高考化學專題四第2講原電池化學電源學案

第2講原電池化學電源

［2020?備考】

最新考綱：1.理解原電池和電解池的工作原理，能寫出簡單電極反應式和電池反應方程式。

2.了解常見的化學電源，認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的重要應用。

新課標要求：分析化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的原理及其在生產(chǎn)和生活中的應用。能依據(jù)化學變

化中能量轉(zhuǎn)化的原理，提出利用化學變化實現(xiàn)能量儲存和釋放的有實用價值的建議。

最新考情：原電池、化學電源的考查，一是在選擇題中單獨設題，考瓷新型電池的分析，涉

及正負極判斷、離子或電子流向、兩極反應，如2015年碳酸鹽燃料電池，2013年Mg-HQz

電池等；二是在填空題中考查，主要涉及電極反應式的書寫，如2016年T20(l)、2012年

T20(3)Al-Ag30電池總反應等。預測2020年高考延續(xù)這一命題特點，一是在選擇題考查新型

電池的分析，二是在填空題中考查電極反應式的書寫，特別關注新型電池的分析。

考點一原電池的工作原理

［知識梳理］

1.原電池的概念：將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

2.原電池的構(gòu)成條件

(1)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。

(2)兩個活潑件不同的電極(材料可以是金屬或?qū)щ姷姆墙饘?.

①負極：活潑性較強的金屬。

②正極：活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬。

(3)電極均插入電解質(zhì)溶液中。

(4)構(gòu)成團合回蟹(兩電極接觸或用導線連接)。

3.工作原理

陽離子一

一陰離子;

—卜乜解質(zhì)溶液I-

示例：銅鋅原電池

電極反應

2nr麓￡

Zn_[,「消_Cu

7：,,-4aF-"-'-負極（鋅）：Zn-2e-=Z/+（氧化反應）

二"**K,■"

「：?:-二-W1*1lr-2-；?;

正極（銅）：Cu2++2e—=Cu（還原反應）

ZnSO你液Cus5溶液

雙液原電池總反應式：Zn+Cu2+^Cu+Zn2+

名師助學：①辨明三個移動方向:電子從負極流出沿導線流入正極;電流從正極沿導線流向

②在原電池里適潑性強的金屬丕.二定作負極」但負極二定發(fā)生氧化反應立如購二以二NaOH照

液組成的原電池，A1作負極。

③鹽施的組成和作曲一鹽橋史裝有飽和的KCLMQ篁演液利瓊期制成的膠凍葭鹽橋?的作.用工

如連接內(nèi)電路.，…形成閉合回掰.此一生衡電荷」使原電池丕斷產(chǎn)生電源.

4.原電池原理的三大應用

（D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H2sCh反應

時加入少量CuSO,溶液能使產(chǎn)生II；的反應速率加快。

（2）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。

（3）設計制作化學電源

①首先將氧化還原反應分成兩個半反應。

②根據(jù)原電池的反應特點，結(jié)合兩個半反應找出正、負極材料和電解質(zhì)溶液。

如：根據(jù)反應2FeC13+Cu=2FeCb+CuC12

設計的原電池為：

-----ICu|~?Cu-2e=Cu2t

.C（F晟）|--ZF/'+Ze-^ZFe?.

［題組診斷］

題組U原電池的工作原理

1.如圖是某同學設計的原電池裝置，下列敘述中正確的是（）

A.電極I上發(fā)生還原反應，作原電池的負極

B.電極II的電極反應式為Cu2,-|-2e-=Cu

C.該原電池的總反應為2Fe3++Cu=Cu2++2Fe"

D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子

解析該原電池的總反應為2Fe3++Cu=Cu2+4-2Fe2+o電極I上發(fā)生還原反應，作原電池的

正極，電極反應式為2Fe3++2e-=2Fe2+,電極H為原電池負極，發(fā)生氧化反應，電極反應

式為Cu—2e—=Cj+。鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是連接內(nèi)電路，平衡電荷。

答案C

2.如圖所示，在盛有稀H2soi的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y,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（）

稀

A.外電路的電流方向為：X-外電路-Y

B.若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe

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X>Y

解析外電路的電子流向為X-外電路一Y,電流方向與其相反，A項錯誤；若兩電極分別為

Fe和碳棒，則Y為碳棒，X為Fe,B項錯誤；X極失電子，作負極，Y極上發(fā)生的是還原反

應，X極上發(fā)生的是氧化反應，C項錯誤；電解質(zhì)溶液為稀硫酸，兩金屬作電極，誰活潑誰

作負極，D項正確。

答案D

3.分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是（）

空氣

r?i

MgI|A1Mg|H$h|AIFe||CuFc|gCu

4三，4三二，:4三二士4二二二：上

桶HSO,NaOHi容液濃HNO,Na。溶液

①②③④

A.①②中Mg作負極，③④中Fe作負極

B.②中Mg作正極，電極反應式為6H20+6e~=60H~4-3H21

C.③中Fe作負極，電極反應式為Fe—2e.=Fe2+

D.④中Cu作正極，電極反應式為2H++2屋=壓t

解析②中Mg不與NaOH溶液反應，而A1能和NaOH溶液反應失去電子作負極；③中Fe在

濃HN6中鈍化，Cu和濃HN03反應失去電子作負極，則Fc作正極，A、C錯誤；②中電池總

反應為2Al+2Na0H+2H20=2NaAl()2+3H2t,負極反應式為2A1+80H-6e=2A102+

_

4H20,二者相減得到正極反應式為6H20+60=60曠+3H2f,B正確：④中Cu作正極，電

極反應式為02+2壓0+46一=40獷，D錯誤。

答案B

【歸納總結(jié)】

1.原電池正、負極判斷方法

較不活潑金

|較活潑金屬一構(gòu)造方面

屬或非金屬

|乳化反應還原反應?電極反應

|電子流出負極卜正極|—電子流入一電子流向

(外電路)

電極增重

|不斷溶解

或有氣體一反應現(xiàn)象

產(chǎn)生等

|陰離子移向|

陽離子移向卜離子移向

(內(nèi)電路：

［正向正，負向負］

2.原電池正、負極判斷的注意點

(1)原電池正、負極的判斷基礎是自發(fā)進行的氧化還原反應，如果給出一個化學反應方程式

判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷，發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原

反應的一極為正極。

⑵判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷,要看反應的具體情況,如題3圖②③。

題組日原電池工作原理的應用

4.有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下:

I-?-1

bc

baCdad

實驗裝置

二二稀硫酸--二

7CuSO,1>■一■一--二稀破酸二-稀破酸二

3一一一一一一上-------------lr<1一

a極質(zhì)量減??；bb極有氣體產(chǎn)生；d極溶解；c極有電流從a極流向

部分實驗現(xiàn)象

極質(zhì)量增加c極無變化氣體產(chǎn)生d極

由此可判斷這四種金屬的活動性順序是（）

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

解析把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負極,

b作原電池正極，金屬活動性：a>b；由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動

性：b>c；由實驗③可知，d極溶解，則d作原電池負極，c作正極，活動性：d>c;由實驗

④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負極，a極為原電池正極，活動性：d>ao

綜合所述可知活動性：d>a>b>co

答案C

5.把適合題意的圖像填在橫線上（用A、B、C、D表示）。

（1）將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO,溶液，

產(chǎn)生壓的體積「（L）與時間t（min）的關系是_______o

（2）將過量的兩份鋅粉a、b分別加入等量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSOi溶液，產(chǎn)

生出的體積ML）與時間Mmin）的關系是。

⑶將⑴中的CuS（h溶液改成CMCOONa溶液，其他條件不變，則圖像是。

解析加入CuSOi溶液，Zn置換出Cu,形成原電池，加快反應速率。（Da中Zn減少，H?

體積減??；（2）中由于H2soi等量，產(chǎn)生H?的體積一樣多；（3）當把CuSCh溶液改成CLCOONa

溶液時，由于（：出（：00一+兇\、CH￡OOH,a中cOf）減少，反應速率減小，但產(chǎn)生出的

體積不變，所以C項正確。

答案(1)A(2)B(3)C

6.依據(jù)氧化還原反應：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu"(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示。

請回答下列問題：

(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液丫是;

⑵銀電極為電池的極，發(fā)生的電極反應為

X電極上發(fā)生的電極反應為;

(3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。

解析原電池中負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，鹽橋起到平衡電荷的作用。由總反

應方程式可知電極X的材料是銅，發(fā)生氧化反應，電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽，常用硝酸銀。

電極反應式表示為，負極：Cu-2e-=Cu2+,正極：Ag++e-=Ag,電子由負極流出，經(jīng)外

電路流向正極。

答案⑴銅(或Cu)AgNG溶液(2)正2Ag++2e-=2AgCu-2e-=Cu2+⑶負(Cu)

正(Ag)

考點二化學電源

［知識梳理］

1.一次電池

負極材料：Zn

n鋅粉和電極反應：Zn+20H一一2e-=Zn(OH)2

堿性鋅鎰干-------KOH的

混合物正極材料：碳棒

電池--MnO?

一金屬電極反應：2MnO2+2H2O+2e-=2Mn00H+20H一

總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

金屬外殼負極材料：Zn

1

J鋅負極電極反應：Zn+20H—2。^^Zn(01l)2

/

鋅銀電池正極材料：Ag2O

Ag,O正極

---0-

\電極反應：Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H

充了KOH(aq)的隔板

總反應：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

2.二次電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為

放電、

Pb(s)+PbO2(s)+2H2S0.(aq),充電2PbS0&)+2H2O(1)

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池:

總反應式：2H2+0-2HQ

(D酸性介質(zhì)

負極：2H2—4e=4H'

正極：0L+4H'+4e-=2也0

(2)堿性介質(zhì)

負極：2山+4()/一4廣=4%0

正極：02+2壓0+4屋=40Y

(3)熔融的金屬氧化物作介質(zhì)

負極：2H2—4屋+2。2-=2比0

正極：。2+46-^20”

(4)碳酸鹽作介質(zhì)

負極：2HL4e+2C0A=2H20+2C（）2

正極：0?+4?一+282^2（：片

提醒：①原電池反應中，兩極材料本身不一定發(fā)生反應。

②燃.料電池燃翱二股在負極發(fā)生氧化反座,..Q在苴極發(fā)生還原反應9..

③書.寫燃料電池的電極反應式時.，.二定要注意介質(zhì)的影響.（溶液的.酸或惺..傳導離子3..傳笠

離壬二股花二極生成「另二極消起?一

［題組診斷］

題組H“?？疾凰ァ钡娜剂想姵?/p>

1.如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適

合進行現(xiàn)場酒精檢測。下列說法不正確的是（）

A.電子由&所在的鉗電極流出

B.02所在的伯電極處發(fā)生還原反應

-+

C.該電池的負極反應式為：CH3CH2DH+3H2O-12e=2CO2t+12H

D.微處理器通過檢測電流大小而計算出被測氣體中酒精的含量

解析燃料電池，燃料在負極反應，氧氣在正極反應。氧氣在正極發(fā)生還原反應，電流由正

極流向負極，A錯誤、B正確；由圖可知負極反應物為CH3cH20H（碳元素的化合價平均顯一2

價），生成物為CH￡00H（碳元素的叱合價平均顯0價），由質(zhì)子交換膜可知溶液呈酸性，負極

+

的電極反應式為：CH3CH20H-4e-+H2O=CH3COOH+4H,C項錯誤。

答案AC

2.（2019?南京鹽城二模）鋁?空氣燃料電池是一種機械式可“充電”電池（結(jié)構(gòu)簡圖見圖）。

鋁陽極是在高純鋁中添加合金元素制成，合金元素的加入可降低陽極自溶腐蝕速度；空氣陰

極主要由催化劑和透氣膜組成，催化劑可將電極反應生成的卜底催化分解為①和011。下列

關于該電池的說法錯誤的是（）

A.鋁陽極的電極反應式是：Al-3e-=Al3+

-_

B.空氣電極的電極反應式是：024-H20+2e=0H+H0；

C.陽極自溶腐蝕反應為：2A1+2Na0H+2H20=2NaA102+3H21

D.該電池再“充電”可直接更換鋁陽極并補充適量堿液

解析A項，陽極鋁失電子，由于堿性溶液，發(fā)生反應：Al-3e-+40?T=A10；+2H20,錯

誤；B項，由題給信息，陽極生成H0；,所以02+2e溶液顯堿性，用平衡電荷,

正確；C項，陽極自溶腐蝕指鋁溶液于堿性中，正確。

答案A

3.微生物燃料電池在凈化廢水的同時能獲得能源或得到有價值的化學產(chǎn)品，圖2為其工作原

理，圖1為廢水中Cn（T離子濃度與去除率的關系。下列說法不正確的是（）

％(

)

譽

健

出

CrR離了?濃度(mg?LT)

困1

32

A.M為電源負極，有機物被氧化

B.電池工作時，N極附近溶液pH增大

C.處理1mol時有6molH'從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移

D.Cn&離子濃度較大時，可能會造成還原菌失活

解析由圖可知，該電池中有機物在微生物作用下發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，M電極為負

極；氧氣和CmO廠被還原，N電極為正極。M為電源負極，有機物被氧化，A項正確：由圖中

信息可知，電池工作時，N極上氧氣得到電子轉(zhuǎn)化為水，氫離子濃度減小，故N附近溶液pH

增大，B項正確：處理1molCmO廠需要6mol電子，但是同時也會有一定量的氧氣得到電

子，故從交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移的H+的物質(zhì)的量大于6mol,C項錯誤；由圖1可知，Cr20r

離子濃度較大時，其去除率幾乎為0,因為其有強氧化性和毒性，可能會造成還原菌的蛋白

質(zhì)變性而失活，D項正確。

答案C

【方法技巧】

燃料電池電極方程式書寫步驟

列物質(zhì)按照負極發(fā)生氧化反應.正極發(fā)生還原反應.

標得失;判斷出電極反應物和產(chǎn)物?找出得失電子的數(shù)量。

|電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中?應能穩(wěn)定存

看環(huán)境在?如堿性介質(zhì)中生成的H應讓其結(jié)合OH

配守恒|生成水。電極反應式要遵守電荷守恒和質(zhì)量守

!恒、得失電子守恒等.并加以配平。

兩式加兩電極反應式相加.與總反應離子方程式對照

驗總式;險證。

題組目新型充電電池

4.（2019?鹽城三調(diào)）一種新型太陽光電化學電池貯能時電解質(zhì)溶液中離子在兩極發(fā)生如圖

所示的轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是（）

A.貯能時，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能和光能

B.貯能和放電時，電子在導線中流向相同

C.貯能時，氫離子由a極區(qū)遷移至b極區(qū)

-2+

D.放電時，b極發(fā)生：V0；4-2H*+e=V04-H20

解析A項，貯能時，太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤；B項，貯能相當于電解，放電時是原電

池原理，電子流向相反，錯誤；C項，貯能時，a極發(fā)生反應v"+

e-=V2+,b極發(fā)生反應V（T—e—+lW=V0l+2H-,酎由b極遷移到a極區(qū)，錯誤。

答案D

5.（2017?南京鹽城一模）最近我國科學家發(fā)明“可充電鈉一二氧化碳電池”（如下圖），放

電時電池總反應為：4Na+3co2=2Na￡0-C。下列說法錯售的是（）

A.充電時,鈉箔與外接電源的負極相連

B.電池工作溫度可能在200°C以上

C.放電時，Na,向正極移動

+-

D.放電時，正極的電極反應為：4Na+3C02+4e=2Na2C034-C

解析從電池的總反應可知，鈉單質(zhì)為電源的負極，充電時接電源的負極，A項正確；鈉的

熔點低，高溫下會熔化，B項錯誤；放電時，發(fā)生原電池反應，負極：4Na-4e-=4Na+,

正極：3co2+4e-+4Na+=2Na￡03+C,Na+在負極生成，正極消耗，移向正極，C、D正確。

答案B

6.（2017?通揚泰淮三調(diào)）一種鈿?多鹵化物電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，電池和儲液罐均存儲

放粗

有反應物和酸性電解質(zhì)溶液。電池中發(fā)生的反應為2VCk+BrClI充電2YCh+Br。

電源或負轂

下列說法正確的是（）

A.VCL存儲在正極儲液罐內(nèi)

B.放電時H+從負極區(qū)移至正極區(qū)

C.充電時電池的負極與電源的正極相連

D.充電時陽極反應為Br一+2C「-2e=BrClT

2+

解析放電時原電池反應，V由+2價升高到+3價，發(fā)生氧化反應：V-e-=

V3+,作負極；正極發(fā)生還原反應：BrCir+2e-=Br-+2CroVCk存儲在負極儲液罐內(nèi)，A

錯誤；正極區(qū)，陰離子數(shù)增多，M移向正極平衡電荷，B項正確：充電時負極接電源的負極,

C錯誤；充電時陽極反應為放電時正極的逆反應，正確。

答案BD

【歸納總結(jié)】

可充電電池原理示意圖

外接電浜負極

(-)

還原反應：陰極.…1...............產(chǎn)負極：氧化反應

充電可充電放電

電池

氧化反應：陽極-----................L正極：還原反應

外接電潦正極

熱點模型

10電極反應式的書寫與判斷

1.判斷正、負極反應物，正確推斷生成物

（D金屬單質(zhì)參加反應一般作負極。（2）還可以從電子流向、反應類型（負氧正還）等判斷。（3）

燃料電池燃料在負極反應，加在正極反應。推斷生成物一是要注意溶液的性質(zhì)，如堿性條件

下，不能生成CO2,應生成C正一；二是注意題給圖示或信息，如Zn作負極反應，在不同的條

件下產(chǎn)物可能是ZrT、ZnO、Zn（0H）z等。

2.根據(jù)化合價升降配平得失電子數(shù)目。

3.根據(jù)溶液的性質(zhì)及電荷守恒補項平衡電荷。注意利用傳導離子（堿性溶液中的0H\酸性

溶液中的1「、熔融金屬氧化物中的0"、熔融碳酸鹽中的C0廠）平衡電荷，傳導離子往往在

一極生成，另一極消耗。選擇題中經(jīng)常考查離子的移動方向，判斷的前提依然是正、負兩極

電極反應式的書寫。例如乙醉一氧氣燃料電池在酸性、熔融金屬氧化物、熔融碳酸鹽作介質(zhì)

下負極反應式，C2HGO-12e--2c02,反應物總帶12個正電荷，生成物無負電荷，利用

-2-

傳導離子平衡電荷分別有：C2H4-12e~f2co2+12H+、C2HeO-12e+60f2c6、C2HeO

—12e-4-6C03f8CO2,再根據(jù)原子守恒配平。

4.根據(jù)原子守恒補IbO等配平，檢查三大守恒。

例題（2015?江蘇高考）一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關該電池的說法正

確的是（）

電極A

CO+H,一\

催

CH+4H,2O

CO2+H2O

A.反應CH1+H2O三弟3H2+C0,每消耗1molCE轉(zhuǎn)移12mol電子

--

B.電極A上山參與的電極反應為H2+20H-2e=2H20

C.電池工作時，C點一向電極B移動

D.電極B上發(fā)生的電極反應為O2+2CO2+4e-=2COr

【學審題析題】

第一步：審題獲取解題信息

由題干信息可知此裝置為燃料電池

...........電極A電極B

⑥山函芬

①由圖分田5出名」

用電器I析可知,

:析,此極通

:人可燃物…門通入。2

催喈,，1的一極

：（CO+H）,化:應為電

2+?CO；：

;應為電池重K

9--【二」：池的正

:的負極，Na+1故，即電

:可推電極;極B為

…一旦）脫水）

為負極CH4+H2O,-.證極

V

:CO2+H2O：1

r

②負極發(fā)生氧化反應，：④正極（B極）發(fā)生還原反應,

⑤電解質(zhì)!

電極產(chǎn)物是和：反應物是和。電極

C5為熔融：CO?2,

112。，電極反應尤為:反應式為

K2c。3、：

CO+H+2COf--4e-：O2+2CO+4e-=2COj~

2NaCO：2

23:可將正原

=3CO2+H2O

第二步：逐項分析定答案

在審題環(huán)節(jié)中可得出D項正確：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6moi電子，故A項錯誤；由于熔融鹽中沒有

氫氧根離子，因此氫氧根離子不能參與電極反應，再由審題中可知電極反應式為CO+H2+

-

2C0r-4e=3CQ2+H20,故B項錯誤；C（T為陰離子，電池反應時應向負極（電極A）移動,

故C項錯誤。

答案D

題型□電極方程式的書寫

1.按要求完成下列填空

(1)(2019?蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))氨硼烷(NHBH?？勺魅剂想姵?，其工作原理如圖所示。

,HQ,的

稀NH|BO,酸性溶液

溶液、

質(zhì)子交換膜

氨硼烷電池工作時負極的電極反應式為

(2)(2019?通揚泰徐淮宿一調(diào))CQ在新型鉆基電催化劑作用下，轉(zhuǎn)化為清潔燃料一甲酸。其

工作原理如圖所示，寫出生成甲酸的電極反應式：

(3)化學家正在研究尿素動力燃料電池，用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產(chǎn)生

凈化的水又能發(fā)電。尿素燃料電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，寫出該目池的負極反應式：

多孔碳電極

CO.+N.

擴散以

微孔￡

觸媒片

質(zhì)子交換乂

FLNCONH2+H.O

圖1

⑷甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示，則該電池負極的電極反應式為

圖2

⑸“鎂-次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖3所示，該電池的正極反應式為

(6)圖4是直接硼氫化鈉一過氧化氫燃料電池示意圖。該電池工作時，正極附近的pH將

_(填“增大”“減小”或“不變”)，負極的電極反應式為

j用電器F

-H,OOH-

Cl+OH-*BO;

*Na*

Mg(OH),H,0

-OH

(7)(2017?無錫一模)以NO2、0八熔融NaNO」組成的燃料電池裝置如一、.圖所示，在使用過程

中石墨I電極反應生成一種氧化物Y,則該電極反應式為

(8)(2016?江蘇化學)鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池。將含有CnO廠的酸性廢水

通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr20T轉(zhuǎn)化為Cd+,其電極反應式為

解析(3)由圖1可知在正極反應，則IhNCONH?在負極和IL0反應生成Cd和N2：ILNCONH2

-

+也0-N2+CO2,N的化合價從一3升高到0價，由電子守恒有：H2NC0NH2+H20-6e->N2+C02,

-+

利用H+平衡電荷：H2NC0NH2+H20-6e=N21+C021+6HO(4)同理CH30H在負極反應生成

-

C02o(5)C1(T在正極發(fā)生還原反應生成Cl,(6)正極：H202+2e=20H-,pH增大。負極BH「

(H顯一1價)一BOT。(7)Na和0：生成一種氧化物(N2O5)。電極II上&發(fā)生還原反應，電極

I上NO2發(fā)生氧化反應生成N2O5：NO2—e--*N205,利用傳導離子NO；平衡電荷：Na+NOl—e

---+3+

=N20SO(8)CmO尸得6e一生成Cr",溶液呈酸性，有：Cr2(^+6e-F14H=2Cr4-7H20o

答案(1)NH3BH3-6e~+2H20=NH；+B0；4-6H*

2

(2)C()2+2e+H20=HC00H4-0

-

(3)C0(NH2)2+H20-6e=C021+N21+6H

+

(4)CH30H+H20-6e-=C02t+6H

-

(5)C10-+2e+H2O=Cr+20H-

--

⑹增大BH7-8e4-80H=B0；+6H20

(7)N02+N0r-e-=N205

3+

(8)Cr20r+6e~+l4H*=2Cr+7H2

03二|

2.（2019?揚州期中）H2s廢氣資源化的原理為：2H2s（g）+a（g）=S2（g）+2H20（l）△Q—632

kJ-moL\下圖為H2s燃料電池的示意圖。下列說法正確的是（）

質(zhì)子:交換膜

同體電解質(zhì)

A.電極a為電池的負極

-

B.電極a上發(fā)生的電極反應為：024-2H204-4e=40H-

C.電路中每流過4mol電子，電池會產(chǎn)生632kJ電能

D.每34gH2s反應，有2mol酎經(jīng)質(zhì)子交換膜進入正極區(qū)

解析A項，H2s發(fā)生氧化反應，必發(fā)生還原反應，“負氧正還”，電極b為負極，電極a

+

為正極，錯誤：B項，圖中交換膜為質(zhì)子交換膜，因此正極發(fā)生反應：O2+4H+4e-=2H2O,

錯誤；C項，每流過4mol電子，產(chǎn)生632kJ能量，但能量不全部轉(zhuǎn)化為電能，錯誤。

答案D

3.（2019?南通一模）某新型光充電電池結(jié)構(gòu)如圖。在太陽光照射下，TiQ光電極激發(fā)產(chǎn)生電

子，對電池充電，Na+在兩極間移動。下列說法正確的是（）

電極A電解脫電極B

A.光充電時，化學能轉(zhuǎn)變成光能

B.光充電時，電極B為陰極

C.放電時，Na+向電極A移動

D.放電時，電極B發(fā)生反應：口+2e-=3r

解析A項，光充電時，太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤；B項，充電時“TiOz光電極激發(fā)產(chǎn)生

電子”，電子從電極B流出，電極B為陽極，電極A為陰極，錯誤；C項，放電時，電極A

為負極，發(fā)生反應：2Sr-2e-=Sr,電極B為正極，發(fā)生反應：匚+2e-=3F,Na，從電

極A移向電極B,C錯誤、D正確,

答案D

4.（2018?蘇錫常鎮(zhèn)一調(diào)）“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如下圖。下列說

法正確的是（）

A.該裝置是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能

B.正極的電極反應為：~2e~=2C（h

C.每得到1mol草酸鋁，電路中轉(zhuǎn)移3mol電子

D.利用該技術可捕捉大氣中的COz

解析原電池將化學能轉(zhuǎn)化為電能，A項錯誤；正極發(fā)生得電子的還原反應：2C02+4e-

—C2O4,B項錯誤；得到1molAh（C2O4）3轉(zhuǎn)移6mol電子，C項錯誤。

答案D

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1.（2015?天津理綜，4）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，下列有關敘述正確的是（）

A.銅電極上發(fā)生氧化反應

B.電池工作一段時間后，甲池的c(SOt)減小

C.電池工作一段時間后，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極和正極移動，保持溶液中電荷平衡

解析A項，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上C1+得電子發(fā)生還原反應

生成Cu,錯誤；B項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的。(S07)不

變，錯誤；C項，在乙池中Cir+2e=Cu,同時甲池中的Zn*通過陽離子交換膜進入乙池

中，則有由于必(Zn2+)>〃(Cu2+),故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項，陽離

子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zr?+通過交換膜移向正極保持溶液中電荷

平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯誤。

答案C

2.(2018?蘇州期中)NO,是大氣的主要污染物之一，某研究小組設計如圖所示的裝置對NO?

進行回收利用，裝置中a、b均為多孔石墨電極。下列說法正確的是()

A.a為電池的負極，發(fā)生還原反應

B.電子流向a電極f用電器fb電極溶液-a電極

C.一段時間后，b極附近HN03濃度增大

D.電池總反應為4N02+02+2H20=4HN03

解析A項，燃料電池，在正極發(fā)生還原反應，NO?在負極發(fā)生氧化反應，錯誤；B項，“電

子不入水”，溶液中是離子的定向移動，錯誤；C項，b極區(qū)發(fā)生反應：O2+4H*4-4e-=2H2O,

負極區(qū)發(fā)生反應：4N02-4e+4H20=8Fr+4N0;),錯誤。

答案【)

3.(2019?蘇錫常鎮(zhèn)二調(diào))高溫時通過以下反應制備金屬鋁.用鋁制作的‘'快速放電鋁離子二

次電池”的原理如圖所示(EMI+為有機陽離子)。

含Al。；,的離廣液體

①ALOKs)+AlCh(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3C0(g)

bH\=akJ?mol

②3AlCl(g)=2Al(l)+AlC13(g)Nlk=bkJ?mol-1

③AI2O3S)4-3C(s)=2Al(l)+3C0(g)△H

下列說法正確的是()

A.A/Z/0

B.AL03(S)+3C(S)=2A1(1)+3C0(g)

A/A=(a—6)kJ?mol-1

C.該電池充電時石墨電極與電源負極相連

D.該電池放電時的負極反應方程式為Al-3e-+7AlC17=4Al2C17

解析A項，該反應是炳增反應，常溫下不能進行，說明該反應吸熱，錯誤；B項，△〃=

(a+8)kJ-mol-1,錯誤；C項，放電時，石墨為正極，充電時與電源正極相連，錯誤。

答案D

4.(1)”5是一種無色、有毒且有惡臭味的氣體。煤的低溫焦化，含硫石油開采、提煉，橡膠、

制革、染料、制糖等工業(yè)中都有H2s產(chǎn)生。有人研究設計了一種硫化氫一空氣燃料電池，總

反應式為2H2S+02=2SI+2氏0,簡易結(jié)構(gòu)如圖1所示。

①硫化氫應通入到電極________(填“a”或"b”)。

②b極發(fā)生的電極反應為O

圖1圖2

(2)(2018?蘇北四市一模)天然氣是?種重要的清潔能源和化工原料，其主要成分為甲烷。

科學家用氮化鐵材料與銅組裝如圖2的人工光合系統(tǒng),利用該裝置成功地實現(xiàn)了以C02和H20

合成CH.?

①寫出銅電極表面的電極反應式：

②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________(填“鹽酸”或“硫

酸”)。

(3)GET公司開發(fā)的Li-SO2cL軍用電池，其示意圖如圖3所示，已知電池總反應為2Li+

SO2c12=2LiCl+SO2t,則電池工作時，正極的電極反應式為

c

fo

LiAICI,：;SO.CI2屯d體融化物

￡一一電解放

pt

選擇性透過膜NO)|N2

圖3圖4

(4)(2017?泰州一模)利用固體氧化物電解池(SOEC)通過電解方式分解氮氧化物如圖4,該

電源的b端是_______極,寫出電解池中通入N0的電極反應式:。

答案⑴①b②H2s+。2一一2e-=SI+乩0

(2)①C02+8e-+8H+=CH4+2H2O②硫酸

-

(3)S02Cl2+2e=2Cr+S021

⑷負2N0+4e-=N2+2(T

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一、選擇題

1.下列電池工作時，在正極放電的是()

解析A項，鋅缽干電池的正極為二氧化缽得電子，A錯誤；B項，燃料電池正極為氧氣得

電子，B正確；鉛蓄電池正極為二氧化鉛得電子，C錯誤；銀鎘電池的正極為氫氧化銀得電

子，D錯誤。

答案B

2.Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是（）

A.負極反應式為Mg—2e~=Mg2+

B.正極反應式為Ag*4-e-=Ag

C.電池放電時C1由正極向負極遷移

I）.負極會發(fā)生副反應Mg+2H20=Mg（0H）2+H2t

解析Mg-AgCl電池的電極反應：負極Mg—2e-=Mg2+,正