《（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源學(xué)案（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源學(xué)案（含解析）（17頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源學(xué)案（含解析）考點(diǎn)(一)原電池的工作原理 【點(diǎn)多面廣精細(xì)研】1原電池(1)概念：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為能的裝置。(2)構(gòu)成條件能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活動(dòng)性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))?；顒?dòng)性不同的兩電極(金屬或石墨)。形成閉合回路。形成閉合回路需三個(gè)條件：電解質(zhì)溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解質(zhì)溶液中。2原電池的工作原理(1)兩種裝置圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。說明圖乙鹽橋中通常裝有含瓊脂的KCl飽和溶液。鹽橋的作用：使整個(gè)裝置構(gòu)成閉合回路，代替兩溶液直接接觸；平衡電荷；提高電池效率。(2
2、)反應(yīng)原理電極名稱負(fù)極正極電極材料Zn片Cu片電極反應(yīng)Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片3.原電池工作時(shí)導(dǎo)電粒子流向電子流向(外電路)：負(fù)極導(dǎo)線正極(電流方向與電子流向相反)。離子流向(內(nèi)電路)：陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。4原電池正、負(fù)極的判斷小題練微點(diǎn)判斷下列說法的正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)。(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極()(2)由于CaOH2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池()(3)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(4)原電池工作時(shí)，
3、溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)()(5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極()(6)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)學(xué)霸微提醒(1)不論在原電池中還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。(2)金屬的活動(dòng)性受所處環(huán)境的影響。如Mg、Al的活動(dòng)性：在中性或酸性溶液中活動(dòng)性：MgAl；而在堿性溶液中，Al可以與OH反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，所以Mg與Al用導(dǎo)線連接后放入NaOH溶液中，Al是負(fù)極，Mg是正極。(3)Fe、Cu相連，浸入稀HNO3中，F(xiàn)e作負(fù)極；浸在濃HNO3中，Cu作負(fù)極(F
4、e發(fā)生鈍化)。1.(2016全國(guó)卷)MgAgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A負(fù)極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2B正極反應(yīng)式為Age=AgC電池放電時(shí)Cl由正極向負(fù)極遷移D負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析：選BMgAgCl電池的電極反應(yīng)：負(fù)極Mg2e=Mg2，正極2AgCl2e=2Ag2Cl，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，C項(xiàng)正確；Mg是活潑金屬，能和H2O發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2和H2，D項(xiàng)正確。2(2015全國(guó)卷)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
5、關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是()A正極反應(yīng)中有CO2生成B微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(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C6H12O66O26CO26H2O解析：選A圖示所給出的是原電池裝置。有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因?yàn)橛匈|(zhì)子通過，故正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 C6H12O624e6H2O=6CO224H，負(fù)極上有CO2產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確；質(zhì)子是陽離子，陽離子由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確；正極的電極反應(yīng)式為
6、6O224e24H12H2O，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O624e6H2O=6CO224H，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O，故D正確。原電池電極反應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫書寫步驟常見介質(zhì)常見介質(zhì)注意事項(xiàng)中性溶液反應(yīng)物若是H得電子或OH失電子，則H或OH均來自于水的電離酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有OH堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有H水溶液不能出現(xiàn)O2(2)用總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式書寫三步驟書寫技巧若某電極反應(yīng)式較難寫出時(shí)，可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去較易寫的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。3.M、N、P、E
7、四種金屬，已知：MN2=NM2；M、P 用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出；N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E22e=E，N2e=N2。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()APMNEBENMPCPNME DEPMN解析：選A由知，金屬活動(dòng)性：MN；M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動(dòng)性：PM；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：NE。4(2013廣東高考節(jié)選)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效
8、率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。(1)完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。(2)銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極_。(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。解析：(3)以Zn和Cu作電極為例分析，如果不用鹽橋，則除了發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)外還發(fā)生Zn和Cu2的置換反應(yīng)，反應(yīng)放熱，會(huì)使部分化學(xué)能以熱能形式散失，使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能，而鹽橋的使用，可以避免Zn和Cu2的直接接
9、觸，從而避免能量損失，提供穩(wěn)定電流。答案：(1)如圖所示(2)電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出(3)甲電池乙的負(fù)極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；電池甲的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗較小歸納拓展原電池原理的四大應(yīng)用(1)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)速率加快。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)速率加快。(2)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。(3)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別
10、作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。(4)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。如根據(jù)反應(yīng)2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2設(shè)計(jì)的原電池為1有關(guān)如圖所示原電池的敘述不正確的是()A電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片B正極的電極反應(yīng)式是Age=AgCCu片上發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)D反應(yīng)時(shí)鹽橋中的移向Cu(NO3)2溶液點(diǎn)撥：原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。解析：選DA項(xiàng)，該裝置是原電池，銅作負(fù)極，銀作正極，電子從銅片沿導(dǎo)線流向銀片，正確； B項(xiàng)，正極
11、電極反應(yīng)式為Age=Ag，正確； C項(xiàng)，銅片上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，銀片上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正確； D項(xiàng)，原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液以及鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以反應(yīng)時(shí)鹽橋中的陽離子移向AgNO3溶液，錯(cuò)誤。2原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中正確的是()A.，中Fe作負(fù)極B中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2C中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2D中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2點(diǎn)撥：原電池正、負(fù)極的活潑與否是參照電解質(zhì)溶液確定的。如稀硫酸作電解質(zhì)溶液，Mg作負(fù)極，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，Al與NaOH
12、反應(yīng)，而Mg不反應(yīng)，Al作負(fù)極。解析：選B中Mg作負(fù)極；中Al作負(fù)極；中銅作負(fù)極；是鐵的吸氧腐蝕，Cu作正極，電極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。3一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應(yīng)時(shí)，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成H2的總量，可采取的措施是()A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固體C加入少量NH4HSO4固體D加入少量CuSO4溶液解析：選DA中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，H2的生成量會(huì)減少，錯(cuò)誤；B中加入CH3COONa固體，在溶液中CH3COO會(huì)結(jié)合H生成醋酸，減慢反應(yīng)速率，錯(cuò)誤；C中加入NH4HSO4固體，增加了H的量，生成的H2會(huì)增多，錯(cuò)誤；D中加入少量CuSO4溶液，Zn
13、置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快反應(yīng)速率，并且不影響H2的生成量，正確。4(2019海淀區(qū)模擬)MgAgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池的總反應(yīng)如下：2AgClMg=Mg22Ag2Cl，有關(guān)該電池的說法正確的是()A該電池可用于海上應(yīng)急照明供電B.為AgCle=AgClC該電池不能被KCl 溶液激活D電池工作時(shí)，每消耗1.2 g Mg，溶液中的Cl增多 0.2 mol點(diǎn)撥：負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2；正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl。解析：選A電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池工作時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
14、，電能的產(chǎn)生可用于海上應(yīng)急照明供電，故A正確；AgCl是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為AgCle=AgCl，故B錯(cuò)誤；電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，所以KCl溶液也可以激活電池，故C錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，每消耗1.2 g Mg即0.05 mol，溶液中的Cl增多0.1 mol，故D錯(cuò)誤。5(1)用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。Fe還原水體中的NO的反應(yīng)原理如圖1所示。作負(fù)極的物質(zhì)是_。是_。(2)通過NOx傳感器可監(jiān)測(cè)NOx的含量，其工作原理示意圖如圖2所示。Pt電極上發(fā)生的是_反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。寫出NiO電極的電極反應(yīng)式
15、：_。點(diǎn)撥：正極發(fā)生還原反應(yīng)，元素化合價(jià)降低，根據(jù)圖示判斷在正極上NO轉(zhuǎn)化為NH。答案：(1)鐵NO8e10H=NH3H2O(2)還原NOO22e=NO2考點(diǎn)(二)常見的化學(xué)電源 【點(diǎn)多面廣精細(xì)研】1一次電池(1)堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；負(fù)極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2；總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)鋅銀電池負(fù)極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正極反應(yīng)：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；總反應(yīng)：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次電池(可充電電池)鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是，正
16、極材料是PbO2。(1)放電時(shí)的反應(yīng)負(fù)極：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))。正極：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(還原反應(yīng))?？偡磻?yīng)：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充電時(shí)的反應(yīng)陰極：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)(還原反應(yīng))。陽極：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)(氧化反應(yīng))。總反應(yīng)：2PbSO4(s)2H2O(l)Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分成酸性
17、和堿性兩種。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O小題練微點(diǎn)判斷下列說法的正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)。(1)鉛蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加()(2)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池()(3)若使反應(yīng)Fe2Fe3=3Fe2以原電池方式進(jìn)行，可用鋅鐵作電極材料()(4)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)()(5)二次電池充電時(shí)為原電池，放電時(shí)是電解池()(6)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能()(7)氫
18、氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)為2H24e=4H()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)學(xué)霸微提醒(1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。(2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。(3)可充電電池在充電時(shí)，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。1.(2018全國(guó)卷)我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的NaCO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO24Na2Na2CO3C。下列說法錯(cuò)誤的是()A放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng)B充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C放電時(shí)，正極
19、反應(yīng)為3CO24e=2COCD充電時(shí)，正極反應(yīng)為Nae=Na解析：選D根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：4Na4e=4Na；正極反應(yīng)：3CO24e=2COC。充電時(shí)，陰(負(fù))極：4Na4e=4Na；陽(正)極：2COC4e=3CO2。放電時(shí)，ClO向負(fù)極移動(dòng)。根據(jù)充電和放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2。2. (2018全國(guó)卷)一種可充電鋰空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li在多孔碳材料電極處生成Li2O2x(x0或1)。下列說法正確的是()A放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li向多孔碳材料區(qū)遷移D充
20、電時(shí)，電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2x=2LiO2解析：選D由題意知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)ie=Li，正極反應(yīng)為(2x)O24Li4e=2Li2O2x(x0或1)，電池總反應(yīng)為O22Li=Li2O2x。該電池放電時(shí)，金屬鋰為負(fù)極，多孔碳材料為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，外電路電子由鋰電極流向多孔碳材料電極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Li向多孔碳材料區(qū)遷移，充電時(shí)電解質(zhì)溶液中的Li向鋰材料區(qū)遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)電池總反應(yīng)為L(zhǎng)i2O2x=2LiO2，D項(xiàng)正確。3全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池，該電池性能優(yōu)良，其電池總反應(yīng)為V3VO2H2OVO2HV2。下列敘述正確的是()A放電過程
21、中電解質(zhì)溶液中陰離子移向正極 B放電時(shí)每轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，負(fù)極有0.5 mol V2被氧化C充電時(shí)陽極附近溶液的酸性減弱D充電時(shí)陽極反應(yīng)式為VO2He=VO2H2O解析：選B放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為VO2HV2=V3VO2H2O，陰離子移向負(fù)極，A錯(cuò)誤；負(fù)極V2被氧化成V3，每轉(zhuǎn)移0.5 mol電子，負(fù)極有0.5 mol V2被氧化，B正確；充電時(shí)的總反應(yīng)為V3VO2H2O = VO2HV2，陽極反應(yīng)為VO2H2Oe = VO2H，陽極附近溶液的酸性增強(qiáng)，C、D錯(cuò)誤。4. (2018天津高考節(jié)選)O2輔助的AlCO2電池工作原理如圖所示。該電池電容量大，能有效利用CO2，電池反應(yīng)產(chǎn)物Al2(C
22、2O4)3是重要的化工原料。電池的負(fù)極反應(yīng)式：_。電池的正極反應(yīng)式：6O26e=6O6CO26O=3C2O6O2反應(yīng)過程中O2的作用是_。該電池的總反應(yīng)式：_。解析：AlCO2電池，Al為負(fù)極，反應(yīng)式為Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)。根據(jù)電池的正極反應(yīng)式可知O2的作用是作催化劑。將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加，可得電池的總反應(yīng)式為2Al6CO2=Al2(C2O4)3。答案：Al3e=Al3(或2Al6e=2Al3)催化劑2Al6CO2=Al2(C2O4)3可充電電池和離子交換膜電池(1)可充電電池可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電
23、時(shí)的陰極反應(yīng)互為逆反應(yīng)，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時(shí)，要結(jié)合電池總反應(yīng)進(jìn)行分析。a首先應(yīng)分清電池是放電還是充電。b再判斷出正、負(fù)極或陰、陽極。放電：陽離子正極，陰離子負(fù)極；充電：陽離子陰極，陰離子陽極；總之：陽離子發(fā)生還原反應(yīng)的電極；陰離子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。(2)離子交換膜電池離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的，對(duì)溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。功能使陰、陽離子選擇性定向移動(dòng)，使電解質(zhì)溶液的電荷守恒類型陽離子交換膜：只允許陽離子通過，
24、阻止陰離子和氣體通過陰離子交換膜：只允許陰離子通過，阻止陽離子和氣體通過質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子(H)通過作用隔離某些物質(zhì)，防止副反應(yīng)，常用于物質(zhì)的制備、分離和提純 5.(2015江蘇高考)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意圖如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()A反應(yīng)CH4H2O3H2CO，每消耗 1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子B電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H22OH2e=2H2OC電池工作時(shí)，CO向電極B移動(dòng)D電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O22CO24e=2CO解析：選DA選項(xiàng)，CH4中的C為4價(jià)，CO中的C為2價(jià)，每個(gè)碳原子失去6個(gè)電子，因此每消耗 1 mol CH4失去6 mol電子，錯(cuò)
25、誤；B選項(xiàng)，熔融鹽中沒有OH，因此OH不能參與電極反應(yīng)，電極反應(yīng)式應(yīng)為H2CO2CO4e=3CO2H2O，錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，CO應(yīng)向負(fù)極移動(dòng)，即向電極A移動(dòng)，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，電極B上O2得電子和CO2結(jié)合生成CO，正確。6.乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，在200 左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)：C2H5OH3O2=2CO23H2O，電池示意圖如圖所示。下列說法中正確的是()A電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移B電池工作時(shí)，電子由b極沿導(dǎo)線流向a極Ca極上發(fā)生的電極反應(yīng)：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb極上發(fā)生的電極反應(yīng)：4HO24e=2H2O解析：選D根據(jù)圖示，a為負(fù)極，b為正極，電池工作時(shí)
26、，質(zhì)子向電池的正極遷移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電子由負(fù)極a極沿導(dǎo)線流向正極b極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a極上發(fā)生的電極反應(yīng)為C2H5OH3H2O12e=2CO212H，C項(xiàng)錯(cuò)誤；b極上發(fā)生的電極反應(yīng)為4HO24e=2H2O，D項(xiàng)正確。7寫出不同環(huán)境下的甲烷燃料電池的正負(fù)極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)負(fù)極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)負(fù)極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)負(fù)極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下負(fù)極：_；正極：_；總反應(yīng)式：_。答案：(1)負(fù)極：CH48e2H2O=CO28H正極：2O
27、28e8H=4H2O總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O(2)負(fù)極：CH48e10OH=CO7H2O正極：2O28e4H2O=8OH總反應(yīng)式：CH42O22OH=CO3H2O(3)負(fù)極：CH48e4O2=CO22H2O正極：2O28e=4O2總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O(4)負(fù)極：CH48e4CO=5CO22H2O正極：2O28e4CO2=4CO總反應(yīng)式：CH42O2=CO22H2O方法規(guī)律燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：寫出電池總反應(yīng)式燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為CH42O2=C
28、O22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料電池總反應(yīng)式為CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)式有所不同，大致有以下四種情況：(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24H4e=2H2O。(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22H2O4e=4OH。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O24e=2O2。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O22CO24e=2CO。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出負(fù)極反應(yīng)式電池
29、反應(yīng)的總反應(yīng)式電池正極反應(yīng)式電池負(fù)極反應(yīng)式。因?yàn)镺2不是負(fù)極反應(yīng)物，因此兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)要徹底消除O2。1某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是()AZn為電池的負(fù)極B正極反應(yīng)式為2FeO10H6e=Fe2O35H2OC該電池不變D電池工作時(shí)OH向正極遷移點(diǎn)撥：FeO得到電子生成的OH比Zn失去電子消耗的OH多，所以放電過程中電解質(zhì)溶液濃度變大。解析：選AA項(xiàng)，根據(jù)化合價(jià)升降判斷，Zn化合價(jià)只能上升，故為負(fù)極材料，K2FeO4為正極材料，正確；B項(xiàng)，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，則正極電極反應(yīng)式為2FeO6e8H2O =2Fe(OH)310OH，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由
30、電池總反應(yīng)式3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH可得，電解質(zhì)溶液濃度變大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電池工作時(shí)陰離子OH向負(fù)極遷移，錯(cuò)誤。2微生物燃料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。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A.，經(jīng)外電路流向aBHS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)是HS4H2O8e=SO9HC如果將反應(yīng)物直接燃燒，能量的利用率不會(huì)變化D若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5 mol H通過質(zhì)子交換膜點(diǎn)撥：首先根據(jù)題圖中H移動(dòng)方向或O2通入方向判斷正、負(fù)極，然后根據(jù)電子從負(fù)極流出判斷電子從a流出。解析：選Bb電
31、極通入氧氣，是正極，a電極是負(fù)極，電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，A錯(cuò)誤；a電極是負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，即HS在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO，電極反應(yīng)是HS4H2O8e=SO9H，B正確；如果將反應(yīng)物直接燃燒，會(huì)有部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能或熱能，因此能量的利用率會(huì)變化，C錯(cuò)誤；若該電池電路中有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，根據(jù)電荷守恒可知有0.4 mol H通過質(zhì)子交換膜與0.1 mol氧氣結(jié)合轉(zhuǎn)化為水，D錯(cuò)誤。3.科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實(shí)現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是()A電池工作時(shí)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B銅電極為正極，電
32、極反應(yīng)式為CO28e8H=CH42H2OC電池內(nèi)部H透過質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng)D為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量硝酸溶液謹(jǐn)記離子交換膜的作用陰離子交換膜只允許陰離子通過，陽離子交換膜只允許陽離子通過，質(zhì)子交換膜只允許H通過。解析：選DA項(xiàng)，根據(jù)圖示可知，該裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，正確；B項(xiàng)，根據(jù)電子流向知，Cu是正極，正極上CO2得電子和H反應(yīng)生成甲烷，電極反應(yīng)式為CO28e8H=CH42H2O，正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，所以裝置中的H由左向右移動(dòng)，正確；D項(xiàng)，由于硝酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會(huì)混有HNO3氣體，而且銅電極會(huì)溶于硝酸，應(yīng)加入硫酸，錯(cuò)誤。4(
33、2019攀枝花模擬)某新型電池以NaBH4(B的化合價(jià)為3價(jià))和H2O2作原料，負(fù)極材料采用Pt，正極材料采用MnO2(既作電極材料又對(duì)該極的電極反應(yīng)具有催化作用)，該電池可用作衛(wèi)星、深水勘探等無空氣環(huán)境電源，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A每消耗3 mol H2O2，轉(zhuǎn)移6 mol eB電池工作時(shí)Ca極上的電極反應(yīng)式為BH8OH8e=BO6H2ODb極材料是MnO2，該電池總反應(yīng)方程式：NaBH44H2O2=NaBO26H2O點(diǎn)撥：首先根據(jù)題圖中離子移動(dòng)方向判斷a為負(fù)極、b為正極，原電池工作時(shí)，Na(陽離子)向正極移動(dòng)。解析：選B正極電極反應(yīng)式為H2O22e=2OH，每消耗3 m
34、ol H2O2，轉(zhuǎn)移的電子為6 mol，故A正確；原電池工作時(shí)，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則Na從a極區(qū)移向b極區(qū)，故B錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO，電極反應(yīng)式為BH8OH8e=BO6H2O，故C正確；電極b采用MnO2為正極，H2O2發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子被還原生成OH，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成BO，該電池總反應(yīng)方程式為NaBH44H2O2=NaBO26H2O，故D正確。5(2018浙江11月選考)最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A右邊吸附層中發(fā)生了還原反應(yīng)B負(fù)極的電極反應(yīng)是H22e2OH=2H2OC電池的總反應(yīng)是2H2O2=2H2OD電解質(zhì)溶液中Na向右移動(dòng)，ClO向左移動(dòng)解析：選CA選項(xiàng)，右邊吸附層中發(fā)生反應(yīng)：2H2e=H2，為還原反應(yīng)，正確；B選項(xiàng)，負(fù)極的電極反應(yīng)為H22e2OH=2H2O，正確；C選項(xiàng)，外界未通入氧氣，總反應(yīng)為HClO4NaOH=H2ONaClO4，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，由電子移動(dòng)方向知，陰離子向左移動(dòng)，陽離子向右移動(dòng)，正確。
（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源學(xué)案（含解析）
