原電池新型化學電源

1、第二講原電池新型化學電源高/考/導f航夯實雙基一撫身小試夯實雙基一撫身小試考綱展示真題統(tǒng)計2016,卷甲11T;1.理解原電池的構成、工作原理及應用，能2016,卷丙11T;書寫電極反應和總反應方程式。2015,卷I11T;2了解常見化學電源的種類及其工作原理。2015,卷n26T(1)(2);2014,卷n12T考點r原電池及其工作原理知識梳理一、原電池的概念和反應本質原電池是把化學能轉化為電能的裝置，其反應本質是氧化還原反應。二、原電池的構成條件一看反應看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應)。二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。三看是否形成閉合回路形

2、成閉合回路需三個條件：電解質溶液:兩電極直接或間接接觸；兩電極插入電解質溶液中。三、原電池的工作原理如圖是兩種鋅銅原電池示意圖:IIII反應原理電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反應Zn2e_=zn2+Cu2+2e=Cu反應類型氧化反應還原反應電池反應Zn+Cu2=Zn2+Cu原電池中的三個方向（1）電子流動方向：從負極流出沿導線流入正極電流流動方向：從正極沿導線流向負極；離子遷移方向：電解質溶液中，陰離子向負極迂移，陽離子向正極遷移。四、鹽橋原電池的組成和作用1鹽橋原電池中半電池的構成條件：電極金屬和其對應的鹽溶液。一般不要任意替換成其他陽離子鹽溶液，否則可能影響效果。鹽橋中裝有飽和的KC

3、I、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。2.鹽橋的作用連接內電路，形成閉合回路；（2）平衡電荷，使原電池不斷產生電流。自我檢測TOC o 1-5 h z1判斷正誤（正確的打“V”，錯誤的打“X”）在原電池中，發(fā)生氧化反應的一極是負極。（）在原電池中，負極材料的活潑性一定比正極材料強。（）（3）在原電池中，正極本身一定不參與電極反應，負極本身一定要發(fā)生氧化反應。（）答案：（1）2（2）X（3）X2.（教材改編題）下列裝置不能形成原電池的是ZnlJiCHiSO.ACtiSOiZ11SO4DZnlJiCHiSO.ACtiSOiZ11SO4D解析：選CoA、B、D項都具有活潑性不同的電極；電解質溶液；閉合

4、回路;自發(fā)進行的氧化還原反應，均能構成原電池；C項中酒精為非電解質，不能構成原電池。（2017北京豐臺區(qū)高三模擬）有關如圖所示原電池的敘述不正確的是（）血片-PI_-人蔚鹽橋LL_1-i二一1=J7；丁、皿血閒權A電子沿導線由Cu片流向Ag片B.正極的電極反應式是Ag十+e=AgC.Cu片上發(fā)生氧化反應，Ag片上發(fā)生還原反應D.反應時鹽橋中的陽離子移向CU(NO3)2溶液解析：選D。該裝置是原電池裝置，其中Cu為負極，失電子發(fā)生氧化反應：Cu-2e-=Cu+,Ag為正極，得電子發(fā)生還原反應：Ag+e-=Ag。原電池中，負極(Cu)失去的電子沿導線流向正極(Ag),鹽橋中的陽離子移向正極，即移向

5、AgNO3溶液，綜上所述,D錯誤。CD原電池原理考查中四個常見失分點的規(guī)避只有自發(fā)進行的氧化還原反應才能通過設計成原電池將化學能轉化為電能。電解質溶液中陰、陽離子的定向移動與導線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。無論在原電池還是電解池中，電子均不能通過電解質溶液。原電池的負極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。講練互動_講練互動典題例證一學以致用例1(2016高考全國卷甲，11,6分)Mg-AgCI電池是一種以海水為電解質溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是()2+A.負極反應式為Mg2e=MgB.正極反應式為Ag十+e=AgC.電池放電時Cl由正極向負極遷移D.負極會發(fā)生副反應M

6、g+2H2O=Mg(OH)2+出f解析該電池中Mg作負極，失去電子發(fā)生氧化反應，生成Mg2+,A項正確；正極反應為AgCI+=Ag+Cl,B項錯誤；對原電池來說，陰離子由正極移向負極，C項正確；在負極，Mg會發(fā)生副反應Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2JD項正確。答案B，互動探究hp-我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水電池作為能源的新型的海水標志燈，以海水為電解質溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流，只要把燈放入海水數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。則電源的負極材料是，負極反應式為;正極材料是，正極反應式為。答案：鋁，互動探究hp-我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水電池作為能源的新型的海水標志燈，以海水為電解質

7、溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流，只要把燈放入海水數(shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。則電源的負極材料是，負極反應式為;正極材料是，正極反應式為。答案：鋁4AI12e=4A|3+石墨等惰性電極302+6出0+12e=12OH規(guī)律方注原電池正、負極的判斷方法-構造方面題組訓練氧色空J電子謔出I-還原反區(qū)卜電頓反應電子流入電子說囪外電踣）電擬増更咸有丸怵產生等-反應現(xiàn)象畑離予特向*離子暮向內電路【陽向正，陰AA）精題哪做，能力大成1原電池構成及原理考查（教材改編題）如圖所示是一位同學在測試水果電池，下列有關說法錯誤的是A若金屬片A是正極，則該金屬片上會產生H2B水果電池的化學能轉化為電能C此水果

8、發(fā)電的原理是電磁感應D金屬片A、B可以一個是銅片，另一個是鐵片答案：C（2016高考海南卷改編）某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，K0H溶液為電解質溶液。下列說法正確的是（）A.Zn為電池的負極，被還原2+B.正極反應式為2FeO4+10H+6e=Fe2O3+5出0C.該電池放電過程中電解質溶液濃度不變D.電池工作時OH向負極遷移解析：選D。A.根據(jù)化合價升降判斷，Zn化合價只能升高，故為負極材料，被氧化,不正確；B.KOH溶液為電解質溶液，則正極電極反應式為2FeO4-+6e-+8H2O=2Fe(OH)3+10OH-,錯誤；C.該電池放電過程中電解質溶液濃度減小，錯誤；D.電池工作時陰離

9、子OH-向負極遷移，正確。.1原電池正、負極的判斷3如圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此判斷表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()N二二二選項MNPAZnCu稀H2SO4BCuFe稀HCICAgZnAgNO3溶液DZnFeFe(NO3)3溶液棒為正極，N棒為負極，且電解析：選C棒為正極，N棒為負極，且電判斷方法，溶解的一極為負極，增重的一極為正極，所以解質溶液能析出固體，則只有C項正確。4.分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是A.中Mg作負極，中4.分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結論正確的是A.中Mg作負極，中Fe作負極B.中Mg作正極，電極反應式

10、為6H2O+6e-=6OH-+3出f2+C.中Fe作負極，電極反應式為Fe2e=FeD.中Cu作正極，電極反應式為2H*+2e=H2f解析：選B。中Mg不與NaOH溶液反應，而Al能和NaOH溶液反應失去電子，故Al是負極；中Fe在濃硝酸中易鈍化，Cu和濃HNO3反應失去電子作負極，A、C均錯。中電池總反應為2AI+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3出匸，負極電極反應式為2AI+80H-6e-=2AIO-+4H2O,二者相減得到正極電極反應式為6H2O+6e=6OH-+3H2T,B正確。中Cu是正極，電極反應式為O2+2H2O+4e=40H,D錯。二十對鹽橋原電池原理的考查5.（2017

11、泗洪模擬）如圖是某同學設計的原電池裝置，下列敘述中正確的是電極I(Pt)FeCl,、7鹽橋A電極I上發(fā)生還原反應，作原電池的負極2+B.電極n的電極反應式為Cu+2e=CuC.該原電池的總反應為2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子解析：選C。該原電池的總反應為2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+。電極I上發(fā)生還原反應，作原電池的正極，反應式為2Fe3+2e-=2Fe2+,電極n為原電池負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為Cu-2e-=Cu2+。鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞離子。6.（2017浙江六校聯(lián)考）將反應IO3+5+6H+電池。開始時向甲燒

12、杯中加入少量濃硫酸，電流計指針發(fā)生偏轉,312+3H2O設計成如下圖所示的原段時間后，電流計指針回到零，再向甲燒杯中滴入幾滴濃NaOH溶液，電流計指針再次發(fā)生偏轉。下列判斷不正確的是（）#靈城電流卅戰(zhàn)橋變藍K10l*甲A開始加入少量濃硫酸時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應B開始加入少量濃硫酸時，同時在甲、乙燒杯中都加入淀粉溶液，只有乙燒杯中溶液C.電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D.兩次電流計指針偏轉方向相反解析：選B。開始加入少量濃硫酸時，由氧化還原反應方程式可知，反應正向進行，KI是還原劑，KIO3是氧化劑，故甲為正極區(qū)，甲中石墨作正極，得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為210才+10e-

13、+12H+=12+6H2O,乙為負極區(qū)，乙中石墨作負極，失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為101-10e-=512,兩燒杯中均有12生成，在甲、乙兩燒杯中都加入淀粉溶液，兩燒杯中的溶液均變藍，A正確，B錯誤；電流計讀數(shù)為零時，表明反應達到化學平衡狀態(tài)，C正確；由氧化還原反應方程式可知，電流計指針讀數(shù)為零，反應達到平衡狀態(tài)，此時再向甲燒杯中滴入幾滴濃NaOH溶液，則消耗了H+,原氧化還原反應的平衡逆向移動，電流計指針的偏轉方向與第一次相反，D正確。鹽橋中的離子不斷釋放到兩個池中，逐漸失去導電作用，需定期更換鹽橋。要明確鹽橋中離子的移動方向；明確其與可逆反應平衡移動方向的關系?？键c2原電池原理的應用

14、自主學習自主學習知識梳理設計制作化學電源首先將氧化還原反應分成兩個半反應。根據(jù)原電池的反應特點，結合兩個半反應找出正、負極材料和電解質溶液。比較金屬活動性強弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。加快氧化還原反應的速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率加快。例如：在Zn與稀H2SO4反應時，加入少量CuSO4溶液能使產生H2的反應速率加快。用于金屬的防護使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如：要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。自我檢測M、N、P、E四種金屬，已知：M+N2+=N+M2+:M、

15、P用導線連接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量氣泡逸出；N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應為E2+2e=E,N2e=N2+。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是()A.PMNEENMPPNMED.EPMN解析：選A。由知，金屬活動性：MN;M、P用導線連接放入NaHS04溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動性：PM；N、E構成的原電池中，N作負極，故金屬活動性：NE。定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應時，為了加快反應速率又不影響生成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CHsCOONa固體C.加入少量NH4HSO4固體D.加入少量C

16、uSO4溶液解析：選D。A中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，反應速率減慢，且氫氣的生成量會減少，錯誤；B中加入CH3COO-會結合H+,生成醋酸，減慢反應速率，錯誤；C中加入NH4HSO4固體，增加了H+的量，生成的氫氣會增多，錯誤；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快反應速率，并且沒有影響氫氣的生成量，正確。比較金屬活動性強弱的三種方法根據(jù)原電池：一般情況下，負極大于正極。根據(jù)電解池：易得電子的金屬陽離子，相應金屬的活動性較弱。根據(jù)金屬活動性順序表。原電池裝置圖常見失分點提示不注明電極材料名稱或元素符號。不畫出電解質溶液(或畫出但不標注)。誤把鹽橋畫成導

17、線。不能連成閉合回路。講練互動例從下列各反應條件的敘述中選擇合適的圖像:將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加入少量的CuS04TOC o 1-5 h z溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是。將過量的兩份鋅粉a、b分別加入等量的稀硫酸中，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產生出的體積V(L)與時間t(min)的關系是。將(1)中的CuSO4溶液改成CHsCOONa溶液，其他條件不變，則圖像是。解析(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn,Cu、Zn形成原電池，反應速率加快，所以a放出H2的量減少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但由于Zn

18、過量并不影響產生H2的量，速率會加快。(3)CH3COONa與H2SO4反應后生成弱酸CH3COOH，從而減慢反應速率，但產生H2的量沒有發(fā)生變化。答案(1)A(2)B(3)C互動探究】互動探究】上題和中若不向a中加CuSO4溶液，僅對a中溶液加熱，則兩題應對應哪個圖像?為什么？答案：都對應B圖。和中都產生等量的氫氣，對a中溶液加熱，使產生H2的速率加快，反應所需的時間縮短，故B圖合理。規(guī)【律方【注改變Zn與H+反應速率的方法加入Cu粉或CuSO4,使Cu與Zn接觸形成原電池，加快反應速率。加入Cu,不影響Zn的量，即不影響產生H2的量；而加入CuSO4,會消耗一部分Zn,但是否影響產生出的量

19、，應根據(jù)Zn、H+的相對量多少判斷。加入強堿弱酸鹽，由于弱酸根與H+反應，使c(H+)減小，反應速率減小，但不影響產生H2的量。加水稀釋，使c(H+)減小，反應速率減小，但不影響產生H2的量。改變反應的溫度，也會影響Zn與H+的反應速率。把鋅粒換成鋅粉，加快Zn與H+的反應速率。精題址做能力大成題組訓練精題址做能力大成二十原電池的工作原理1.（2015高考安徽卷）常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池（圖1），測得原電池的電流強度（I）隨時間（t）的變化如圖2所示，反應過程中有紅棕色氣體產生。測秋電範儀器圖1測秋電範儀器圖10ti時，原電池的負極是Al片，此時，正極的

20、電極反應式是溶液中的H+向極移動。ti時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因是解析：在0ti時，正極上NOj得電子后結合H+生成NO2和H2O;在原電池中，陽離子向正極移動，故H+向正極移動；由于Al在濃硝酸中發(fā)生了鈍化，生成的氧化膜阻止了反應的進行，此時Cu與濃硝酸反應而導致Cu作負極，電子流動方向發(fā)生了改變。答案：NO3+e+2H=NO2f+出0正Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，生成的氧化膜阻止了Al的進一步反應2.（2017開封高三調研）如圖，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導線連接的電極外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是（）A.外電路的電流方向為Xt導線tYB.若兩電極分

21、別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵C.X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應D.若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為XY解析：選D。外電路的電子流向為Xt導線tY,電流方向與其相反；X極失電子，作負極，發(fā)生的是氧化反應，Y極發(fā)生的是還原反應；若兩電極分別為鐵和碳棒，則Y為碳棒，X為鐵。-I原電池的設計3+2+2+請根據(jù)原電池原理，利用反應2Fe+Cu=2Fe+Cu，設計一個原電池裝置。負極反應式：負極反應式：自主學習夯實雙基撚身小試正極反應式：,并在方框內畫出實驗裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，標明電極材料和電解質溶液，并標出外電路電子流向。解析：據(jù)題意要求，應按照反應2Fe3+Cu=Cu2

22、+2Fe+進行設計，Cu作負極，F(xiàn)e3+作正極反應物即可。答案：Cu2e=Cu22Fe+2e=2Fe（合理即可）反思歸納設計原電池要注意的問題（1）必須是能自發(fā)進行且放熱的氧化還原反應。（2）正、負極材料的選擇：根據(jù)氧化還原關系找出正、負極材料,一般選擇活潑性較強的金屬作為負極；活潑性較弱的金屬或可導電的非金屬（如石墨等）作為正極。（3）電解質溶液的選擇：電解質溶液一般能夠與負極發(fā)生反應，或者電解質溶液中溶解的其他物質能與負極發(fā)生反應（如溶解于溶液中的氧氣）。但如果氧化反應和還原反應分別在兩個容器中進行（中間連接鹽橋）,則兩個容器中的電解質溶液選擇與電極材料相同的陽離子，這樣可減少離子極化作用

23、，便于電子和離子的移動，如在Cu-Zn構成的原電池中，負極Zn浸泡在含有Zn2+的電解質溶液中，而正極Cu浸泡在含有Cu2+的電解質溶液中?？键c3化學電源及電極反應式的書寫、一次電池堿性鋅錳干電池知識梳理鋅粉和KOH、一次電池堿性鋅錳干電池知識梳理鋅粉和KOH的混件物-MriOj-金朋外殼負極材料：Zn，電極反應式：Zn+20H-2e_二二二Zn(OH)2；正極材料：MnO2,電極反應式：2MnO?+2出0+2e_=2MnOOH+20H；總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。、二次電池（以鉛蓄電池為例）放電時的反應負極：Pb(s)+SOf-(aq)2e=PbSO(s

24、)(氧化反應);+2正極：PbO&s)+4H(aq)+SO4-(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(l)(還原反應);總反應：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)。充電時的反應陰極：PbSOs)+2e=Pb(s)+SO(aq)(還原反應);+2陽極：PbSO4(s)+2H2。(1)2e=PbO2(s)+4H(aq)+SO4(aq)(氧化反應);總反應：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。三、燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。酸性堿性負極反應式2H24e=4H2

25、H2+4OH4e=4H2O正極反應式O2+4H+4e=2H2OO2+2H2O+4e=4OH電池總反應式2H2+O2=2H2O四、電極反應式書寫技巧和步驟首先明確電極反應式屬于以離子反應表達的氧化還原半反應，要遵循離子方程式的拆分物質的規(guī)則。1先寫出電極反應式的主要框架（待配平）（1）酸性電解液負極：還原劑xet氧化產物+H正極：氧化劑+xe+H+t還原產物（2）非酸性電解液（或質）（包括堿溶液、熔融碳酸鹽及氧化物）負極：還原劑xe陰離子t氧化產物正極：氧化劑xet陰離子還原產物2依據(jù)化合價變化分別標出氧化劑與電子的比例、還原劑與電子的比例，也就是配平氧化劑、還原劑和電子的系數(shù)。3根據(jù)電荷守恒配

26、平離子，注意要把得電子看作負電荷，失電子看作正電荷處理。4最后根據(jù)元素守恒配平其余物質。自我檢測1以甲烷燃料電池為例來分析不同環(huán)境下電極反應式的書寫。（1）酸性介質（如H2SO4）TOC o 1-5 h z負極：；正極：；總反應式：。（2）堿性介質（如KOH）負極：正極：總反應式：（3）固體電解質（高溫下能傳導O2）負極：；正極：；總反應式：熔融碳酸鹽（如熔融K2CO3）環(huán)境下2O28e8H=4H2OCH42O2=CO22H2OCH48e10OH=CO327H2O2O28e4H2O=8OHCH42O22OH=CO233H2O2CH48e4O2=CO22H2O2O2+8e=40?CH4+2O2=

27、CO2+2出0CH48e+4CO3=5CO2+2出0202+8e+4C02=4CO2CH4+2O2=CO2+2H2O(教材改編題)鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的、放電電解質溶液為K0H溶液，其充、放電按下式進行：Cd+2Ni00H+2出0充電Cd(0H)2+2Ni(0H)2。有關該電池的說法正確的是()A放電時負極附近溶液的堿性不變B.放電時電解質溶液中的0H向正極移動C.放電時正極反應：NiOOH+e+H20=Ni(0H)2+OH一D.放電時Cd在正極上放電解析：選C。放電時Cd作負極，發(fā)生Cd2e-+20H-=Cd(0H)2,負極附近溶液堿性減弱，A、

28、D錯誤；放電時電解質溶液中的0H-向負極移動，B錯誤；放電時正極反應：NiOOH+e+H20=Ni(0H)2+OH,C正確。書寫電極反應式時的三個原則共存原則：因為物質得失電子后在不同介質中的存在形式不同，所以電極反應式的書寫必須考慮介質環(huán)境。堿性溶液中C02不可能存在，也不可能有H+參加反應；當電解質溶液呈酸性時，不可能有0H-參加反應。得氧失氧原則：得氧時，在反應物中加H20(電解質為酸性時)或0H(電解質為堿性或中性時)；失氧時，在反應物中加H20(電解質為堿性或中性時)或H+(電解質為酸性時)。中性吸氧反應成堿原則：在中性電解質溶液中，通過金屬吸氧所建立起來的原電池反應，其反應的最后產

29、物是堿。講練互動典題例證一學以致用講練互動0ED(2016高考全國卷丙，11,6分)鋅-空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2Zn+O2+40H+2出0=2乙n(OH)4。下列說法正確的是()A.充電時，電解質溶液中K+向陽極移動B.充電時，電解質溶液中c(OH)逐漸減小C.放電時，負極反應為Zn+4OH2e=zn(OH)2D.放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標準狀況)解析K+帶正電荷，充電時K+應該向陰極移動，A項錯誤。根據(jù)該電池放電的總反應可知，放電時消耗OH則充電時，OH-濃度應增大，B項錯誤。放電時，Zn為負極，失去電子生成Zn(O

30、H)4,其電極反應為Zn+4OH2e=Zn(OH)4-,C項正確。消耗1molO2轉移4mol電子，故轉移2mol電子時消耗0.5molO2,0.5molO2在標準狀況下的體積為11.2L,D項錯誤。答案C，互動探究(1)寫出上題中電池在放電時的正極反應式若將電解質溶液改為硫酸，分別寫出放電時的負極和正極反應式:答案：(1)O2+4e+2H2O=4OH題組訓練Zn2e=ZnO2+4e+4H=2H2題組訓練精題細做.能力大成二I化學電源中電極反應式的書寫(1)2015高考全國卷n,26(1)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅,中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4CI

31、等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。該電池的正極反應式為，電池反應的離子方程式為(2)(2017濰坊高三模擬)肼-雙氧水燃料電池由于其較高的能量密度而廣受關注，其工作原理如圖所示。請寫出電池正極的電極反應式：,電池工作過程中，A極區(qū)溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”)。隔膜腓-取氧水燃料啦池的丄齊原理圖隔膜腓-取氧水燃料啦池的丄齊原理圖解析：(1)酸性鋅錳干電池中正極上發(fā)生還原反應，該電池放電過程中產生MnOOH,則正極反應式為MnO2+H+e-=MnOOH。金屬鋅作負極，發(fā)生氧化反應生成Zn2+,則負極反應式為Zn-2e-=Zn2+,結

32、合得失電子守恒可得電池反應式為2MnO2+2H+2Zn=2MnOOH+Zn+。燃料N2H4在負極放電，則H2O2在正極(B極)上發(fā)生還原反應：H2O2+2e-=2OH-。電極A為負極，N2H4發(fā)生氧化反應：N2H44e-+4OH-=N21+4出0,A極區(qū)c(OH-)減小，pH減小。答案：(1)MnO2+H+e=MnOOH2MnO2+Zn+2H=2MnOOH+Zn注：式中Zn2+可寫為Zn(NH3)2+、Zn(NHJ2CI2等，H+可寫為NH4(2)H2O2+2e=2OH減小2按要求寫出電極反應式或總反應方程式。(1)肼(N2H4)-空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負極的電極反應式為鋁

33、電池性能優(yōu)越，Al-Ag2O電池可用作水下動力電源，電解質溶液是NaOH和NaAIO2混合液，其原理如圖所示。該電池反應的化學方程式為AlFfefiAg.OMgAlFfefiAg.OMg電按解析：(1)肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，。2在正極反應，故負極是肼發(fā)生反應：N2H44e+4OH=N2+4出0。(2)Al作負極,Ag2O/Ag作正極,NaOH和NaAIO2溶液是電解質溶液，所以生成物是NaAIO2、Ag、H2O0答案：(1)N2H44e+4OH=N2f+4出0(2)2Al+3Ag2O+2NaOH=2NaAlO2+6Ag+出0-I有關燃料電池電極反應的考查（2015高考江蘇卷）一種熔融

34、碳酸鹽燃料電池原理示意圖如下。下列有關該電池的說法正確的是（）電戰(zhàn)ACO+H,_Ml電戰(zhàn)ACO+H,_Ml催化Ti整gv/JA-Cl+HjO催化劑A.反應B.電極CH4+H2O=3H2+CO,每消耗1molCH4轉移12A.反應B.電極A上H2參與的電極反應為出+20H2e=2缶0C.電池工作時，CO,向電極B移動D.電極B上發(fā)生的電極反應為O2+2CO2+4e=2CO2解析：選D。A選項，甲烷中的C為一4價，一氧化碳中的C為+2價，每個碳原子失去6個電子，因此每消耗1mol甲烷失去6mol電子，所以錯誤；B選項，熔融鹽中沒有氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應，電極反應式應為H2+CO

35、+2CO34e-=3CO2+H2O,所以錯誤；C選項，碳酸根離子應向負極移動，即向電極A移動，所以錯誤；D選項，電極B上氧氣得電子與二氧化碳反應生成碳酸根離子，所以正確。反思歸熟記“離子趨向”，抓住“電荷守恒”，熟練書寫燃料電池電極反應式（1）陽離子趨向正極，在正極上參與反應，在負極上生成（如H+）;陰離子趨向負極，在負極上參與反應，在正極上生成（如OH-、O2-、co3）o（2）“一ne-”相當正電荷，“+ne-”相當負電荷，依據(jù)電荷守恒配平其他物質的系數(shù)。（3）電池總反應式=正極反應式+負極反應式。課后達標檢測一、選擇題1下列關于原電池的說法正確的是（）A.所有的氧化還原反應都能設計成原電

36、池B原電池的兩極中較活潑的金屬一定為負極C.在原電池中，電子流出的一極是負極，發(fā)生氧化反應D原電池可以把物質內部的能量全部轉化為電能,錯誤；B項,解析：選C。A項，必須是自發(fā)進行的氧化還原反應才能設計成原電池原電池的兩極中較活潑的金屬一般為負極，但在某些特殊的電解質溶液中，如Mg-AI（NaOH）原電池，較活潑的金屬Mg與NaOH不能反應，而AI與之反應，較不活潑的金屬AI作負極，故錯誤；,錯誤；B項,100%進行轉化，故原電池不能把物質中的能量全部轉化為電能，錯誤。（2017泉州模擬）課堂學習中，同學們利用鋁條、鋅片、銅片、導線、電流計、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結論錯誤的是（）

37、電極皿電極皿A原電池是將化學能轉化成電能的裝置B原電池由電極、電解質溶液和導線等組成C.圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，導線中會產生電流D.圖中a極為鋅片、b極為銅片時，電子由銅片通過導線流向鋅片解析：選D。原電池是將化學能轉化成電能的裝置，A正確；原電池由電極、電解質溶液和導線等組成，B正確；圖中a極為鋁條、b極為鋅片時，構成原電池，導線中會產生電流，C正確；圖中a極為鋅片、b極為銅片時，鋅片作負極，電子由鋅片通過導線流向銅片，D錯誤。3研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為5MnO2+2Ag+2NaCI=Na2Mn50io

38、+2AgCI。下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是（）A.正極反應式：Ag+CIe=AgCI每生成1moINa2Mn50io轉移2moI電子Na+不斷向“水”電池的負極移動AgCI是還原產物解析：選B。電池的正極得電子，A錯誤；陽離子向正極移動，C錯誤；Ag化合價升高形成AgCI,AgCI是氧化產物，D錯誤。4“天宮二號”飛行器白天靠太陽能帆板產生電流向鎳氫電池充電，夜間鎳氫電池向飛充電行器供電。鎳氫電池的結構示意圖如圖所示。若電池總反應為2Ni（OH）2放電2NiOOH+H2。則下列說法正確的是（）/Ni(OH)：NiOOHNi(DH),NiOOllA.放電時，NiOOH發(fā)生氧化反

39、應充電時，a電極的pH增大，K+移向b電極充電時，a電極的電極反應為2H2O+2e=出f+2OH放電時，負極反應為NiOOH+H2O+e=Ni（OH）2+OH解析：選C。放電時，NiOOH在正極上放電，發(fā)生還原反應，A錯誤；充電時，a電極作陰極，電極反應式為2出0+2e-=H2T+2OH-,pH增大，K+移向a電極，B錯誤、C正確；放電時，負極上H2放電，D錯誤。5.（2017張家界模擬）液流電池是一種新的蓄電池，是利用正負極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池，具有容量高、使用領域（環(huán)境）廣、循環(huán)使用壽命長的特點。如圖是一種鋅溴液流電池，電解液為溴化鋅的水溶液。下列說法正確的是（）怖環(huán)泵循

40、環(huán)乗Q+A.充電時陽極的電極反應式：Zn2e=ZnB.充電時電極a為外接電源的負極C.放電時Br向右側電極移動D.放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大解析：選D。如圖是一種鋅溴液流電池，電解液為溴化鋅的水溶液，所以該電池的負極為鋅，電極反應式為Zn2e=Zn2+,溴為原電池的正極，電極反應式為Br2+2e-=2Br,充電時陽極的電極反應式與正極的電極反應式相反，所以充電時陽極的電極反應式為2Br2e=Br2,故A錯；在充電時，原電池的正極連接電源的正極，是電解池的陽極，而原電池的負極連接電源的負極，所以充電時電極a為外接電源的正極，故B錯；放電時為原電池，在原電池中間隔著一個陽離子交換膜，所

41、以Br-不能向右側電極移動，故C錯；放電時左側生成溴離子，為平衡電荷，右側的鋅離子向左側電極移動，所以放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大，故D正確。6如圖所示，最近美國醫(yī)學家利用人體自身環(huán)境設計了心臟起搏器，其動力由人體體液中的能量物質提供。液中的能量物質提供。fftCuS04溶液A.杠桿為導體或絕緣體時，均為B.杠桿為導體或絕緣體時，均為A端咼fftCuS04溶液A.杠桿為導體或絕緣體時，均為B.杠桿為導體或絕緣體時，均為A端咼鹽橋A端低FeS04B端低B端高A圖中“？”為人體中的脂肪B02極為心臟起搏器的負極C.產生的C02使人體血液呈酸性，長期使用對人體有害D.電池正極的電極反應式為

42、02+2H?0+4e=40H解析：選D。本題將原電池原理進行拓展和創(chuàng)新，所以解答時首先要了解人體體液中的能量物質，其次要根據(jù)原電池原理來分析心臟起搏器的正、負極。選項A，人體體液中的能量提供者是葡萄糖，不是脂肪。選項B,體液中的葡萄糖為電池的負極。選項C,人體自身呼吸作用也會產生二氧化碳，通過人體的呼吸和體液調節(jié)不會使人體的血液呈酸性。選項D,02獲得電子為電池的正極，其電極反應式為02+2H20+4e=40H-。7.如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質量相等的空心銅球和空心鐵球,CuS04CuS04溶液，一段時間后,F列有關杠桿的偏向判斷正確的是（實驗過程中，不考慮兩球的浮力變化）（

43、A導線C.當杠桿為導體時，A端低B端高D.當杠桿為導體時，A端高B端低解析：選C。當杠桿為導體時，構成原電池，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，電極反應式分別為負極：22Fe2eFe+,正極：Cu+2eCu,銅球增重，鐵球質量減輕，杠桿A端低B端高。&熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示,其中作為電解質的無水LiCI-KCI混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為PbSO4+2LiCI+Ca=CaCl2+U2SO4+Pb。下列有關說法正確的是(A.正極反應式:CaA.正極反應式:Ca+2CIB.放電過程中，Li+向負極移動C.每轉移0.1mol電子，理論上

44、生成20.7gPbD.常溫時，在正、負極間接上電流表或檢流計，指針不偏轉解析：選D。正極應是得電子發(fā)生還原反應，故為PbSO4+2e-=Pb+SO4-,A錯誤;放電過程為原電池，陽離子向正極移動，B錯誤；每轉移0.1mol電子，生成0.05molPb,為10.35g,C錯誤；由題意“熱激活”表明該電池應在加熱的條件下工作，故常溫下電解質不能熔化，不能形成原電池，指針不偏轉，D正確。如圖是將SO2轉化為重要的化工原料H2SO4的原理示意圖，下列說法不正確的是()B.催化劑b表面O2發(fā)生還原反應，其附近的溶液酸性增強C.催化劑a表面的反應是SO2+2H2O-2e=SO+4H+D.若得到的硫酸濃度仍

45、為49%，則理論上參加反應的SO2與加入的出0的質量比為8:15解析：選B。A項，該裝置沒有外加電源，是一個原電池，能把化學能轉化為電能，正確；B項，催化劑b表面O2發(fā)生還原反應生成H2O,消耗H+,其附近溶液酸性減弱，錯誤；C項，催化劑a表面SO2失去電子生成硫酸，電極反應式為SO2+2H2O2e-=SO2-+4H+,正確；D項，催化劑a處的反應為SO2+2H2O2e=SO4+4H+,催化劑b處的11反應為2。2+2H+2e_=出0,則總反應式為SO2+出0+22=H2SO4。設參加反應的xX98S2的質量為xg,加入的出0的質量為yg,則生成硫酸的質量為一莎g,消耗水的質量98x為XJ8g

46、,因得到硫酸的濃度為49%,故有一6-=一49一,可得x：=8:15,正確。64y空100-49y64二、非選擇題(14分)(1)以Al和NiOOH為電極，NaOH溶液為電解質溶液組成一種新型電池，放電時NiOOH轉化為Ni(OH)2，該電池反應的化學方程式是(2)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應為Zn+2NH4CI+2MnO2=Zn(NH3)2Cb+2MnOOH。該電池中，負極材料主要是，與普通鋅錳電池相比，堿性鋅錳電池的優(yōu)點是。將氫氧燃料電池中的氫氣換成氨氣也可以構成燃料電池，其電池反應原理為4NH3+3O2=2N2+6H2O。電解質溶液應該呈(填“酸性”“堿性”或“中性”)，負極的電極反

47、應式：。解析：根據(jù)得失電子守恒有Al+3NiOOH+NaOHNaAlO2+3Ni(OH)2,再由元素守恒得：Al+3NiOOH+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2。根據(jù)普通鋅錳電池放電時發(fā)生的主要反應：Zn+2NH4CI+2MnO2=Zn(NH3)2Cb+2MnOOH,失去電子的為負極，材料為鋅；金屬易和酸發(fā)生反應，而在堿性條件下，金屬的性質比較穩(wěn)定，電池的使用壽命大大增加。(3)NH3與酸反應生成鹽，故該電池應選用堿性電解質溶液。答案：(1)AI+3NiOOH+NaOH+H2O=NaAIO2+3Ni(OH)2(2)鋅在堿性條件下，金屬的性質比較穩(wěn)定，電池的使用壽命大大增加堿性2

48、NH3-6e-+6OH-=N2+6出03+3(14分)已知在酸性條件下發(fā)生的反應為AsO4+21+2H=AsO3+D+出0,在堿性條件下發(fā)生的反應為AsO3+12+2OH-=Aso4-+H2O+2。設計如圖裝置G、Q均為石墨電極)，分別進行下述操作：l-S)_-it橋(裝有瓊脂的AB；恤:和KC1幣腳ABNfliAsO*、Na1AsO,.向B燒杯中逐滴加入濃鹽酸；.向B燒杯中逐滴加入40%NaOH溶液。結果發(fā)現(xiàn)檢流計指針均發(fā)生偏轉，且偏轉方向相反。試回答下列問題：(1)兩次操作中指針為什么都發(fā)生偏轉？(2)兩次操作過程中指針偏轉方向為什么相反？試用化學平衡移動原理解釋：操作I過程中Ci棒上發(fā)生

49、的反應為。操作I過程中C2棒上發(fā)生的反應為。操作I過程中，鹽橋中的K+移向燒杯溶液(填“A或“B”。)解析：由于酸性條件下發(fā)生的反應為AsO342I2H=AsO33I2H2O，堿性條件下發(fā)生的反應為AsO3-+I2+2OH-=AsoA+H2O+2廠，兩反應都是氧化還原反應，而且滿足構成原電池的三大要素：不同環(huán)境中的兩電極(連接)；電解質溶液(電極插入其中，并能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應);形成閉合回路。當加酸時，c(H+)增大，Ci：2I-2e-=12,為負極；C2：ASO3-+2H+2e=AsO3+H2O,為正極。當加堿時，c(OH-)增大，I22e=2I，為正極；C2：AsO332OH2e=AsO34H2O，為負極。答案：(1)兩次操作均能形成原電池，將化學能轉變成電能加酸時，c(H+)增大，Aso4得電子，失電子，所以C1極是負極，C2極是正極；加堿時，c(OH)增大，Aso3失電子，12得電子，此時，C1極是正極，C2極是負極。故加入濃鹽酸和NaOH溶液時發(fā)生不同方向的反應，電子流動方向不同，即檢流計指