1、第第 30 讲讲 原电池原电池 化学电源化学电源 复习目标 1.理解原电池的构成、工作原理及应用,正确判断原电池的两极,能书写电极反 应式和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理;了解燃料电池的应用。体 会研制新型电池的重要性。3.能够认识和书写新型化学电源的电极反应式。 考点一考点一 原电池的工作原理及应用原电池的工作原理及应用 1原电池的概念及构成条件 (1)定义:把化学能转化为电能的装置。 (2)原电池的形成条件 能自发进行的氧化还原反应。 两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 形成闭合回路,需满足三个条件:a.存在电解质;b.两电极直接或间接接触;c.
2、两电极插入 电解质溶液或熔融电解质中。 2工作原理(以锌铜原电池为例) 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn2e =Zn2 Cu2 2e=Cu 电极质量变化 减小 增大 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 盐桥作用 a.连接内电路形成闭合回路 b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流 3.电极的判断 4原电池的应用 (1)设计制作化学电源 (2)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性较强的金属,正极一般是活动性较 弱的金属(或非金属)。 (3
3、)加快化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。 (4)用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (1)NaOH 溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应,此反应可以设计成原电池() 错因:该反应不是氧化还原反应,没有电子转移。 (2)MgAl 形成的原电池,Mg 一定作负极() 错因:若是酸性介质 Mg 作负极,若是碱性介质 Al 作负极。 (3)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() (4)原电池工作时,电子从负极流出经导线流入正极,然后通过溶液流回负极() 错因:电子不进入溶液,溶液中阴阳离子定向移动形成电流。 (5)
4、在 Cu|CuSO4|Zn 原电池中, 正电荷定向移动的方向就是电流的方向,所以 Cu2 向负极移动 () 错因:在外电路中电流由正极流向负极,而在电解质溶液中,阳离子都由负极移向正极。 活泼性强的金属一定是原电池的负极吗? 答案 不一定。一般在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义: (1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 (2)在大部分原电池反应中,金属活泼性较强的作负极,另一电极作正极。但在某些特殊条件 下例外,如: 冷的浓硝酸作电解质溶液,金属铁或铝与金属铜作电极时,铁或铝在冷的浓硝酸中钝化, 金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应,作负极。 NaOH 溶液作电解质溶液,金属镁与金属铝作
5、电极时,因铝能与 NaOH 溶液反应,作负极, 而金属活动性强的镁只能作正极。 题组一 原电池装置及电极的判断 1 在如图所示的 8 个装置中, 属于原电池的是_。 答案 2将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中,以下叙述正确的是( ) A两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B两烧杯中溶液的 H 浓度都减小 C产生气泡的速率甲比乙慢 D甲中铜片是正极,乙中铜片是负极 答案 B 解析 甲装置形成原电池,铜是正极,氢离子放电产生氢气,铜片表面有气泡产生;乙装置 不能构成原电池,锌与稀硫酸反应产生氢气,铜不反应,A 错误;两烧杯中溶液中的 H 均得 到电子被还原为氢气,因此氢离子浓度都减小,B
6、正确;形成原电池时反应速率加快,则产 生气泡的速率甲比乙快,C 错误;金属性锌强于铜,则甲中铜片是正极,锌片是负极,乙中 没有形成闭合回路,不能形成原电池,D 错误。 题组二 原电池的工作原理 3分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是( ) A中 Mg 作负极,中 Fe 作负极 B中 Mg 作正极,电极反应式为 6H2O6e =6OH3H 2 C中 Fe 作负极,电极反应式为 Fe2e =Fe2 D中 Cu 作正极,电极反应式为 2H 2e=H 2 答案 B 解析 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; 中 Fe 在浓硝酸中钝
7、化,Cu 和浓 HNO3反应失去电子作负极,A、C 错;中电池总反应为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2, 负极反应式为 2Al8OH 6e=2AlO 24H2O, 二者相减得到正极反应式为 6H2O6e =6OH3H 2,B 正确;中 Cu 是正极,电极反 应式为 O22H2O4e =4OH,D 错。 4(2019 北京朝阳区期末)某同学设计如下原电池,其工作原理如图所示。下列说法不正确的 是( ) A该装置将化学能转化为电能 B负极的电极反应式是 AgI e=AgI C电池的总反应式是 Ag I=AgI D盐桥(含 KNO3的琼脂)中 NO 3从左向右移动 答案 D 解析 该
8、装置是原电池装置,将化学能转化为电能,A 项正确;根据电子的移动方向,可以 推断出左侧电极为负极,该电极反应式为 AgI e=AgI,B 项正确;该电极的总反应式 是 Ag I=AgI,C 项正确;左侧电极为负极,右侧电极为正极,NO 3带负电荷,向负极 移动,所以 NO 3应该从右向左移动,D 项错误。 5某兴趣小组同学利用氧化还原反应 2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3 K2SO48H2O 设计了如下原电池, 其中甲、 乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol L 1, 盐桥中装有饱和 K2SO4溶液。回答下列问题: (1)发生氧化反应的烧杯是_(
9、填“甲”或“乙”)。 (2)外电路的电流方向为从_(填“a”或“b”,下同)到_。 (3)电池工作时,盐桥中的 SO2 4移向_(填“甲”或“乙”)烧杯。 (4)甲烧杯中发生的电极反应为_。 答案 (1)乙 (2)a b (3)乙 (4)MnO 48H 5e=Mn24H 2O 解析 根据题给氧化还原反应可知,甲烧杯中石墨作正极,发生还原反应,电极反应式为 MnO 48H 5e=Mn24H 2O;乙烧杯中石墨作负极,发生氧化反应,电极反应式为 Fe 2 e =Fe3;外电路的电流方向从正极流向负极,即从 a 到 b;电池工作时,盐桥中的阴离 子移向负极,阳离子移向正极,即 SO2 4移向乙烧杯。
10、 (1)判断电极名称的基本方法是看电极反应物的反应类型,若电极反应物失去电子,发生氧化 反应则为负极,反之为正极。 (2)双液铜、锌原电池(带盐桥)与单液原电池相比,最大的优点是 Zn 与氧化剂(Cu2 )不直接接 触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,放电时间长。 (3)无论是原电池还是电解池,电子均不能通过电解质溶液,即电子不下水,离子不上线。 题组三 金属活泼性比较 6M、N、P、E 四种金属,已知:MN2 =NM2;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;N、E 用导线连接放入 E 的硫酸盐溶液中,电极反应 为 E2 2e=E,N2e=N2。则这
11、四种金属的还原性由强到弱的顺序是( ) APMNE BENMP CPNME DEPMN 答案 A 解析 由知,金属活动性:MN;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:PM;N、E 构成的原电池中,N 作负 极,故金属活动性:NE。综合可知,A 正确。 7有 a、b、c、d 四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下: 实验装置 部分实验现象 a 极质量减少; b 极质量增加 b 极有气体产 生; c 极无变化 d 极溶解;c 极 有气体产生 电流从a极流 向 d 极 由此可判断这四种金属的活动顺序是( ) Aabcd Bbc
12、da Cdabc Dabdc 答案 C 解析 把四个实验从左到右分别编号为,则由实验可知,a 作原电池负极,b 作原 电池正极,金属活动性:ab;由实验可知,b 极有气体产生,c 极无变化,则活动性:b c;由实验可知,d 极溶解,则 d 作原电池负极,c 作正极,活动性:dc;由实验可 知,电流从 a 极流向 d 极,则 d 极为原电池负极,a 极为原电池正极,活动性:da。综上 所述可知活动性:dabc。 题组四 原电池的设计 8设计原电池装置证明 Fe3 的氧化性比 Cu2强。 (1)写出能说明氧化性 Fe3 大于 Cu2的离子方程式:_。 (2)若要将上述反应设计成原电池,电极反应式分
13、别是: 负极_。 正极_。 (3)在框中画出装置图,指出电极材料和电解质溶液: 不含盐桥 含盐桥 答案 (1)2Fe3 Cu=2Fe2Cu2 (2)Cu2e =Cu2 2Fe32e=2Fe2 (3) 不含盐桥 含盐桥 9.可利用原电池装置证明反应 Ag Fe2=AgFe3能发生。 其中甲溶液是_,操作及现象是_。 答案 FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加 KSCN 溶液,后者红色加深 1原电池电极反应式书写 (1)负失氧、正得还。 (2)注意溶液的酸碱性,适当在电极反应式两边添加 H 、OH、H 2O 等,以遵循电荷守恒和 质量守恒。 (3)注意电极反应产
14、物是否与电解质溶液反应。 (4)活泼金属不一定为负极,如镁、铝、氢氧化钠电池中,不活泼的铝为负极。 2原电池电解质的选择 电解质是使负极放电的物质, 因此一般情况下电解质溶液或者电解质溶液中溶解的其他物质 (如溶液中溶解的氧气)要能够与负极发生反应。 3原电池电极材料的选择 原电池的电极必须能导电;负极一般情况下能够与电解质溶液反应,容易失电子,因此负极 一般是活泼的金属材料;正极和负极之间只有产生电势差时,电子才能定向移动,所以正极 和负极一般不用同一种材料。 考点二考点二 常见化学电源及工作原理常见化学电源及工作原理 1一次电池 (1)碱性锌锰干电池 负极反应:Zn2OH 2e=Zn(OH
15、) 2; 正极反应:2MnO22H2O2e =2MnOOH2OH; 总反应:Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。 (2)锌银电池 负极反应:Zn2OH 2e=Zn(OH) 2; 正极反应:Ag2OH2O2e =2Ag2OH; 总反应:ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。 (3)锂电池 LiSOCl2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,电池总反应可表示为 4Li2SOCl2=4LiClSO2S。其中负极材料是 Li,电极反 应式为 4Li4e =4Li,正极反应式为 2SOCl 24e =SO 2S4Cl 。 2二次电池
16、 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。总反应为 Pb(s)PbO2(s) 2H2SO4(aq) 放电 充电 2PbSO4(s)2H2O(l)。 特别提醒 可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极;同理,原来的正极连接电 源的正极作阳极,简记为负连负,正连正。 3氢氧燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,分为酸性和碱性两种。 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H24e =4H 2H24OH 4e=4H 2O 正极反应式 O24e 4H=2H 2O O22H2O4e =4OH 电池总反应式 2H2O2=2H2O (1)碱性锌锰干电池是一次电池,其中 Mn
17、O2是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储存 时间长() 错因:MnO2是正极反应物,不是催化剂。 (2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应() 错因:可充电电池放电时是自发的原电池反应,充电时是非自发的电解池反应,条件不同。 (3)二次电池充电时,二次电池的阴极连接电源的负极,发生还原反应() (4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应式为 2H24e =4H() 错因:碱性环境下负极反应式为 H22OH 2e=2H 2O。 (5)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() 若燃料电池正极上发生反应的物质都是 O2,当电解质不同,常见的正极反应有哪几种情况? 答
18、案 (1)酸性电解质溶液环境下正极反应式: O24H 4e=2H 2O; (2)碱性电解质溶液环境下正极反应式: O22H2O4e =4OH; (3)固体电解质(高温下能传导 O2 )环境下正极反应式: O24e =2O2; (4)熔融碳酸盐(如:熔融 K2CO3)环境下正极反应式: O22CO24e =2CO2 3。 题组一 一次电池 1银锌电池是一种常见化学电源,其反应原理:ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。其工作 示意图如下。下列说法不正确的是( ) AZn 电极是负极 BAg2O 电极发生还原反应 CZn 电极的电极反应式:Zn2e 2OH=Zn(OH) 2 D放电前后电解质溶
19、液的 pH 保持不变 答案 D 解析 反应中锌失去电子,Zn 电极是负极,A 正确;Ag2O 得到电子,发生还原反应,B 正 确;电解质溶液显碱性,Zn 电极的电极反应式:Zn2e 2OH=Zn(OH) 2,C 正确;根据 方程式可知消耗水,且产生氢氧化锌,氢氧根浓度增大,放电后电解质溶液的 pH 升高,D 错误。 2 由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池, 以氯化钠和稀氨水混 合溶液为电解质, 铝和二氧化锰石墨为两极, 其电池反应为Al3MnO23H2O=3MnOOH Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是( ) A二氧化锰石墨为电池正极 B负极反应式为
20、Al3e 3NH 3 H2O=Al(OH)33NH 4 COH 不断由负极向正极移动 D每生成 1 mol MnOOH 转移 1 mol 电子 答案 C 解析 由电池反应方程式知,铝为电池负极,铝失去电子转化为 Al(OH)3,A、B 正确;阴离 子移向负极,C 错误;由反应中锰元素价态变化知 D 正确。 3锂锰电池的体积小,性能优良,是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示,其中电 解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li 通过电解质迁移进入 MnO 2晶格中,生成 LiMnO2。回 答下列问题: (1)外电路的电流方向是由_(填“a”或“b”,下同)极流向_极。 (2)电池的正极反应式
21、为_。 答案 (1)b a (2)MnO2e Li=LiMnO 2 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,MnO2作正极,所以电子流 向是 ab,电流方向则是 ba。(2)根据题给信息“电解质 LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li 通过电解质迁移进入 MnO2晶格中,生成 LiMnO2”,所以正极的电极反应式为 MnO2e Li =LiMnO 2。 题组二 二次电池的充放电 4如图是铅蓄电池构造示意图,下列说法不正确的是( ) A铅蓄电池是二次电池,充电时电能转化为化学能 B电池工作时,电子由 Pb 板通过导线流向 PbO2板 C电池工作时,负极反应为 Pb2e SO
22、2 4=PbSO4 D电池工作时,H 移向 Pb 板 答案 D 5 镍镉(NiCd)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、放电反应按下式进行:Cd2NiOOH2H2O 放电 充电 Cd(OH)22Ni(OH)2,有 关该电池的说法正确的是( ) A充电时阳极反应:Ni(OH)2OH e=NiOOHH 2O 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
23、(OH)2作阳极,电极反应式为 Ni(OH)2OH e=NiOOHH 2O,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 Cd2OH 2e =Cd(OH) 2,Cd 电极周围 OH 的浓度减小,C 项错误;放电时电解质溶液中的 OH 向负极移动,D 项错误。 (1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电), 又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电 池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。 (2)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反,充电时的阳极反应恰与放电时的正极反 应相反,充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。 (3)书写化学电
24、源的电极反应式和总反应方程式时,关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。 题组三 燃料电池 6.(2019 济南质检)如图为以 Pt 为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀 H2SO4为电解质 溶液。下列有关说法不正确的是( ) Aa 极为负极,电子由 a 极经外电路流向 b 极 Ba 极的电极反应式:H22e =2H C电池工作一段时间后,装置中 c(H2SO4)增大 D若将 H2改为 CH4,消耗等物质的量的 CH4时,O2的用量增多 答案 C 解析 a 极通入的 H2发生氧化反应,为负极,电子由 a 极经外电路流向 b 极,以稀 H2SO4为 电解质溶液时,负极的 H2被氧化为 H ,
25、A、B 项正确;总反应为 2H 2O2=2H2O,电池工 作一段时间后,装置中 c(H2SO4)减小,则 C 项错误;根据电池总反应:2H2O2=2H2O, CH42O2=CO22H2O, 可知消耗等物质的量的 H2和 CH4, CH4消耗 O2较多, 则 D 项正确。 7用于驱动潜艇的液氨液氧燃料电池示意图如下图所示,有关说法正确的是( ) A电极 2 发生氧化反应 B电池工作时,Na 向负极移动 C电流由电极 1 经外电路流向电极 2 D电极 1 发生的电极反应为 2NH36OH 6e=N 26H2O 答案 D 1(2020 全国卷,12)科学家近年发明了一种新型 ZnCO2水介质电池。电
26、池示意图如下, 电极为金属锌和选择性催化材料,放电时,温室气体 CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决 环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是( ) A放电时,负极反应为 Zn2e 4OH=Zn(OH)2 4 B放电时,1 mol CO2转化为 HCOOH,转移的电子数为 2 mol C充电时,电池总反应为 2Zn(OH)2 4=2ZnO24OH 2H 2O D充电时,正极溶液中 OH 浓度升高 答案 D 解析 由装置示意图可知,放电时负极反应为 Zn2e 4OH=Zn(OH)2 4,A 项正确;放 电时 CO2转化为 HCOOH,C 元素化合价降低 2,则 1 mol CO2转化为
27、 HCOOH 时,转移电子 数为 2 mol,B 项正确;由装置示意图可知充电时阳极产生 O2,阴极产生 Zn,C 项正确;充 电时阳极上发生反应 2H2O4e =4HO 2,OH 浓度降低,D 项错误。 2(2020 天津,11)熔融钠硫电池性能优良,是具有应用前景的储能电池。如图中的电池反 应为 2NaxS 放电 充电 Na2Sx(x53,难溶于熔融硫),下列说法错误的是( ) ANa2S4的电子式为 B放电时正极反应为 xS2Na 2e=Na 2Sx CNa 和 Na2Sx分别为电池的负极和正极 D该电池是以 Na-Al2O3为隔膜的二次电池 答案 C 解析 A 对,四硫化二钠属于离子化
28、合物,其中硫达到 8 电子稳定结构,其电子式为 ;B 对,根据总反应可知,放电时 S 在正极发生反应,电极 反应为 xS2Na 2e=Na 2Sx;C 错,电池正极是含碳粉的熔融硫;D 对,因为该电池可 以充电,所以为二次电池,其中 Na-Al2O3是隔膜,防止熔融钠与熔融硫直接反应。 3(2020 全国卷,12)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示,其中在 VB2 电极发生反应: VB216OH 11e=VO3 42B(OH) 44H2O 该电池工作时,下列说法错误的是( ) A负载通过 0.04 mol 电子时,有 0.224 L(标准状况)O2参与反应 B正极区溶液的 pH
29、 降低、负极区溶液的 pH 升高 C电池总反应为 4VB211O220OH 6H 2O=8B(OH) 44VO 3 4 D电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极 答案 B 解析 根据 VB2电极发生的反应 VB216OH 11e=VO3 42B(OH) 44H2O,判断得出 VB2电极为负极,复合碳电极为正极,电极反应式为 O24e 2H 2O=4OH ,所以电池总 反应为 4VB211O220OH 6H 2O=8B(OH) 44VO 3 4,C 正确;负载通过 0.04 mol 电子 时,有 0.01 mol 氧气参与反应,即标准状况下有 0.224 L 氧气参与反应
30、,A 正确;负极区消 耗 OH ,溶液的 pH 降低,正极区生成 OH,溶液的 pH 升高,B 错误。 4(2019 全国卷,12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时 MV2 /MV 在电极与酶之间传递电子,示意图如图所示。下列说法错误的是( ) A相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B阴极区,在氢化酶作用下发生反应 H22MV2 =2H2MV C正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成 NH3 D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 答案 B 解析 由题图和题意知,电池总反应是 3H2N2=2NH3。该合成氨反应在常温下进行,并 形成原电池产生电
31、能,反应不需要高温、高压和催化剂,A 项正确;观察题图知,左边电极 发生氧化反应 MV e=MV2,为负极,不是阴极,B 项错误;正极区 N 2在固氮酶作用 下发生还原反应生成 NH3, C 项正确; 电池工作时, H 通过交换膜, 由左侧(负极区)向右侧(正 极区)迁移,D 项正确。 5(2019 全国卷,13)为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3D-Zn)可以高效沉积 ZnO 的特点, 设计了采用强碱性电解质的 3D-ZnNiOOH 二次电池, 结构如图所示。电池反应为 Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) 放电 充电 ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。
32、 下列说法错误的是( ) A三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积,所沉积的 ZnO 分散度高 B充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(s)H 2O(l) C放电时负极反应为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H 2O(l) D放电过程中 OH 通过隔膜从负极区移向正极区 答案 D 解析 该电池采用的三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积,可以高效沉积 ZnO,且所沉积 的 ZnO 分散度高,A 正确;根据题干中总反应可知,该电池充电时,Ni(OH)2在阳极发生氧 化反应生成 NiOOH,其电极反应式为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(
33、s)H 2O(l),B 正 确; 放电时 Zn 在负极发生氧化反应生成 ZnO, 电极反应式为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s) H2O(l),C 正确;电池放电过程中,OH 等阴离子通过隔膜从正极区移向负极区,D 错误。 1有关如图所示原电池的叙述不正确的是( ) A电子沿导线由 Cu 片流向 Ag 片 B正极的电极反应是 Ag e=Ag CCu 片上发生氧化反应,Ag 片上发生还原反应 D反应时盐桥中的阳离子移向 Cu(NO3)2溶液 答案 D 2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
34、段时间后,甲池中 c(SO2 4)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 A 项,由锌的活泼性大于铜可知,铜电极为正极,在正极上 Cu2 得电子发生还原反应 生成 Cu,错误;B 项,由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故甲池中 c(SO2 4)不 变,错误;C 项,在乙池中发生反应 Cu2 2e=Cu,同时甲池中的 Zn2通过阳离子交换 膜进入乙池中,由于 M(Zn)M(Cu),故乙池溶液的总质量增加,正确;D 项,阳离子交换膜 只允许阳离子和水分子通过, 电解过程中 Zn2 通过阳离子交换膜移向
35、正极保持溶液中电荷平 衡,阴离子是不能通过阳离子交换膜的,错误。 3MgAgCl 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 Mg2e =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 Mg2H2O=Mg(OH)2H2 答案 B 解析 根据题意,Mg海水AgCl 电池总反应式为 Mg2AgCl=MgCl22Ag。A 项,负 极反应式为 Mg2e =Mg2, 正确; B 项, 正极反应式为 2AgCl2e=2Cl2Ag, 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
36、极会 发生副反应 Mg2H2O=Mg(OH)2H2,正确。 4锂液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点,以熔融金属锂、熔融硫和多硫化 锂Li2Sx(2x8)分别作两个电极的反应物,固体 Al2O3陶瓷(可传导 Li )为电解质,其反应 原理如图所示。下列说法错误的是( ) A该电池比钠液态多硫电池的比能量高 B放电时,内电路中 Li 的移动方向为从 a 到 b CAl2O3的作用是导电、隔离电极反应物 D充电时,外电路中通过 0.2 mol 电子,阳极区单质硫的质量增加 3.2 g 答案 D 解析 电池提供 2 mol e 时,该电池对应 Li 2Sx质量为(1432x)g,而钠液态多硫
37、电池对应 质量为(4632x)g,故该电池比能量高,A 正确;由图分析知 a 为负极,b 为正极,Li 从 a 移向 b,B 正确;Al2O3为固体电解质,能导电,同时将两极反应物隔开,C 正确;当外电路 中通过 0.2 mol e 时,阳极区生成 0.1x mol 硫,故阳极区生成硫的质量为 3.2x g,D 错误。 5(2020 哈师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学模拟)一种突破传统电池设计理念的镁 锑液态金属储能电池工作原理如图所示,该电池所用液体密度不同,在重力作用下分为三 层,工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。该电池工作一段时间后,可由太阳能电池充电。 下列说法不正确的是( )
38、 A放电时,Mg(液)层的质量减小 B放电时正极反应为 Mg2 2e=Mg C该电池充电时,MgSb(液)层发生还原反应 D该电池充电时,Cl 向中层和下层分界面处移动 答案 C 解析 A 项,放电时,负极 Mg 失电子生成镁离子,则 Mg(液)层的质量减小,正确;B 项, 正极镁离子得电子生成 Mg,则放电时正极反应为 Mg2 2e=Mg,正确;C 项,该电池充 电时,MgSb(液)层为阳极,阳极发生失电子的氧化反应,错误;D 项,该电池充电时,阴 离子向阳极移动,即 Cl 向中层和下层分界面处移动,正确。 6 (2020 合肥第一中学冲刺高考)锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液, 并在电池间
39、不断循环。 下列有关说法正确的是( ) A充电时 n 接电源的负极,Zn2 通过阳离子交换膜由左侧流向右侧 B放电时每转移 1 mol 电子,负极区溶液质量减少 65 g C充电时阴极的电极反应式为 Br22e =2Br D若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正、负极也随之改变 答案 A 解析 充电时 n 接电源的负极, Zn2 通过阳离子交换膜向阴极定向迁移, 故由左侧流向右侧, A 正确;放电时,负极 Zn 溶解生成 Zn2 ,Zn2通过阳离子交换膜向正极定向迁移,故负极 区溶液质量不变,B 错误;充电时阴极的电极反应式为 Zn2 2e=Zn,C 错误;若将阳离 子交换膜换成阴离子交换
40、膜,放电时正、负极不会改变,Zn 仍是负极,D 错误。 7(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电 池的工作原理如下图所示: HS 在硫氧化菌作用下转化为 SO2 4的电极反应式是_。 若维持该微生物电池中两种细菌的存在,则电池可以持续供电,原因是_。 (2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示,其中作为电解质的 无水 LiClKCl 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 PbSO42LiCl Ca=CaCl2Li2SO4Pb。 放电过程中,Li 向_(填“负极”或“正极”)移动。 负极反应式为_。 电路中每
41、转移 0.2 mol 电子,理论上生成_g Pb。 (3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。 a 电极的电极反应式是_; 一段时间后,需向装置中补充 KOH,请依据反应原理解释原因是_。 答案 (1)HS 4H 2O8e =SO2 49H HS 、SO2 4浓度不会发生变化,只要有两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成 CO2放出 电子 (2)正极 Ca2Cl 2e=CaCl 2 20.7 (3)2NH36e 6OH=N 26H2O 发生反应 4NH33O2=2N26H2O,有水生成,使得溶液逐渐变稀,为了维持碱的浓度不 变,所以要补充 KOH 解析 (1)酸性环境
42、中反应物为 HS ,产物为 SO2 4,利用质量守恒和电荷守恒进行配平, 电极反应式:HS 4H 2O8e =SO2 49H ;从质量守恒角度来说,HS、SO2 4浓度不 会发生变化,只要有两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成 CO2放出电子。 (2)根据方程式,电路中每转移 0.2 mol 电子,生成 0.1 mol Pb,即 20.7 g。 (3)a 电极是通入 NH3的电极,失去电子,发生氧化反应,所以该电极作负极,电极反应式 是 2NH36e 6OH=N 26H2O;一段时间后,需向装置中补充 KOH,原因是发生反 应 4NH33O2=2N26H2O,有水生成,使得溶液逐渐变稀,为了维持碱的浓度不变,所以 要补充 KOH。