________________________。‎ ‎②装置c中产生气泡的电极为________电极(填“铁”或“铜”)，装置d中铜电极上的电极反应式为___________________________________。‎ ‎(2)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2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______________________。‎ ‎【答案】　(1)①2H＋＋2e－===H2↑　Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O　②铁　O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(2)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H2、金属铬易被稀硝酸钝化 ‎ 14.如图所示，是原电池的装置图。请回答：‎ ‎(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且做负极，则A电极上发生的电极反应式为________________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)‎ ‎(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如上图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为________。‎ ‎(3)若C为CuCl2溶液，Zn是________极，Cu极发生________反应，电极反应为________________________。反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：‎ 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为____________________________。‎ 若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池，消耗的O2在标准状况下的体积为________L。‎ ‎【答案】　(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 ‎(2)Cu　石墨　FeCl3溶液 ‎(3)负极　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小 ‎(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2‎ ‎ ‎ ‎15．某实验小组同学对电化学原理进行了一系列探究活动。‎ ‎(1)如图为某实验小组依据的氧化还原反应：(用离子方程式表示)________________________________。‎ 设计的原电池装置，反应前，电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差‎12 g，导线中通过________mol电子。‎ ‎(2)其他条件不变，若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，石墨电极反应式为_____________________，这是由于NH4Cl溶液显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示溶液显此性的原因_____________________________________，用吸管吸出铁片附近溶液少许置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，写出发生反应的离子方程式_____________________________________________，然后滴加几滴硫氰化钾溶液，溶液变红，继续滴加过量新制饱和氯水，颜色褪去，同学们对此做了多种假设，某同学的假设是：“溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。”如果＋3价铁被氧化为FeO，试写出该反应的离子方程式_______________________________________________。‎ ‎(3)如图其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n型，如图所示，‎ 一段时间后，在甲装置铜丝附近滴加酚酞试液，现象是________________，电极反应为________；乙装置中石墨(1)为________极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，乙装置中与铜丝相连石墨(2)电极上发生的反应式为________________________，产物常用________检验，反应的离子方程式为__________________________________________________________________。‎ ‎【答案】　(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　0.2‎ ‎(2)2H＋＋2e－===H2↑　酸性 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋‎ ‎2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ ‎2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋‎ ‎(3)溶液变红　O2＋2H2O＋4e－===4OH－　阴 ‎2Cl－－2e－===Cl2↑‎ 湿润的淀粉碘化钾试纸　Cl2＋2I－===2Cl－＋I2‎ ‎ ‎