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19版:原电池 化学电源(步步高)

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                    第   21  讲 原电池 化学电源

考纲要求      1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

                考点一 原电池的工作原理及应用


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.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。

3.工作原理

以锌铜原电池为例


(1)反应原理

            电极名称               负极                     正极

            电极材料               锌片                     铜片
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            电极反应          Zn-2e-===Zn2+          Cu2++2e-===Cu

            反应类型             氧化反应                   还原反应

            电子流向                    由  Zn 片沿导线流向      Cu 片

        盐桥中离子移向           盐桥含饱和     KCl 溶液,K+移向正极,Cl-移向负极


(2)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:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。


(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池(√)

(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极(√)

(3)用 Mg、Al  分别作电极,用       NaOH 溶液作电解液构成的原电池,Mg              为正极(√)

(4)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生(×)

(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动(×)

(6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定作负极(×)

(7)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√)


(8)由于 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(×)


原电池正负极的判断方法

(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为______极,活动性较弱的金
属或能导电的非金属为______极。

(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由______极流向______极;电子由______极流
向______极。
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(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内,阳离子移
向______极,阴离子移向______极。

(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的______极失电子发生氧化反应,其
______极得电子发生还原反应。

(5)根据现象判断。一般情况下,溶解的一极为______极,增重或有气体逸出的一极为
______极。

答案 (1)负 正 (2)正 负 负 正 (3)正 负 (4)负 正 (5)负 正 

提示 判断电极时,不能简单地依据金属的活动性顺序来判断,要看反应的具体情况,例如:

Al 在强碱性溶液中比       Mg 更易失电子,Al      作负极,Mg     作正极;Fe、Al      在浓  HNO3 中钝化,
比 Cu 等金属更难失电子,Cu         等金属作负极,Fe、Al        作正极。


题组一 原电池的工作原理

1.(1)下列装置属于原电池的是________。


(2)在选出的原电池中,________是负极,电极反应为__________;________是正极,电极
反应为__________。

                        -     2+        +    -
答案 (1)⑤ (2)Fe Fe-2e      ===Fe   Cu 2H    +2e  ===H2↑

2.(2017·信阳质检)分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是(  )
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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  ===2AlO 2 +

                                      -       -
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。


(1)Fe 作负极,发生氧化反应时,失           2e-变成   Fe2+,而不是    Fe3+。

(2)书写某一极电极反应式时,若书写困难,也可先写另一极的电极反应式。用“减法”来
处理,即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极反应式(前提是电量守恒)。

题组二 聚焦“盐桥”原电池

3.(2017·太原市第五中学高三模拟)根据下图,下列判断中正确的是(  )


A.烧杯   a 中的溶液    pH 降低
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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 由题给原电池装置可知,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+。

                           3+    -      2+
4.控制适合的条件,将反应            2Fe +2I  2Fe   +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,在甲中加入               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

                                            3+                2+
I2 被氧化,所以     A、B  正确;电流表读数为零时,Fe             得电子速率等于       Fe  失电子速率,反

                                                   3+   -       2+
应达到平衡状态,C        正确;在甲中加入        FeCl2 固体,平衡    2Fe  +2I  2Fe   +I2 向左移动,

          -
I2 被还原为   I ,乙中石墨为正极,D         不正确。

题组三 原电池工作原理的应用

5.(2018·江门质检)M、N、P、E        四种金属,已知:①M+N2+===N+M2+;②M、P                 用导线
连接放入硫酸氢钠溶液中,M            表面有大量气泡逸出;③N、E             用导线连接放入       E 的硫酸盐溶
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液中,电极反应为        E2++2e-===E,N-2e-===N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺
序是(  )

A.P>M>N>E                      B.E>N>M>P

C.P>N>M>E                      D.E>P>M>N

答案 A

解析 由①知,金属活动性:M>N;M、P                 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M                表面有大
量气泡逸出,说明        M 作原电池的正极,故金属活动性:P>M;N、E                   构成的原电池中,
N 作负极,故金属活动性:N>E。综合可知,A                  正确。

6.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥

为盛有   KNO3 琼脂的    U 形管)。


请回答下列问题:

(1)电极 X 的材料是________;电解质溶液          Y 是________(填化学式)。

(2)银电极为电池的________极,其电极反应为____________________________________

________________________________________________________________________。

(3)盐桥中的   NO-3 移向________溶液。

                            +   -
答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag        +e  ===Ag  (3)Cu(NO3)2


                          原电池设计类试题的解题思路

(1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。

(2)选择合适的电极材料和电解质溶液。

(3)画出原电池装置图。画图时应注意:电极材料、电解质溶液;简易装置图和带有盐桥的
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装置图的区别等。

7.银器日久表面会逐渐变黑,这是因为生成了硫化银。有人设计用原电池原理进行“抛光”
,其处理方法:将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,
放置一段时间后,黑色会褪去,而银器恢复光泽,且不会损失。试回答:

(1)氯化钠溶液的作用是________________________________________________。

(2)在此原电池反应中,负极发生的电极反应为______________________________________

__________________________________________________________,正极发生的电极反应为

________________________________________________________________________。

(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,溶液中发生的反应为
____________________________

________________________________________________________________________,原电池
总反应方程式为__________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 (1)为电解质溶液,起导电作用

         -      3+           -          2-
(2)2Al-6e ===2Al   3Ag2S+6e   ===6Ag+3S

     3+    2-
(3)2Al +3S   +6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑ 3Ag2S+2Al+6H2O===6Ag+

2Al(OH)3↓+3H2S↑

解析 要善于抓住题给信息,“黑色会褪去,而银器恢复光泽,且不会损失”,必然发生

                                             -          2-
Ag2S―→Ag,显然这是原电池的正极反应,Ag2S+2e                 ===2Ag+S    ,负极反应为活泼金属
Al 发生氧化反应:Al-3e-===Al3+。正极生成的             S2-和负极生成的      Al3+在溶液中发生双水

          3+    2-
解反应:2Al     +3S   +6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑,与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻

合。原电池的总反应为上述三个反应的和:3Ag2S+2Al+6H2O===6Ag+2Al(OH)3↓+

3H2S↑。

                           考点二 化学电源
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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

                   2-    -
a.负极反应:Pb+SO        4 -2e  ===PbSO4;

                     +     2-    -
b.正极反应:PbO2+4H        +SO  4 +2e  ===PbSO4+2H2O;


c.总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。

②充电时的反应

                     -          2-
a.阴极反应:PbSO4+2e        ===Pb+SO  4 ;

                            -           +     2-
b.阳极反应:PbSO4+2H2O-2e         ===PbO2+4H   +SO  4 ;

c.总反应:2PbSO     +2H  O    电解     Pb+PbO  +2H  SO 。
                4    2 = = = = =        2    2  4

注 可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。

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。
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      种类                       酸性                            碱性

                                -      +                    -     -
   负极反应式                 2H2-4e  ===4H              2H2+4OH   -4e  ===4H2O

                            -     +                             -       -
   正极反应式               O2+4e  +4H  ===2H2O          O2+2H2O+4e    ===4OH


  电池总反应式                              2H2+O2===2H2O

      备注           燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用


对常见化学电源的认识与理解

(1)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增加(  )

(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池(  )

(3)若使反应   Fe+2Fe3+===3Fe2+以原电池方式进行,可用锌铁作电极材料(  )


(4)碱性锌锰干电池是一次电池,其中              MnO2 是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储
存时间长(  )

(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后热能转化为电能(  )

                                                -      +
(6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为                  2H2-4e  ===4H  (  )

答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×

解析 (2)锂离子电池属于可充电电池,即二次电池。(3)若用锌和铁作电极,则电极反应就

           3+     2+     2+
变为  Zn+2Fe   ===Zn  +2Fe   。(4)MnO2 不是催化剂。(5)燃料电池直接将化学能转变为电

                           -      -
能。(6)负极反应应写为        2H2-4e  +4OH   ===4H2O。


以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。

(1)酸性条件

总反应式:______________________________________________________________;

正极反应式:________________________________________________________________;
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负极反应式:________________________________________________________________。

(2)碱性条件

总反应式:__________________________________________________________________;

正极反应式:_______________________________________________________________;

负极反应式:________________________________________________________________。

(3)固体电解质(高温下能传导          O2-)

总反应式:__________________________________________________________________;

正极反应式:_________________________________________________________________;

负极反应式:____________________________________________________________。


(4)熔融碳酸盐(如熔融       K2CO3)环境下

总反应式:___________________________________________________________________;

正极反应式:_______________________________________________________________;

负极反应式:__________________________________________________________________。


答案 (1)CH4+2O2===CO2+2H2O

       +    -
2O2+8H  +8e  ===4H2O

       -                 +
CH4-8e  +2H2O===CO2+8H

                -      2-
(2)CH4+2O2+2OH   ===CO  3 +3H2O

             -       -
2O2+4H2O+8e   ===8OH

          -    -      2-
CH4+10OH   -8e  ===CO  3 +7H2O


(3)CH4+2O2===CO2+2H2O

       -     2-
2O2+8e  ===4O

       2-    -
CH4+4O   -8e  ===CO2+2H2O


(4)CH4+2O2===CO2+2H2O
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             -       2-
2O2+4CO2+8e   ===4CO  3

         2-    -
CH4+4CO   3 -8e  ===5CO2+2H2O


题组一 根据图示理解化学电源

1.(一次电池的工作原理)(2017·银川一模)普通锌锰干电池的简图如图所示,它是用锌皮制
成的锌筒作电极,中央插一根碳棒,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭
黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉

                                                     +                     2+
等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为                      Zn+2NH  4 +2MnO2===[Zn(NH3)2]

+Mn2O3+H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是(  )


A.当该电池电压逐渐下降后,利用电解原理能重新充电复原

                              +     -
B.电池负极反应式为         2MnO2+2NH   4 +2e ===Mn2O3+2NH3+H2O

C.原电池工作时,电子从负极通过外电路流向正极

D.外电路中每通过        0.1 mol 电子,锌的质量理论上减小          6.5 g

答案 C

解析 普通锌锰干电池是一次电池,不能充电复原,A                      项错误;根据原电池工作原理,负极
失电子,电极反应式为          Zn-2e-===Zn2+,B   项错误;由负极的电极反应式可知,每通过
                                     0.1 mol
0.1 mol 电子,消耗锌的质量是        65 g·mol-1×  2   =3.25 g,D 项错误。

2.锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电

                               +
解质  LiClO4 溶于混合有机溶剂中,Li           通过电解质迁移入        MnO2 晶格中,生成      LiMnO2。回
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答下列问题:


(1)外电路的电流方向是由________(填字母,下同)极流向________极。

(2)电池正极反应式为_____________________________________________________。

(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?______(填“是”或“否”),原因是
________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案 (1)b a

          -    +
(2)MnO2+e  +Li  ===LiMnO2

(3)否 电极   Li 是活泼金属,能与水反应


解析 (1)结合所给装置图以及原电池反应原理,可知                    Li 作负极材料,MnO2      作正极材料,
所以电子流向是从        a→b,那么电流方向则是          b→a。

                                                     +
(2)根据题目中的信息“电解质           LiClO4 溶于混合有机溶剂中,Li                通过电解质迁移入

                                                         -    +
MnO2 晶格中,生成      LiMnO2”,所以正极的电极反应式为             MnO2+e   +Li  ===LiMnO2。

(3)因为负极的电极材料        Li 是活泼的金属,能够与水发生反应,故不能用水代替电池中的混
合有机溶剂。


题组二 燃料电池

3.(2017·湖南郴州一模)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在                       200 ℃左右时供电,电池

总反应:C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O,电池示意图如图所示。下列说法中正确的是(  )
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A.电池工作时,质子向电池的负极迁移

B.电池工作时,电子由          b 极沿导线流向      a 极

                                          -             +
C.a 极上发生的电极反应:C2H5OH+3H2O+12e              ===2CO2+12H

                          +        -
D.b  极上发生的电极反应:4H           +O2+4e   ===2H2O

答案 D


4.(2017·兰州一诊)科学家设计出质子膜            H2S 燃料电池,实现了利用          H2S 废气资源回收能量

并得到单质硫。质子膜          H2S 燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是(  )


A.电极   a 为电池的负极

                                 +    -
B.电极   b 上发生的电极反应:O2+4H           +4e  ===2H2O


C.电路中每通过       4 mol 电子,在正极消耗       44.8 L H2S

                                +
D.每   17 g H2S 参与反应,有    1 mol H 经质子膜进入正极区

答案 C

解析 根据题目可知,该电池为燃料电池,根据燃料电池的特点,通氧气的一极为正极,故

电极  b 为正极,电极      a 为负极,A    项正确;电极      b 为正极,氧气得电子生成水,B            项正确;

从装置图可以看出,电池总反应为              2H2S+O2===S2+2H2O,电路中每通过          4 mol 电子,正极

应该消耗    1 mol O2,负极应该有      2 mol H2S 反应,但是题目中没有给定标准状况下,所以不

一定是   44.8 L,故  C 错误;17   g H2S 即 0.5 mol H2S,每  0.5 mol H2S 参与反应会消耗      0.25 

                            +    -                       +
mol O2,根据正极反应式        O2+4H  +4e  ===2H2O,可知有     1 mol H 经质子膜进入正极区,
故 D 正确。


(1)要注意介质是什么?是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
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(2)通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧气。

(3)通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正负极,同时考虑该离子参与靠近一极的电
极反应。


题组三 可充电电池

5.(二次电池的理解与应用)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉
电池的电解质溶液为         KOH 溶液,其充、放电按下式进行:Cd+2NiOOH+
     放充电
    
2H2O    Cd(OH)2+2Ni(OH)2,有关该电池的说法正确的是(  )

                              -   -
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2+OH           -e  ===NiOOH+H2O

B.充电过程是化学能转化为电能的过程

C.放电时负极附近溶液的碱性不变

D.放电时电解质溶液中的           OH-向正极移动

答案 A

解析 放电时      Cd 的化合价升高,Cd       作负极,Ni    的化合价降低,NiOOH        作正极,则充电时

                                                     -   -
Cd(OH)2 作阴极,Ni(OH)2   作阳极,电极反应式为          Ni(OH)2+OH   -e  ===NiOOH+H2O,
A 项正确;充电过程是电能转化为化学能的过程,B                   项错误;放电时负极电极反应式为             Cd+

    -    -                          -                              -
2OH  -2e  ===Cd(OH)2,Cd  电极周围    OH  的浓度减小,C      项错误;放电时        OH  向负极移
动,D   项错误。

6.(2018·柳州模拟)锌—空气燃料电池可作电动车的动力电源,电解质溶液为                           KOH  溶液,

                         -           2-
反应为   2Zn+O2+2H2O+4OH      ===2Zn(OH) 4 。下列说法正确的是(  )

A.放电时,电解质溶液中           K+移向负极

B.放电时,电解质溶液的           pH 不变

C.充电时,阴极的反应为           Zn(OH)24-+2e-===Zn+4OH-

D.充电时,当有       4.48 L 氧气(标准状况下)释放出来时,则析出固体                Zn 为 13 g

答案 C
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解析 放电时,为原电池,溶液中阳离子向正极移动,即                        K+向正极移动,故        A 错误;放电
时,消耗氢氧根离子,碱性减弱,pH               减小,故    B 错误;充电时,阴极上发生得电子的还原
反应,则阴极反应为         Zn(OH)24-+2e-===Zn+4OH-,故     C 正确;产生     1 mol 氧气,转移电
子为  4  mol,充电时,当有       4.48  L 氧气(标准状况下)释放出来时,转移电子的物质的量为
   4.48 L                                          0.8 mol
22.4 L·mol-1×4=0.8 mol,根据   Zn~2e-,则析出固体       Zn:    2  ×65 g·mol-1=26 g,故
D 错误。


1.充放电电池

(1)放电时为原电池,充电时为电解池。

(2)充电时电极的连接:充电的目的是使电池恢复其供电能力,因此负极应与电源的负极相
连以获得电子,可简记为负接负后作阴极,正接正后作阳极。

(3)工作时的电极反应式:同一电极上的电极反应式,在充电与放电时,形式上恰好是相反
的;同一电极周围的溶液,充电与放电时                 pH 的变化趋势也恰好相反。

2.


          微专题             新型电源及电极反应式的书写

近几年高考中的新型电池种类繁多,“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”
“锂离子电池”等,这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题,首先要理解常见
的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正负电极或阴阳极,以及会书写电极反应
式等。

1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)
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2.已知总方程式,书写电极反应式

(1)书写步骤

①步骤一:写出电池总反应式,标出电子转移的方向和数目(ne-)。

②步骤二:找出正、负极,失电子的电极为负极;确定溶液的酸碱性。

③步骤三:写电极反应式。

负极反应:还原剂-ne-===氧化产物

正极反应:氧化剂+ne-===还原产物

(2)书写技巧

若某电极反应式较难写时,可先写出较易的电极反应式,用总反应式减去较易写的电极反应

式,即可得出较难写的电极反应式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中:


总反应式:CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O

              +     -
正极:3O2+12H     +12e  ===6H2O

                         -             +
负极:CH3OCH3+3H2O-12e       ===2CO2+12H

特别提醒 简单电极反应中转移的电子数,必须与总方程式中转移的电子数相同。

3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结

负极Error!

正极Error!

专题训练


1.(燃料电池)(2018·安顺模拟)有一种          MCFC  型燃料电池,该电池所用燃料为             H2,电解质为
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                                                            2-     -
熔融的   K2CO3。电池的总反应为        2H2+O2===2H2O,负极反应:H2+CO          3 -2e  ===H2O+

CO2。下列说法正确的是(  )


A.电路中的电子经正极、熔融的              K2CO3、负极后再到正极,形成闭合回路

B.电池放电时,电池中          CO23-的物质的量将逐渐减少

                         -       -
C.正极反应为      2H2O+O2+4e    ===4OH

D.放电时    CO23-向负极移动

答案 D

                                                                   -
解析 电子不能通过熔融的            K2CO3,故  A 项错误;该电池的正极反应为             O2+4e  +
           2-                                 2-              2-
2CO2===2CO  3 ,根据电子守恒,放电时负极消耗              CO  3 与正极生成     CO 3 的物质的量相
等,电池中     CO23-的物质的量不变,故         B、C  项错误;放电时阴离子向负极移动,故                 D 项
正确。


2.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

LiAlCl4-SOCl2。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↑。

3.Mg—AgCl   电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池总反应方程式为                            2AgCl+
Mg===Mg2++2Ag+2Cl-,试书写该电池的正、负极电极反应式。
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答案 负极:Mg-2e-===Mg2+

正极:2AgCl+2e-===2Ag+2Cl-

4.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
铝反应产生电流。


电池总反应为      4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3;

负极:________________________________________________________________________;

正极:________________________________________________________________________。

             -      3+                -         -
答案 4Al-12e     ===4Al  3O2+6H2O+12e     ===12OH

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。
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1.(2016·全国卷Ⅱ,11)Mg-AgCl      电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙
述错误的是(  )

A.负极反应式为       Mg-2e-===Mg2+

B.正极反应式为       Ag++e-===Ag

C.电池放电时      Cl-由正极向负极迁移


D.负极会发生副反应         Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑

答案 B


解析 根据题意,Mg-海水-AgCl            电池总反应式为        Mg+2AgCl===MgCl2+2Ag。A     项,
负极反应式为      Mg-2e-===Mg2+,正确;B       项,正极反应式为        2AgCl+2e-===2Cl-+ 
2Ag,错误;C     项,对原电池来说,阴离子由正极移向负极,正确;D                      项,由于镁是活泼金

属,则负极会发生副反应           Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑,正确。

2.(2017·全国卷Ⅲ,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中

电极  a 常用掺有石墨烯的       S8 材料,电池反应为        16Li+xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误
的是(  )


                                        +    -
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li               +2e  ===3Li2S4

B.电池工作时,外电路中流过             0.02 mol 电子,负极材料减重       0.14 g

C.石墨烯的作用主要是提高电极              a 的导电性


D.电池充电时间越长,电池中             Li2S2 的量越多

答案 D

解析 A   项,原电池电解质中阳离子移向正极,根据全固态锂硫电池工作原理图示中                                Li+移
动方向可知,电极        a 为正极,正极发生还原反应,由总反应可知正极依次发生

S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2 的还原反应,正确;B        项,电池工作时负极电极方程式为
Li-e-===Li+,当外电路中流过         0.02 mol 电子时,负极消耗的        Li 的物质的量为     0.02 mol,
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其质量为    0.14 g,正确;C    项,石墨烯具有良好的导电性,故可以提高电极                    a 的导电能力,
正确;D   项,电池充电时为电解池,此时电解总反应为                    8Li S   电解     16Li+xS (2≤x≤8),
                                                  2 x = = = = =      8

故 Li2S2 的量会越来越少,错误。

3.(2016·全国卷Ⅲ,11)锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为

                             -                 2-
KOH 溶液,反应为       2Zn+O2+4OH    +2H2O===2Zn(OH)  4 。下列说法正确的是(  )

A.充电时,电解质溶液中           K+向阳极移动

B.充电时,电解质溶液中           c(OH-)逐渐减小

C.放电时,负极反应为          Zn+4OH--2e-===Zn(OH)24-

D.放电时,电路中通过          2 mol 电子,消耗氧气      22.4 L(标准状况)

答案 C

解析 A   项,充电时,电解质溶液中            K+向阴极移动,错误;B          项,充电时,总反应方程式
为 2Zn(OH)24-   电解     2Zn+O  ↑+4OH-+2H     O,所以电解质溶液中         c(OH-)逐渐增大,
             = = = = =       2            2
错误;C   项,在碱性环境中负极          Zn 失电子生成的      Zn2+将与   OH―结合生成     Zn(OH)24-,正

               -
确;D   项,O2~4e    ,故电路中通过       2 mol 电子,消耗氧气       0.5 mol,在标准状况时体积为
11.2 L,错误。

4.(2015·全国卷Ⅰ,11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,其
工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(  )


A.正极反应中有       CO2 生成

B.微生物促进了反应中电子的转移

C.质子通过交换膜从负极区移向正极区


D.电池总反应为       C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O

答案 A
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解析 由题意可知,微生物电池的原理是在微生物的作用下,O2                          与 C6H12O6 发生氧化还原
反应,将化学能转化为电能,B             项正确;氧气在正极反应,由于质子交换膜只允许                     H+通过,

                  -    +
则正极反应为      O2+4e  +4H   ===2H2O,没有   CO2 生成,A    项错误;负极发生反应:

           -                   +    +
C6H12O6-24e +6H2O===6CO2+24H     ,H  在负极区生成,移向正极区,在正极被消耗,

C 项正确;总反应为        C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,D    项正确。

5.(2015·天津理综,4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子
通过,下列有关叙述正确的是(  )


A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后,甲池的              c(SO24-)减小

C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

答案 C

解析 由图示可知,该电池总反应为               Zn+Cu2+===Zn2++Cu,Zn     发生氧化反应,为负极;
阳离子交换膜,只允许阳离子和水分子通过,两池中                      SO24-浓度不变。

6.(1)[2016·北京理综,26(1)]用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO-3                )已成为环境修复研
究的热点之一。

Fe 还原水体中的     NO-3 的反应原理如图所示。


①作负极的物质是________。

②正极的电极反应式是__________________________________________________。
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(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:
__________________________________________________。

                  -     -      +      +                           2-    -
答案 (1)①铁 ②NO       3 +8e +10H   ===NH 4 +3H2O (2)①还原 ②NO+O          -2e

===NO2
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