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（16分）某原电池构造如下图所示。其电池的总反应是：Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)。请回答以下问题：（1）若盐桥为琼脂－KOH组成，其作用是&。OH-离子移向　&(填“A”或“B”)中的溶液。Cu为原电池的　&极，其电极反应式是　&。A中的电解质溶液在该电池工作一段时间后会出现　&的现象。（2）把盐桥改为铁棒后，电流计的指针　&（填“会”、“不会”）发生偏转，A装置名称　&（填“原电池”或“电解池”），铜棒的电极名称为　&（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”）（提示：当两个原电池串联时，电极材料的金属活动性相差较大的为原电池，电极材料的金属活动性相差较小的为电解池）。（3）把盐桥改为铜棒后，电流计的指针　&（填“会”、“不会”）发生偏转，左边烧杯中的硝酸铜浓度　&（填“增大”、“减小”或“不变”）（4）把盐桥改为银棒后，电流计的指针　&（填“会”、“不会”）发生偏转，理由是　&。&
本题难度：容易
题型：解答题&|&来源：2014-山东省高二10月月考化学试卷
分析与解答
习题“（16分）某原电池构造如下图所示。其电池的总反应是：Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)。请回答以下问题：（1）若盐桥为琼脂－KOH组成，其作用是____。OH-离子移向__...”的分析与解答如下所示：
（1）盐桥的作用是使两个烧杯中的溶液连成通路，保持溶液的电中性；在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。铜比银活泼，所以铜是负极，银是正极，OH-离子移向负极移动，即向A电极移动；B是正极，溶液中的铜离子得到电子，电极反应式是Cu－2e-=== Cu2+；A中铜失去电子，生成铜离子，所以溶液显蓝色。（2）如果把盐桥改为铁棒后，由于铜和铁的活泼性差别小于银与铁的，所以A装置就是电解池，B是原电池，其中铁是负极，银是正极，所以铜棒是阳极。（3）如果把盐桥改为铜棒，则A装置是电解池，B装置是原电池。此时A装置相当于是粗铜的提纯，所以溶液中铜离子的浓度不变。（4）由于银不能和硝酸铜反应，即此时两池都没有可自发进行的氧化还原反应，所以不能再构成原电池。
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（16分）某原电池构造如下图所示。其电池的总反应是：Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)。请回答以下问题：（1）若盐桥为琼脂－KOH组成，其作用是____。OH-离...
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经过分析，习题“（16分）某原电池构造如下图所示。其电池的总反应是：Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)。请回答以下问题：（1）若盐桥为琼脂－KOH组成，其作用是____。OH-离子移向__...”主要考察你对“第4章 电化学基础”
等考点的理解。
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第4章 电化学基础
与“（16分）某原电池构造如下图所示。其电池的总反应是：Cu(s) + 2Ag+(aq) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)。请回答以下问题：（1）若盐桥为琼脂－KOH组成，其作用是____。OH-离子移向__...”相似的题目：
化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl - -2e -=Cl2↑氢氧燃料电池的负极反应式：O2 + 2H2O+ 4e- =4OH -粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu-2e- = Cu2+钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe-2e - = Fe2+
有关下图的说法正确的是&&&&构成原电池时溶液中SO42－ 移向Cu极构成原电池时Cu极反应为： Cu﹣2e－＝Cu2+要使Fe极不被腐蚀，Cu片换Zn片或a接直流电源负极a和b分别接直流电源正、负极，Fe片上有气体产生
物质的转化关系如下图所示（有的反应可能在水溶液中进行）．其中甲为淡黄色固体化合物，乙为金属单质，G为酸，乙在G的浓溶液中发生钝化，用两根玻璃棒分别蘸取化合物A、G的浓溶液并使它们接近，有大量白烟生成．请回答下列问题：请回答些列问题：（1）写出甲的电子式是&&&&．（2）写出反应Ⅰ的化学方程式&&&&．（3）A溶于水得到得到溶液X，在25℃下，将a mol·L－1的X与b mol·L－1的G溶液等体积混合，溶液显中性，则所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为&&&&用含a和b的代数式表示出该混合溶液中X的电离平衡常数&&&&．（4）工业上采用的一种污水处理方法是：保持污水的pH在5.0-6.0之间，通过如图装置处理污水．①电解池阳极发生了两个电极反应，其中一个反应生成一种无色气体，则阳极的电极反应式分别是：Ⅰ．&&&&；Ⅱ．&&&&．②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环（见上图）．A物质的化学式是&&&&．&&&&
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原电池相关习题
1.若下列反应在原电池中正向进行，试写出电池符号和电池电动势的表示式。
（1）Fe + Cu2+Fe2++ Cu
（2）Cu2++ NiCu + Ni2+
1.解：（1）（－）Fe | Fe2+(1 mol&L－1) || Cu2+(1mol&L－1) | Cu（＋）
E = j(+)－j(－) = j＃(Cu2+/Cu)－j＃(Fe2+/Fe) +lg
（2）（－）Ni | Ni2+(1mol&L－1) || Cu2+(1mol&L－1) | Cu（＋）
E= j(+)－j(－)= j＃(Cu2+/Cu)－j＃(Ni2+/Ni) +lg
2.求出下列原电池的电动势，写出电池反应式，并指出正负极。
（1）Pt | Fe2+(1mol&L－1) , Fe3+(0.0001mol&L－1) || I－(0.0001 mol&L－1)，I2(s) | Pt
（2）Pt | Fe3+(0.5 mol&L－1)，Fe2+(0.05 mol&L－1) || Mn2+(0.01 mol&L－1)，H+(0.1 mol&L－1)，MnO2（固）| Pt
2.解：（1）Pt | Fe2+(1mol&L－1) , Fe3+(0.0001mol&L－1) || I－(0.0001 mol&L－1)，I2(s) | Pt
设右边为正极，左边为负极
E = j (+)－j(－) = φ＃(I2/I－) + 0.0592lg－j＃(Fe3+/Fe2+)－0.0592 lg
= 0.535－0.771＋0.0592lg =0.238V & 0
∴假设正确，电池反应式为I2+ 2Fe2+= 2I－+ 2Fe3+
（2）Pt | Fe3+(0.5 mol&L－1)，Fe2+(0.05 mol&L－1) || Mn2+(0.01 mol&L－1)，H+(0.1 mol&L－1)，MnO2（固）| Pt
设右边为正极，左边为负极
E= j (+)－j(－)
=φ＃(MnO2/Mn2+)+lg－j＃(Fe3+/Fe2+)－0.0592 lg
=0.3406V & 0
∴假设正确，电池反应式为MnO2+ 2Fe2++ 4H+= Mn2++ 2Fe3++ 2H2O
3.将铜片插入盛有0.5mol&L－1CuSO4溶液的烧杯中，银片插入盛有0.5mol&L－1AgNO3溶液的烧杯中，组成一个原电池。
（1）写出原电池符号；
（2）写出电极反应式和电池反应式；
（3）求该电池的电动势。
解：（1）（－）Cu | Cu2+(0.5 mol&L－1) || Ag+(0.5 mol&L－1) | Ag（＋）
（2）正极反应 Ag++ e－Ag
负极反应 Cu2++2e－Cu
①&2＋②得电池反应式：2Ag++ Cu = 2Ag + Cu2+
（3）E= j (Ag+/Ag)－j(Cu2+/Cu)
= j＃(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]－j＃(Cu2+/Cu)－lg[Cu2+]
=0.2lg0.5－0.3402－lg0.5 =0.4505(V)
4.在pH = 3和pH = 6时，KMnO4是否能氧化I－离子和Br－离子？
解：j＃(I2/I－) = 0.535V，j＃(Br2/Br－) = 1.08V
在酸性条件下：MnO4－+ 8H++ 5e → Mn2++ 4H2O
[MnO4－]=[ Mn2+]=1 mol&L－1
j(MnO4－/Mn2+)= j＃(MnO4－/Mn2+)+lg[H+]8
pH=3时 j (MnO4－/Mn2+)=1.51+lg(10－3)8 =1.226(V)
既大于j＃(I2/I－)，也大于j＃(Br2/Br－)，所以既能够氧化I－，也能够氧化Br－。
PH=6时j(MnO4－/Mn2+)=0.942V
此时，j(MnO4－/Mn2+)& j＃(I2/I－)，
但j(MnO4－/Mn2+)& j＃(Br2/Br－)
∴KMnO4能氧化I－，却不能氧化Br－。
5.已知φ＃（H3AsO4/H3AsO3）= 0.559V，φ＃（I2/I－）=0.535V，试计算下列反应：
H3AsO3+ I2+ H2OH3AsO4+ 2I－+ 2H+
在298K时的平衡常数。如果pH = 7，反应朝什么方向进行？
解：lgK = = ==－0.81
∴K= 0.15 由于E#&0 ∴此时反应逆向进行
当pH=7时，[H+]=10－7，其它浓度均为1 mol&L－1
E= j(+)－j(－) = j＃(I2/I－)－j＃(H3AsO4/ H3AsO3)－lg[H+]2
=0.535－0.559－lg(10－7)2 =0.39V&0 ∴反应正向进行。
6.已知：Fe2++ 2e－Fe φ＃=－0.44V
Fe3++ e－Fe2+ φ＃= +0.771V
该电池反应式为：3Fe2+= Fe + 2Fe3+
计算该电池的E＃值及电池反应的△rGm＃，并判断反应能否正向自发进行？
解：E#=j＃(＋)－j＃(－)=－0.44－0.771 =－1.211V & 0
△rGm＃=－nFE#=－2&96485& (－1.211) = 233.69(kJ) & 0
∴反应不能自发进行。
7.解：（1）(－)Ag | Ag+(0.1mol&L－1) || Cu2+(0.01mol&L－1) | Cu(+)
E = j(＋)－j(－)=0.34－0.7996＋lg
=－0.46+lg=－0.46(V) & 0
故反应逆向自发进行。
（2）(－)Pt | Br2(l)，Br－(0.1mol&L－1) || Cr3+(0.01mol&L－1)，Cr2+(1mol&L－1) | Pt(+)
E = j(＋)－j(－)=－0.41－1.087＋lg=－1.68(V) & 0
故反应逆向自发进行。
8.解： （1）E= j(＋)－j(－)= j＃(Pb2+/Pb)－j＃(Sn2+/Sn)＋lg
=－0.126－(－0.136) +lg=0.010V & 0
故反应正向进行。
（2）lgK == = 0.34 ∴K = 2.18
9.已知φ＃（Br2/ Br－）＝1.065V，φ＃（IO3－，H+/I2）= 1.20V
（1）写出标准状态下自发进行的电池反应式；
（2）若[Br－] = 0.0001 mol&L－1，而其它条件不变，反应将如何进行？
（3）若调节溶液pH = 4，其它条件不变，反应将如何进行？
解：（1）j＃(IO3－，H+/I2) & j＃(Br2/Br－)
故电池反应为：2IO3－+ 10Br－+ 12H+== I2+ 5Br2+ 6H2O
（2）E= j＃(IO3－，H+/I2)－j＃(Br2/Br－) + (0.0592/10)lg[Br－]10
=1.20－1.065 + 0.1
=－0.101(V) & 0 故反应逆向进行。
（3）E= j＃(IO3－，H+/I2)－j＃(Br2/Br－) + (0.0592/10)lg[H+]12
=1.20－1.065 + (0.)lg10－4
=－0.15(V) & 0 故反应逆向进行。
10.已知锰的元素电势图为：
（1）求φ＃（MnO4－/Mn2+）；
（2）确定MnO2可否发生歧化反应？
（3）指出哪些物质会发生歧化反应并写出反应方程式。
解：（1）j＃(MnO4－/Mn2＋) = (0.564 +2&2.26 + 0.95 + 1.51)/5 = 1.51(V)
（2）MnO 2-4 2.26 MnO2 0.95 Mn3-
E#= j＃(右)－j＃(左)& 0，MnO2不能歧化成MnO 2-4和Mn3+
MnO4－ 1.69 MnO2 1.23 Mn2+
E#= j＃(右)－j＃(左)& 0，MnO2不能歧化成MnO4－和Mn2+
∴MnO2不能发生歧化反应
（3）同理，MnO 2-4和Mn3+能发生歧化反应。
11.在298K时，测定下列电池的E= +0.48V，试求溶液的pH值。
（－）Pt，H2(100kPa)|H＋(x mol&L－1)||Cu2+(1 mol&L－1)|Cu（+）
解：Cu2++ H2== Cu + 2H+
0.48 = j＃(Cu2+/Cu)－j＃(H+/H2)－lg[H+]2
=0.34－lg[H+]2
－lg[H+]2= 2.36
∴pH = 2.0
12．I2在水中溶解度很小，试从两个半反应计算在298K时，I2饱和溶液的浓度。已知
I2（s）＋2e =2I－ jΘ=0.535V
I2（aq）＋2e =2I－ jΘ=0.621V
解依题意正极-负极得
I2（aq）→ I2（s）
E=Eθ+(0.0592/n)lg[I2]=0
Eθ=-(0.0592/2)lg[I2]=0.621-0.535
lg[I2]=-(0.086/0.0296) [I2]=1.24&10-3(mol/L)
2．在下列氧原子的电子排布中，处于激发态的是 （ ）
4．下列各组量子数，不正确的是 （ ）
（A）n=2,l=1,m=0,ms=-1/2 （B）n=3,l=0,m=1,ms=1/2
（C）n=2,l=1,m=-1,ms=1/2 （D）n=3,l=2,m=-2,ms=-1/2
5.下列基态离子中，具有3d7电子构型的是 （ ）
（A）Mn2＋ （B）Fe2＋ （C）Co2＋ （D）Ni2＋
基态时，4d和5s均为半充满的原子是 （C ）
（A）Cr （B）Mn （C）Mo （D）Tc
8．在下列离子的基态电子构型中，未成对电子数为5的离子是 （ ）
（A）Cr3＋ （B）Fe3＋ （C）Ni2＋ （D）Mn3＋
9 某元素的原子在基态时有6个电子处于n=3,l=2的能级上，其未成对的电子数为
（A）4 （B）5 （C）3 （D）2
下列原子的价电子构型中，第一电离能最大的原子的电子构型是 （ ）
（A）3s23p1 （B）3s23p2 （C）3s23p3 （D）3s23p4
角量子数l=2的某一电子，其磁量子数m ( )
（A）只有一个数值 （B）可以是三个数值中的任一个
（C）可以是五个数值中的任一个 （D）可以有无限多少数值
已知某元素的四个价电子的四个量子数分别为（4,0,0,+1/2），（4,0,0,-1/2），（3,2,0, +1/2），（3,2,1,+1/2），则该元素原子的价电子排布为（ ），此元素是（ ） 。
价电子构型为3d104s1（ ）
Zr（Z=40），[Kr]4d（）5s2
Bi（Z=83），[Xe] 4f（）5d（）6s（）6p（）。
决定多电子原子中等价轨道数目的是哪个量子数，原子轨道能量是由什么量子数决定的？
4．以下各“亚层”哪些可能存在，包含多少轨道？
（1）2s （2）3f （3）4p （4）2d （5）5d
5．画出下列原子的价电子的轨道图：V，Si，Fe，这些原子各有几个未成对电子？
问这是那个元素？有2个n=4，l=0的电子，6个n=3和l=2的电子
1．既存在离子键和共价键，又存在配位键的化合物是 （ ）
（A）H3PO4 （B）Ba(NO3)2 （C）NH4F （D）NaOH
2．下列化合物中，中心原子不服从八隅体规则的是 （ ）
（A）OF2 （B）SF2 （C）PCl3 （D）BCl2
3．下列各物质中，那一个的化学键的极性最大 （ ）
（A）NaCl （B）MgCl2 （C）AlCl3 （D）SiCl4
4．下列分子中，中心原子采取不等性sp3杂化的是 （ ）
（A）BF3 （B）BCl3 （C）OF2 （D）SiCl4
下列分子中，键和分子均具有极性的是 （ ）
（A）Cl2 （B）BF3 （C）CO2 （D）NH3
1．形成配位键时，中心原子应具备的条件是 配位体应具备的条件是。
2．磷可以形成PCl5分子是由于磷属于第3周期元素，其主量子数n=3，杂化时可动用 轨道，形成 杂化轨道，分子的空间构型是。
5.在共价化合物中，键的极性大小与 的差值有关，分子极性的大小可由 的大小来量度。
为什么存在H3O+和NH4+而不存在CH5+?为什么存SF6而不存在OF6？
1.1 复盐和配合物就象离子键和共价键一样，没有严格的界限。（ ）
1．2 Ni(NH3)2Cl2无异构现象，[Co(en)3]Cl3有异构体。 （）
1．3 配离子AlF63-的稳定性大于AlCl63-。 （）
1．4 已知[CaY]2-的Kθ为6.3&1018，要比[Cu(en)2]2+的Kθ= 4.0&1019小，所以后者更难离解。 （ ）
1．5 MX2Y2Z2类型的化合物有6种立体异构体。 （）
1．6 内轨配合物一定比外轨配合物稳定。 （）
1．7 当CO作为配体与过渡金属配位时，证明存在“反馈π键”的证据之一是CO的键长介于单键和双键之间。 （）
1．8 Fe3+和X-配合物的稳定性随X-离子半径的增加而降低。（）
1．9 HgX4-的稳定性按F-I-的顺序降低。 （）
1．10 CuX2-的稳定性按的Cl-Br-I-CN-顺序增加。 （ ）
化学与环境工程学院 版权所有(化学)2016届高考总复习大一轮(人教版)讲义 第六章 常见的有机化合物 第2讲 原电池 化学电源_甜梦文库
(化学)2016届高考总复习大一轮(人教版)讲义 第六章 常见的有机化合物 第2讲 原电池 化学电源
第2讲[考纲要求] 电源的种类及其工作原理。原电池化学电源1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学考点一 原电池及其工作原理1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．工作原理 以铜锌原电池为例(1)反应原理 电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离 子移向 (2)两个装置的比较 装置Ⅰ中还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2 直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂＋负极 锌片 Zn－2e ===Zn2－ ＋ ＋正极 铜片 Cu2 ＋2e ===Cu－氧化反应 由 Zn 沿导线流向 Cu还原反应盐桥含饱和 KCl 溶液，K 移向正极，Cl 移向负极＋－在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。 3．原电池的构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液 反应)。 (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中。 深度思考 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”-1-(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极() ) ) )(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强((3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应((4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( 答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√题组一 原电池工作原理的考查 1．下面装置中，能构成原电池的是________(填序号)。答案 ②④⑥⑦⑨ 2．有关电化学知识的描述正确的是( )A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学 能转化为电能 B．某原电池反应为 Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的 KCl 饱和溶液 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 答案 D 解析 CaO＋H2O===Ca(OH)2 不是氧化还原反应； KCl 和 AgNO3 反应生成 AgCl 沉淀易阻止原 电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。-2-规避原电池工作原理的 4 个失分点 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．只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。 3．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。 4．无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 题组二 原电池正、负极的判断 3．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，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 解析 A 项，内电路中不存在电子的移动；B 项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池， 则负极是铝；C 项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡 产生。 4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ) )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↑ 答案 B 解析 ②中 Mg 不与 NaOH 溶液反应，而 Al 能和 NaOH 溶液反应失去电子，故 Al 是负极； ③中 Fe 在浓硝酸中钝化，Cu 和浓 HNO3 反应失去电子作负极，A、C 错；②中电池总反应为 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为 2Al＋8OH －6e ===2AlO2 ＋4H2O， 二者相减得到正极反应式为 6H2O＋6e ===6OH ＋3H2↑，B 正确；④中 Cu 是正极，电极反 应式为 O2＋2H2O＋4e ===4OH ，D 错。－ － － － － － －-3-原电池正、负极判断方法说明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。 考点二 原电池原理的“四”个基本应用1．用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，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。 2．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。 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．加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在 Zn 与稀 H2SO4 反应 时加入少量 CuSO4 溶液能使产生 H2 的反应速率加快。 深度思考 (1)电工经常说的一句口头禅：“铝接铜，瞎糊弄”，所以电工操作上规定不能把铜导线与铝 导线连接在一起使用，试说明原因： ________________________________________________________________________。 答案 铜、铝接触在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成电路断路 (2)将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液。请 画出产生 H2 的体积 V(L)与时间 t(min)的关系图像。答案-4-一思两变 1．将上面 2 题中的 CuSO4 溶液改成 CH3COONa 溶液，其他条件不变，请画出产生 H2 的体积 V(L)与时间 t(min)的关系图像。答案 2．将过量的两份锌粉 a、b 分别加入定量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液，请 画出产生 H2 的体积 V(L)与时间 t(min)的关系图像。答案改变 Zn 与 H 反应速率的方法 1．加入 Cu 或 CuSO4，形成原电池，加快反应速率，加入 Cu 不影响 Zn 的量，但加入 CuSO4， Zn 的量减少，是否影响产生 H2 的量，应根据 Zn、H 的相对量多少判断。 2．加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与 H 反应，使 c(H )减小，反应速率减小，但不影响生成 H2 的量。＋ ＋ ＋＋题组一 判断金属的活泼性 1．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 C．C&A&B&D&E 答案 B 解析 金属与稀 H2SO4 溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活 泼的金属为正极，H 在正极电极表面得到电子生成 H2，电子运动方向由负极→正极，电流方 向则由正极→负极。在题述原电池中，AB 原电池，A 为负极；CD 原电池，C 为负极；AC 原电池，A 为负极；BD 原电池，D 为负极；E 先析出，E 不活泼。综上可知，金属活动性顺 序：A&C&D&B&E。＋)B．A&C&D&B&E D．B&D&C&A&E-5-2．有 A、B、C、D 四种金属，做如下实验：①将 A 与 B 用导线连接起来，浸入电解质溶液 中，B 不易腐蚀；②将 A、D 分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D 比 A 反应剧烈；③将铜 浸入 B 的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入 C 的盐溶液里，有金属 C 析出。据此判断它 们的活动性由强到弱的顺序是( A．A＞B＞C＞D C．D＞A＞B＞C 答案 C 解析 ①A 与 B 用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B 不易腐蚀，说明 B 为原电 池的正极，金属活动性 A＞B；②A、D 与等物质的量浓度的盐酸反应，D 比 A 反应剧烈，金 属活动性 D＞A；③根据Z换反应规律，Cu 不能Z换出 B，说明金属活动性 B＞Cu；Cu 能Z 换出 C，说明金属活动性 Cu＞C。则四种金属活动性的排列顺序是 D＞A＞B＞C。 ) B．C＞D＞A＞B D．A＞B＞D＞C比较金属活泼性的“三种方法” 1．根据原电池：一般情况下，负极大于正极。 2．根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。 3．根据金属活动性顺序表。 题组二 设计原电池，画出装置图 3．请运用原电池原理设计实验，验证 Cu2 、Fe3 氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极＋ ＋________________________________________________________________________， 正极________________________________________________________________________， 并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。 答案 Cu－2e ===Cu2－ ＋2Fe3 ＋2e ===2Fe2＋ －＋“装置图”常见失分点提示 1．不注明电极材料名称或元素符号。 2．不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 3．误把盐桥画成导线。 4．不能连成闭合回路。 考点三 化学电源的工作原理-6-1．日常生活中的三种电池 (1)碱性锌锰干电池――一次电池 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e ===2MnOOH＋2OH ； 负极反应：Zn＋2OH －2e ===Zn(OH)2； 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)锌银电池――一次电池 负极反应：Zn＋2OH －2e ===Zn(OH)2； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e ===2Ag＋2OH ； 总反应：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。 ①放电时的反应 a．负极反应：Pb＋SO2 4 －2e ===PbSO4；－ － － － － － － － － －b．正极反应：PbO2＋4H ＋SO2 4 ＋2e ===PbSO4＋2H2O；＋ － －c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应 a．阴极反应：PbSO4＋2e ===Pb＋SO2 4 ；－ －b．阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e ===PbO2＋4H ＋SO2 4 ；－ ＋ －c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 2．“高效、环境友好”的燃料电池 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 负极反应式 正极反应式 电池总反应 式 酸性 2H2－4e ===4H－ ＋ － ＋碱性 2H2＋4OH －4e ===4H2O O2＋2H2O＋4e ===4OH－ － － －O2＋4e ＋4H ===2H2O2H2＋O2===2H2O深度思考 1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？-7-答案 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__________________________________________________。 (填“减小”、“增大”或“不变”) (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________。 (填“减小”、“增大”或“不变”) 答案 (1)减小 减小 (2)减小 增大题组一 判断正、负极，书写化学电源电极反应式 1 ． Li － SOCl2 电 池 可 用 于 心 脏 起 搏 器 。 该 电 池 的 电 极 材 料 分 别 为 锂 和 碳 ， 电 解 液 是 LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为 4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 请回答下列问题： (1)电池的负极材料为__________，发生的电极反应为 ________________________________________________________________________。 (2) 电 池 正 极 发 生 的 电 极 反 应 为________________________________________________________________________。 答案 (1)锂 4Li－4e ===4Li－ － － ＋(2)2SOCl2＋4e ===4Cl ＋S＋SO2↑ 解析 分析反应的化合价变化，可知 Li 失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2 得电子，被还原， 为氧化剂。 (1)负极材料为 Li(还原剂)，4Li－4e ===4Li 。 (2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2SOCl2＋4e ===4Cl ＋S＋SO2↑。 2 ． Mg － AgCl 电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为 2AgCl ＋ Mg===Mg2 ＋2Ag＋2Cl＋ － － － － ＋试书写该电池的正、负极电极反应式。 答案 负极：Mg－2e ===Mg2－ － ＋正极：2AgCl＋2e ===2Ag＋2Cl－3．铝－空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝-8-反应产生电流。 电池总反应为 4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________。 答案 4Al－12e ===4Al3－ ＋3O2＋6H2O＋12e ===12OH－－化学电源中电极反应式书写的一般步骤 “加减法”书写电极反应式 1．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，O2 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。 题组二 “一池多变”的燃料电池 4．以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。 (1)酸性介质(如 H2SO4) 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________； 总反应式： _______________________________________________________。 答案 CH4－8e ＋2H2O===CO2＋8H 2O2＋8e ＋8H ===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O (2)碱性介质(如 KOH) 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________； 总反应式：____________________________________________________________。 答案 CH4－8e ＋10OH ===CO2 3 ＋7H2O－ － － － ＋ － ＋ － ＋2O2＋8e ＋4H2O===8OH－－－CH4＋2O2＋2OH ===CO2 3 ＋3H2O－(3)固体电解质(高温下能传导 O2 )－负极：________________________________________________________________________；-9-正极：________________________________________________________________________； 总反应式：________________________________________________________。 答案 CH4－8e ＋4O2 ===CO2＋2H2O－ －2O2＋8e ===4O2－－CH4＋2O2===CO2＋2H2O (4)熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下 负极：________________________________________________________________________； 正极：________________________________________________________________________； 总反应式：___________________________________________________________。 答案 CH4－8e ＋4CO2 3 ===5CO2＋2H2O－ －2O2＋8e ＋4CO2===4CO2 3－－CH4＋2O2===CO2＋2H2O熟记“离子趋向”，抓住“电荷守恒”，熟练书写 燃料电池电极反应式 1．阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成(如 H )；阴离子趋向负极，在负极上 参与反应，在正极上生成(如：OH 、O2 、CO2 3 )。－ － － ＋2．“－ne ”是正电荷，“＋ne ”是负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。 3．电池总反应式＝正极反应式＋负极反应式。 题组三 “久考不衰”的可逆电池 5．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液 为 6 mol? L－1－－的 KOH 溶液。(1)写出放电时的正、负极电极反应式。 答案 负极：H2－2e ＋2OH ===2H2O 正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e ===2Ni(OH)2＋2OH (2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。 答案 阴极：2H2O＋2e ===H2↑＋2OH－ － － － － － － －阳极：2Ni(OH)2＋2OH －2e ===2NiO(OH)＋2H2O- 10 -技巧点拨 负极与阴极颠倒，正极与阳极颠倒，即得各自电极反应式。 考点四 盐桥原电池的专题突破1．盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的 KCl、KNO3 等溶液和琼胶制成的胶冻。 (2)盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。 2．单池原电池和盐桥原电池的对比图 1 和图 2 两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。 负极：Zn－2e ===Zn2－ ＋ － ＋正极：Cu2 ＋2e ===Cu 总反应：Zn＋Cu2 ===Cu＋Zn2＋ ＋不同点：图 1 中 Zn 在 CuSO4 溶液中直接接触 Cu2 ，会有一部分 Zn 与 Cu2 直接反应，该装置＋ ＋中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。 图 2 中 Zn 和 CuSO4 溶液分别在两个池子中，Zn 与 Cu2 不直接接触，不存在 Zn 与 Cu2 直接＋ ＋反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。 关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。 深度思考 1．能用金属代替盐桥吗？ 答案 不可以，在电路接通的情况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性， 琼胶作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的， 而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动；若用金属代替盐桥，电子流向一极后不能直接从另 一极得到补充，必然结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出 的那一极得电子析出金属，从而降低了整个电池的电势。所以，只有自由电子是不够的，应 该有一个离子的通道即“盐桥”。 2．在有盐桥的铜锌原电池中，电解质溶液的选择为什么要与电极材料的阳离子相同？如 Zn 极对应的是硫酸锌，能不能是氯化铜或者氯化钠？ 答案 可以，如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。因为负极区发生的反应只是 Zn 的溶解而已。但是如果比电极弱的话，例如硫酸铜，锌就会置换出铜，- 11 -在表面形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种情况，至于电解液要跟电极相 同那只是一个做题的技巧，具体问题具体分析就行。题组一 根据装置明确原理 1．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 B 解析 由题给原电池装Z可知，电子经过导线，由 Zn 电极流向 Fe 电极，则 O2 在 Fe 电极发 生还原反应：O2＋2H2O＋4e ===4OH ，烧杯 a 中 c(OH )增大，溶液的 pH 升高。烧杯 b 中， Zn 发生氧化反应：Zn－2e ===Zn2 。－ ＋ － － － － － ＋ －2．如图所示，杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆 并使其保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓 CuSO4 溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏 向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)( )A．杠杆为导体或绝缘体时，均为 A 端高 B 端低 B．杠杆为导体或绝缘体时，均为 A 端低 B 端高 C．当杠杆为导体时，A 端低 B 端高 D．当杠杆为导体时，A 端高 B 端低 答案 C 解析 当杠杆为导体时，构成原电池，Fe 作负极，Cu 作正极，电极反应式分别为 负极：Fe－2e ===Fe2 ，－ ＋正极：Cu2 ＋2e ===Cu，＋ －铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆 A 端低 B 端高。- 12 -题组二 平衡移动与“盐桥”作用 3．控制适合的条件，将反应 2Fe3 ＋2I ??2Fe2 ＋I2 设计成如下图所示的原电池。下列判断＋ － ＋不正确的是()A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3 被还原＋C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中溶入 FeCl2 固体，乙中的石墨电极为负极 答案 D 解析 由图示结合原电池原理分析可知， Fe3 得电子变成 Fe2 被还原， I 失去电子变成 I2 被氧＋ ＋ －化，所以 A、B 正确；电流表读数为零时 Fe3 得电子速率等于 Fe2 失电子速率，反应达到平＋ ＋衡状态；D 项在甲中溶入 FeCl2 固体，平衡 2Fe3 ＋2I ??2Fe2 ＋I2 向左移动，I2 被还原为 I＋ － ＋ －，乙中石墨为正极，D 不正确。－ － ＋ －3 4．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3 4 ＋2I ＋2H ??AsO3 ＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中 C1、C2 均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图 ⅡB 烧杯中逐滴加入适量 40% NaOH 溶液。下列叙述中正确的是()A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B．甲组操作时，溶液颜色变浅 C．乙组操作时，C2 作正极 D．乙组操作时，C1 上发生的电极反应为 I2＋2e ===2I 答案 D3 解析 装ZⅠ中的反应，AsO3 4 ＋2I ＋2H ??AsO3 ＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡－ － ＋ － － －向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生 偏转，但由于 I2 浓度增大，所以溶液颜色变深；向装ZⅡB 烧杯中加入 NaOH 溶液中，AsO3 3－- 13 -－2e ＋H2O===AsO3 4 ＋2H ，电子沿导线到 C1 棒，I2＋2e ===2I ，所以 C2 为负极，C1 为正－ － ＋ － －极。1.当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针 示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方 向相反。 2．电子流向的分析方法 改变条件，平衡移动；平衡移动，电子转移； 电子转移，判断区域；根据区域，判断流向； 根据流向，判断电极。 探究高考 明确考向 全国卷Ⅰ、Ⅱ高考题调研1．(2014? 新课标全国卷Ⅱ，12)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＋xLi 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 答案 C 解析 图示所给出的是原电池装Z。 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，锂离子应向正 极(a 极)迁移，故正确。 2．(2013? 新课标全国卷Ⅰ，10)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2S 的缘故，根 据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，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，下列说法正确的是( A．处理过程中银器一直保持恒重 )＋- 14 -B．银器为正极，Ag2S 被还原生成单质银 C．该过程中总反应为 2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色 Ag2S 转化为白色 AgCl 答案 B 解析 铝质容器、变黑的银器及食盐溶液构成原电池装Z，铝作负极，变质的银器作正极。－ ＋ － － ＋ －负极反应式为 Al－3e ===Al3 ，正极反应式为 Ag2S＋2e ===2Ag＋S2 。Al3 与 S2 在溶液中 不能大量共存，能发生水解相互促进反应 2Al3 ＋3S2 ＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故原＋ －电池总反应为 2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故 B 项正确，C 项错误；A 项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应，银器中 Ag2S 被还原成 Ag，质量减轻，A 项错 误；D 项，黑色褪去的原因是黑色的 Ag2S 转化为 Ag，D 项错误。 3．(2013? 新课标全国卷Ⅱ，11)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔 Ni/NiCl2 和 金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( )A．电池反应中有 NaCl 生成 B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C．正极反应为 NiCl2＋2e ===Ni＋2Cl－ －D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 答案 B 解析 结合蓄电池装Z图，利用原电池原理分析相关问题。 A 项， 负极反应为 Na－e ===Na ， 正极反应为 NiCl2＋2e ===Ni＋2Cl ，故电池反应中有 NaCl 生成；B 项，电池的总反应是金 属钠还原二价镍离子；C 项，正极上 NiCl2 发生还原反应，电极反应为 NiCl2＋2e ===Ni＋2Cl－ － － － － ＋；D 项，钠在负极失电子，被氧化生成 Na ，Na 通过钠离子导体在两电极间移动。 各省市高考题调研＋＋1．(2014? 天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为 LixC＋Li1－xCoO2???? C＋LiCoO2 充电 锂硫电池的总反应为 2Li＋S???? Li2S 充电 有关上述两种电池说法正确的是(＋放电放电)A．锂离子电池放电时，Li 向负极迁移- 15 -B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电答案 B 解析 锂离子电池放电时，为原电池，阳离子 Li 移向正极，A 错误；锂硫电池充电时，为电 解池，锂电极发生还原反应生成 Li，B 正确；电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的 电极材料放出电能的多少，两种电池材料不同，显然其比能量不同，C 错误；由图可知，锂离 子电池的电极材料为 C 和 LiCoO2，应为该电池放电完全所得产物，而锂硫电池的电极材料为 Li 和 S，应为该电池充电完全所得产物，故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程，D 错 误。 2．(2014? 浙江理综，11)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＋NH3＋H2O＋OH ===6Ni(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＋H2O＋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：H2O＋M＋e ===MH＋OH ，H2O 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 解析 A 项，放电过程中，NiOOH 得电子，化合价降低，发生还原反应，该项正确；B 项， 充电过程中发生电解池反应，OH 从阴极向阳极迁移，该项错误；C 项，充电过程中，阴极 M 得到电子，M 被还原，H2O 中的 H 化合价没有发生变化，该项错误；D 项，NiMH 在 KOH 溶 液、氨水中会发生氧化还原反应，该项错误。 3．(2014? 大纲全国卷，9)下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( )－－－- 16 -A．放电时正极反应为 NiOOH＋H2O＋e D →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 D →H2O＋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 答案 C 解析 A 项，在原电池的负极发生的是氧化反应，在原电池的正极发生的是还原反应，分析化 合价的升降，正确；B 项，因为该电池为金属氢化物镍电池，又有 Ni(OH)2 等产生，因此可用 碱性溶液作电解质溶液，正确；C 项，该反应为放电时的负极反应，错误；D 项，氢密度越大， 单位体积内放出的电量越多，电池的能量密度越高，正确。 4．(2014? 福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl2===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 答案 D 解析 根据电池总反应可以看出 Cl2 得电子，Ag 失电子，所以在原电池中 Cl2 在正极上发生还 原反应，Ag 在负极上发生氧化反应。正极反应为 Cl2＋2e ===2Cl ，A 项错误；因为电解质溶 液为盐酸，所以负极上 Ag 失电子生成的 Ag 随即与附近的 Cl 反应，B 项错误；用氯化钠代 替盐酸后，电极反应不发生改变，C 项错误；当电路中转移 0.01 mol e 时，负极生成 0.01 mol Ag ，由于 Ag ＋Cl ===AgCl↓，所以消耗 0.01 mol Cl ，由于电荷守恒，同时有 0.01 mol H 通过阳离子交换膜转移至右侧溶液中，D 项正确。 5．(2013? 江苏，1)燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。下列物质均可用 作燃料电池的燃料，其中最环保的是( A．甲醇 C．液化石油气 答案 D 解析 甲醇、天然气(CH4)、液化石油气(气态烃)燃烧均生成 CO2 和 H2O，CO2 会造成温室效 应，氢气燃烧只生成 H2O，因此最环保的是氢气，D 项正确。 )＋ ＋ － － ＋ － ＋ － － － －B．天然气 D．氢气- 17 -6． (2013? 江苏， 9)Mg－H2O2 电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。 该电池以海水为电解质溶液， 示意图如右。该电池工作时，下列说法正确的是( A．Mg 电极是该电池的正极 B．H2O2 在石墨电极上发生氧化反应 C．石墨电极附近溶液的 pH 增大 D．溶液中 Cl 向正极移动 答案 C 解析 Mg－H2O2－海水电池， 活泼金属(Mg)作负极， 发生氧化反应： Mg－2e ===Mg2 ， H2O2－ ＋ －)在正极(石墨电极)发生还原反应：H2O2＋2e ===2OH (由于电解质为中性溶液，则生成 OH )， A、B 项错误，C 项正确；原电池电解质溶液中 Cl 向负极移动，D 项错误。 7．(2013? 安徽理综，10)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结 构如图所示，其中作为电解质的无水 LiCl－KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。 该电池总反应为 PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。 下列有关说法正确的是( )－－－－A．正极反应式：Ca＋2Cl －2e ===CaCl2 B．放电过程中，Li 向负极移动 C．每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 20.7 g Pb D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转 答案 D 解析 正极应得到电子发生还原反应，A 错误；放电时为原电池，阳离子移向正极，B 错误； 每转移 0.1 mol 电子，根据电子守恒，应生成 0.05 mol Pb，质量为 10.35 g，C 错误；常温下， 电解质不能熔融形成自由移动的离子，所以不能导电，故指针不偏转，D 正确。 8．(2013? 高考试题组合)＋－－- 18 -(1)[2013? 广东理综，33(2)(3)]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以铜片为电极之一，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 可 更 有 效 地 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 是 ________ ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 ④根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在上述的材料中应选 __________作阳极。 (2)[2013? 北京理综，26(4)]通过 NOx 传感器可监测 NOx 的含量，其工作原理示意图如下：①Pt 电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”) ② 写 出 NiO 电 极 的 电 极 反 应 式 ：________________________________________________________________________。答案 (1)①(或其他合理答案)②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 ③甲 在甲装置中，负极不和 Cu2 接触，避免了 Cu2 直接与负极发生反应而使化学能转化为＋ ＋热能 ④锌片 (2)①还原 ②NO＋O2 －2e ===NO2－ －- 19 -解析 (1)①根据题给条件和原电池的构成条件可得： a． 若用 Zn、 Cu、 CuSO4(aq)、 ZnSO4(aq)组成原电池， Zn 作负极， Cu 作正极， Zn 插入到 ZnSO4(aq) 中，Cu 插入到 CuSO4(aq)中。 b． 若用 Fe、 Cu、 FeSO4(aq)、 CuSO4(aq)组成原电池， Fe 作负极， Cu 作正极， Fe 插入到 FeSO4(aq) 中，Cu 插入到 CuSO4(aq)中。 c．注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称(或化学式)，并形成闭合回路。 ②由于金属活动性 Zn＞Fe＞Cu，锌片或铁片作负极，由于 Zn 或 Fe 直接与 CuSO4 溶液接触， 工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。 ③带有盐桥的甲原电池中负极没有和 CuSO4 溶液直接接触，二者不会直接发生Z换反应，化 学能不会转化为热能，而是几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与 CuSO4 溶液直接接 触，两者会发生Z换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。 ④由牺牲阳极的阴极保护法可得，铁片作正极(阴极)时被保护，作负极(阳极)时被腐蚀，所以 应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。 (2)由图示可知原电池发生反应为 2NO＋O2===2NO2，NO 为还原剂，O2 为氧化剂，O2 在 Pt 电 极得电子发生还原反应：O2＋4e ===2O2 。NO 在 NiO 电极上失电子发生氧化反应：NO＋O2－ － －－2e ===NO2。 练出高分－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。下列说法中不正确 的是( )－ ＋A．由 Al、Cu、稀 H2SO4 组成的原电池，负极反应式为 Al－3e ===Al3－B．由 Mg、Al、NaOH 溶液组成的原电池，负极反应式为 Al－3e ＋4OH ===AlO2 ＋2H2O C．由 Fe、Cu、FeCl3 溶液组成的原电池，负极反应式为 Cu－2e ===Cu2－ ＋－－D．由 Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为 Cu－2e ===Cu2－＋答案 C 解析 由 Fe、Cu、FeCl3 溶液组成的原电池，负极材料是 Fe，反应式为 Fe－2e ===Fe2 ，C－ ＋错。 2．铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电 解质，电池总反应：Pb＋PbO2＋4H ???? 2Pb2 ＋2H2O 充电＋ ＋放电下列有关新型液流式铅酸蓄电池的说法不正确的是( A．放电时，蓄电池由化学能转化为电能 B．充放电时，溶液的导电能力变化不大 C．放电时的负极反应式为 Pb－2e ===Pb2－ ＋ － ＋)D．充电时的阳极反应式为 Pb2 ＋4OH ＋2e ===PbO2＋2H2O－答案 D- 20 -解析 放电时电极反应式为 负极：Pb－2e ===Pb2－ － ＋正极：PbO2＋2e ＋4H ===Pb2 ＋2H2O＋ ＋充电时电极反应式为 阴极：Pb2 ＋2e ===Pb＋ －阳极：Pb2 ＋2H2O－2e ===PbO2＋4H＋ － ＋＋放电时消耗 4 个 H ，而产生 2 个 Pb2 ，充电时，消耗 2 个 Pb2 ，但产生 4 个 H ，所以充放＋ ＋ ＋电时，溶液的导电能力变化不大，B 正确，D 错误。 3．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED 产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱 动 LED 发光的装置。下列有关叙述正确的是( )A．a 处通入氧气，b 处通入氢气 B．该装置中只涉及两种形式的能量转化 C．电池正极电极反应式为 O2＋2H2O＋4e ===4OH D．P－型半导体连接的是电池负极 答案 C 解析 根据电子移向，a 处应通 H2，b 处应通 O2，A 错误；在该装Z中化学能转化为电能， 电能转化为光能、热能等，B 错误；P－型半导体连接的是电池正极，D 错误。 4．某种熔融碳酸盐燃料电池以 Li2CO3、K2CO3 为电解质、以 CH4 为燃料时，该电池工作原理 见下图。下列说法正确的是( )－ －A．a 为 CH4，b 为 CO2 B．CO2 3 向正极移动－C．此电池在常温时也能工作 D．正极电极反应式为 O2＋2CO2＋4e ===2CO2 3－ －答案 D 解析 电极反应式为 负极：CH4－8e ＋4CO2 3 ===5CO2＋2H2O－ －正极：2O2＋8e ＋4CO2===4CO2 3－－- 21 -根据图示中电子的移向，可以判断 a 处通甲烷，b 处通 O2，CO2 3 应移向负极，由于是熔融盐，－所以此电池在常温下不能工作。5．锂空气电池作为新一代大容量电池而备受瞩目，其工作原理如图所示。下列有关锂空气电 池的说法不正确的是( )A．随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液 pH 不断升高 B．若把碱性电解液换成固体氧化物电解质，则正极会因为生成 Li2O 而引起碳孔堵塞，不利 于正极空气的吸附 C．放电时，当有 22.4 L O2(标准状况下)被还原时，溶液中有 4 mol Li 从左槽移动到右槽 D．锂空气电池又称作“锂燃料电池”，其总反应方程式为 4Li＋O2===2Li2O 答案 D 解析 电极反应式为 负极：4Li－4e ===4Li－ － ＋ ＋正极：O2＋4e ＋2H2O===4OH－A 项，根据正极反应可以判断该项正确；B 项，固体氧化物能传导 O2 ，然后和负极生成的－Li 反应生成 Li2O 而造成堵塞，正确；C 项，根据两个电极反应式可以判断该项正确；D 项应 为 4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。 6．利用反应 6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O 构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排 放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是( )＋A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 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 2NH3－6e ===N2＋6H－ ＋D．当有 4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为 0.8 mol 答案 C 解析 电极反应式为- 22 -负极：8NH3－24e ＋24OH ===4N2＋24H2O 正极：6NO2＋24e ＋12H2O===3N2＋24OH－ －－－因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C 项，应生成 H2O，错误；D 项，根据正极反应 0.2 式转移电子为 ×24＝0.8 mol。 67． 液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小， 无需气体存储装置等优点。 一种以肼(N2H4) 为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH 作为电解质。下列关 于该燃料电池的叙述不正确的是( )A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．负极发生的电极反应式为 N2H4＋4OH －4e ===N2＋4H2O C．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量， 并使它们与电解质溶液充分接触 D．该燃料电池持续放电时，K 从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜 答案 D 解析 根据图示，电极反应式为 负极：N2H4－4e ＋4OH ===N2＋4H2O 正极：O2＋4e ＋2H2O===4OH－ － － － ＋ － －D 项，燃料电池持续放电时，OH 从正极区移向负极区，所以应选用阴离子交换膜。 8．银制器皿表面日久因生成 Ag2S 而变黑，可进行如下处理：将表面发黑的银器浸入盛有食 盐水的铝质容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是( )－A．该处理过程中电能转化为化学能 B．银器为正极，Ag2S 还原为单质银 C．Ag2S 溶解于食盐水生成了 AgCl D．铝质容器为阳极，其质量变轻 答案 B 解析 A 项该处理过程是构成了原电池装Z，是把化学能转化为电能，A、D 都错误；由于铝 比较活泼，作负极，银器为正极，Ag2S 还原为单质银，B 正确，C 错误。- 23 -9．(1)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。①某原电池装置如图所示， 上图右侧烧杯中的电极反应式为____________， 左侧烧杯中的 c(Cl－)____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。②已知下图甲、 乙两池的总反应式均为 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑， 且在同侧电极(指均在“左 电极”或“右电极”)产生 H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。(2)用高铁(Ⅵ)酸盐设计的高铁(Ⅵ)电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为 KOH 溶液，放 电时的总反应为 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 ① 写 出 正 极 反 应 式 ：________________________________________________________________________。 ②用高铁(Ⅵ)电池作电源，以 Fe 作阳极，以 Cu 作阴极，对足量 KOH 溶液进行电解，当电池 中有 0.2 mol K2FeO4 反应时，则在电解池中生成 H2________ L(标准状况)。 答案 (1)①2H ＋2e ===H2↑ 增大 ②甲池中：左―Fe，右―C，乙池中：左―Fe，右―C (2)Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOH MnO2＋e ＋H2O===MnOOH＋OH Zn＋2KOH===K2ZnO2＋H2↑ (3)①FeO2 4 ＋4H2O＋3e ===Fe(OH)3＋5OH－ － － － － ＋ －②6.72 解析 (1)①原电池反应中 Fe 作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电极反应式为 2H ＋2e－ － ＋ －===H2↑。由于平衡电荷的需要，盐桥中的 Cl 向负极迁移，故 NaCl 溶液中 c(Cl )增大。②装 Z乙是电解装Z，阴极(右侧)产生 H2，同时根据电池的总反应式可知 Fe 只能作阳极(左侧)。 由已知条件知，在装Z甲中，Fe 作原电池的负极，在左侧，C 作原电池的正极，在右侧。(2)② 以转移的电子数为桥梁建立 K2FeO4 和 H2 的物质的量的关系：2K2FeO4～3H2，由此可知生成 H2 0.3 mol，在标准状况下的体积为 6.72 L。 10． 某研究性学习小组根据反应 2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4- 24 -＋8H2O 设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 mol? L 1，溶液的－体积均为 200 mL，盐桥中装有饱和 K2SO4 溶液。回答下列问题： (1)此原电池的正极是石墨__________(填“a”或“b”)，发生________反应。 (2)电池工作时，盐桥中的 SO2 4 移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。－(3)两烧杯中的电极反应式分别为 甲________________________________________________________________________； 乙________________________________________________________________________。 (4) 若 不 考 虑 溶 液 的体 积变 化 ， MnSO4 浓 度 变为 1.5 mol? L ________mol。 答案 (1)a 还原 (2)乙 (3)MnO4 ＋5e ＋8H ===Mn2 ＋4H2O－ － ＋ ＋ －1， 则 反 应 中 转 移 的 电 子为5Fe2 －5e ===5Fe3＋ －＋(4)0.5 解析 (1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4 作氧化剂，发生还原反应，故石墨 a 是 正极。 (2)电池工作时， SO2 即向乙烧杯移动。 (3)甲烧杯中的电极反应式为 MnO4 4 向负极移动，－ － ＋ ＋ ＋ － ＋ －＋5e ＋8H ===Mn2 ＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为 5Fe2 －5e ===5Fe3 。(4)溶液中的 MnSO4 浓度由 1 mol? L－1变为 1.5 mol? L 1， 由于溶液的体积未变， 则反应过程中生成的 MnSO4－的物质的量为 0.5 mol? L 1×0.2 L＝0.1 mol，转移的电子为 0.1 mol×5＝0.5 mol。－11．(1)分析如图所示的四个装置，请回答下列问题：①装置a和b中铝电极上的电极反应式分别为________________________________________________________________________ ________________ ________________________________________________________________________。 ②装置 c 中产生气泡的电极为________电极(填“铁”或“铜”)，装置 d 中铜电极上的电极反- 25 -、应式为________________________________________________________________________。 (2)观察如图所示的两个装置，图 1 装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图 2 装置中铜电极 上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现象试推测金属铬具有的两种重 要 化 学 性 质 为________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。答案(1)①2H ＋ 2e ===H2↑－＋－Al － 3e ＋ 4OH ===AlO 2 ＋ 2H2O－－－②铁O2 ＋ 2H2O ＋ 4e－===4OH(2)金属铬的活动性比铜的强且能和稀硫酸反应生成 H2 金属铬易被稀硝酸钝化 解析 (1)在稀 H2SO4 溶液中， 镁比铝活泼， 铝电极作正极， 正极的反应式为 2H ＋2e ===H2↑。 在 NaOH 溶液中，铝比镁活泼，铝电极作负极，负极的反应式为 Al－3e ＋4OH ===AlO2 ＋ 2H2O。在浓硝酸中，铁被钝化，铁电极作正极，正极上发生 NO3 的还原反应，产生气泡。装 Z d 相当于金属铁发生吸氧腐蚀， 铜电极作正极， 正极的电极反应式为 O2＋2H2O＋4e ===4OH－ － － － － － ＋ －。(2)由图 1 可知还原性 Cr&Cu，但在稀硝酸中却出现了反常，结合稀硝酸的氧化性，不难推测 铬被稀硝酸钝化，导致活动性降低。 12．全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。 下图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题： (1) 硫 酸 在 电 池 技 术 和 实 验 室 中 具 有 广 泛 的 应 用 ， 在 传 统 的 铜 锌 原 电 池 中 ， 硫 酸 是 ____________，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是____。 (2)钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2 、V3 、VO2 、VO2 )为正＋ ＋ ＋ ＋极和负极电极反应的活性物质，电池总反应为 VO2 ＋V3 ＋H2O???? V2 ＋VO2 ＋2H 。 放电＋ ＋ ＋ ＋ ＋充电- 26 -放电时的正极反应式为________________________________________________________________________， 充 电 时 的 阴 极 反 应 式 为________________________________________________________________________ 。 放 电 过 程中，电解液 的 pH________(填“升高”、“降低”或“不变”)。 (3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是________(填字母)。 a．VO2 、VO2 混合液 b．V3 、V2 混合液＋ ＋ ＋ ＋c．VO2 溶液 d．VO2 溶液＋ ＋e．V3 溶液 f．V2 溶液＋ ＋(4) 能 够 通 过 钒 电 池 基 本 工 作 原 理 示 意 图 中 “ 隔 膜 ” 的 离 子 是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)电解质溶液 抑制硫酸亚铁的水解 (2)VO2 ＋2H ＋e ===VO2 ＋H2O V3 ＋e ===V2＋ ＋ － ＋ ＋ － ＋升高(3)acd (4)H＋解析(1)传统的铜锌原电池中，锌与酸反应生成氢气，故硫酸为电解质溶液；硫酸亚铁容易水解，且水解显酸性，加入少量硫酸，可以抑制其水解变质。 (2)正极反应是还原反应，由电池总反应可知放电时的正极反应为 VO2 ＋2H ＋e ===VO2 ＋＋ ＋ － ＋H2O；充电时，阴极反应为还原反应，故为 V3 得电子生成 V2 的反应。＋ ＋(3)充电时阳极反应式为 VO2 ＋H2O－e ===VO2 ＋2H ，故充电完毕的正极电解液为 VO2 溶＋ － ＋ ＋ ＋液，而放电完毕的正极电解液为 VO2 溶液，故正极电解液可能是选项 a、c、d。＋(4)充电和放电过程中，正极电解液与负极电解液不能混合，起平衡电荷作用的是加入的酸， 故 H 可以通过隔膜。＋- 27 -
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