2019通用版 高中化学 高考一轮复习 第六章第二节 原电池、化学电源

考点一原电池的工作原理及应用[思维流程]
原电池的工作
1.概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。

2．构成条件
3．工作原理(可用简图表示如下)
总反应离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(1)电极
①负极：失去电子，发生氧化反应；
②正极：得到电子，发生还原反应。

(2)电子定向移动方向和电流方向
①电子从负极流出经外电路流入正极；
②电流从正极流出经外电路流入负极；
故电子定向移动方向与电流方向正好相反。

(3)离子移动方向
阴离子向负极移动(如SO2－4)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。

4.注意事项
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。

(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。

(3)无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

5．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比
6．原电池正、负极的判断
[注意]原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极(√)
(2)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极(×)
(3)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动(×)
(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长(√)
2．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
解析：选C该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。

电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。

盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。

3．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

下列说法中正确的是()
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↑
解析：选B①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

[规律方法]
原电池电极反应式的书写
原电池原理的四大
1.
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。

如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率加快。

2．金属的防护
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。

如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

3．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。

4．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
设计的原电池为：
[对点训练]
4．(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中放入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是()
解析：选D a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn­Cu­稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。

5．(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()
A．与石墨棒相连B．与铜板相连
C．埋在潮湿、疏松的土壤中D．与锌板相连
解析：选D A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子作负极，被腐蚀；B 项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与铁中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子作负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。

6．(比较金属活动性)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
a极质量减b极有气体产d极溶解；c电流从a极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是()
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析：选C把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，
a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c 极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d>a。

综合所述可知活动性：d>a>b>c。

7．(设计制作化学电源)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成带盐桥的原电池。

提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。

请回答下列问题：
(1)请补充下面原电池的装置图，在括号内填上正负极的材料、电解质溶液。

(2)发生氧化反应的电极反应式为__________________________________________。

(3)反应达到平衡时，外电路导线中__________(填“有”或“无”)电流通过。

(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为__________(填“正”或“负”)极。

解析：(1)依据原电池原理分析，氧化还原反应中Fe3＋在正极上得电子发生还原反应，I－在负极上发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的溶液为FeCl3溶液。

电极材料可选取惰性电极，如石墨或其他不活泼的金属。

(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。

(3)反应达到平衡时，从左到右和从右到左移动的电子数目相同，故无电流产生。

(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2逆向移动，此时Fe2＋失电子，电极变成负极。

答案：(1)如图
(2)2I－－2e－===I2
(3)无(4)负
[真题验收]
1．(2016·上海高考)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(SO2－4)
解析：选C该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。

A项，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，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO2－4不参加反应，其浓度不变，错误。

2．(2015·天津高考)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(SO2－4)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
解析：选C A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO2－4不参加电极反应，故甲池的c(SO2－4)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

3．(2013·广东高考)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、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是________________________________________________。

解析：③以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥，则除了发生电化学反应外还发生Zn和Cu2＋的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2＋的直接接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。

答案：
①如右图所示
②有红色固体析出，负极被腐蚀
③甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化
学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学
能在转化为电能时损耗较小
考点二形形色色的化学电源
[思维流程]
一次
电池
1.碱性锌锰电池
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

2．银锌电池
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

3．锂电池
锂电池是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。

其电极反应如下：
负极：8Li－8e－===8Li＋；
正极：3SOCl2＋8e－===SO2－3＋2S↓＋6Cl－；
总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。

[典例1]银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋
H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如图。

下列说法不正确的是() A．Zn电极是负极
B．Ag2O电极发生还原反应
C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
D．放电前后电解质溶液的pH保持不变
[学审题析题]
第一步：审题干信息
由反应原理Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag可得负极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；再由总反应式减负极反应式可得正极反应式：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH －；由此可判断出C项正确。

第二步：审装置图信息
第三步：逐项分析定答案
由题干信息和装置图信息分析可知A、B、C三项均正确；再由总反应式可知：放电前后n(OH－)的量不变，但n(H2O)减小，故放电前后c(OH－)增大，pH升高，由此可判断D 项不正确，符合题意。

[答案]D
[对点训练]
1．(2018·长沙模拟)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。

某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。

下列有关该电池的说法错误的是()
A．电池工作时，Li＋通过离子导体移向b区
B．电流由X极通过外电路移向Y极
C．正极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑
D．Y极每生成1 mol Cl2，a区得到2 mol LiCl
解析：选A加入稀盐酸，在X极(正极)上生成氢气，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，为正极反应，Y极生成Cl2，为负极反应，发生反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，原电池中电流从正极流向负极，阳离子向正极移动，则电池工作时，Li＋向正极a区移动，A错误；电流由正极X极通过外电路移向负极Y极，B正确；在X极(正极)上生成氢气，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，C正确；Y极每生成1 mol Cl2，则转移2 mol电子，有2 mol Li＋向正极移动，则a区得到2 mol LiCl，D正确。

2．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。

下列说法正确的是()
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时OH－向正极迁移
解析：选A A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO2－4＋6e－＋8H2O
===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，错误。

可充电电池(二次电池)
2
30%的稀H2SO4。

总反应为
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
充电
[典例2](2017·全国卷Ⅲ)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。

下列说法错误的是()
A．电池工作时，正极可发生反应：
2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多
[学审题析题]
第一步：审题干信息
①由题干中的电池反应16Li＋x S8===8Li2S x可得，负极反应式：16Li－16e－===16Li＋，再由总反应式减负极反应式，可得正极反应式：x S8＋16Li＋＋16e－===8Li2S x；
②电极a常用掺有石墨烯的S8，其原因是增加电极a的导电性，故C项正确。

第二步：审装置图信息
第三步：逐项分析定答案
由题干信息可知C项正确；由装置图信息可知A项正确；当外电路流过0.02 mol电子时，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，故B项正确；由电池充电为电解原理可知，阳极发生氧化反应，是放电时正极反应的逆反应；阴极发生还原反应，是放电时负极反应的逆反应。

故充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，D项错误，符合题意。

[答案]D
[规律方法]“加减法”书写新型化学电源电极反应式
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，由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。

示例：
(1)总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。

(2)写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。

如Li－e－===Li＋(负极)。

(3)利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。

[对点训练]
3．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－x Mn2O4＋x Li
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
解析：选C图示所给出的是原电池装置。

A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。

B项，电
池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。

C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。

D项，放电时为原电池，Li＋为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。

4．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－x CoO2＋Li x C6===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Li x C6－x e－===x Li＋＋C6
C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－x e－===Li1－x CoO2＋x Li＋
解析：选C A．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为Li x C6－x e－===x Li＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－x e－===Li1
CoO2＋x Li＋，正确。

－x
燃料
电池
第一步：写出燃料电池反应的总反应式
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
CO 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋H 2O ②
①式＋②式得燃料电池总反应式为
CH 4＋2O 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋3H 2O 。

第二步：写出电池的正极反应式
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O 2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O 2＋4H ＋＋4e －
===2H 2O ；
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：
O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －；
(3)固体电解质(高温下能传导O 2－)环境下电极反应式：
O 2＋4e －===2O 2－；
(4)熔融碳酸盐(如熔融K 2CO 3)环境下电极反应式：
O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 2－3。

第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式
电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。

因为O 2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O 2。

[典例3] (2015·江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。

下列有关该电池的说法正确的是( )
A ．反应CH 4＋H 2O=====催化剂
△
3H 2＋CO ，每消耗1 mol CH 4转移 12 mol 电子 B ．电极A 上H 2参与的电极反应为H 2＋2OH －－2e －===2H 2O
C ．电池工作时，CO 2－3向电极B 移动
D ．电极B 上发生的电极反应为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 2－3
[学审题析题]
第一步：审题获取解题信息
由题干信息可知此装置为燃料电池
第二步：逐项分析定答案
在审题环节中可得出D项正确；甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，故A项错误；由于熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，再由审题中可知电极反应式为CO ＋H2＋2CO2－3－4e－===3CO2＋H2O，故B项错误；CO2－3为阴离子，电池反应时应向负极(电极A)移动，故C项错误。

[答案]D
[对点训练]
5．(2018·汕头模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。

某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是()
A．电子从b流出，经外电路流向a
B．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO2－4的反应是HS－＋4H2O－8e－===SO2－4＋9H＋
C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化
D．若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，则有0.5 mol H＋通过质子交换膜
解析：选B b电极通入氧气，是正极，a电极是负极，电子从a流出，经外电路流向b，A错误；a电极是负极，发生失去电子的氧化反应，即HS－在硫氧化菌作用下转化为SO2－4，电极反应是HS－＋4H2O－8e－===SO2－4＋9H＋，B正确；如果将反应物直接燃烧，会有部分
化学能转化为光能，因此能量的利用率会变化，C错误；若该电池电路中有0.4 mol电子发生转移，根据电荷守恒可知有0.4 mol H＋通过质子交换膜与0.1 mol氧气结合转化为水，D 错误。

6.(2018·哈尔滨模拟)新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结
构如图所示，(已知硼氢化钠中氢为－1价)，有关该电池的说法正
确的是()
A．电极B材料中含MnO2层，MnO2可增强导电性
B．电池负极区的电极反应：BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O
C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移
D．在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6N A 个
解析：选B A项，电极B采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，MnO2既作电极材料又有催化作用，错误；B项，负极发生氧化反应，电极反应式为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2O，正确；C项，放电时，Na＋向正极移动，错误；D项，在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数＝6 mol·L－1×1 L×2×N A/mol＝12N A，错误。

[真题验收]
1．(2016·全国卷Ⅱ)Mg­AgCl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↑
解析：选B Mg­AgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。

在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。

Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。

2．(2016·全国卷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)2－4。

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c(OH－)逐渐减小
C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4
D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)
解析：选C A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动。

B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)2－4===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大。

C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH －－2e－===Zn(OH)2－4。

D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。

3．(1)(2017·北京高考)可利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生。

其中甲溶液是________，操作及现象是_________________________________。

(2)(2016·江苏高考)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。

将含有Cr2O2－7的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O2－7转化为Cr3＋，其电极反应式为___________________________________________________。

(3)(2016·天津高考)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。

与汽油相比，氢气作为燃料的优点是___________________________(至少答出两点)。

但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：________________________________________________________________。

(4)(2015·四川高考)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。

该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。

正极反应式是________________________________________________________________________。

(5)(2015·海南高考)下图所示原电池正极的反应式为
______________________________________________________。

答案：(1)FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深
(2)Cr2O2－7＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O
(3)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)H2－2e－＋2OH －===2H2O
(4)FeS2＋4e－＋4Li＋===Fe＋2Li2S(或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－)
(5)Ag＋＋e－===Ag
[综合演练提能]
[课堂巩固练]
1．下列关于原电池的叙述中正确的是()
A．正极和负极必须是金属
B．原电池是把化学能转化成电能的装置
C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应
D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.1 g氢气生成
解析：选B一般普通原电池中负极必须是金属，正极可以是金属或非金属导体，A错误；原电池是把化学能转化成电能的装置，B正确；原电池工作时，正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，C错误；锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上有0.2 g氢气生成，D错误。

2．电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

下列判断正确的是()
A．锌为正极，Ag2O为负极
B．锌为负极，Ag2O为正极
C．原电池工作时，将电能转化成化学能
D．原电池工作时，负极区溶液pH增大
解析：选B根据化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，负极发生反应Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，溶液pH减小，故D错误。

3.(2018·茂名一模)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其
为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化效
率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确
的是()
A．电池工作时，正极附近的pH降低
B．当消耗1 mol O2时，有2 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移
C．负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O
D．若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作
解析：选C电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于生成OH－，溶液的pH增大，A错误；当消耗1 mol O2时，电路中转移4 mol电子，生成4 mol OH－，为保持溶液呈电中性，应有4 mol Na＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，正极产生的OH－直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D错误。

4.(2018·青岛模拟)Zn­ZnSO4­PbSO4­Pb电池装置如图，下列
说法错误的是()
A．SO2－4从右向左迁移
B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===Pb
C．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变
D．若有6.5 g锌溶解，有0.1 mol SO2－4通过离子交换膜
解析：选B锌是负极，SO2－4从右向左迁移，A正确；电池的正极反应为PbSO4＋2e －===Pb＋SO2－4，B错误；左边锌失去电子转化为ZnSO4，ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C正确；若有6.5 g锌即0.1 mol锌溶解，根据电荷守恒可知有0.1 mol SO2－4通过离子交换膜，D正确。

5．(2018·合肥模拟)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料，研
制出一种水系锌离子电池。

该电池的总反应方程式：x Zn＋Zn1－x Mn2O4放电充电
ZnMn2O4(0<x<1)。

下列说法正确的是()
A．充电时，Zn2＋向ZnMn2O4电极迁移
B．充电时，阳极反应：ZnMn2O4－2x e－===Zn1－x Mn2O4＋x Zn2＋
C．放电时，每转移1 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g
D．充放电过程中，只有Zn元素的化合价发生变化
解析：选B电解池阳离子向阴极移动，而可充放电池中，阴极是原电池的负极，所以Zn2＋向锌电极迁移，故A错误；充电时，阳极发生氧化，阳极反应：ZnMn2O4－2x e－===Zn1－x
Mn2O4＋x Zn2＋，故B正确；放电时，每转移2 mol e－，ZnMn2O4电极质量增加65 g，故C错误；充放电过程中，Mn、Zn元素的化合价发生变化，故D错
误。

6.(1)如图所示，若溶液C为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe，A电极材料为Cu，则B电极的电极反应式为_______________________，A电极的电极反应式为_________________________________________________；
反应进行一段时间后溶液C的pH会________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。

(2)我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。

则电源的负极材料是________(填化学名称)，负极反应为________________；
正极反应为_______________________________________________。

(3)熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，其负极反应式为2CO＋2CO2－3－4e－===4CO2，则正极反应式为____________，电池总反应式为____________________________________________________。

解析：(1)Fe在浓硝酸中发生钝化，作正极，B电极的电极反应式为4H＋＋2NO－3＋2e －===2NO2↑＋2H2O，A电极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；反应消耗H＋，反应进行一段时间后溶液C的pH会升高。

(2)电源的负极材料是铝，负极反应为4Al－12e－===4Al3＋；正极反应为3O2＋6H2O＋12e－===12OH－。

(3)正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，电池总反应式为2CO＋O2===2CO2。

答案：(1)4H＋＋2NO－3＋2e－===2NO2↑＋2H2O
Cu－2e－===Cu2＋升高
(2)铝4Al－12e－===4Al3＋3O2＋6H2O＋12e－===12OH－
(3)O2＋2CO2＋4e－===2CO2－32CO＋O2===2CO2
[课下提能练]
1．(2018·娄底模拟)有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此，判断五种金属的活动性顺序是() A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E
C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E
解析：选B金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。

H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极。