1、- 1 -专题 6.2 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。 热点题型一 原电池的工作原理及其应用 例 1、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，一定是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【提分秘籍】正、负极的判断方法： 【举一反三】 如图是由锌、铜和稀硫酸组成的原电池，下列叙述不正确的是( )- 2 -A.溶液中的 H 向 Zn电极移动 B.外电路中电流方向为
2、 CuZn C.负极上的电极反应：Zn2e =Zn2 D.若有 1 mol电子流过导线，则 Cu电极上产生的 H2的体积为 11.2 L(标准状况) 【答案】A 热点题型二 常见化学电源 例 2、右图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是( )A.电流由 O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反应 C.该电池的负极反应式为：CH 3CH2OH3H 2O12e =2CO212H D.微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 【答案】C - 3 -【提分秘籍】电极反应式书写的三个步骤 【举一反三】
3、如图为镁次氯酸盐燃料电池的工作原理图，下列有关说法不正确的是( )A放电过程中 OH 移向正极B电池的总反应式为 MgClO H 2O=Mg(OH)2Cl C镁电池中镁为负极，发生氧化反应D镁过氧化氢燃料电池，酸性电解质中正极反应为：H 2O22H 2e =2H2O【答案】A【解析】根据图像判断反应过程，判断正、负极，正确书写电极反应式。镁次氯酸盐燃料电池，镁作负极失电子，产物由电解质溶液决定，若为酸性溶液，则生成 Mg2 ，若为碱性溶液，则生成 Mg(OH)2。ClO 在正极反应，由图可知有 Cl 和 OH 生成，OH 向负极移动，生成Mg(OH)2。热点题型三 可逆电池- 4 -例 3如图
4、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 碱性电池)。下列有关说法不正确的是( )A.放电时正极反应为：NiOOHH 2Oe =Ni(OH)2OH B.放电时负极反应为：MHOH e =H2OM C.充电时氢氧根离子移向阳极，要参与电极反应 D.充电时电池的正极连接直流电源的正极，得到电子发生还原反应 【答案】D 【提分秘籍】电池充放电时电极的判断方法：电池充电的实质就是放电时发生变化再复原的过程。如铅蓄电池：PbPbO 22H 2SO4 2PbSO42H 2O【举一反三】 铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：FeNi 2O33H 2O=Fe(OH)22Ni
5、(OH) 2，下列有关该电池的说法不正确的是( )A.电池的电解液为碱性溶液，正极为 Ni2O3，负极为 Fe - 5 -B.电池放电时，负极反应为 Fe2OH 2e =Fe(OH)2 C.电池充电过程中，阴极附近溶液的 pH降低 D.电池充电时，阳极反应为 2Ni(OH)22OH 2e =Ni2O33H 2O 【答案】C 热点题型四 盐桥电池例 4、已知反应 Cu(s)2Ag (aq)=Cu2 (aq)2Ag(s)为自发进行的氧化还原反应，将其设计成如图所示的原电池。下列说法中正确的是( )A.铜电极是正极，其电极反应为 Cu2e =Cu2 B.银电极上发生还原反应，电极质量增加 C.当铜电
6、极质量减少 0.64 g时，电解质溶液中有 0.02 mol 电子通过 D.外电路中电子由银电极流向铜电极 【答案】B 【解析】在该原电池中，Cu 电极为负极，A 错误；银电极为正极，发生还原反应，电极反应为 Ag e =Ag，电极质量增加，B 正确；电解质溶液中没有电子通过，C 错误；外电路中电子由负极流向正极，即由铜电极流向银电极，D 错误。 【提分秘籍】盐桥电池的两大特点 1.盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流，避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)。 2.盐桥中有关电极的判断：同原电池电极的判断一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。- 6 -对于活泼金属
7、和不活泼金属，则活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。【举一反三】 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】B1 【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 两个石墨电极附近有气泡产生；n- 7 -处无明显变化 处有气泡产生；下列对实验现象的解释或推
8、测不合理的是（ ）Aa、d 处：2H 2O+2e-=H2+2OH -Bb 处：2Cl -2e-=Cl2Cc 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】B2 【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(
9、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；SO 42-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：Li 1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(xMNE BENMPCPNME DEPMN【答案】A 【解析】由知，金属还原性：MN；M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出，说明 M作原电池的正极，故金属还原性：PM；N、E 构成的原电池中，N 作负极，故金属还原性：NE。2如图是课外活动小组设计的用化学电源使 LED灯发光的装置。下列说
10、法错误的是( )A铜片表面有气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变【答案】C - 17 -3可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以 NaCl溶液或 NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( )A以 NaCl溶液或 NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为 O22H 2O4e =4OHB以 NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为 Al3OH 3e =Al(OH)3C以 NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的 pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极
11、流向负极【答案】A 4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 =H2D烧杯 b中发生的反应为 2Cl 2e =Cl2【答案】B 【解析】Zn 比 Fe活泼，所以 Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn2e =Zn2 ；Fe 作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为2H2OO 24e =4OH ，反应后溶液 pH升高。5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- 18 -B若 X为 Fe，Y 为 Cu，电子由铜片流向铁片C若 X为 Fe，Y
12、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。6某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO 410FeSO 48H 2SO4=2MnSO45Fe 2(SO4)3K 2SO48H 2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。下列说法正确的是( )Ab 电极上发生还原反应B外电路电子的流向是从 a到 bC电池工作时，盐桥中的
13、 SO 移向甲烧杯24Da 电极上发生的反应为 MnO 8H 5e =Mn2 4H 2O4【答案】D 7一种微生物燃料电池的结构示意图如右所示，关于该电池的叙述正确的是( )A电池工作时，电子由 a流向 bB微生物所在电极区放电时发生还原反应C放电过程中，H 从正极区移向负极区D正极反应式为 MnO24H 2e =Mn2 2H 2O【答案】D 【解析】因为右侧产生 CO2，说明微生物所在的电极区 Cm(H2O)n失电子生成 CO2，所以电池工- 19 -作时电子由 b经外电路流向 a极，A 项错误；微生物所在电极区放电时发生氧化反应，B 项错误；放电时阳离子向正极移动，C 项错误；放电时正极发
14、生还原反应，D 项正确。8电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3的含量，其工作原理示意图如右。下列说法不正确的是( )AO 2在电极 b上发生还原反应B溶液中 OH 向电极 a移动C反应消耗的 NH3与 O2的物质的量之比为 45D负极的电极反应式为 2NH36e 6OH =N26H 2O【答案】C 9利用反应 6NO28NH 3=7N212H 2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是( )A电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C电极 A极反应式为 2NH36e =N2
15、6H D当有 4.48 L NO2被处理时，转移电子数为 0.8NA【答案】B 【解析】该反应中，二氧化氮中 N元素化合价由4 价变为 0价、氨气中 N元素化合价由3 价变为 0价，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入氨气的电极是负极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故 A错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故 B正确；电解质溶液呈碱- 20 -性，则负极电极方程式为 2NH36e 6OH =N26H 2O，故 C错误；气体摩尔体积受温度和压
16、强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，故 D错误。10液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是( )A充电时阳极的电极反应式：Zn2e =Zn2B充电时电极 a为外接电源的负极C放电时 Br 向右侧电极移动D放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大【答案】D 11(1)事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_(填字母，下同)。aC(s)H 2O(g)=CO(g)H 2(
17、g) H0b2H 2(g)O 2(g)=2H2O(l) H0cNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H 2O(l) H0若以 KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为_。(2)某同学用铜片、银片、Cu(NO 3)2溶液、AgNO 3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO 3的 U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是_。- 21 -a实验过程中，左侧烧杯中 NO 浓度不变3b实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c若开始时用 U形铜代替盐桥，装置中无电流产生d若开始时用 U形铜代替盐桥，U 形铜的质量不变【答案】(1)b O 22H 2O4e =4
18、OH (2)d12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：Cu2Fe 3 =Cu2 2Fe 2 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，CH 3O
19、H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：- 22 -电池总反应为 2CH3OH3O 2=2CO24H 2O，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在标况下的体积为_ L。【答案】(1)2H 2e =H2 升高(2)Cu 石墨 FeCl 3溶液(3)负极 还原 Cu 2 2e =Cu 变小(4)负 CH 3OH6e H 2O=CO26H 11.213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氧化还原反应：(用离子方程式表示)
20、_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- 23 -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24离
21、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溶液，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)FeCu 2 =Fe2 Cu 0.2(2)2H 2e =H2 酸性NH H 2ONH 3H2OH 42Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl 2Fe3 3Cl 28H 2O=2FeO 6Cl 16H 24(3)溶液变红 O 22H 2O4e =4OH 阴2Cl 2e =Cl2 湿润淀粉KI 试纸Cl22I =2Cl I 2
