2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第6章 第2講 原電池 化學(xué)電源（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)梳理與訓(xùn)練 第6章 第2講 原電池 化學(xué)電源（含解析） [考綱要求]　1.理解原電池的工作原理，能寫出常見(jiàn)的簡(jiǎn)單電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見(jiàn)的化學(xué)電源，認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。 1．概念和反應(yīng)本質(zhì) 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。 2．工作原理 以銅鋅原電池為例 　 (1)反應(yīng)原理 電極名稱 負(fù)極 正極 電極材料 鋅片 銅片 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沿導(dǎo)線流向Cu鹽橋中 離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極 (2)兩個(gè)裝置的比較 裝置Ⅰ中還原劑Zn與氧化劑Cu2＋直接接觸，易造成能量損耗；裝置Ⅱ鹽橋原電池中，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)，能避免能量損耗。 3．原電池的構(gòu)成條件 (1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。 (2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。 (3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。 深度思考 判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“” (1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極(　　) (2)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)(　　) (3)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)(　　) (4)其他條件均相同，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(　　) 答案　(1)√　(2)　(3)　(4)√ 題組一　原電池工作原理的考查 1．下面裝置中，能構(gòu)成原電池的是________(填序號(hào))。 答案?、冖堍蔻撷? 2．有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是(　　) A．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，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液 C．原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成 D．從理論上講，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池 答案　D 解析　CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化還原反應(yīng)；KCl和AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀易阻止原電池反應(yīng)的發(fā)生；作電極的不一定是金屬，如石墨棒也可作電極。 　規(guī)避原電池工作原理的4個(gè)失分點(diǎn) 1．原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極相接觸。 2．只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能通過(guò)設(shè)計(jì)成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 3．電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。 4．無(wú)論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。 題組二　原電池正、負(fù)極的判斷 3．下列有關(guān)原電池的說(shuō)法中正確的是(　　) A．在外電路中，電子由負(fù)極流向正極 B．在原電池中，相對(duì)較活潑的金屬作負(fù)極，不活潑的金屬作正極 C．原電池工作時(shí)，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生 D．原電池工作時(shí)，可能會(huì)伴隨著熱能變化 答案　AD 解析　B項(xiàng)，若是由鋁、鎂、氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池，則負(fù)極是鋁。 4．分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(　　) A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極 B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋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↑ 答案　B 解析　②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故Al是負(fù)極；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，A、C錯(cuò)；②中電池總反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正確；④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D錯(cuò)。 　原電池正、負(fù)極判斷方法 說(shuō)明　原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)。 考點(diǎn)二　原電池原理的“四”個(gè)基本應(yīng)用 1．用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，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)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。 2．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。 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．加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。 深度思考 1．電工經(jīng)常說(shuō)的一句口頭禪：“鋁接銅，瞎糊弄”，所以電工操作上規(guī)定不能把銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線連接在一起使用，試說(shuō)明原因：______________________________________。 答案　銅、鋁接觸在潮濕的環(huán)境中形成原電池，加快了鋁的腐蝕，易造成電路斷路 2．將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過(guò)量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液。請(qǐng)畫出產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系圖像。 答案　 一思兩變 1．將(2)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，請(qǐng)畫出產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系圖像。 答案　 2．將過(guò)量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，請(qǐng)畫出產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系圖像。 答案　 改變Zn與H＋反應(yīng)速率的方法 1．加入Cu或CuSO4，形成原電池，加快反應(yīng)速率，加入Cu不影響Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量減少，是否影響產(chǎn)生H2的量，應(yīng)根據(jù)Zn、H＋的相對(duì)量多少判斷。 2．加入強(qiáng)堿弱酸鹽，由于弱酸根與H＋反應(yīng)，使c(H＋)減小，反應(yīng)速率減小，但不影響生成H2的量。 題組一　判斷金屬的活潑性 1．有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)；⑤用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動(dòng)性順序是(　　) A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E 答案　B 解析　金屬與稀H2SO4溶液組成原電池，活潑金屬為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，H＋在正極電極表面得到電子生成H2，電子運(yùn)動(dòng)方向由負(fù)極→正極，電流方向則由正極→負(fù)極。在題述原電池中，AB原電池，A為負(fù)極；CD原電池，C為負(fù)極；AC原電池，A為負(fù)極；BD原電池，D為負(fù)極；E先析出，E不活潑。綜上可知，金屬活動(dòng)性順序：A>C>D>B>E。 2．有A、B、C、D四種金屬，做如下實(shí)驗(yàn)：①將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕；②將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈；③將銅浸入B的鹽溶液里，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) A．A＞B＞C＞D B．C＞D＞A＞B C．D＞A＞B＞C D．A＞B＞D＞C 答案　C 解析?、貯與B用導(dǎo)線連接后浸入電解質(zhì)溶液中會(huì)構(gòu)成原電池，B不易腐蝕，說(shuō)明B為原電池的正極，金屬活動(dòng)性A＞B；②A、D與等物質(zhì)的量濃度的鹽酸反應(yīng)，D比A反應(yīng)劇烈，金屬活動(dòng)性D＞A；③根據(jù)置換反應(yīng)規(guī)律，Cu不能置換出B，說(shuō)明金屬活動(dòng)性B＞Cu；Cu能置換出C，說(shuō)明金屬活動(dòng)性Cu＞C。則四種金屬活動(dòng)性的排列順序是D＞A＞B＞C。 比較金屬活潑性的“三種方法” 1．根據(jù)原電池：一般情況下，負(fù)極大于正極。 2．根據(jù)電解池：易得電子的金屬陽(yáng)離子，相應(yīng)金屬的活動(dòng)性較弱。 3．根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表。 題組二　設(shè)計(jì)原電池，畫出裝置圖 3．請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強(qiáng)弱。請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式，負(fù)極________________________________________________________________________， 正極________________________________________________________________________， 并在方框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，并標(biāo)出外電路電子流向。 答案　Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ “裝置圖”常見(jiàn)失分點(diǎn)提示 1．不注明電極材料名稱或元素符號(hào)。 2．不畫出電解質(zhì)溶液(或畫出但不標(biāo)注)。 3．誤把鹽橋畫成導(dǎo)線。 4．不能連成閉合回路。 考點(diǎn)三　化學(xué)電源的工作原理 1．日常生活中的三種電池 (1)堿性鋅錳干電池——一次電池 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===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)鋅銀電池——一次電池 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。 (3)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Pb，正極材料是PbO2。 (1)放電時(shí)的反應(yīng) ①負(fù)極反應(yīng)：Pb＋SO－2e－===PbSO4； ②正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； ③總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 (2)充電時(shí)的反應(yīng) ①陰極反應(yīng)：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； ②陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； ③總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 2．“高效、環(huán)境友好”的燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。 種類 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＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 電池總反應(yīng)式 2H2＋O2===2H2O 深度思考 1．可充電電池充電時(shí)電極與外接電源的正、負(fù)極如何連接？ 答案　 2．(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH____________________________。(填“減小”、“增大”或“不變”) (2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH________。(填“減小”、“增大”或“不變”) 答案　(1)減小　減小　(2)減小　增大 題組一　判斷正、負(fù)極，書(shū)寫化學(xué)電源電極反應(yīng)式 1．Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電池的負(fù)極材料為_(kāi)_________，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)______________________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)____________________________________________。 答案　(1)鋰　4Li－4e－===4Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ 解析　分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOCl2得電子，被還原，為氧化劑。 (1)負(fù)極材料為L(zhǎng)i(還原劑)，4Li－4e－===4Li＋。 (2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。 2．Mg－AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式為2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－ 試書(shū)寫該電池的正、負(fù)極電極反應(yīng)式。 答案　負(fù)極：Mg－2e－===Mg2＋ 正極：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－ 3．鋁－空氣海水電池：以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。 電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 負(fù)極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________。 答案　4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書(shū)寫的一般步驟 “加減法”書(shū)寫電極反應(yīng)式 1．先確定原電池的正、負(fù)極，列出正、負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。 2．注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽(yáng)離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH－，若電解質(zhì)溶液為酸性，則H＋必須寫入正極反應(yīng)式中，O2生成水。 3．正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書(shū)寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。 題組二　“一池多變”的燃料電池 4．以甲烷燃料電池為例來(lái)分析不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書(shū)寫。 (1)酸性介質(zhì)(如H2SO4) 負(fù)極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)式：___________________________________________________________。 答案　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 2O2＋8e－＋8H＋===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O (2)堿性介質(zhì)(如KOH) 負(fù)極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)式：_____________________________________________________________。 答案　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－) 負(fù)極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)式：___________________________________________________________。 答案　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋2O2===CO2＋2H2O (4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下 負(fù)極：________________________________________________________________________； 正極：________________________________________________________________________； 總反應(yīng)式：_________________________________________________________。 答案　CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 2O2＋8e－＋4CO2===4CO CH4＋2O2===CO2＋2H2O 熟記“離子趨向”，抓住“電荷守恒”，熟練書(shū)寫 燃料電池電極反應(yīng)式 1．陽(yáng)離子趨向正極，在正極上參與反應(yīng)，在負(fù)極上生成(如H＋)；陰離子趨向負(fù)極，在負(fù)極上參與反應(yīng)，在正極上生成(如：OH－、O2－、CO)。 2．“－ne－”是正電荷，“＋ne－”是負(fù)電荷，依據(jù)電荷守恒配平其他物質(zhì)的系數(shù)。 3．電池總反應(yīng)式＝正極反應(yīng)式＋負(fù)極反應(yīng)式。 題組三　“久考不衰”的可逆電池 5．一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6molL－1的KOH溶液。 (1)寫出放電時(shí)的正、負(fù)極電極反應(yīng)式。 答案　負(fù)極：H2－2e－＋2OH－===2H2O 正極：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－ (2)寫出充電時(shí)的陰、陽(yáng)極電極反應(yīng)式。 答案　陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 陽(yáng)極：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O 考點(diǎn)四　鹽橋原電池的專題突破 1．鹽橋的組成和作用 (1)鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。 (2)鹽橋的作用：①連接內(nèi)電路，形成閉合回路；②平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。 2．單池原電池和鹽橋原電池的對(duì)比 圖1和圖2兩裝置的相同點(diǎn)：正負(fù)極、電極反應(yīng)、總反應(yīng)、反應(yīng)現(xiàn)象。 負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋ 正極：Cu2＋＋2e－===Cu 總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 不同點(diǎn)：圖1中Zn在CuSO4溶液中直接接觸Cu2＋，會(huì)有一部分Zn與Cu2＋直接反應(yīng)，該裝置中既有化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，又有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能，裝置的溫度會(huì)升高。 圖2中Zn和CuSO4溶液分別在兩個(gè)池子中，Zn與Cu2＋不直接接觸，不存在Zn與Cu2＋直接反應(yīng)的過(guò)程，所以僅是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。 關(guān)鍵點(diǎn)：鹽橋原電池中，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)。 深度思考 1．能用金屬代替鹽橋嗎？ 答案　不可以，在電路接通的情況下，這個(gè)鹽橋只是整個(gè)回路的一部分，隨時(shí)要保持電中性，瓊膠作為鹽橋因其中含有兩種離子，可以與溶液中的離子交換，從而達(dá)到傳導(dǎo)電流的目的，而且瓊膠本身可以容納離子在其中運(yùn)動(dòng)；若用金屬代替鹽橋，電子流向一極后不能直接從另一極得到補(bǔ)充，必然結(jié)果就是向另一極釋放金屬陽(yáng)離子或者溶液中的金屬陽(yáng)離子在電子流出的那一極得電子析出金屬，從而降低了整個(gè)電池的電勢(shì)。所以，只有自由電子是不夠的，應(yīng)該有一個(gè)離子的通道即“鹽橋”。 2．在有鹽橋的銅鋅原電池中，電解質(zhì)溶液的選擇為什么要與電極材料的陽(yáng)離子相同？如Zn極對(duì)應(yīng)的是硫酸鋅，能不能是氯化銅或者氯化鈉？ 答案　可以，如果該溶液中溶質(zhì)的陽(yáng)離子對(duì)應(yīng)的金屬單質(zhì)比電極強(qiáng)的話沒(méi)有問(wèn)題。因?yàn)樨?fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)只是Zn的溶解而已。但是如果比電極弱的話，例如硫酸銅，鋅就會(huì)置換出銅，在表面形成原電池，減少供電量。使用鹽橋就是為了避免這種情況，至于電解液要跟電極相同那只是一個(gè)做題的技巧，具體問(wèn)題具體分析就行。 題組一　根據(jù)裝置明確原理 1．根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是(　　) A．燒杯a中的溶液pH降低 B．燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng) C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑ 答案　B 解析　由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高。燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋。 2．如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其保持平衡，然后小心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不考慮兩球的浮力變化)(　　) A．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端高B端低 B．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端低B端高 C．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高 D．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高B端低 答案　C 解析　當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，構(gòu)成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，電極反應(yīng)式分別為 負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋， 正極：Cu2＋＋2e－===Cu， 銅球質(zhì)量增加，鐵球質(zhì)量減少，杠桿A端低B端高。 題組二　平衡移動(dòng)與“鹽橋”作用 3．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　) A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極 答案　D 解析　由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被還原，I－失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)Fe3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；D項(xiàng)在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，D不正確。 4．下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O”設(shè)計(jì)成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40%NaOH溶液。 下列敘述中正確的是(　　) A．甲組操作時(shí)，電流表(A)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．甲組操作時(shí)，溶液顏色變淺 C．乙組操作時(shí)，C2作正極 D．乙組操作時(shí)，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I2＋2e－===2I－ 答案　AD 解析　裝置Ⅰ中的反應(yīng)，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O，當(dāng)加入適量濃鹽酸時(shí)，平衡向右移動(dòng)，有電子轉(zhuǎn)移，但電子不會(huì)沿導(dǎo)線通過(guò)，所以甲組操作時(shí)，電流表(A)指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深；向裝置ⅡB燒杯中加入NaOH溶液中，AsO－2e－＋H2O===AsO＋2H＋，電子沿導(dǎo)線到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2為負(fù)極，C1為正極。 1.當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時(shí)，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，電流表指針示數(shù)為零；當(dāng)電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn)，暗示電路中電子流向相反，說(shuō)明化學(xué)平衡移動(dòng)方向相反。 2．電子流向的分析方法 改變條件，平衡移動(dòng)；平衡移動(dòng)，電子轉(zhuǎn)移； 電子轉(zhuǎn)移，判斷區(qū)域；根據(jù)區(qū)域，判斷流向； 根據(jù)流向，判斷電極。 探究高考　明確考向 江蘇五年高考 1．(xx江蘇，1)燃料電池能有效提高能源利用率，具有廣泛的應(yīng)用前景。下列物質(zhì)均可用作燃料電池的燃料，其中最環(huán)保的是(　　) A．甲醇 B．天然氣 C．液化石油氣 D．氫氣 答案　D 解析　甲醇、天然氣(CH4)、液化石油氣(氣態(tài)烴)燃燒均生成CO2和H2O，CO2會(huì)造成溫室效應(yīng)，氫氣燃燒只生成H2O，因此最環(huán)保的是氫氣，D項(xiàng)正確。 2．(xx江蘇，9)Mg－H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．Mg電極是該電池的正極 B．H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) C．石墨電極附近溶液的pH增大 D．溶液中Cl－向正極移動(dòng) 答案　C 解析　Mg－H2O2－海水電池，活潑金屬(Mg)作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Mg－2e－===Mg2＋，H2O2在正極(石墨電極)發(fā)生還原反應(yīng)：H2O2＋2e－===2OH－(由于電解質(zhì)為中性溶液，則生成OH－)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；原電池電解質(zhì)溶液中Cl－向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(xx江蘇，11)下圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B．裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 答案　C 解析　太陽(yáng)能電池利用光能轉(zhuǎn)化為電能可直接作用于工作馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化；在裝置X中，電解水生成H2、O2，實(shí)現(xiàn)了電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化；在裝置Y中構(gòu)成燃料電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，作用于馬達(dá)實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，A、D錯(cuò)誤；氫氧燃料電池的負(fù)極上應(yīng)是H2參加反應(yīng)，B錯(cuò)誤；裝置X能利用光能實(shí)現(xiàn)H2、O2、H2O的循環(huán)再生，C正確。 各省市兩年高考 1．(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，12)xx3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D．放電時(shí)，溶液中Li＋從b向a遷移 答案　C 解析　圖示所給出的是原電池裝置。A項(xiàng)，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負(fù)極，即b為負(fù)極，a為正極，故正確；B項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，故正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素，鋰元素的化合價(jià)沒(méi)有變化，故不正確；D項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，鋰離子應(yīng)向正極(a極)遷移，故正確。 2．(xx天津理綜，6)已知：鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)ixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2 鋰硫電池的總反應(yīng)為2Li＋SLi2S 有關(guān)上述兩種電池說(shuō)法正確的是(　　) A．鋰離子電池放電時(shí)，Li＋向負(fù)極遷移 B．鋰硫電池充電時(shí)，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng) C．理論上兩種電池的比能量相同 D．下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電 答案　B 解析　鋰離子電池放電時(shí)，為原電池，陽(yáng)離子Li＋移向正極，A錯(cuò)誤；鋰硫電池充電時(shí)，為電解池，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)生成Li，B正確；電池的比能量是指參與電極反應(yīng)的單位質(zhì)量的電極材料放出電能的多少，兩種電池材料不同，顯然其比能量不同，C錯(cuò)誤；由圖可知，鋰離子電池的電極材料為C和LiCoO2，應(yīng)為該電池放電完全所得產(chǎn)物，而鋰硫電池的電極材料為L(zhǎng)i和S，應(yīng)為該電池充電完全所得產(chǎn)物，故此時(shí)應(yīng)為鋰硫電池給鋰離子電池充電的過(guò)程，D錯(cuò)誤。 3．(xx浙江理綜，11)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金。該電池在充電過(guò)程中的總反應(yīng)方程式是： Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO 下列說(shuō)法正確的是(　　) A．NiMH電池放電過(guò)程中，正極的電極反應(yīng)式為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－ B．充電過(guò)程中OH－離子從陽(yáng)極向陰極遷移 C．充電過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M還原 D．NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液 答案　A 解析　A項(xiàng)，放電過(guò)程中，NiOOH得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，該項(xiàng)正確；B項(xiàng)，充電過(guò)程中發(fā)生電解池反應(yīng)，OH－從陰極向陽(yáng)極遷移，該項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，充電過(guò)程中，陰極M得到電子，M被還原，H2O中的H化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化，該項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，NiMH在KOH溶液、氨水中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(xx大綱全國(guó)卷，9)下圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬氫化物鎳電池(MH—Ni電池)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電時(shí)正極反應(yīng)為NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－ B．電池的電解液可為KOH溶液 C．充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為MH＋OH－―→H2O＋M＋e－ D．MH是一類儲(chǔ)氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高 答案　C 解析　A項(xiàng)，在原電池的負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，在原電池的正極發(fā)生的是還原反應(yīng)，分析化合價(jià)的升降，正確；B項(xiàng)，因?yàn)樵撾姵貫榻饘贇浠镦囯姵?，又有Ni(OH)2等產(chǎn)生，因此可用堿性溶液作電解質(zhì)溶液，正確；C項(xiàng)，該反應(yīng)為放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，氫密度越大，單位體積內(nèi)放出的電量越多，電池的能量密度越高，正確。 5．(xx福建理綜，11)某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2===2AgCl。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．正極反應(yīng)為AgCl＋e－===Ag＋Cl－ B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變 D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子 答案　D 解析　根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出Cl2得電子，Ag失電子，所以在原電池中Cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，Ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為Cl2＋2e－===2Cl－，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上Ag失電子生成的Ag＋隨即與附近的Cl－反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時(shí)，負(fù)極生成0.01molAg＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗0.01molCl－，由于電荷守恒，同時(shí)有0.01molH＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)溶液中，D項(xiàng)正確。 6．(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，11)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．電池反應(yīng)中有NaCl生成 B．電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價(jià)鋁離子 C．正極反應(yīng)為NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－ D．鈉離子通過(guò)鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng) 答案　B 解析　結(jié)合蓄電池裝置圖，利用原電池原理分析相關(guān)問(wèn)題。A項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)為Na－e－===Na＋，正極反應(yīng)為NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，故電池反應(yīng)中有NaCl生成；B項(xiàng)，電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原二價(jià)鎳離子；C項(xiàng)，正極上NiCl2發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D項(xiàng)，鈉在負(fù)極失電子，被氧化生成Na＋，Na＋通過(guò)鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng)。 7．(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，10)銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故，根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理，在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．處理過(guò)程中銀器一直保持恒重 B．銀器為正極，Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C．該過(guò)程中總反應(yīng)為2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl 答案　B 解析　鋁質(zhì)容器、變黑的銀器及食鹽溶液構(gòu)成原電池裝置，鋁作負(fù)極，變質(zhì)的銀器作正極。負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋，正極反應(yīng)式為Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。Al3＋與S2－在溶液中不能大量共存，能發(fā)生水解相互促進(jìn)反應(yīng)2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故原電池總反應(yīng)為2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；A項(xiàng)，原電池反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，銀器中Ag2S被還原成Ag，質(zhì)量減輕，A項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，黑色褪去的原因是黑色的Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8．(xx安徽理綜，10)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無(wú)水LiCl－KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．正極反應(yīng)式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放電過(guò)程中，Li＋向負(fù)極移動(dòng) C．每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成20.7gPb D．常溫時(shí)，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì)，指針不偏轉(zhuǎn) 答案　D 解析　正極應(yīng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；放電時(shí)為原電池，陽(yáng)離子移向正極，B錯(cuò)誤；每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，根據(jù)電子守恒，應(yīng)生成0.05molPb，質(zhì)量為10.35g，C錯(cuò)誤；常溫下，電解質(zhì)不能熔融形成自由移動(dòng)的離子，所以不能導(dǎo)電，故指針不偏轉(zhuǎn)，D正確。 9．(xx高考試題組合)(1)[xx廣東理綜，33(2)(3)]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)下圖)，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以銅片為電極之一，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__________。 ③甲乙兩種原電池可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是________，其原因是____________。 ④根據(jù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在上述的材料中應(yīng)選__________作陽(yáng)極。 (2)[xx北京理綜，26(4)]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下： ①Pt電極上發(fā)生的是________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”) ②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：_________________________________________________。 答案　(1)①(或其他合理答案) ②電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出 ③甲　在甲裝置中，負(fù)極不和Cu2＋接觸，避免了Cu2＋直接與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)而使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能 ④鋅片 (2)①還原?、贜O＋O2－－2e－===NO2 解析　(1)①根據(jù)題給條件和原電池的構(gòu)成條件可得： a．若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)組成原電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，Zn插入到ZnSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 b．若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)組成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，F(xiàn)e插入到FeSO4(aq)中，Cu插入到CuSO4(aq)中。 c．注意，畫圖時(shí)要注意電極名稱，電極材料，電解質(zhì)溶液名稱(或化學(xué)式)，并形成閉合回路。 ②由于金屬活動(dòng)性Zn＞Fe＞Cu，鋅片或鐵片作負(fù)極，由于Zn或Fe直接與CuSO4溶液接觸，工作一段時(shí)間后，負(fù)極逐漸溶解，表面有紅色固體析出。 ③帶有鹽橋的甲原電池中負(fù)極沒(méi)有和CuSO4溶液直接接觸，二者不會(huì)直接發(fā)生置換反應(yīng)，化學(xué)能不會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，而是幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能；而原電池乙中的負(fù)極與CuSO4溶液直接接觸，兩者會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，化學(xué)能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能。 ④由犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法可得，鐵片作正極(陰極)時(shí)被保護(hù)，作負(fù)極(陽(yáng)極)時(shí)被腐蝕，所以應(yīng)選擇比鐵片更活潑的鋅作負(fù)極(陽(yáng)極)才能有效地保護(hù)鐵不被腐蝕。 (2)由圖示可知原電池發(fā)生反應(yīng)為2NO＋O2===2NO2，NO為還原劑，O2為氧化劑，O2在Pt電極得電子發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－===2O2－。NO在NiO電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：NO＋O2－－2e－===NO2。 練出高分 一、單項(xiàng)選擇題 1．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)法中不正確的是(　　) A．由Al、Cu、稀H2SO4組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋ B．由Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋ D．由Al、Cu、濃硝酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋ 答案　C 解析　由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負(fù)極材料是Fe，反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，C錯(cuò)。 2．鉛酸蓄電池是目前應(yīng)用普遍的化學(xué)電池，新型液流式鉛酸蓄電池以可溶的甲基磺酸鉛為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋4H＋2Pb2＋＋2H2O 下列有關(guān)新型液流式鉛酸蓄電池的說(shuō)法不正確的是(　　) A．放電時(shí)，蓄電池由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．充放電時(shí)，溶液的導(dǎo)電能力變化不大 C．放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為Pb－2e－===Pb2＋ D．充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式為Pb2＋＋4OH－＋2e－===PbO2＋2H2O 答案　D 解析　放電時(shí)電極反應(yīng)式為 負(fù)極：Pb－2e－===Pb2＋ 正極：PbO2＋2e－＋4H＋===Pb2＋＋2H2O 充電時(shí)電極反應(yīng)式為 陰極：Pb2＋＋2e－===Pb 陽(yáng)極：Pb2＋＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋ 放電時(shí)消耗4個(gè)H＋，而產(chǎn)生2個(gè)Pb2＋，充電時(shí)，消耗2個(gè)Pb2＋，但產(chǎn)生4個(gè)H＋，所以充放電時(shí)，溶液的導(dǎo)電能力變化不大，B正確，D錯(cuò)誤。 3．由于具有超低耗電量、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，LED產(chǎn)品越來(lái)越受人歡迎。下圖是氫氧燃料電池驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的裝置。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)處通入氧氣，b處通入氫氣 B．該裝置中只涉及兩種形式的能量轉(zhuǎn)化 C．電池正極電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．P－型半導(dǎo)體連接的是電池負(fù)極 答案　C 解析　根據(jù)電子移向，a處應(yīng)通H2，b處應(yīng)通O2，A錯(cuò)誤；在該裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能等，B錯(cuò)誤；P－型半導(dǎo)體連接的是電池正極，D錯(cuò)誤。 4．某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí)，該電池工作原理見(jiàn)下圖。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)為CH4，b為CO2 B．CO向正極移動(dòng) C．此電池在常溫時(shí)也能工作 D．正極電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－===2CO 答案　D 解析　電極反應(yīng)式為 負(fù)極：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 正極：2O2＋8e－＋4CO2===4CO 根據(jù)圖示中電子的移向，可以判斷a處通甲烷，b處通O2，CO應(yīng)移向負(fù)極，由于是熔融鹽，所以此電池在常溫下不能工作。 5．鋰空氣電池作為新一代大容量電池而備受矚目，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)鋰空氣電池的說(shuō)法不正確的是(　　) A．隨著電極反應(yīng)的不斷進(jìn)行，正極附近的電解液pH不斷升高 B．若把堿性電解液換成固體氧化物電解質(zhì)，則正極會(huì)因?yàn)樯蒐i2O而引起碳孔堵塞，不利于正極空氣的吸附 C．放電時(shí)，當(dāng)有22.4LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)被還原時(shí)，溶液中有4molLi＋從左槽移動(dòng)到右槽 D．鋰空氣電池又稱作“鋰燃料電池”，其總反應(yīng)方程式為4Li＋O2===2Li2O 答案　D 解析　電極反應(yīng)式為 負(fù)極：4Li－4e－===4Li＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ A項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)可以判斷該項(xiàng)正確；B項(xiàng)，固體氧化物能傳導(dǎo)O2－，然后和負(fù)極生成的Li＋反應(yīng)生成Li2O而造成堵塞，正確；C項(xiàng)，根據(jù)兩個(gè)電極反應(yīng)式可以判斷該項(xiàng)正確；D項(xiàng)應(yīng)為4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。 二、不定項(xiàng)選擇題 6．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向左側(cè)電極 B．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陽(yáng)離子交換膜 C．電極A極反應(yīng)式為2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．當(dāng)有4.48LNO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為0.8mol 答案　BC 解析　電極反應(yīng)式為 負(fù)極：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O 正極：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－ B項(xiàng)，因?yàn)闉閴A性介質(zhì)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜；C項(xiàng)，應(yīng)生成H2O，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，根據(jù)正極反應(yīng)式轉(zhuǎn)移電子為24＝0.8mol。 7．液體燃料電池相比于氣體燃料電池具有體積小，無(wú)需氣體存儲(chǔ)裝置等優(yōu)點(diǎn)。一種以肼(N2H4)為燃料的電池裝置如圖所示。該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH作為電解質(zhì)。下列關(guān)于該燃料電池的敘述不正確的是(　　) A．電流從左側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向右側(cè)電極 B．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為N2H4＋4OH－－4e－===N2＋4H2O C．該燃料電池的電極材料應(yīng)采用多孔導(dǎo)電材料，以提高電極反應(yīng)物質(zhì)在電極表面的吸附量，并使它們與電解質(zhì)溶液充分接觸 D．該燃料電池持續(xù)放電時(shí)，K＋從負(fù)極向正極遷移，因而離子交換膜需選用陽(yáng)離子交換膜 答案　AD 解析　根據(jù)圖示，電極反應(yīng)式為 負(fù)極：N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ A項(xiàng)，電流從右側(cè)電極經(jīng)負(fù)載流向左側(cè)電極；D項(xiàng)，燃料電池持續(xù)放電時(shí)，OH－從正極區(qū)移向負(fù)極區(qū)，所以應(yīng)選用陰離子交換膜。 8．銀制器皿表面日久因生成Ag2S而變黑，可進(jìn)行如下處理：將表面發(fā)黑的銀器浸入盛有食鹽水的鋁質(zhì)容器中(如圖)，一段時(shí)間后黑色褪去。有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．該處理過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．銀器為正極，Ag2S還原為單質(zhì)銀 C．Ag2S溶解于食鹽水生成了AgCl D．鋁質(zhì)容器為陽(yáng)極，其質(zhì)量變輕 答案　B 解析　A項(xiàng)該處理過(guò)程是構(gòu)成了原電池裝置，是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A、D都錯(cuò)誤；由于鋁比較活潑，作負(fù)極，銀器為正極，Ag2S還原為單質(zhì)銀，B正確，C錯(cuò)誤。 三、非選擇題 9．(1)鐵是用途最廣的金屬材料之一，但生鐵易生銹。請(qǐng)討論電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有關(guān)鐵的性質(zhì)。 ①某原電池裝置如圖所示，上圖右側(cè)燒杯中的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________，左側(cè)燒杯中的c(Cl－)____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 ②已知下圖甲、乙兩池的總反應(yīng)式均為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，且在同側(cè)電極(指均在“左電極”或“右電極”)產(chǎn)生H2。請(qǐng)?jiān)趦沙厣蠘?biāo)出電極材料(填“Fe”或“C”)。 (2)用高鐵(Ⅵ)酸鹽設(shè)計(jì)的高鐵(Ⅵ)電池是一種新型可充電電池，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，放電時(shí)的總反應(yīng)為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 ①寫出正極反應(yīng)式：____________________________________________________。 ②用高鐵(Ⅵ)電池作電源，以Fe作陽(yáng)極，以Cu作陰極，對(duì)足量KOH溶液進(jìn)行電解，當(dāng)電池中有0.2molK2FeO4反應(yīng)時(shí)，則在電解池中生成H2________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。 答案　(1)①2H＋＋2e－===H2↑　增大 ②甲池中：左—Fe，右—C，乙池中：左—Fe，右—C (2)①FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－ ②6.72 解析　(1)①原電池反應(yīng)中Fe作負(fù)極，石墨棒作正極，右側(cè)燒杯中電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。由于平衡電荷的需要，鹽橋中的Cl－向負(fù)極遷移，故NaCl溶液中c(Cl－)增大。②裝置乙是電解裝置，陰極(右側(cè))產(chǎn)生H2，同時(shí)根據(jù)電池的總反應(yīng)式可知Fe只能作陽(yáng)極(左側(cè))。由已知條件知，在裝置甲中，F(xiàn)e作原電池的負(fù)極，在左側(cè)，C作原電池的正極，在右側(cè)。(2)②以轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為橋梁建立K2FeO4和H2的物質(zhì)的量的關(guān)系：2K2FeO4～3H2，由此可知生成H20.3mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L。 10．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1molL－1，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。 回答下列問(wèn)題： (1)此原電池的正極是石墨__________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。 (2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。 (3)兩燒杯中的電極反應(yīng)式分別為 甲________________________________________________________________________； 乙________________________________________________________________________。 (4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5molL－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_(kāi)___mol。 答案　(1)a　還原 (2)乙 (3)MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O 5Fe2＋－5e－===5Fe3＋ (4)0.5 解析　(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí)，SO向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。(4)溶液中的MnSO4濃度由1molL－1變?yōu)?.5molL－1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過(guò)程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5molL－10.2L＝0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol5＝0.5mol。 11．(1)分析如圖所示的四個(gè)裝置，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： ①裝置a和b中鋁電極上的電極反應(yīng)式分別為_(kāi)_______________________________________、________________________________________________________________________。 ②裝置c中產(chǎn)生氣泡的電極為_(kāi)_______電極(填“鐵”或“銅”)，裝置d中銅電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________