2017年高三化学总复习（专题攻略）之电化学（打包8套）.zip

1原电池的工作原理【高考预测】1.（★★★）掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件；电极反应式的书写；2.（★★）原电池工作原理。1．(2016 课标Ⅲ)锌−空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为 KOH 溶液，反应为 2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)24。下列说法正确的是（ ）A．充电时，电解质溶液中 K+向阳极移动B．充电时，电解质溶液中 (OH)c逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn+4OH –-2e–===Zn(OH)24D．放电时，电路中通过 2 mol 电子，消耗氧气 22.4 L（标准状况）【答案】C2．(2016 课标Ⅱ)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-=AgC．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=MgCl 2+2Ag，正极反应为：2AgCl+2e -= 2Cl-+ 2Ag，负极反应为：Mg-2e -=Mg2+，A 项正确，B 项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C 项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D 项正确；答案选 B。1. 原电池2(1) 概念：将化学能转化为电能的装置。(2) 实质：自发进行氧化还原反应，把化学能转化为电能。2．原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图现 象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，质量增加，电流表指针发生偏转电 极 Zn 电极 Cu 电极电极名称 负极 正极电子流向 流出 流入反应类型 氧化反应 还原反应电极反应式 Zn－2e － ===Zn2＋ Cu2＋ ＋2e － ===Cu总反应式 Zn＋Cu 2＋ ===Cu＋Zn 2＋3．原电池形成的条件(1) 两个活泼性不同的电极。(2) 电解质溶液或熔融电解质，形成闭合回路(或两极直接接触)。(3) 能自发地发生氧化还原反应。4. 电子流向负极 → 正极（电子不能通过溶液）5．电极反应负极：一般是活泼性较强的金属，发生氧化反应。正极：一般是活泼性较弱的金属(或导电非金属)，发生还原反应。6. 盐桥的组成和作用 ⑴ 盐桥中装有饱和的 KCl、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。⑵ 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。.典例 1 下列装置中，电流表指针能发生偏转的是( )3【答案】D典例 2 (2016 四川)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(x1)。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++ C6C．充电时，若转移 1 mol e-，石墨 C6电极将增重 7x gD．充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+Li+【答案】C【解析】A、放电时，阳离子在电解质中向正极移动，故正确；B、放电时，负极失去电子，故正确；C、充电时，若转移 1 mol 电子，则石墨电极上析出 1 mol Li，电极质量增重 7g，故错误；D、充电时阳极失去电子，为原电池的正极的逆反应，故正确。1．工作原理示意图(以铜锌原电池为例)2．原电池电极的判断3. 原电池的负极一般，在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1) “活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 4(2) 在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，例如：① 冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应作负极。② NaOH 溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与 NaOH 溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。4. 原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：⑴ 负极(还原性较强的物质)；⑵ 正极是活动性较差的金属或能导电的非金属；⑶ 电解质溶液：两电极浸入电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。典例 1 在制作印刷电路板的过程中常利用的反应的离子方程式是_____________________________。依据该反应，设计一个盐桥原电池，画出实验装置图，指出正、负极并写出电极反应式，标出电子流动方向。【答案】2Fe 3＋ ＋Cu= ==2Fe2＋ ＋Cu 2＋ 实验装置和电子流向如图所示负极为 Cu：Cu－2e － ===Cu2＋ ， 正极为石墨：2Fe 3＋ ＋2e － ===2Fe2＋ 。【解析】常用 FeCl3溶液刻蚀电路板，所发生反应的离子方程式为2Fe3＋ ＋Cu= ==2Fe2＋ ＋Cu 2＋ 。该反应中，发生氧化反应的是 Cu，Cu 作负极；发生还原反应的是Fe3＋ ，在正极获得电子，转化为 Fe2＋ 。因此，应选用 Cu 作负极，浸入 CuCl2溶液中；选用石墨作正极，浸入 FeCl3溶液中。1原电池原理的应用【高考预测】1. （★★）利用原电池原理设计化学电源。2. （★★）金属的防护。1． （2015 上海）研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是（ ）A．d 为石墨，铁片腐蚀加快B．d 为石墨，石墨上电极反应为：O 2 + 2H2O + 4e → 4OH –C．d 为锌块，铁片不易被腐蚀D．d 为锌块，铁片上电极反应为：2H + + 2e → H 2↑ 【答案】D1．加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4溶液，能使产生 H2的速率加快。2．比较金属活动性强弱3．设计化学电池例如：以 Fe＋CuCl 2===FeCl2＋Cu 为依据，设计一个原电池。2(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。负极：Fe－2e － ===Fe2＋ ，正极：Cu 2+＋2e － ===Cu。(2) 确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若发生氧化反应的为气体(如 H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如 Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用 Fe 作负极，用铂丝或碳棒作正极。(3) 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用 CuCl2溶液作电解液。(4) 构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。典例 1 根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：Cu＋2Ag ＋ ===Cu2＋ ＋2Ag。(1) 装置采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置图，注明原电池的正、负极和外电路中电子流向(2) 写出两个电极上的电极反应【答案】(1) 如图所示(2) 负极(Cu 极)：Cu－2e － ===Cu2＋ ， 正极(Ag 极)：2Ag ＋ ＋2e － ===2Ag。1．(2016 浙江)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+nO 2+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3A．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：4M n++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在 Mg–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2．(2015 课标Ⅰ)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+6H2O3．（2015 天津）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4C．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4． （2014 福建）某原电池装置如右图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl 2＝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5． （2017 北京清华附中期中）高效能电池的研发制约电动汽车的推广．有一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应式为：2C 2H6+7O2+8KOH═4K 2CO3+10H2O，有关此电池的推断正确的是（ ）A．负极反应为：14H 2O+7O2+28e﹣ ═28OH ﹣B．放电过程中 KOH 的物质的量浓度不变C．每消耗 1molC2H6，则电路上转移的电子为 14molD．放电一段时间后，负极周围的 pH 升高6． （2015 江苏）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＋H 2O===点 燃 ====通 电 ====电 解 ====催 化 剂△ 3H2＋CO,每消耗 1molCH4转移 12mol 电子B．电极 A 上 H2参与的电极反应为：H 2＋2OH － －2e － =2H2OC．电池工作时，CO 32－ 向电极 B 移动 5D．电极 B 上发生的电极反应为：O 2＋2CO 2＋4e － =2CO32－7． （2015 浙江）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解 H2O—CO2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．阴极的反应式是：H 2O＋2eˉ＝H 2＋O 2ˉ 、 CO 2＋2eˉ＝CO＋O 2ˉC．总反应可表示为：H 2O＋CO 2 H2＋CO＋O 2= = = =通 电 D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 1︰18．(2015 福建)某 模 拟 “人 工 树 叶 ”电 化 学 实 验 装 置 如 右 图 所 示 ， 该 装 置 能将 H2O 和 CO2 转化 为 O2 和 燃 料 (C3H8O)。下列说法正确的是（ ）A．该 装 置 将 化 学 能 转 化 为 光 能 和 电 能B．该 装 置 工 作 时 ， H＋ 从 b 极 区 向 a 极 区 迁 移C．每 生 成 1 mol O2， 有 44 g CO2 被 还 原D．a 电 极 的 反 应 为 ： 3CO2 + 16H＋ -18e－ = C3H8O+4H2O9．下列叙述正确的是 ( )A．反应 AlCl3＋4NaOH= ==NaAlO2＋3NaCl＋2H 2O，可以设计成原电池B．Zn 和稀硫酸反应时，加入少量 CuSO4溶液能加快产生 H2的速率C．把铁片和铜片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，观察到铜片上产生大量气泡，说明 Cu 与 H2SO46能发生反应而 Fe 被钝化D．Zn－Cu 原电池工作过程中，溶液中 H＋ 向负极做定向移动10． （2014 广东）石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含 SiO2（7.8%） 、Al 2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和 MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯和综合应用工艺如下：（注：SiCl 4的沸点是 57.6ºC，金属氯化物的沸点均高于 150ºC）（1）向反应器中通入 Cl2前，需通一段时间的 N2，主要目的是 。（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体 I 中的氯化物主要为 。由气体 II 中某物质得到水玻璃的化学方程式为 。（3）步骤①为：搅拌、 。所得溶液 IV 中阴离子有 。（4）由溶液 IV 生成沉淀 V 的总反应的离子方程式为 。100kg初级石墨最多可获得 V 的质量为 kg。（5）石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成图 19 防腐示意图，并作相应标注。1.【答案】C72.【答案】A【解析】首先根据原电池反应判断出厌氧反应为负极侧，有氧反应为正极侧。A、根据厌氧反应中碳元素的化合价的变化：葡萄糖分子中碳元素平均为 0 价，二氧化碳中碳元素的化合价为+4 价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，所以在负极生成。错误；B、在微生物的作用下，该装置为原电池装置。原电池能加快氧化还原反应速率，故可以说微生物促进了电子的转移。正确；C、原电池中阳离子向正极移动。正确；D、电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应。3.【答案】C4. 【答案】D【解析】抓住电池总反应式，结合氧化还原反应与电化学原理间的联系进行分析。A 项正确的正极反应式为 Cl2＋2e － ＝2Cl － ，错误；B 项由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成，错误；C 项若用 NaCl 溶液代替盐酸，但电池总反应不变，错误；D 项当电路中转移 0．01 mole－ 时，交换膜左侧产生 0．01 mol Ag＋ 与盐酸反应产生 AgCl 沉淀，同时约有 0．01 mol H＋ 通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，故左侧溶液共约 0．02 mol 离子减少，正确。5. 【答案】C【解析】解：A．负极上乙烷失电子发生氧化反应，电极反应式为C2H6+18OH﹣ ﹣14e ﹣ ═2CO 32﹣ +12H2O，正极反应式为 2H2O+O2+4e﹣ ═4OH ﹣ ，故 A 错误；B．该反应中有水生成，导致溶液体积增大，KOH 参加反应导致物质的量减少，所以 KOH 浓度降低，故 B错误；C．根据 C2H6+18OH﹣ ﹣14e ﹣ ═2CO 32﹣ +12H2O 可知，每消耗 1molC2H6，则电路上转移的电8子为 14mol，故 C 正确；D．放电过程中，负极上氢氧根离子参加反应导致浓度降低，所以碱性减弱，PH 下降，故 D 错误。6.【答案】D【解析】A、1molCH 4→CO，化合价由-4 价→+2 上升 6 价，1molCH 4参加反应共转移6mol 电子，故错误；B、环境不是碱性，否则不会产生 CO2，其电极反应式：CO＋H 2＋2CO 32－ －4e － =3CO2＋H 2O，故 B 错误；C、根据原电池工作原理，电极 A 是负极，电极B 是正极，阴离子向负极移动，故 C 错误；D、根据电池原理，O 2、CO 2共同参加反应，其电极反应式：O 2＋2CO 2＋4e － =2CO32－ ，故 D 正确。7.【答案】D【解析】A、从图示可看出，与 X 相连的电极发生 H2O→H 2、CO 2→CO 的转化，均得电子，应为电解池的阴极，则 X 为电源的负极，A 正确；B、阴极 H2O→H 2、CO 2→CO 均得电子发生还原反应，电极反应式分别为：H 2O＋2eˉ＝H 2＋O 2ˉ、CO 2＋2eˉ＝CO＋O 2ˉ，B 正确；C、从图示可知，阳极生成 H2和 CO 的同时，阴极有 O2生成，所以总反应可表示为：H2O＋CO 2 通 电 H2＋CO＋O 2，C 正确；D、从总反应方程式可知，阴极生成 2mol 气体(H 2、CO 各1mol)、阳极生成 1mol 气体(氧气)，所以阴、阳两极生成的气体物质的量之比 2∶1，D 不正确。答案选 D。8.【答案】B9.【答案】 B【解析】解析：选 B。A 项，该反应不属于氧化还原反应，不能用于设计原电池；B 项，锌与置换出来的铜在电解质溶液中构成原电池，加快产生 H2的速率；C 项，Cu 与稀硫酸不反应，Fe 在稀硫酸中不发生钝化；D 项，H ＋ 应向原电池的正极做定向移动。10.【答案】 （1）排除空气，减少 C 的损失；（2）SiCl 4+6NaOH =Na2SiO3+4NaCl+3H2O；（3）过滤；Cl -、OH -、AlO 2-；（4）CH 3COOCH2CH3+AlO2-+ 2H2O → Al(OH) 3↓+CH 3COO-+ CH3 CH2OH；789（5）【解析】本题解题要点：根据题目的要求分析每个操作步骤的作用，意义何在；根据流程图中的反应条件、温度以及反应后的操作判断上步操作的目的、操作名称；根据反应条件、目的写出化学方程式、离子方程式，运用元素守恒法进行计算；最后根据物质的性质选择合适的防护方法。（1）石墨的化学性质在常温下稳定，而在高温下可与氧气发生反应，所以通入 N2目的是作保护气，排除空气中的氧气，减少 C 的损失；（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物。根据杂质的含量，气体I 中的氯化物主要 SiCl4、AlCl 3、FeCl 3；SiCl 4的沸点是 57.6ºC，所以气体 II 为 SiCl4，与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氯化钠，化学方程式为 SiCl4+6NaOH =Na2SiO3+4NaCl+3H2O；（3）金属氯化物的沸点均高于 150ºC，所以固体 III 中存在氯化铝、氯化铁、氯化镁，其中氯化铁、氯化镁与过量氢氧化钠溶液反应生成沉淀，而氯化铝与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，所以搅拌后过滤，所得溶液 IV 中阴离子有；Cl -、OH -、AlO 2-；（5）铜的化学性质比石墨活泼，所以应用外加电流的阴极保护法保护铜，所以石墨作阳极，铜作阴极在图中注明电源的正负极，石墨与正极相连，铜与负极相连。101化学电源【高考预测】（★★★）常见化学电源的种类及工作原理。1． （2014 浙江）镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M 表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH) 2 + M＝NiOOH + MH，已知：6NiOOH + NH 3 + H2O + OH－ =6 Ni(OH)2 + NO2－ 。下列说法正确的是A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H 2O + e－ = Ni(OH)2 + OH－B．充电过程中 OH－ 离子从阳极向阴极迁移C．充电过程中阴极的电极反应式：H 2O + M + e－ = MH + OH－ ，H 2O 中的 H 被 M 还原D．NiMH 电池中可以用 KOH 溶液、氨水等作为电解质溶液【答案】A一． 电池的评价比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。二．实用电池的特点1. 能产生比较稳定而且较高电压的电流；2. 安全、耐用且便于携带，易于维护；23. 能够适用于各种环境；4. 便于回收处理，不污染环境或对环境的污染影响较小；5. 能量转换率高。三． 几种常见的电池1. 一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。碱性锌锰电池 构成：负极是锌，正极是 MnO2，电解质是 KOH负极：Zn+2OH － －2e － =Zn(OH)2；正极：2MnO 2+2H2O+2e－ =2MnOOH+2OH－总反应式：Zn+2MnO 2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。2. 二次电池⑴ 铅蓄电池放电电极反应：负极：Pb(s)+SO 42－ (aq)－2e － ＝PbSO 4(s)； 正极：PbO 2(s)+4H+(aq)+SO42－ (aq)+2e－ ＝PbSO 4(s)+2H2O(l)总反应式：Pb(s)+PbO 2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO 4(s)+2H2O(l)充电电极反应：阳极：PbSO 4(s)+2H2O(l)－2e － =PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－ (aq)；阴极：PbSO 4(s)+2e－ =Pb(s)+SO42－ (aq)总反应：2PbSO 4(s)+ 2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)总反应方程式：Pb (s)+ PbO 2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)说明：电池充电时，正负极分别和电源的正负极相连。⑵ 镍一镉碱性蓄电池负极：Cd+2OH － －2e － =Cd(OH)2；正极：2NiO(OH)+2H 2O+2e－ =2Ni(OH)2+2OH－总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H 2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)23. 燃料电池电 池 电极反应 酸性电解质 碱性电解质负 极. 2H2－4e － ＝4H + 2H2+4OH－ －4e － ＝4H 2O正 极 O2+4H++4e－ ＝2H 2O O2+2H2O+4e－ ＝4OH －氢氧燃料电池总反应 2H2+O2＝2H 2O 2H2+O2＝2H 2O甲烷燃 负 极 CH4 + 2H2O－8e － =CO2 + 8H+ CH4+10OH－ －8e － =CO32－ +7H2O3正 极 2O2 + 8H+ + 8e－ ＝4H 2O 2O2+4H2O+8e－ =8OH－料电池总反应 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O负 极 2CH3OH + 2H2O－12e － = 2CO2 + 12H+ 2CH3OH +16OH－ －12e － =2CO32－ +12H2O正 极 3O2 +12H+ +12e－ ＝6H 2O 3O2+6H2O+12e－ =12OH－甲醇燃料电池总反应 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O除氢气外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。燃料电池的能量转化率高于 80％，远高于燃烧过程（仅 30％左右） ，有利于节约能源。燃料电池有广阔的发展前途。典例 1 Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是 ZnCl2－NH 4Cl 混合溶液。⑴ 该电池的负极材料是 。电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极” ） 。⑵ 若 ZnCl2-NH4Cl 混合溶液中含有杂质 Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是 。欲除去 Cu2+，最好选用下列试剂中的 （填代号） 。a. NaOH b. Znc. Fe d. NH3·H2O⑶ MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的 MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过 2mol 电子，MnO 2的理论产量为 。【答案】⑴ Zn 正极 ⑵ 锌与还原出来的 Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b ⑶ 2H ++2e-=H2↑，87g【解析】⑴ 负极发生氧化反应，Zn 失电子，做负极。电子由负极经外电路流向正极。⑵ 锌与还原出来的 Cu 构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀。除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选 Zn 将 Cu2+ 置换为单质而除去。⑶ 阴极上得电子，发生还原反应，H +得电子生成氢气。因为 MnSO4～MnO 2～2 e -，通过 2mol 电子产生 1mol MnO2，质量为 87g。电极反应式的书写总的原则同化学方程式的书写：先写反应物，再写生成物，根据化合价标出得失电子数，再根据电荷守恒和物料守恒配平，同时注意溶液的酸碱性。41. 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，O 2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－ 。典例 1 生产铅蓄电池时，在两极板上的铅锑合金上均匀涂上膏状的 PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：2PbSO 4+2H2O 充 电 放 电 PbO2+Pb+2H2SO4，下列对铅蓄电池的说法中错误的是( )A．需要定期补充硫酸B．工作时 Pb 是负极，PbO 2是正极C．工作时负极上发生的反应是 Pb－2e － +SO42－ ==PbSO4D．工作时电解质溶液的密度减小【答案】A典例 2 下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是（ ）A．该系统中只存在 3 种形式的能量转化B．装置 Y 中负极的电极反应式为：O 2+2H2O+4e－ ＝4OH －C．装置 X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生5D．装置 X、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化【答案】C1三年高考+2017 届月考（化学电源）1． （2014 课标Ⅱ）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+xLiC．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2． （2014 大纲卷）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(MH－Ni 电池)。下列有关说法不正确的是 ( )A．放电时正极反应为：NiOOH＋H 2O＋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 － →H 2O＋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3. （2017 江苏启东月考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，故得到广泛应用。锌锰碱性电池以 KOH 溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO 2(s)＋2H 2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)下列说法错误的是( )A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)＋2H 2O(l)＋2e － ===2MnOOH(s)＋2OH － (aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5 g24. （2017 北京 101 期中）固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的．它以固体氧化锆﹣氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O 2﹣ ）在其间通过．该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极 a、b 均不参与电极反应．下列判断正确的是（ ）A．有 O2参加反应的 a 极为电池的负极B．有 H2参加反应的 b 极为电池的正极C．a 极对应的电极反应式为 O2+2H2O﹣4e═4OH ﹣D．该电池的总反应方程式为：2H 2+O2═2H 2O5． （2017 广东惠州月考）下图中甲和乙均是盐桥原电池装置。判断下列说法不正确的是( )A．甲中电池总反应的离子方程式为 Cd(s)＋Co 2＋ (aq)===Co(s)＋Cd 2＋ (aq)B．反应 2Ag(s)＋Cd 2＋ (aq)===Cd(s)＋2Ag ＋ (aq)能够发生C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两烧杯中溶液保持电中性D．乙电池中有 1 mol 电子通过外电路时，正极有 108 g Ag 析出6． （2017 山东泰安月考）镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁原电池放电时电压高而平稳，使镁原电池成为人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁原电池的反应为 xMg＋Mo 3S4 MgxMo3S4，在镁原电池放电 时，下列说法错误的是 ( )A．Mg 2＋ 向正极迁移 B．Mo 3S4得到电子C．Mo 3S4发生氧化反应 D．负极反应为 Mg－2e － ===Mg2＋7．（2017 浙江杭州）利用人工模拟光合作用合成甲酸的原理为：2CO 2+2H2O 2HCOOH+O2，装置如图所示，下列说法不正确的是（ ）3A．电子由电极 1 经过负载流向电极 2B．若将质子膜换成阴离子交换膜，该电池依然能够正常工作C．电极 2 的反应式：CO 2+2H++2e﹣ =HCOOHD．该装置能将太阳能转化为化学能和电能8． （2017 四川成都月考）控制适合的条件，将反应 2Fe3＋ ＋2I － 2Fe2＋ ＋I 2设计成如图所示的原电池。回答下列问题：(1) 反应开始时，乙中石墨电极上发生____反应(填“氧化”或“还原”)，盐桥中的阴离子移向______(填“甲”或“乙”)烧杯。(2) 反应开始时，甲中石墨电极上的电极反应式为______________________。(3) 反应达到化学平衡状态时，电流计指针是否偏转？__________(填“是”或“否”)。.(4) 反应达到平衡状态后，在甲中溶入 FeCl2固体，则乙中石墨电极为__________极。9．（2014 海南）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 LiCIO4。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____________。（4）MnO 2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__________。1.【答案】C【解析】新型化学电源的分析首先要根据原电池原理结合题给信息准确判断电源的正、负极，可从反应类型、电极材料的活泼性、外电路中电流方向及电子流向、电解质溶液中离子的移动方向及相关电极反应的实验现象进行判断；然后理清两极上的电极反应式及电池反应；其次要认真审题，审清“错误” 、 “b 的电极材料中含有活泼金属 Li”等关键信息，结合选项进行作答。根据题给装置图判断，b 电极的电极材料中含有活泼金属锂，反应中易失电子，发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应式为 Li—e－ Li＋ ，a 电极为原电池的正极，电极反应式为 Li1-xMn2O4+x Li＋ +x e－ LiMn2O4，电池反应为 Li1-xMn2O4+xLi LiMn2O4。A、根据上述分析知，a 为电池的正极，正确；B、电池充电反应为电池反应的逆反应，充电反应为LiMn2O4 Li1-xMn2O4+xLi，正确； C、放电时，a 极锰的化合价降低，而锂的化合价不发生变化，错误；D、放电时，溶液中 Li＋ 由负极向正极迁移，即从 b 向 a 迁移，正确。2.【答案】C3.【答案】 C【解析】 根据题意，该电池的负极材料是锌。电池工作时，锌本身失去电子而发生氧化反应，失去的电子通过外电路移向另一极(正极)。在该电极上，MnO 2获得电子发生还原反应生成 MnOOH：2MnO 2＋2e － ====2MnOOH。从元素守恒的角度来看，右侧还多个氢原子。在碱性溶液中不出现 H＋ ，故正极反应为 2MnO2＋2H 2O＋2e － ===2MnOOH＋2OH － 。反应中，失去 0.2 mol 电子，消耗掉 0.1 mol 锌，质量为 6.5 g。4. 【答案】D【解析】解：A、在燃料电池中，有 O2参加的 a 极为原电池的正极，故 A 错误；B、有氢气参加反应的电极为负极，故 B 错误；C、a 极为正极，电极反应为：O 2+4e﹣ =2O2﹣ ，故 C 错误；D、该电池的总反应式为 2H2+O2 2H2O，故 D 正确。55.【答案】 B【解析】根据甲、乙装置分析可知 A 项正确，且可推知 Cd 的活泼性强于 Ag，故 Ag 不能置换出 Cd，B 项错误。6. 【答案】 C【解析】该原电池反应中镁是还原剂，作原电池的负极，失去电子，电极反应是Mg－2e － ===Mg2＋ ； Mo 3S4在反应中是氧化剂，发生还原反应；溶液中阳离子向正极移动，故A、B、D 正确，C 错误。7.【答案】B【解析】离子交换膜为质子膜，则电解质溶液呈酸性，根据方程式知，该反应中 C 元素化合价由+4 价变为+2 价，O 元素化合价由﹣2 价变为 0 价，所以 1 是负极、2 是正极，负极上水失电子生成氢离子和氧气；电子由负极沿导线流向正极；2 是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成 HCOOH；通过光照，该装置是太阳能转化为化学能和电能。A．电子由负极沿导线流向正极，1 是负极、2 是正极，所以电子由电极 1 经过负载流向电极 2，故 A 正确；B．若将质子膜换成阴离子交换膜，质子无法通过交换膜移动，不能平衡电荷，正极上无法按照原来的路径反应，不能制备 HCOOH，故 B 错误；C.2 是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成 HCOOH，电极反应式为 CO2+2H++2e﹣ =HCOOH，故 C 正确；D．通过光照，该装置是太阳能转化为化学能和电能，故 D 正确。【点评】本题考查化学电源新型电池，明确正负极的判断、电极反应式类型及书写、电子流向是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度中等．8. 【答案】 (1)不同；(2)Al 为负极：Al－3e － ===Al3＋ ，石墨为正极：2H＋ ＋2e － ===H2↑，2Al＋6H ＋ ===2Al3＋ ＋3H 2↑；(3)Al 作负极，因为 Al 能与 NaOH 溶液反应而 Mg 不能与 NaOH 溶液反应，Al＋4OH － －3e － ===AlO ＋2H 2O；(4)实验 5 中由于 Al 在浓硝酸中发生钝化，所以 Zn 为负极；－ 2(5)与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。9. 【答案】(1) b a (2) MnO 2+e-+Li+=LiMnO2; (3) 否 电极 Li 是活泼金属，能与水反应；（4）3MnO 2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O; 2:1。【解析】解答本题的思路是：首先应该掌握原电池的过程条件、电极名称、电极判断、电极反应、溶液中离子的移动方向、外电路中电子的移动方向、氧化还原反应的实质、特征、氧化剂与还6原剂等概念。还要清楚加入的物质是否还会发生其它的反应，判断加入物质的可行性。最后按要求进行解答。(1)外电路的电流方向是由正极 b 流向负极 a。 （2）在电池正极 b 上发生的电极反应式为 MnO2+e-+Li+=LiMnO2; (3)由于负极材料 Li 是活泼的金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中的混合有机溶剂。(4)根据题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式：3MnO2+KClO3 +6KOH= 3K2MnO4+KCl+3H2O; K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成 KMnO4和 MnO2.根据化合价升降总数等于电子转移的数目可知：每转移 2mol 的电子，产生 1mol 的 MnO2、2mol KMnO4。所以生成 KMnO4和 MnO2的物质的量之比为 2:1.