(江苏专用)2021版高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化2第二单元原电池化学电源教案

第二单元原电池化学电源
1．理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反响和总反响方程式。

2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。

原电池及其工作原理
[知识梳理]
一、概念
把化学能转化为电能的装置。

二、构成条件
1．一看反响：看是否有能自发进展的氧化复原反响发生。

2．二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

3．三看是否形成闭合回路
形成闭合回路需三个条件：(1)电解质溶液；(2)两电极直接或间接接触；(3)两电极插入电解质溶液。

三、工作原理(以铜­锌原电池为例)
电极材料锌铜
电极名称负极正极
电极反响Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu
反响类型氧化反响复原反响
电子流向电子从负极流出经外电路流入正极
离子移向阳离子移向正极，阴离子移向负极
1．比拟金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。

2．加快化学反响速率
一个自发进展的氧化复原反响，设计成原电池时反响速率增大，如Zn与稀硫酸反响制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu­Zn原电池，加快反响的进展。

3．用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护，如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

4．设计制作化学电源
(1)首先将氧化复原反响分成两个半反响。

(2)根据原电池的反响特点，结合两个半反响找出正、负极材料和电解质溶液。

[自我检测]
1．在如下图的8个装置中，属于原电池的是________。

解析：根据原电池的构成条件可知：①中只有一个电极，③中两电极材料一样，⑤中酒精不是电解质，⑧中两电极材料一样且未形成闭合回路，故①③⑤⑧均不属于原电池。

答案：②④⑥⑦
2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反响时，为了加快反响速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是( )
A．参加少量稀NaOH溶液
B．参加少量CH3COONa固体
C．参加少量NH4HSO4固体
D．参加少量CuSO4溶液
解析：选D。

A中参加NaOH溶液，消耗盐酸，反响速率减慢，且氢气的生成量会减少，错误；B中参加CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反响速率，错误；C中参加NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的氢气会增多，错误；D中参加少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌外表，形成原电池可以加快反响速率，并且没有影响氢气的生成量，正确。

(1)盐桥的作用：①使整个装置构成通路。

②平衡电荷。

以带有盐桥的铜­锌原电池为例，在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。

Zn失去电子变成Zn2＋进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2＋增多而带正电荷。

同时，CuSO4溶液那么由于Cu2＋得到电子变成Cu，使得SO2－4相对较多而带负电荷。

溶液不保持电中性，会阻止电子从锌片流
向铜片，造成电流中断。

所以此时盐桥在整个装置中起到平衡电荷的作用。

(2)原电池中两极材料活泼性要求：①当电极材料参加反响时，要求两极材料活泼性不同；②当电极材料只起到导电作用时，两极材料可以一样也可以不同，如燃料电池两极材料都是多孔石墨等。

(3)在原电池反响中较活泼金属不一定作负极。

原电池反响中的氧化反响与复原反响的发生与电解质溶液的组成有关。

例如：铝、镁与NaOH溶液构成的原电池中铝是负极；Al和Cu、浓硝酸构成的原电池中铜是负极，因为铝在浓硝酸中易钝化。

(4)在原电池放电过程中，在正极外表得电子的是氧化性物质(不一定是阳离子)。

(2021 ·高考天津卷)锌铜原电池装置如下图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，以下有关表达正确的选项是( )
A．铜电极上发生氧化反响
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] A．Cu作正极，电极上发生复原反响，，SO2－4不参加电极反响，故甲池的c(SO2－4)根本不变，，甲池反响为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反响为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，由电极反响式可知，乙池中每有64 g Cu析出，那么进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

[答案] C
在上述例题的锌铜原电池中，外电路中电子的流向是______________________，电流的流向是_______________________________________。

答案：从负极(Zn)流向正极(Cu) 从正极(Cu)流向负极(Zn)
题组一原电池的工作原理及正、负极的判断
1．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。

以下说法中正确的选项是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反响式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反响式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反响式为2H＋＋2e－===H2↑
解析：选B。

①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，电极反响式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

2．(2021·泗洪模拟)如图是某同学设计的原电池装置，以下表达中正确的选项是( )
A．电极Ⅰ上发生复原反响，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反响式为Cu2＋＋2e－===Cu
C．该原电池的总反响为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。

该原电池的总反响为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。

电极Ⅰ上发生复原反响，作原电池的正极，反响式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反响，电极反响式为Cu－2e－===Cu2＋。

盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。

原电池正、负极的判断方法
题组二原电池原理的应用
3．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路
电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )
A．①③②④B．①③④②
C．③④②①D．③①②④
解析：选B。

电流方向与电子流向相反，①②相连时，电流由②流向①，那么金属活动性①>②；①③相连时，③为正极，那么金属活动性①>③；②④相连时，②上有气泡逸出，那么金属活动性④>②；③④相连时，③的质量减少，那么金属活动性③>④。

综上分析，可得金属活动性顺序为①>③>④>②。

4．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。

请你帮助他们完成有关实验工程：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。

该原理的离子方程式为________________________。

方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。

试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反响式。

正极：；
负极：_____________________________________________________。

方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，用离子方程式表示其反响原理：_________________________________________。

解析：方案Ⅰ：铁可以和稀硫酸(或稀盐酸)反响生成H2，而Cu在金属活动性顺序表中位于H的后面，不能置换出酸中的H。

方案Ⅱ：利用原电池原理证明金属活动性Fe>Cu，可以把铁片作为原电池的负极，铜片作为原电池的正极，稀硫酸作电解质溶液，按要求组成闭合回路，画出装置图，并写出相应的电极反响式。

也可以设计盐桥组成原电池。

方案Ⅲ：可以利用金属与盐溶液的置换反响验证金属的活动性。

把铁片插入CuSO4溶液中，观察现象。

答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：
2H＋＋2e－===H2↑(或Cu2＋＋2e－===Cu)
Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：把一个光洁的铁片插入CuSO4溶液中，观察现象Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
5．把符合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)。

(1)将等质量的两份锌粉a、b分别参加过量的稀硫酸，同时向a中参加少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。

(2)将过量的两份锌粉a、b分别参加定量的稀硫酸，同时向a中参加少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。

(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，那么图像是________。

解析：(1)参加CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反响速率，a中Zn减少，H2体积减小；(2)由于锌粉过量，H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)减小，反响速率减小，但产生H2的体积不变。

答案：(1)A (2)B (3)C
改变Zn与H＋反响速率的方法
(1)参加Cu或CuSO4，形成原电池，加快反响速率，参加Cu不影响Zn的量，但参加CuSO4，Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H＋的相对量多少进展判断。

(2)参加强碱弱酸盐，由于弱酸根与H＋反响，使c(H＋)减小，反响速率减小，但不影响产生H2的总量。

化学电源
[知识梳理]
1．碱性锌锰干电池——一次电池
总反响式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

正极反响为2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
负极反响为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。

2．银锌钮扣电池——一次电池
银锌钮扣电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质溶液为KOH溶液，构造示意图如下：
负极反响为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反响为Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反响方程式为 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

3．二次电池(可充电电池)
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。

铅蓄电池放电时的反响：
负极(Pb)：Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)，氧化反响；
正极(PbO2)：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)，复原反响；总方程式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。

铅蓄电池充电时的反响：
阴极(Pb)：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)，复原反响；
阳极(PbO2)：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)，氧化反响；总方程式：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。

铅蓄电池充电和放电的电池反响方程式：
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电
充电2PbSO4(s)＋2H2O(l)。

4．燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种：
种类酸性碱性负极反响式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反响式O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反响式2H2＋O2===2H2O
1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？
答案：可充电电池充电时正极与外接电源正极连接，负极与外接电源负极连接。

2．(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH将____________。

(填“减小〞“增大〞或“不变〞，下同)
(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH将________。

答案：(1)减小减小(2)减小增大
(1)可充电电池充电时电极与外接电源的连接顺序：
(2)燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反响。

(2021·高考全国卷Ⅲ，11，6分)全固态锂硫电池能量密度高、本钱低，其工作原理如下图，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反响为16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x ≤8)。

以下说法错误的选项是( )
A．电池工作时，正极可发生反响：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
[解析] 原电池工作时，正极发生一系列得电子的复原反响，即：S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，那么负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于到达平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。

[答案] D
(2021·高考全国卷Ⅲ，11，6分)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，反响为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)2－4。

以下说法正确的选项是( )
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，负极反响为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 。

K ＋带正电荷，充电时K ＋应该向阴极移动，A 项错误。

根据该电池放电的总反响可知，放电时消耗OH －，那么充电时，OH －浓度应增大，B 项错误。

放电时，Zn 为负极，失去电子生成Zn(OH)2－4，其电极反响为Zn ＋4OH －－2e －===Zn(OH)2－4，C 项正确。

消耗1 mol O 2转移4 mol 电子，故转移2 mol 电子时消耗0.5 mol O 2，0.5 mol O 2在标准状况下的体积为11.2 L ，D 项错误。

(1)[2021 ·高考全国卷Ⅱ，26(1)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO 2、ZnCl 2和NH 4Cl 等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOH 。

回收处理该废电池可得到多种化工原料。

该电池的正极反响式为_________________，电池反响的离子方程式为______________________。

(2)(2021 ·高考四川卷)FeSO 4在一定条件下可制得FeS 2(二硫化亚铁)纳米材料。

该材料可用于制造高容量锂电池。

电池放电时的总反响为4Li ＋FeS 2===Fe ＋2Li 2S 。

正极反响式是________________________________________________________________________。

(3)(2021 ·高考广东卷)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl －4和Al 2Cl －7两种离子在Al 电极上相互转化，其他离子不参与电极反响，放电时负极Al 的电极反响式为________________________________________________________________________。

[解析] (1)酸性锌锰干电池中正极上发生复原反响，该电池放电过程中产生MnOOH ，那么正极反响式为MnO 2＋H ＋＋e －===MnOOH 。

金属锌作负极，发生氧化反响生成Zn 2＋，那么负极反响式为Zn －2e －===Zn 2＋，结合得失电子守恒可得电池反响式为2MnO 2＋2H ＋＋Zn===2MnOOH ＋Zn 2＋。

(2)正极发生复原反响：由总反响式知FeS 2(Fe 显＋2价)――→被复原Fe(Fe 显0价)、FeS 2(S
显－1价)――→被复原Li 2S(S 显－2价)，结合电解质溶液中含Li ＋，可知正极反响式为FeS 2＋4e －＋4Li ＋===Fe ＋2Li 2S 或FeS 2＋4e －===Fe ＋2S 2－。

(3)因为没有其他离子放电，因此负极反响式为Al －3e －＋7AlCl －4===4Al 2Cl －7。

[答案] (1)MnO 2＋H ＋＋e －===MnOOH 2MnO 2＋Zn ＋2H ＋===2MnOOH ＋Zn 2＋[注：式中Zn 2＋可写为Zn(NH 3)2＋4、Zn(NH 3)2Cl 2等，H ＋可写为NH ＋
4]
(2)FeS 2＋4e －＋4Li ＋===Fe ＋2Li 2S(或FeS 2＋4e －===Fe ＋2S 2－)
(3)Al －3e －＋7AlCl －4===4Al 2Cl －7
书写原电池电极反响式的思维模式
(1)一般电极反响式书写的“三步骤〞
(2)复杂电极反响式的书写,复杂电极,反响式)＝总反响式－较简单一极的电极反响式
题组一新型电池的分析
1．(2021·高考海南卷改编)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。

以下说法正确的选项是( )
A．Zn为电池的负极，被复原
B．正极反响式为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－向负极迁移
，Zn化合价只能升高，故为负极材料，被氧化，为电解质溶液，那么正极电极反响式为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，，－向负极迁移，正确。

2．(2021·高考全国卷Ⅱ，11，6分)Mg­AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。

以下表达错误的选项是( )
A．负极反响式为Mg－2e－===Mg2＋
B．正极反响式为Ag＋＋e－===Ag
C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移
D．负极会发生副反响 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析：选B。

该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反响，生成Mg2＋，A项正确；正极反响为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反响Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。

题组二可充电电池的分析
3．(2021·湛江高三一模)如下图为水溶液锂离子电池体系。

以下表达错误的选项是( )
A．a为电池的正极
B．电池充电反响为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
，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，，反响式为原电池反响的逆反响，，a极为原电池的正极，发生复原反响的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。

4．如图是在航天用高压氢镍电池根底上开展起来的一种金属氢化物镍电池(MH­Ni电池)。

以下有关说法不正确的选项是( )
A．放电时正极反响为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液
C．充电时负极反响为MH＋OH－－e－===H2O＋M
D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高
，在原电池的正极发生的是复原反响，分析化合价的升降，，又有Ni(OH)2等产生，因此可用碱性溶液作电解质溶液，B，C，单位体积内放出的电量越多，电池的能量密度越高，D选项正确。

题组三燃料电池的分析
5．(2021·兰州高三诊断)科学家设想使用惰性电极材料，以N2和H2为反响物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图，以下说法不正确的选项是( )
A．通入N2的电极发生的电极反响式为N2＋6e－＋8H＋=== 2NH＋4
B．反响过程中溶液的pH会变大，故需要参加盐酸
C．该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极
D．通入H2的电极为负极，A为NH4Cl
解析：选C 。

N 2与H 2反响生成NH 3，由于以稀盐酸为电解质，所以总反响为N 2＋3H 2＋2HCl===2NH 4Cl 。

由“负氧正还〞可知N 2在正极反响，电极反响式为N 2＋6e －＋8H ＋
=== 2NH ＋4，H 2在负极反响，电极反响式为3H 2－6e －===6H ＋，A 、B 、D 正确，C 错误。

6．(2021 ·高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。

以下有关该电池的说法正确的选项是( )
A ．反响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 2参与的电极反响为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 上发生的电极反响为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 2－3
解析：选D 。

A 选项，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，所以错误；B 选项，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响，电极反响式应为H 2＋CO ＋2CO 2－3－4e －===3CO 2＋H 2O ，所以错误；C 选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A 移动，所以错误；D 选项，电极B 上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，所以正确。

燃料电池电极反响式的书写步骤 第一步 写出电池总反响式。

燃料电池的总反响与燃料的燃烧反响一致，假设产物能和电解质反响那么总反响为加和后的反响。

例如：甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反响式为
CH 4＋2O 2===CO 2＋2H 2O ①
CO 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋H 2O ②
①式＋②式得燃料电池总反响式为
CH 4＋2O 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋3H 2O 。

第二步 写出电池的正极反响式。

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生复原反响的物质都是O 2，电解质溶液不同，其电极反响有所不同，其实，我们只需熟记以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反响式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

(2)碱性电解质溶液环境下电极反响式：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反响式：O2＋4e－===2O2－。

(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反响式：
O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。

第三步根据电池总反响式和正极反响式写出电池的负极反响式。

电池的总反响式－电池正极反响式＝电池负极反响式，注意在将两个反响式相减时，要约去正极的反响物O2。

[课后达标检测]
一、选择题
1．以下过程属于化学能转化为电能的是( )
A．行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)
B．iPhone 7手机电池放电
C．汽车发电机中汽油燃烧
D．氢氧化钠与盐酸反响
解析：选B。

A选项，动能转化为电能，错误；B选项，化学能转化为电能，正确；C 选项，化学能转化为动能，错误；D选项，化学能转化为热能，错误。

2．以下电池工作时，O2在正极放电的是( )
解析：选B。

锌锰电池，正极反响：MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，MnO2在正极放电，A 错误。

氢燃料电池，正极反响(酸性条件下)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正极放电，B正确。

铅蓄电池，正极反响：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正极放电，C错误。

镍镉电池，正极反响：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－，NiOOH在正极放电，D错误。

3．(2021·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(SO2－4)
解析：选C。

该装置构成原电池，Zn是负极，Cu极Cu上溶液中的H＋获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，，不断发生反响Zn－2e－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)逐渐增大，＋，所以溶液中c(H＋)逐渐减小，2－
4不参加反响，其浓度不变，错误。

4．(2021·泉州模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。

以下结论错误的选项是( )
A．原电池是将化学能转化成电能的装置
B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成
C．图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会产生电流
D．图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片
解析：选D。

原电池是将化学能转化成电能的装置，A正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B正确；图中电极a为铝条、电极b为锌片时，构成原电池，导线中会产生电流，C正确；图中电极a为锌片、电极b为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D错误。

5．(教材改编)根据以下图，以下判断中正确的选项是( )
A．烧杯a中的溶液pH降低
B．烧杯b中发生氧化反响
C．烧杯a中发生的反响为2H＋＋2e－===H2↑
D．烧杯b中发生的反响为2Cl－－2e－===Cl2↑
解析：选B。

据图示锌电极失去电子，该极上发生氧化反响，故B正确；烧杯a中O2得到电子，发生反响：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使pH升高，故A、C错；锌为负极，失去电子，发生反响：Zn－2e－===Zn2＋，故D错。

6．燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为Mg­NaClO燃料电池的构造示意图。

以下说法正确的选项是( )
A．镁作Y电极
B．电池工作时，Na＋向负极移动
C．废液的pH大于NaClO溶液的pH
D．X电极上发生的反响为ClO－＋ 2H2O － 4e－===ClO－3＋4H＋
解析：选A。

图中 OH－向Y电极移动，那么Y为负极，故镁作Y电极，故A正确；电池工作时，Na＋向正极移动，故B错误；X电极上发生的反响为ClO－＋ H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，OH－移向负极与Mg2＋反响生成Mg(OH)2沉淀，废液 NaCl 溶液的pH小于 NaClO 溶液的pH，故C、D错误。

7．二氧化硫­空气质子交换膜电池将化学能转变成电能的同时，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，降低了本钱，提高了效益，其原理如下图。

以下说法错误的选项是( )
A．Pt1电极附近发生的反响为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋
B．Pt2电极附近发生的反响为O2＋4e－===2O2－
C．该电池放电时电子从Pt1电极经过外电路流到Pt2电极
D．一样条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1
解析：选B。

电池总反响是2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，Pt1为负极，电极反响为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，Pt2为正极，电极反响为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A、C、D正确，B 错误。

8．银质器皿日久外表会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。

根据电化学原理可进展如下处理：在铝质容器中参加食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。

以下说法正确的选项是( )
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被复原生成单质银
C．该过程中总反响为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3
D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
解析：选B。

铝质容器、变黑的银器及食盐溶液构成原电池装置，铝作负极，变质的银器作正极。

负极反响式为Al－3e－===Al3＋，正极反响式为Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。

Al3＋与
S2－在溶液中不能共存，能发生水解相互促进反响：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S ↑，故原电池总反响为2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故B项正确，C项错误。

A项，原电池反响是自发进展的氧化复原反响，银器中Ag2S被复原成Ag，质量减轻，故A项错误。

D项，黑色褪去的原因是黑色的Ag2S转化为Ag，故D项错误。

9．(2021·淮北高三模拟)高温钠硫电池是一种新型可充电电池，其工作原理如下图，图中固体电解质是Na＋导体。

以下表达正确的选项是( )
A．放电时，石墨电极a为正极
B．放电时，Na＋从石墨b向石墨a方向迁移
C．充电时， b极反响为Na2S x－2e－===x S＋2Na＋
D．可将装置中的固体电解质改成NaCl溶液
解析：选C。

放电时，石墨电极a为负极，A选项错误；放电时，Na＋从石墨a向石墨b 方向迁移，B选项错误；充电时，b极反响为Na2S x－2e－===x S＋2Na＋，C选项正确；固体电解质不能改成NaCl溶液，因为钠单质会与水反响，D选项错误。

二、非选择题
10．(1)理论上任何一个自发的氧化复原反响均可以设计成原电池。

根据氧化复原反响Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计的原电池如下图，其中盐桥内装琼脂­饱和KNO3溶液。

请答复以下问题：
①电解质溶液X是______；电解质溶液Y是______。

②写出两电极的电极反响式。

铁电极：________________________________；
碳电极：________________________________。

③外电路中的电子是从________电极流向________电极。

(填“铁〞或“碳〞)
④盐桥中向X溶液中迁移的离子是________(填字母)。

A．K＋B．NO－3
(2)请将以下氧化复原反响3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O设计成原电池，
在方框中画出类似(1)中的装置图，并写出相应的电极反响式。

正极：___________________________________________；
负极：_____________________________________________。

解析：(1)①根据反响，Fe 作负极，C 作正极，负极电解质溶液中应含有铁的阳离子且不与铁反响，所以X 为含Fe 2＋的电解质溶液；正极反响式为Fe 3＋＋e －===Fe 2＋
，因而Y 为含Fe 3＋的电解质溶液。

②负极反响式：Fe －2e －===Fe 2＋，正极反响式：2Fe 3＋＋2e －===2Fe 2＋。

③外电路电子由负极(Fe)流向正极(C)。

④Fe 是负极，因而向X 溶液中迁移的是盐桥中的阴离子，即为NO －3。

(2)见答案中的装置图及电极反响式。

答案：(1)①FeCl 2(或FeSO 4) FeCl 3[或Fe 2(SO 4)3]
②Fe －2e －===Fe 2＋ 2Fe 3＋＋2e －===2Fe 2＋
③铁 碳 ④B (2)
NO －3＋3e －＋4H ＋===NO ↑＋2H 2O Cu －2e －===Cu 2＋
11．化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。

Ⅰ.氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的开展前景。

现用氢氧燃料电池进展如下图的实验(图中所用电极均为惰性电极)：
(1)对于氢氧燃料电池，，OH －
移向负极
B ．b 电极的电极反响为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －
C ．电池总反响式为2H 2＋O 2=====点燃2H 2O
D ．电解质溶液的pH 保持不变
E ．氢氧燃料电池是一种不需要将复原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 mol·L －1 AgNO 3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO 3溶液的pH ＝________(溶液体积变化忽略不计)。