第11講原電池1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：以鋅銅原電池為例，從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負(fù)極，會(huì)書寫其電極反應(yīng)式。2.變化觀念與平衡思想：進(jìn)一步理解化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的過程變化，并能理解帶有鹽橋原電池的實(shí)用性。3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過對(duì)常見化學(xué)電源的分析，建立對(duì)原電池過程系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的思維模型，提高對(duì)原電池本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。4.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：增強(qiáng)科技意識(shí)，染。一、原電池的工作原理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)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。2.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。3.銅鋅原電池工作原理①電子移動(dòng)方向：鋅失電子逐漸溶解變成Zn2＋進(jìn)入溶液，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極。②離子移動(dòng)方向：陰離子向負(fù)極移動(dòng)(如SOeq\o\al(2－,4))，陽離子向正極移動(dòng)(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正極上得電子形成氫氣在銅片上冒出)。③兩極電極反應(yīng)式負(fù)極(鋅極)：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反應(yīng))。正極(銅極)：2H＋＋2e－=H2(還原反應(yīng))?？偡磻?yīng)：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。4.原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。(2)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)速率增大。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)速率增大。(3)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)。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。(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源①拆分反應(yīng)：將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。②選擇電極材料：將還原劑（一般為比較活潑的金屬）作負(fù)極，活潑性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。如果還原劑不是金屬而是其它還原性物質(zhì)，可選擇惰性電極——石墨棒、鉑片作負(fù)極。③構(gòu)成閉合回路：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如溶解于溶液中的空氣)。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器進(jìn)行（中間連接鹽橋），則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽離子。④畫裝置圖：結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫出原電池裝置圖，標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等。5.一般電極反應(yīng)式的書寫方法(1)判斷原電池的正、負(fù)極，即找出氧化劑和還原劑。(2)結(jié)合介質(zhì)的酸堿性確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。(3)寫出電極反應(yīng)式，將兩式相加得總反應(yīng)式。二、原電池的應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快，例如，在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，從而形成Cu－Zn微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱例如，有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。由此可判斷出a是負(fù)極、b是正極，且金屬活動(dòng)性：a>b。3．設(shè)計(jì)原電池理論上，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計(jì)成原電池。(1)電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽離子。(2)電池的電極材料必須能導(dǎo)電。①活動(dòng)性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極。②金屬和非金屬。如鋅作負(fù)極，石墨棒作正極。③金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，PbO2作正極。④惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩電極均可用Pt。三、化學(xué)電源一次電池1．化學(xué)電源(1)化學(xué)電源的分類原電池是化學(xué)電源的雛形，常分為如下三類：①一次電池：也叫做干電池，放電后不可再充電。②二次電池：又稱可充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。③燃料電池：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。(2)判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)①比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。②比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是W·kg－1或W·L－1。③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。(3)化學(xué)電池的回收利用使用后的廢棄電池中含有大量的重金屬、酸和堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會(huì)給土壤、水源等造成嚴(yán)重的污染。廢棄電池要進(jìn)行回收利用。(4)化學(xué)電源的發(fā)展方向小型化、供電方便、工作壽命長(zhǎng)、不需要維護(hù)的電池受到人們的青睞。如鎳氫電池、鋰離子電池等。一次電池：（1）鋅錳干電池普通鋅錳干電池堿性鋅錳干電池示意圖構(gòu)造負(fù)極：鋅正極：石墨棒電解質(zhì)溶液：氯化銨和氯化鋅負(fù)極反應(yīng)物：鋅粉正極反應(yīng)物：二氧化錳電解質(zhì)溶液：氫氧化鉀工作原理負(fù)極：Zn－2e－＋2NHeq\o\al(＋,4)Zn(NH3)eq\o\al(2＋,2)＋2H＋正極：2MnO2＋2H＋＋2e－2MnO(OH)總反應(yīng)：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－Zn(OH)2正極：2MnO2＋2H2O＋2e－2MnO(OH)＋2OH－總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O2MnO(OH)＋Zn(OH)2(2)銀鋅電池——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)鋰電池——一次電池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LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。①負(fù)極材料為鋰，電極反應(yīng)為8Li－8e－===8Li＋。②正極的電極反應(yīng)為3SOCl2＋8e－===2S＋SOeq\o\al(2－,3)＋6Cl－。四、二次電池1．鉛蓄電池鉛蓄電池是常見的二次電池，其放電反應(yīng)和充電反應(yīng)表示如下：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O(1)負(fù)極是Pb，正極是PbO2，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液。(2)放電反應(yīng)原理①負(fù)極反應(yīng)式是Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－PbSO4；②正極反應(yīng)式是PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－PbSO4＋2H2O；③放電過程中，負(fù)極質(zhì)量的變化是增大，H2SO4溶液的濃度減小。(3)充電反應(yīng)原理①陰極(還原反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4＋2e－Pb＋SOeq\o\al(2－,4)；②陽極(氧化反應(yīng))反應(yīng)式是PbSO4＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)；③充電時(shí)，鉛蓄電池正極與直流電源正極相連，負(fù)極與直流電源負(fù)極相連。即“負(fù)極接負(fù)極，正極接正極”。2．鋰離子電池電極電極反應(yīng)負(fù)極嵌鋰石墨(LixCy)：LixCy－xe－xLi＋＋Cy正極鈷酸鋰(LiCoO2)：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－LiCoO2總反應(yīng)LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy反應(yīng)過程：放電時(shí)，Li＋從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鈷酸鋰晶體中，充電時(shí)，Li＋從鈷酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正極、負(fù)極之間完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化?！痉椒记伞炕瘜W(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫(1)由裝置圖或電池總反應(yīng)式確定電池的正極、負(fù)極及各極反應(yīng)物。(2)電解質(zhì)溶液中的其他離子的影響，若陰離子與負(fù)極產(chǎn)生的陽離子不共存，該陰離子寫入負(fù)極反應(yīng)式。(3)原電池的正極材料多數(shù)只起導(dǎo)電作用，而化學(xué)電源的正極材料大多數(shù)參與電極反應(yīng)。五、燃料電池1．燃料電池燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。燃料電池工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。2．氫氧燃料電池是一種清潔高效的燃料電池(1)基本構(gòu)造(2)工作原理酸性電解質(zhì)(H2SO4)堿性電解質(zhì)(KOH)負(fù)極反應(yīng)2H2－4e－4H＋2H2－4e－＋4OH－4H2O正極反應(yīng)O2＋4e－＋4H＋2H2OO2＋4e－＋2H2O4OH－總反應(yīng)2H2＋O22H2O3.能量轉(zhuǎn)換所有的燃燒均為放熱反應(yīng)，若能量以電的形式向外釋放，則形成燃料電池，所以燃料電池的總方程式類似燃燒的總方程式，只不過條件不同而已。理論上來說，所有的燃燒反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超過80%，由燃料電池組合成的發(fā)電站被譽(yù)為“綠色發(fā)電站”。4．燃料電池電極的書寫方法電極的負(fù)極反應(yīng)物一定是燃料，正極反應(yīng)物為O2或空氣。據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，負(fù)極燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)。特別注意電解質(zhì)溶液酸堿性不同的區(qū)別。可根據(jù)電荷守恒來配平電極反應(yīng)式?！痉椒记伞咳剂想姵仉姌O反應(yīng)式書寫的注意事項(xiàng)(1)燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料的燃燒，書寫總反應(yīng)方程式時(shí)，要注意產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng)，若能反應(yīng)，電解質(zhì)溶液要寫在總反應(yīng)方程式中。(2)燃料電池正極反應(yīng)的本質(zhì)是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即O2＋4e－2O2－，產(chǎn)生的O2－存在形式與電解質(zhì)溶液的酸堿性和電解質(zhì)的狀態(tài)有著密切的關(guān)系。(3)書寫燃料電池的電極反應(yīng)式，一定要注意電解質(zhì)的酸堿性。堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋；酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－?？键c(diǎn)一原電池的構(gòu)成及工作原理例1．銅鋅原電池裝置如圖所示，下列分析不正確的是

A．使用鹽橋可以清楚地揭示出電池中的化學(xué)反應(yīng)B．原電池工作時(shí)，Cu電極流出電子，發(fā)生氧化反應(yīng)C．原電池工作時(shí)，總反應(yīng)為Zn＋Cu2+=Zn2+＋CuD．原電池工作一段時(shí)間，右側(cè)容器中的溶液增重【答案】B【分析】該原電池中鋅為負(fù)極，銅為正極?！窘馕觥緼．使用鹽橋能使電池的正負(fù)極的反應(yīng)分開，清楚電池中的化學(xué)反應(yīng)，A正確；原電池工作時(shí)，銅電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；鋅為負(fù)極，銅為正極，總反應(yīng)為鋅和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸鋅和銅，反應(yīng)為Zn＋Cu2+=Zn2+＋Cu，C正確；右側(cè)溶液中銅離子得到電子生成銅，每轉(zhuǎn)移2mol電子，有1mol銅析出，減少64克，有鹽橋中的2mol鉀離子進(jìn)入溶液中，溶液質(zhì)量增加78克，故溶液的質(zhì)量增加7864=14克，D正確；故選B?？键c(diǎn)二原電池工作原理的應(yīng)用例2．依據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。下列說法正確的是

A．X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：B．電極X的材料是Cu，電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液C．銀電極為電池的負(fù)極，被氧化D．鹽橋中K+移向CuSO4溶液【答案】A【分析】依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)，銅失電子生成銅離子作負(fù)極，銀離子在正極得電子生成銀單質(zhì)，原電池中電子由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)，有鹽橋的裝置中鹽橋中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，據(jù)此解答?！窘馕觥縓電極為Cu，作負(fù)極失電子生成銅離子，電極反應(yīng)為：，A正確；結(jié)合原理及裝置可知電極X應(yīng)為Cu，作負(fù)極，Ag作正極，正極的電解質(zhì)溶液應(yīng)為硝酸銀，B錯(cuò)誤；銀電極作為正極，溶液中的銀離子在正極得到電子轉(zhuǎn)變成Ag，被還原，C錯(cuò)誤；鹽橋中陽離子向正極移動(dòng)即向電解質(zhì)溶液Y移動(dòng)，D錯(cuò)誤；故選A?？键c(diǎn)三一次電池例3．常見鋅錳干電池的構(gòu)造如下圖所示，下列說法不正確的是A．該電池屬于一次電池B．電池工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．電池工作時(shí)，電子由鋅筒流出經(jīng)過外電路流向石墨棒D．電池工作時(shí)，鋅筒作負(fù)極，電極反應(yīng)式為【答案】B【分析】由圖可知，鋅錳干電池為不能充電的一次電池，電池工作時(shí)，鋅筒為負(fù)極，石墨棒為正極?！窘馕觥夸\錳干電池不能充電，屬于一次電池，故A正確；鋅錳干電池工作時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯(cuò)誤；由分析可知，電池工作時(shí)，鋅筒為負(fù)極，石墨棒為正極，電子由鋅筒流出經(jīng)過外電路流向石墨棒，故C正確；由分析可知，電池工作時(shí)，鋅筒為負(fù)極，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，電極反應(yīng)式為，故D正確；故選B?？键c(diǎn)四二次電池例4．下列有關(guān)如圖所示鉛蓄電池的說法正確的是A．放電時(shí)，鉛被還原B．放電時(shí)，電解質(zhì)溶液增大C．充電時(shí)，原極接電源的負(fù)極即可復(fù)原D．放電時(shí)總反應(yīng)：【答案】B【解析】放電時(shí)，鉛作負(fù)極，化合價(jià)升高，失去電子，被氧化，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)，鉛、二氧化鉛和硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和水，硫酸濃度降低，因此電解質(zhì)溶液增大，故B正確；放電時(shí)，極為正極，則充電時(shí)，原極接電源的正極即可復(fù)原，故C錯(cuò)誤；是充電時(shí)總反應(yīng)，放電時(shí)總反應(yīng)為，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為B?？键c(diǎn)五燃料電池例5．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理如圖所示。下列說法正確的是

A．電子從電極A經(jīng)熔融碳酸鹽轉(zhuǎn)移到電極BB．熔融碳酸鹽中CO向電極B移動(dòng)C．CH4在電極A放電生成CO2D．反應(yīng)過程熔融鹽中CO的物質(zhì)的量不變【答案】D【分析】由圖可知，CO、H2在A電極失電子生成CO2、H2O，電極A是負(fù)極，電極B是正極?！窘馕觥緼．電極A是負(fù)極，電極B是正極，電子不能經(jīng)過內(nèi)電路，故A錯(cuò)誤；B．A是負(fù)極、B是正極，熔融碳酸鹽中CO向電極A移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．CO、H2在電極A放電生成CO2、H2O，故C錯(cuò)誤；D．電池總反應(yīng)為，反應(yīng)過程熔融鹽中CO的物質(zhì)的量不變，故D正確；故選D。考點(diǎn)六新型電池例6．鋁空氣電池因成本低廉、安全性高，有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。一種鋁空氣電池放電過程示意如圖，下列說法正確的是A．b極為負(fù)極，放電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)B．電路中每轉(zhuǎn)移4mol電子，消耗22.4L氧氣C．放電時(shí)OH往b極遷移D．該電池負(fù)極電極反應(yīng)為：Al+4OH3e=AlO+2H2O【答案】D【分析】由題干圖示信息可知，該鋁空氣電池工作時(shí)，Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成NaAlO2，則a電極為負(fù)極，b電極為正極，負(fù)極反應(yīng)為4OH+Al3e=+2H2O，正極反應(yīng)為O2+H2O+4e=4OH，放電時(shí)陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，據(jù)此分析解題。【解析】A．由分析可知，b極為正極，放電時(shí)發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，電路中每轉(zhuǎn)移4mol電子，消耗1mol氧氣，由于不一定是標(biāo)準(zhǔn)狀況下，無法計(jì)算所需氧氣的體積，B錯(cuò)誤；C．由分析可知，放電時(shí)陰離子移向負(fù)極，即OH往負(fù)極a極遷移，C錯(cuò)誤；D．由分析可知，該電池負(fù)極電極反應(yīng)為：Al+4OH3e=AlO+2H2O，D正確；故答案為：D。1．以下裝置工作時(shí)，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿氖茿BCD太陽能電池風(fēng)力發(fā)電氫氧燃料電池電動(dòng)汽車充電【答案】C【解析】A．太陽能電池是光能轉(zhuǎn)化為電能，故A不符合題意；B．風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故B不符合題意；C．氫氧燃料電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C符合題意；D．電動(dòng)汽車充電是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故D不符合題意；故答案為C。2．下圖是以Cu和Zn為電極的兩種原電池，設(shè)為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A．(a)和(b)相比，(a)的能量利用率更高，電流更穩(wěn)定B．(a)和(b)均為Zn作負(fù)極，Cu作正極C．(a)中移向Cu電極，移向Zn電極D．(b)中Zn片質(zhì)量減少6.5g時(shí)，理論上電路中轉(zhuǎn)移個(gè)電子【答案】A【解析】A．(b)為雙液原電池，避免了Zn與溶液接觸，(a)為單液原電池，負(fù)極Zn與溶液接觸，部分會(huì)直接與Zn在負(fù)極反應(yīng)，進(jìn)而形成微小的原電池，能量利用率低且電流不穩(wěn)定，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．活潑金屬作負(fù)極，所以兩原電池都是Zn作負(fù)極，Cu作正極，選項(xiàng)B正確；C．陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，選項(xiàng)C正確；D．(b)中Zn片質(zhì)量減少6.5g時(shí)，理論上電路中轉(zhuǎn)移電子，數(shù)目為，選項(xiàng)D正確；答案選A。3．某同學(xué)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)Fe+Cu2+=Fe2++Cu，并利用實(shí)驗(yàn)室材料制作原電池。下列關(guān)于該原電池組成的說法正確的是選項(xiàng)ABCD正極石墨棒石墨棒鐵棒銅棒負(fù)極鐵棒銅棒銅棒鐵棒電解質(zhì)溶液CuCl2溶液CuCl2溶液FeSO4溶液FeSO4溶液【答案】A【分析】根據(jù)反應(yīng)Fe+Cu2+=Fe2++Cu，可知該原電池中Fe為負(fù)極，正極選用比鐵不活潑的金屬或碳棒，電解液為含Cu2+的溶液。【解析】A．由分析可知Fe為負(fù)極，碳棒為正極，Cu2+的溶液為電解液，A正確；B．Fe為負(fù)極，不能為銅棒，B錯(cuò)誤；C．鐵和銅作原電池電極，鐵更活潑應(yīng)為負(fù)極，C錯(cuò)誤；D．由分析可知電解液為含Cu2+的溶液，D錯(cuò)誤；故選A。4．某銅鋅原電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是A．Cu電極為該原電池的負(fù)極B．Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)C．若鹽橋中電解質(zhì)為KCl，則電池工作時(shí)移向溶液D．Zn電極上的電極反應(yīng)式為【答案】C【分析】銅鋅原電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，鋅的活潑性比銅強(qiáng)，則鋅為負(fù)極，銅為正極?！窘馕觥緼．根據(jù)前面分析Cu電極為該原電池的正極，故A錯(cuò)誤；B．Zn電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．若鹽橋中電解質(zhì)為KCl，則電池工作時(shí)移向正極即溶液，故C正確；D．Zn電極是負(fù)極，鋅失去電子，電極反應(yīng)式為，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案為C。5．堿性鋅錳電池總反應(yīng)Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。下列說法正確的是A．該電池為二次電池B．Zn為正極，MnO2為負(fù)極C．工作時(shí)電子由MnO2經(jīng)外電路流向ZnD．負(fù)極電極反應(yīng)Zn+2OH－?2e－=Zn(OH)2【答案】D【解析】A．該電池為一次電池，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)堿性鋅錳電池總反應(yīng)Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2，鋅化合價(jià)升高，失去電子，因此Zn為負(fù)極，MnO2在正極發(fā)生反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C．工作時(shí)電子由負(fù)極(Zn)經(jīng)外電路流向正極(MnO2)，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)總反應(yīng)方程式得到負(fù)極電極反應(yīng)Zn+2OH－?2e－=Zn(OH)2，故D正確。綜上所述，答案為D。6．銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理為：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag，其工作示意圖如圖。下列說法正確的是A．Zn電極是正極B．Ag2O電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．Zn電極的電極反應(yīng)式為：Zn2e+2OH=Zn(OH)2D．放電一段時(shí)間后，溶液的pH變小【答案】C【分析】從電池總反應(yīng)來看，Zn由0價(jià)升高到+2價(jià)，Ag2O中的Ag由+1價(jià)降為0價(jià)，所以Zn電極為負(fù)極，Ag2O電極為正極?！窘馕觥緼．Zn電極失電子，作負(fù)極，A錯(cuò)誤；B．Ag2O電極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．Zn電極失電子，生成Zn2+，然后再與電解質(zhì)溶液中的OH發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Zn2e+2OH=Zn(OH)2，C正確；D．放電前后雖然沒有消耗電解質(zhì)，但消耗了水，從而使電解質(zhì)溶液的濃度增大，pH增大，D錯(cuò)誤；故選C。7．僅用提供的下列各組物質(zhì)能組成原電池的選項(xiàng)ABCD電極材料Al、AgC、CCu、CuCu、Fe電解質(zhì)溶液稀稀稀酒精【答案】A【解析】A．鋁為電池的負(fù)極，失電子產(chǎn)生硫酸鋁、銀為正極，能形成原電池，選項(xiàng)A符合題意；B．兩個(gè)C電極均不與稀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能形成原電池，選項(xiàng)B不符合題意；C．兩個(gè)Cu電極均會(huì)與稀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電子不發(fā)生定向移動(dòng)，不能形成原電池，選項(xiàng)C不符合題意；D．酒精不是電解質(zhì)，不能形成原電池，選項(xiàng)D不符合題意；答案選A。8．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)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是A．正極反應(yīng)中有H2O生成B．微生物參與的反應(yīng)中無電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)為【答案】B【分析】該裝置中，微生物為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：，為正極，反應(yīng)為：。【解析】A．為正極，反應(yīng)為：，A正確；B．微生物為負(fù)極，反應(yīng)過程中失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．在原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，所以質(zhì)子（）通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，C正確；D．負(fù)極反應(yīng)：，正極反應(yīng)：，總反應(yīng)為：，D正確；故選B。9．氫是燃料電池的理想燃料。氫燃料電池的使用推動(dòng)了氫氣制取、儲(chǔ)存和利用技術(shù)的不斷創(chuàng)新。氨在燃料電池中與O2反應(yīng)生成N2和H2O，氨易于儲(chǔ)存，且泄漏時(shí)易被察覺，也是燃料電池的理想燃料。一種氫氧燃料電池的反應(yīng)裝置如圖所示。下列說法正確的是A．電極a是正極B．電子經(jīng)導(dǎo)線由電極b流入電極aC．該電池的總反應(yīng)為2H2+O2=2H2OD．該裝置可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】C【解析】A．氫氧燃料電池中，H2在負(fù)極a上被氧化，O2在正極b上被還原，A錯(cuò)誤；B．原電池工作時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，即由a通過負(fù)載流向b，B錯(cuò)誤；C．該電池總反應(yīng)是2H2+O2=2H2O，C正確；D．該裝置為原電池，該裝置可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤；故選C。10．用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生電流。下列說法不正確的是A．b為電池的負(fù)極B．工作一段時(shí)間后，a極附近溶液pH減小C．K+從a極經(jīng)陽離子交換膜移動(dòng)到b極D．該裝置的總反應(yīng)為：H2+Cl2+2OH=2Cl+2H2O【答案】A【分析】從圖中可以看出，a電極，H2失電子產(chǎn)物與電解質(zhì)反應(yīng)生成H2O，b電極，Cl2得電子生成Cl，則a電極為負(fù)極，b電極為正極。反應(yīng)過程中，K+透過陽離子交換膜，從左側(cè)溶液中向右側(cè)溶液中遷移?！窘馕觥緼．由分析可知，b為電池的正極，A不正確；B．工作一段時(shí)間后，a極發(fā)生反應(yīng)H22e+2OH=2H2O，c(OH)減小，溶液pH減小，B正確；C．由分析可知，K+透過陽離子交換膜，從左側(cè)溶液中向右側(cè)溶液中遷移，即K+從a極經(jīng)陽離子交換膜移動(dòng)到b極，C正確；D．該裝置的負(fù)極反應(yīng)為H22e+2OH=2H2O，正極反應(yīng)為Cl2+2e=2Cl，總反應(yīng)為：H2+Cl2+2OH=2Cl+2H2O，D正確；故選A。11．我國科研人員以二硫化鉬(MoS2)作為電極催化劑，研發(fā)出一種ZnNO電池系統(tǒng)，該電池同時(shí)具備合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如下圖所示(雙極膜可將水解離成H+和OH，并實(shí)現(xiàn)其定向通過)。下列說法正確的是使用MoS2電極能加快合成氨的速率 B．外電路中電子從MoS2電極流向Zn/ZnO電極C．雙極膜左側(cè)為陽離子交換膜 D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小6.5g【答案】A【分析】由圖可知，一氧化氮在電極做催化劑的作用和酸性條件下，在MoS2電極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氨氣和水，則MoS2?為原電池的正極，電極反應(yīng)式為NO+5e+5H+=NH3+H2O，Zn/ZnO電極為負(fù)極，堿性條件下鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氫氧化鋅，電極反應(yīng)式為Zn+2OH2e=ZnO+H2O?。【解析】A．MoS2是電極反應(yīng)的催化劑，催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快合成氨的速率，故A正確；B．電子流向：負(fù)極→負(fù)載→正極，Zn/ZnO電極為負(fù)極，MoS2電極為正極，外電路中電子從Zn/ZnO電極流向MoS2電極，故B錯(cuò)誤；C．Zn/ZnO電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=ZnO+H2O，OH移向Zn/ZnO電極，雙極膜左側(cè)為陰離子交換膜，故C錯(cuò)誤；D．負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=ZnO+H2O，負(fù)極由Zn→ZnO，質(zhì)量增加為O元素質(zhì)量，轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，負(fù)極上增加0.1mol氧原子，負(fù)極質(zhì)量增加量為0.1mol×16g/mol=1.6g，故D錯(cuò)誤；答案選A。12．某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為。下列說法不正確的是A．充分放電后左側(cè)溶液中的鹽酸濃度基本不變B．正極反應(yīng)為C．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液不會(huì)有大量白色沉淀生成D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移時(shí)，經(jīng)過交換膜的離子是【答案】B【分析】根據(jù)電池總反應(yīng)為可知，Ag失電子作負(fù)極失電子，氯氣在正極上得電子生成氯離子，以此解答?！窘馕觥緼．電池總反應(yīng)為可知，放電后左側(cè)溶液中的氯離子由右側(cè)通過陰離子交換膜補(bǔ)充，所以左側(cè)溶液中的鹽酸濃度基本不變，故A正確；B．正極上氯氣得電子生成氯離子，其電極反應(yīng)為：，故B錯(cuò)誤；C．放電時(shí)，交換膜左側(cè)銀為負(fù)極失電子形成銀離子與溶液中的氯離子結(jié)合成AgCl沉淀，所以左側(cè)溶液中有大量白色沉淀氯化銀生成，故C正確；D．放電時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移時(shí)，交換膜右則會(huì)有0.01mol氯離子通過陰離子交換膜向負(fù)極移動(dòng)，故D正確；故選B。13．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，質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水通過。下列有關(guān)微生物電池的說法不正確的是A．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移B．正極反應(yīng)中有生成C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．正極的電極反應(yīng)式為【答案】B【分析】由裝置構(gòu)造可知，在微生物作用下轉(zhuǎn)化為，該側(cè)電極為負(fù)極，右側(cè)電極為正極，氧氣在正極得電子生成水，電解質(zhì)溶液中氫離子通過質(zhì)子交換膜由負(fù)極區(qū)進(jìn)入正極區(qū)據(jù)此分析解答?！窘馕觥緼．微生物促進(jìn)了轉(zhuǎn)化為，該過程中存在電子轉(zhuǎn)移，故A正確；B．正極反應(yīng)為：，沒有生成，故B錯(cuò)誤；C．由以上分析可知質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確；D．由以上分析可知正極反應(yīng)為：，故D正確；故選：B。14．我國科學(xué)家最近發(fā)明了一種電池，電解質(zhì)為、和KOH，通過a和b兩種離子交換膜將電解質(zhì)溶液隔開，形成M、R、N三個(gè)電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)示意圖如下。下列說法不正確的是A．a(chǎn)為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜B．電子由Zn電極經(jīng)過外電路流向電極C．放電時(shí)，Zn電極反應(yīng)為D．消耗6.5gZn的同時(shí)，電極理論上應(yīng)增重3.2g【答案】D【分析】該電池為ZnPbO2電池，從圖中可知，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為，故鋅極為負(fù)極、PbO2極為正極，則M區(qū)為KOH，R區(qū)為K2SO4，N區(qū)為H2SO4；放電時(shí)正極反應(yīng)為，負(fù)極反應(yīng)為，為了溶液維持電中性，M區(qū)鉀離子進(jìn)入R、N區(qū)硫酸根離子進(jìn)入R，故a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜；【解析】A．由分析可知，a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜，A項(xiàng)正確；B．電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，故電子由Zn電極經(jīng)過外電路流向電極，B項(xiàng)正確；C．根據(jù)分析，放電過程中Zn電極反應(yīng)為：，C項(xiàng)正確；D．消耗6.5gZn，電子轉(zhuǎn)移0.2mol，根據(jù)電子守恒可知，電極反應(yīng)為，理論上應(yīng)增重0.1mol×303g/mol0.1mol×239g/mol=6.4g，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選D。15．CuZn(假設(shè)起始時(shí)兩電極質(zhì)量完全相同)原電池的裝置示意圖如圖，下列說法正確的是(不考慮水解反應(yīng))A．M為Zn電極，發(fā)生還原反應(yīng)，失去電子B．電池工作一段時(shí)間后，溶液的pH保持不變C．電池工作一段時(shí)間后，M和N兩電極質(zhì)量仍相同D．每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，同時(shí)生成2.24L【答案】B【分析】由題干圖示中電子轉(zhuǎn)移的方向可知，M即為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故M為Zn，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2+，N為Cu，電極反應(yīng)為：Cu2++2e=Cu，據(jù)此分析解題?！窘馕觥緼．由分析可知，M為Zn電極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2+，A錯(cuò)誤；B．由分析可知，電池工作一段時(shí)間后，溶液溶質(zhì)由CuCl2轉(zhuǎn)化為ZnCl2，若不考慮水解反應(yīng)，溶液的pH保持不變，B正確；C．由分析可知，M為Zn，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2+，N為Cu，電極反應(yīng)為：Cu2++2e=Cu，電池工作一段時(shí)間后，M電極質(zhì)量減少，N電極質(zhì)量增大，故兩電極質(zhì)量不相同M＜N，C錯(cuò)誤；D．由分析可知，該電極反應(yīng)中不生成Cl2，D錯(cuò)誤；故答案為B。16．高鐵電池是一種新型高能高容量電池，某高鐵電池的工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．M電極為陰極B．電池工作時(shí)，電流方向?yàn)椋篊．極的電極反應(yīng)式為D．電池工作一段時(shí)間后，正極區(qū)中的濃度增大【答案】C【解析】A．極為負(fù)極，極為正極，故錯(cuò)誤；B．原電池中，電流方向由正極經(jīng)過外電路流向負(fù)極，再經(jīng)過電解質(zhì)溶液中的離子流向正極，電流方向?yàn)椋?，故B錯(cuò)誤；C．極為正極，電極反應(yīng)式為，故C正確；D．正極生成氫氧根離子，正極區(qū)中的濃度減小，故D錯(cuò)誤；故答案選C。17．甲烷是重要的能源物質(zhì)，下列關(guān)于甲烷的敘述不正確的是已知：

kJ?molA．甲烷的燃燒熱是890.3kJ?molB．上述反應(yīng)每消耗1mol轉(zhuǎn)移8molC．甲烷燃料電池中，通入甲烷的電極上發(fā)生還原反應(yīng)D．1mol完全燃燒生成時(shí)，放出的熱量少于890.3kJ【答案】C【解析】A．燃燒熱是101kPa時(shí)，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)的反應(yīng)熱，常見元素的指定產(chǎn)物：C→CO2(g)、H→H2O(l)，則甲烷的燃燒熱是890.3kJ?mol，A正確；B．上述反應(yīng)中，碳元素從4升高到+4，升高了8價(jià)，則每消耗1mol轉(zhuǎn)移8mol，B正確；C．甲烷燃料電池中，通入甲烷的電極上甲烷失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸蓟蛱妓岣x子等，碳元素從4升高到+4，發(fā)生了氧化反應(yīng)，C不正確；D．水蒸氣能量比等量的液態(tài)水高，則1mol完全燃燒生成時(shí)，放出的熱量比1mol完全燃燒生成時(shí)，即少于890.3kJ，D正確；答案選C。18．已知熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖如下，下列說法中正確的是A．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)為B．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)為C．放電時(shí)，移向負(fù)極D．充電時(shí)，A電極與外接電源的正極相連【答案】A【分析】由圖可知，甲烷和水催化重整得到一氧化碳和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為，放電時(shí)，電極A為負(fù)極，碳酸根離子作用下一氧化碳和氫氣做負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極B為正極，二氧化碳作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成碳酸根離子；充電時(shí)，A電極與外接電源的負(fù)極相連，充電時(shí)，B電極與外接電源的正極相連?！窘馕觥緼．由分析可知，放電時(shí)，電極B為正極，二氧化碳作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為，故A正確；B．由分析可知，放電時(shí)，電極A為負(fù)極，碳酸根離子作用下一氧化碳和氫氣做負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為，故B錯(cuò)誤；C．放電時(shí)，陽離子鉀離子移向正極，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，充電時(shí)，A電極與外接電源的負(fù)極相連，故D錯(cuò)誤；故選A。19．鈉離子電池被認(rèn)為是極具潛力的下一代電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，與鋰離子電池有類似的工作原理，其工作原理示意如圖，放電時(shí)電池總反應(yīng)為，TM代表過渡金屬，下列說法不正確的是A．放電時(shí)，含硬碳的銅箔或鋁箔一極為負(fù)極B．充電時(shí)，陰極發(fā)生的反應(yīng)為C．放電時(shí)，若電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，則有1mol生成D．與鈉資源相比，鋰儲(chǔ)量更豐富且分布廣泛【答案】D【分析】由圖可知，放電時(shí)，含硬碳的銅箔或鋁箔為原電池的負(fù)極，NaxC在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳和鈉離子，含鈉過渡金屬氧化物的鋁箔為正極，Na1xTMO2在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NaTMO2；充電時(shí)，與直流電源負(fù)極相連的含硬碳的銅箔或鋁箔為陰極，含鈉過渡金屬氧化物的鋁箔為陽極?！窘馕觥緼．由分析可知，放電時(shí)，含硬碳的銅箔或鋁箔為原電池的負(fù)極，故A正確；B．由分析可知，充電時(shí)，與直流電源負(fù)極相連的含硬碳的銅箔或鋁箔為陰極，碳作用下鈉離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成NaxC，電極反應(yīng)式為，故B正確；C．由分析可知，放電時(shí)，含硬碳的銅箔或鋁箔為原電池的負(fù)極，NaxC在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳和鈉離子，電極反應(yīng)式為，則電路中轉(zhuǎn)移1mol電子，負(fù)極有1mol鈉離子生成，故C正確；D．與鋰資源相比，地球上鈉資源的儲(chǔ)量更豐富且分布廣泛，故D錯(cuò)誤；故選D。20．我國科學(xué)家成功研制出二次電池，在潮濕條件下的放電反應(yīng)：，模擬裝置如圖所示(已知放電時(shí)，由負(fù)極向正極遷移)。下列說法正確的是A．放電時(shí)，電子由鎂電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向石墨電極B．放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為：C．充電時(shí)，Mg電極接外電源的正極D．充電時(shí)，每生成轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2mol【答案】B【分析】放電時(shí)，Mg做負(fù)極，石墨做正極，充電時(shí)，Mg連接外加電源負(fù)極，石墨連接外加電源的正極?！窘馕觥緼．放電時(shí)，電子由鎂電極(負(fù)極)經(jīng)導(dǎo)線流向石墨電極(正極)，不經(jīng)過電解質(zhì)溶