(新高考)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義第6章第35講原電池化學(xué)電源(含解析)

第35講原電池化學(xué)電源復(fù)習(xí)目標(biāo)1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用。2.正確判斷原電池的兩極，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理；了解燃料電池的應(yīng)用。考點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用1．原電池的概念及構(gòu)成條件(1)定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(2)原電池的形成條件①能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。②兩個(gè)活潑性不同的電極(燃料電池的兩個(gè)電極可以相同)。③形成閉合回路，需滿足三個(gè)條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。2．工作原理(以鋅銅原電池為例)(1)裝置變遷(2)電極反應(yīng)負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋，氧化反應(yīng)。正極：Cu2＋＋2e－=Cu，還原反應(yīng)。總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2＋。(3)鹽橋的組成和作用①鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊膠。②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。③鹽橋中離子移向：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。3．原電池的應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)。(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí)，反應(yīng)速率加快。(4)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)。1．理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池()2．放熱反應(yīng)都可設(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()4．兩種活動(dòng)性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極()5．一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()6．實(shí)驗(yàn)室制備H2時(shí)，用粗鋅(含Cu、Fe等)代替純鋅與鹽酸反應(yīng)效果更佳()答案1.√2.×3.×4.×5.√6.√一、原電池原理及電極的判斷1．銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意圖如圖。下列說法不正確的是()A．Zn電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．Ag2O電極是電源的正極C．電池工作時(shí)，電子從Zn電極經(jīng)導(dǎo)線流向Ag2O電極，再由Ag2O電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向Zn電極D．Zn電極上發(fā)生的反應(yīng)：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2答案C解析電池工作時(shí)，負(fù)極Zn失去電子，電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極，Ag2O得到電子轉(zhuǎn)化為Ag，電子不會進(jìn)入電解質(zhì)溶液，C項(xiàng)錯(cuò)誤。2．分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是()A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑答案B解析②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故Al是負(fù)極；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，A、C錯(cuò)誤；②中電池總反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑，B正確；④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，D錯(cuò)誤。判斷電極的方法(1)通過反應(yīng)類型判斷①失去電子的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；②得到電子的電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)通過電子定向移動(dòng)方向和電流方向判斷①電子流出的電極為負(fù)極，電子經(jīng)外電路流入正極；②電流流出的電極為正極，電流經(jīng)外電路流入負(fù)極。(3)根據(jù)離子移動(dòng)方向判斷陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。(4)根據(jù)電極現(xiàn)象判斷一般不斷溶解、質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極；有固體析出、質(zhì)量增加或不變或有氣體產(chǎn)生的電極為正極。二、原電池原理的應(yīng)用3．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減少；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是()A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞c答案C解析把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號為①②③④，則由實(shí)驗(yàn)①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動(dòng)性：a＞b；由實(shí)驗(yàn)②可知，活動(dòng)性：b＞c；由實(shí)驗(yàn)③可知，d作原電池負(fù)極，c作正極，活動(dòng)性：d＞c；由實(shí)驗(yàn)④可知，d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動(dòng)性：d＞a。4．設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強(qiáng)。(1)寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：_________________________________。(2)若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，電極反應(yīng)式分別是：①負(fù)極：________________________________________________________________________。②正極：________________________________________________________________________。(3)在方框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋答案(1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)①Cu－2e－=Cu2＋②2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(3)①不含鹽橋②含鹽橋考點(diǎn)二常見化學(xué)電源及工作原理1．分類2．工作原理電池電極反應(yīng)堿性鋅錳電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnO(OH)＋Zn(OH)2；負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2；正極：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnO(OH)＋2OH－鉛酸蓄電池總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O；負(fù)極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O氫氧燃料電池酸性總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O負(fù)極：2H2－4e－=4H＋；正極：O2＋4e－＋4H＋=2H2O堿性總反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O；正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－3.二次電池的充放電(1)可充電電池原理示意圖充電時(shí)，原電池負(fù)極與外接電源負(fù)極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作：“正接正，負(fù)接負(fù)”。(2)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)。充電、放電不是可逆反應(yīng)。(3)放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)相反，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)相反。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。則充電時(shí)陰極的電極反應(yīng)式為Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－。1．太陽能電池不屬于原電池()2．可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)()3．鉛酸蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，負(fù)極增重4.8g()4．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()答案1.√2.×3.√4.√一、化學(xué)電源中電極及電極產(chǎn)物的判斷1．科學(xué)家用氮化鎵材料與銅組裝如圖1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。該電池負(fù)極是______，負(fù)極產(chǎn)物是______，正極是________，正極產(chǎn)物是________。答案GaNO2CuCH42．釕(Ru)基配合物光敏染料敏化太陽能電池工作時(shí)的反應(yīng)為2RuⅡ*＋I(xiàn)eq\o\al(－,3)=2RuⅢ＋3I－，裝置如圖2。該電池負(fù)極材料為________________，負(fù)極對應(yīng)的產(chǎn)物為________；正極材料為__________，正極對應(yīng)的產(chǎn)物為__________，正極反應(yīng)式：__________________。答案透明導(dǎo)電玻璃RuⅢ鍍Pt導(dǎo)電玻璃I－Ieq\o\al(－,3)＋2e－=3I－3．“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如圖3。該電池負(fù)極是________，負(fù)極產(chǎn)物是__________，正極產(chǎn)物是________。答案鋁Al2(C2O4)3C2Oeq\o\al(2－,4)二、不同介質(zhì)燃料電池電極反應(yīng)式的書寫4．寫出不同介質(zhì)中甲烷燃料電池的電極反應(yīng)式。(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)總反應(yīng)式：____________________________________________________________________。負(fù)極：________________________________________________________________________。正極：________________________________________________________________________。(2)堿性介質(zhì)(如KOH)總反應(yīng)式：___________________________________________________________________。負(fù)極：________________________________________________________________________。正極：________________________________________________________________________。(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)總反應(yīng)式：___________________________________________________________________。負(fù)極：________________________________________________________________________。正極：________________________________________________________________________。(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)總反應(yīng)式：____________________________________________________________________。負(fù)極：________________________________________________________________________。正極：________________________________________________________________________。答案(1)CH4＋2O2=CO2＋2H2OCH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋=4H2O(2)CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2OCH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O=8OH－(3)CH4＋2O2=CO2＋2H2OCH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O2O2＋8e－=4O2－(4)CH4＋2O2=CO2＋2H2OCH4－8e－＋4COeq\o\al(2－,3)=5CO2＋2H2O2O2＋8e－＋4CO2=4COeq\o\al(2－,3)5．十九大報(bào)告中提出要“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對大氣污染防治比過去要求更高。二氧化硫—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是()A．該電池放電時(shí)質(zhì)子從Pt2電極經(jīng)過內(nèi)電路移向Pt1電極B．Pt1電極附近發(fā)生的反應(yīng)為SO2＋2H2O－2e－=H2SO4＋2H＋C．Pt2電極附近發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－D．相同條件下，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1答案D解析放電時(shí)為原電池，質(zhì)子向正極移動(dòng)，Pt1電極為負(fù)極，則該電池放電時(shí)質(zhì)子從Pt1電極移向Pt2電極，A錯(cuò)誤；Pt1電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，SO2被氧化為硫酸，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，硫酸應(yīng)當(dāng)拆為離子形式，B錯(cuò)誤；酸性條件下，氧氣得電子生成水，C錯(cuò)誤；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶1，D正確。電極反應(yīng)式的書寫方法方法一直接書寫方法二間接書寫第一步，寫出電池總反應(yīng)式。第二步，寫出電極的正極反應(yīng)式。第三步，負(fù)極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。三、二次電池的放電與充電6．科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn—CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)B．放電時(shí)，1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，轉(zhuǎn)移的電子為2molC．充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)=2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充電時(shí)，正極溶液中OH－濃度升高答案D解析由裝置示意圖可知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，A項(xiàng)正確；放電時(shí)CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH，C元素由＋4價(jià)降為＋2價(jià)，則1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子為2mol，B項(xiàng)正確；由裝置示意圖可知充電時(shí)陽極產(chǎn)生O2，陰極產(chǎn)生Zn，C項(xiàng)正確；充電時(shí)陽極上發(fā)生反應(yīng)：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，OH－濃度降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。7．我國化學(xué)工作者提出一種利用有機(jī)電極(PTO/HQ)和無機(jī)電極(MnO2/石墨氈)在酸性環(huán)境中可充電的電池，其放電時(shí)的工作原理如圖所示：下列說法正確的是()A．放電時(shí)，MnO2/石墨氈為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．充電時(shí)，有機(jī)電極和外接電源的正極相連C．放電時(shí)，MnO2/石墨氈電極的電極反應(yīng)式為Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋D．充電時(shí)，每消耗1molPTO，理論上外電路中轉(zhuǎn)移電子為4mol答案D解析根據(jù)放電時(shí)的工作原理圖可知，MnO2/石墨氈電極上MnO2→Mn2＋，MnO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，則MnO2/石墨氈電極為正極，正極反應(yīng)式為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，有機(jī)電極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為HQ－4e－=PTO＋4H＋，放電時(shí)，溶液中的陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。1．(2021·廣東，9)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)()A．負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng)B．CO2在正極上得電子C．陽離子由正極移向負(fù)極D．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能答案B解析根據(jù)題干信息可知，放電時(shí)總反應(yīng)為4Na＋3CO2=2Na2CO3＋C。放電時(shí)負(fù)極上Na失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Na＋，故A錯(cuò)誤；放電時(shí)正極上CO2得到電子生成C，故B正確；放電時(shí)陽離子移向正極，故C錯(cuò)誤；放電時(shí)該裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。2．(2019·浙江4月選考，12)化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是()A．甲：Zn2＋向Cu電極方向移動(dòng)，Cu電極附近溶液中H＋濃度增加B．乙：正極的電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－C．丙：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅筒會變薄D．丁：使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降答案A解析Zn較Cu活潑，作負(fù)極，Zn失電子變Zn2＋，Zn2＋和H＋遷移至銅電極，H＋得電子變?yōu)镠2，因而c(H＋)減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Ag2O作正極，得到來自Zn失去的電子，被還原成Ag，結(jié)合KOH溶液作電解液，故電極反應(yīng)式為Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－，B項(xiàng)正確；Zn為較活潑電極，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，鋅溶解，因而鋅筒會變薄，C項(xiàng)正確；鉛蓄電池總反應(yīng)式為PbO2(s)＋Pb(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4(s)＋2H2O(l)，放電一段時(shí)間后，H2SO4不斷被消耗，因而電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降，D項(xiàng)正確。3．(2021·山東，10)以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH—O2、N2H4—O2、(CH3)2NNH2—O2清潔燃料電池，下列說法正確的是()A．放電過程中，K＋均向負(fù)極移動(dòng)B．放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小C．消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2—O2燃料電池的理論放電量最大D．消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4—O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2L答案C解析放電過程為原電池工作原理，所以鉀離子均向正極移動(dòng)，A錯(cuò)誤；堿性環(huán)境下，N2H4—O2清潔燃料電池總反應(yīng)為N2H4＋O2=N2＋2H2O，未消耗KOH，所以KOH的物質(zhì)的量不變，其他兩種燃料電池根據(jù)總反應(yīng)可知，KOH的物質(zhì)的量均減小，B錯(cuò)誤；理論放電量與燃料的物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)移電子數(shù)有關(guān)，設(shè)消耗燃料的質(zhì)量均為mg，則甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2的放電量分別是eq\f(mg,32g·mol－1)×6、eq\f(mg,32g·mol－1)×4、eq\f(mg,60g·mol－1)×16，通過比較可知(CH3)2NNH2理論放電量最大，C正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒和總反應(yīng)式可知，消耗1molO2生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為22.4L，D錯(cuò)誤。4．(2020·天津，11)熔融鈉—硫電池性能優(yōu)良，是具有應(yīng)用前景的儲能電池。下圖中的電池反應(yīng)為2Na＋xSeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Na2Sx(x＝5～3，難溶于熔融硫)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．Na2S4的電子式為B．放電時(shí)正極反應(yīng)為xS＋2Na＋＋2e－=Na2SxC．Na和Na2Sx分別為電池的負(fù)極和正極D．該電池是以Na-β-Al2O3為隔膜的二次電池答案C解析C錯(cuò)，電池正極是含碳粉的熔融硫；D對，因?yàn)樵撾姵乜梢猿潆姡詾槎坞姵?，其中Na-β-Al2O3是隔膜，防止熔融鈉與熔融硫直接反應(yīng)。課時(shí)精練1．將相同的鋅片和銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中，以下敘述正確的是()A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B．兩燒杯中溶液的H＋濃度都減小C．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢D．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極答案B解析甲裝置形成原電池，銅是正極，氫離子放電產(chǎn)生氫氣，銅片表面有氣泡產(chǎn)生；乙裝置不能構(gòu)成原電池，鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，銅不反應(yīng)，A錯(cuò)誤；兩燒杯中溶液的H＋均得到電子被還原為氫氣，因此氫離子濃度都減小，B正確；形成原電池時(shí)反應(yīng)速率加快，則產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，C錯(cuò)誤；金屬性鋅強(qiáng)于銅，則甲中銅片是正極，鋅片是負(fù)極，乙中沒有形成閉合回路，不能形成原電池，D錯(cuò)誤。2．M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N答案A解析由①知，金屬活動(dòng)性：M＞N；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，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：P＞M；N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，故金屬活動(dòng)性：N＞E。3．鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時(shí)間后，甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))減小C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡答案C解析A項(xiàng)，由鋅的金屬活動(dòng)性大于銅可知，銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池中c(SOeq\o\al(2－,4))不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－=Cu，同時(shí)甲池中的Zn2＋通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確。4．我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。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3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列說法錯(cuò)誤的是()

A．放電時(shí)，ClOeq\o\al(－,4)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)，正極反應(yīng)為3CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)＋CD．充電時(shí)，陽極反應(yīng)為Na＋＋e－=Na答案D解析根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)：4Na－4e－==2COeq\o\al(2－,3)＋C。充電時(shí)，陰極反應(yīng)：4Na＋＋4e－=4Na，陽極反應(yīng)：2COeq\o\al(2－,3)＋C－4e－=3CO2↑。放電時(shí)，ClOeq\o\al(－,4)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。5．鎳鎘(Ni—Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關(guān)該電池的說法正確的是()A．充電時(shí)陽極反應(yīng)式：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OB．充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C．放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變D．放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動(dòng)答案A解析放電時(shí)Cd的化合價(jià)升高，Cd作負(fù)極，Ni的化合價(jià)降低，NiOOH作正極，則充電時(shí)Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽極，陽極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O，A項(xiàng)正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Cd＋2OH－－2e－=Cd(OH)2，Cd電極周圍OH－的濃度減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6．Li—FeS2電池是目前電池中綜合性能最好的一種電池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。已知電池放電時(shí)的反應(yīng)為4Li＋FeS2=Fe＋2Li2S。下列說法錯(cuò)誤的是()A．Li為電池的負(fù)極B．電池工作時(shí)，Li＋向正極移動(dòng)C．正極的電極反應(yīng)式為FeS2＋4e－=Fe＋2S2－D．將熔融的LiCF3SO3改為LiCl的水溶液，電池性能更好答案D解析A項(xiàng)，由eq\o(Li,\s\up6(0))→eq\o(Li2S,\s\up6(＋1))發(fā)生氧化反應(yīng)，可知Li為電池的負(fù)極；B項(xiàng)，電池工作時(shí)，陽離子(Li＋)移向正極；D項(xiàng)，由于2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作為電解質(zhì)溶液。7．用于驅(qū)動(dòng)潛艇的液氨—液氧燃料電池示意圖如下圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A．電極2發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作時(shí)，Na＋向負(fù)極移動(dòng)C．電流由電極1經(jīng)外電路流向電極2D．電極1發(fā)生的電極反應(yīng)為2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O答案D8．王浩天教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的制取H2O2的綠色方法原理如圖所示(已知：H2O2H＋＋HOeq\o\al(－,2)，Ka＝2.4×10－12)。下列說法不正確的是()A．b極上的電極反應(yīng)為O2＋H2O＋2e－=HOeq\o\al(－,2)＋OH－B．X膜為選擇性陽離子交換膜C．催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，加快反應(yīng)速率D．每生成1molH2O2，電路中轉(zhuǎn)移4mole－答案D解析b極為正極，氧氣得電子，b極上的電極反應(yīng)為O2＋H2O＋2e－=HOeq\o\al(－,2)＋OH－，A正確；a極發(fā)生反應(yīng)：H2－2e－=2H＋，X膜為選擇性陽離子交換膜，允許H＋通過，B正確；氧元素由0價(jià)變成－1價(jià)，每生成1molH2O2，電路中轉(zhuǎn)移2mole－，D錯(cuò)誤。9．(2022·天津模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)如下原電池，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是()A．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．負(fù)極的電極反應(yīng)式是Ag＋I(xiàn)－－e－=AgIC．電池的總反應(yīng)式是Ag＋＋I(xiàn)－=AgID．鹽橋(含KNO3的瓊脂)中NOeq\o\al(－,3)從左向右移動(dòng)答案D解析左側(cè)電極為負(fù)極，右側(cè)電極為正極，NOeq\o\al(－,3)帶負(fù)電荷，向負(fù)極移動(dòng)，所以NOeq\o\al(－,3)應(yīng)該從右向左移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．(2021·遼寧1月適應(yīng)性測試，13)Hg—Hg2SO4標(biāo)準(zhǔn)電極常用于測定其他電極的電勢，測知Hg—Hg2SO4電極的電勢高于Cu電極的電勢。以下說法正確的是()A．K2SO4溶液可用CCl4代替B．Hg－Hg2SO4電極反應(yīng)為Hg2SO4－2e－=2Hg＋SOeq\o\al(2－,4)C．若把Cu－CuSO4體系換作Zn－ZnSO4體系，電壓表的示數(shù)變大D．微孔瓷片起到阻隔離子通過的作用答案C解析CCl4為非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，因此不能用CCl4代替K2SO4溶液，A錯(cuò)誤；由題意可知，Hg－Hg2SO4電極為正極，其電極反應(yīng)式：Hg2SO4＋2e－=2Hg＋SOeq\o\al(2－,4)，B錯(cuò)誤；由于Cu－CuSO4體系是電池的負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，若換成更加活潑的Zn－ZnSO4體系，更容易失去電子，電壓表的示數(shù)變大，C正確；微孔瓷片起到便于離子通過，而阻隔溶液通過的作用，D錯(cuò)誤。11．(2022·遼寧營口模擬)依據(jù)原電池原理，回答下列問題：如圖是使用固體電解質(zhì)的燃料電池，裝置中以稀土金屬材料作惰性電極，在兩極上分別通入(1)