第2講原電池化學電源

【2020?備考】

最新考綱：1.理解原電池的構成、工作原理及應用。2.能書寫電極反應和總反應方

程式。3.了解常見化學電源的種類及其工作原理。

核心素養：1.變化觀念與平衡思想：認識原電池的本質是氧化還原反應，能從多

角度、動態地分析原電池中物質的變化及能量的轉化。2.科學精神與社會責任：

通過原電池裝置的應用，能對與化學有關的熱點問題作出正確的價值判斷，能參

與有關化學問題的社會實踐。

考點一原電池的工作原理及其應用

（頻數：難度：★☆☆）

各既課堂要點校理夯基固本

>>名師課堂導語電化學是化學能與熱能知識的延伸，是氧化還原反應知識的應

用，是高考熱點，對于本考點的主要考查知識點有：（1）電池的正負極的判斷；

（2）原電池的原理應用；（3）電極方程式的書寫，特別是電極方程式的書寫是高

考重點，應給予關注。

1.原電池的工作原理

（1）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。

（2）原電池的構成條件

一看反應：看是否有能自發進行的氧化還原反應發生（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，形成閉合回路需三個條件：①電解質溶液;②兩電極直

接或間接接觸;③兩電極插入電解質溶液中。

（3）工作原理

CuSO,r-----@

Q彳溶液7f電流

ZnT0fli守

工」乩

Znr

裝置圖、三；^Cu橋

也ZnSj溶液

h液原電iCuS4溶液

雙液原電池

電極名稱負極正極

電極材料鋅片

電極反應Zn-2e=Zr>2:Cu2++2e=Cu

反應類型氧化反應還原反應

電子流向由集片沿導線流向鋼片

離子遷移

陰離子向負極遷移陽離子向正極遷移

方向

方程式Zn+Cu2+^=Zn2*+Cu

(4)原電池中移動方向及閉合同路形成原理圖示

I名師課堂實錄I

1.原電池仍然體現的是反應過程中的能量守恒，是化學能與熱能的知識延伸，是

化學能與電能的轉化。

2.原電池反應必須是氧化還原反應，但自行發生的氧化還原反應并不一定是電極

與電解質溶液反應，也可能是電極與溶解的氧氣等發生反應，如將鐵與石墨相連

插入食鹽水中。

2.原電池原理的應用

(1)加快氧化還原反應的速率

一個自發進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。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。

（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。

I名師課堂實錄I

1.在理解形成原電池可加快反應速率時，要注意對產物量的理解，Zn與稀H2s。4

反應時加入少量CuS04溶液，鋅足量時，不影響產生H2的物質的量，但稀H2s。4

足量時，產生H2的物質的量要減少。

2.把一個氧化還原反應拆寫成兩個電極反應時，首先要寫成離子反應，要注意通

過電荷守恒與原子守恒把H+、OH，H2O分解到兩個電極反應中。

［速查速測］

1.（易混點排查）正確的打“，錯誤的打“X”

（1）在原電池中，發生氧化反應的一極一定是負極（J）

（2）在原電池中，負極材料的活潑性一定比正極材料強（X）

（3）在原電池中，正極本身一定不參與電極反應，負極本身一定要發生氧化反應

（X）

（4）在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產

生（X）

（5）兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極（X）

2.（教材改編題）下列裝置不能形成原電池的是（）

H,SO,AgNO、

AB

CuSO,ZnSO,

解析A、B、D項都具有①活潑性不同的電極；②電解質溶液；③閉合回路；④

自發進行的氧化還原反應，均能構成原電池；C項中酒精為本電解質，不能構成

原電池。

答案C

3.（動手能力培養）某學校研究性學習小組欲以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH

溶液為電解質溶液設計原電池。給你一只電流表，請你畫出該原電池的示意圖，

并標出正負極，寫出電極反應式。

負極A1+40H--3e-=A10i+2H2O

正極2H2O+2e-==H2t+20H-

題組診斷扣點專練通法悟道

［A組基礎知識鞏固］

1.（2019?聊城三中月考）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（）

A

電極］上電極b

UUP橙汁

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.圖中電極a為鋁條、電極b為鋅片時，導線中會通過電流

D.圖中電極a為鋅片、電極b為銅片時，電子由銅片通過導線流向鋅片

解析D項，電極a為負極，電子由負極（鋅片）流出。

答案D

2.（2018?合肥質檢）用a、b、c、d四種金屬按表中所示的裝置進行實驗，下列

敘述中正確的是（）

A.裝置甲中的b金屬是原電池的負極

B.裝置乙中的c金屬是原電池的陽極

C.裝置丙中的d金屬是原電池的正極

D.四種金屬的活潑性順序：d>a>b>c

解析甲中a溶解說明a是負極，活潑性a>b,A錯誤；原電池一般用正極或負

極命名電極，B錯誤，由乙中現象知活潑性b>c；丙中d是負極，活潑性d>a,C

錯誤；綜上可知D正確。

答案D

3.（2019?濰坊上學期統考，12）根據光合作用原理，設計如圖原電池裝置。下列

說法正確的是（）

1匕我丁

光催化劑質子交換膜金屬電極

A.a電極為原電池的正極

B.外電路電流方向是a-*b

C.b電極的電極反應式為：O2+2e-+2H+=H2O2

D.a電極上每生成1molO2,通過質子交換膜的H'為2mol

解析根據圖示可知，a電極上H2O轉化為H卜和02,發生氧化反應，則a電極

為原電池的負極，A項錯誤；a電極為負極，b電極為正極，外電路電流方向應從

正極到負極，即b-a,B項錯誤；根據圖示可知，b電極上Ch得電子轉化為H2O2,

電極反應式為：O2+2e-+2H+=HZO2,C項正確；a電極上每生成1mol。2,轉

移4moi電子，則通過質子交換膜的H-為4mol,D項錯誤。

答案C

【方法技巧】

判斷原電池正、負極的5種方法

[B組考試能力過關]

4.（2017?上海化學）對原電池的電極名稱，下列敘述中錯誤的是（）

A.電子流入的一極為正極

B.比較不活潑的一極為正極

C.電子流出的一極為負極

D.發生氧化反應的一極為正極

解析在原電池中正極為電子流入、性質不活潑、發生還原反應的一極，負極為

電子流出、性質較活潑、發生氧化反應的一極，故D錯誤。

答案D

5.（天津理綜）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.銅電極上發生氧化反應

B.電池工作一段時間后，甲池的c（SOD減小

C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加

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C/+得電子發

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c(SCT)不變，錯誤；C項，在乙池中CU2++2L=CU,同時甲池中

的ZM+通過陽離子交換膜進入乙池中，由于M(ZM+)(CM+),故乙池溶液

的總質量增加，正確；D項，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電池工

作過程中ZM+通過陽離子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

6.(新課標全國I)銀質器皿日久表面會逐漸變黑，這是生成了Ag2s的緣故，根

據電化學原理可進行如下處理，在鋁質容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸

入該溶液中，一段時間后發現黑色會褪去，下列說法正確的是()

A.處理過程中銀器一直保持恒重

B.銀器為正極，Ag2s被還原生成單質銀

C.該過程中總反應為2Al+3Ag2s=6Ag+Al2s3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2s轉化為白色AgCl

解析本題要注意運用“電化學原理”這個關鍵詞，由題干信息中Ag、Al、食鹽

溶液構成原電池的條件，Ag2s是氧化劑，作正極，發生還原反應，B項正確。C

項忽視了Al2s3在水溶液中發生完全的雙水解反應，正確的方程式應為2A1+

3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3I+3H2sf0D項中黑色褪去的原因是Ag2s

被還原成了Ago

答案B

考點二化學電源

(頻數：★★★難度：★★★)

名師課堂要點模理夯基固本

>>名師課堂導語化學電源知識是電化學中的難點，是我們高考熱點題型新型化

學電源的知識源頭，特別是燃料電池與充電電池更是重中之重，要熟練掌握介質

對半反應的影響及充電電池四個電極的關系。

1.一次電池

(1)堿性鋅錦干電池(圖一)

負極材料：Zn

電極反應：Zn+2OH—2e=Zn(OH)2

正極材料：碳棒

電極反應：2MiQ±2IiQb2￡^2MnQQH±2QIE

總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

(2)鋅銀電池(圖二)

浸了KOH(aq)的隔板

圖二

負極材料：Zn

電極反應：Zn+2OH-2e==Zn(OH)2

正極材料：Ag2O

電極反應：Ag2Q±H2Q±2e2^JAg±2QBL

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)+2H2SO4(aq)充電2PbsCh(s)+2H2O(1)

I名師課堂實錄I

可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極的連接應符合：

電池的負極與外加電源的負極相連作電解池的陰極；電池的正極與外加電源的正

極相連作電解池的陽極。如下圖（板書）

3.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:

種類酸性堿性

負極反應式2H4e^=4H-2H2+4OH-4e==4H2O

正極反應式6±4旦+±4?-=2H2。O2+2+O+4e==4（汨一

電池反應式2H24-O2=2H2O

I名師課堂實錄I

1.在書寫燃料電池的電極反應時，要注意溶液的酸堿性，介質的酸堿性對半反應

及總反應書寫的影響。

2.書寫電極反應時應注意：“一〃e一”相當正電荷，“+訛一”相當負電荷，依據

電荷守恒配平其他物質的系數。

3.根據移動方向，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，cP-、coDo

［速查速測］

1.（教材基礎知識填空）（1）氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質溶液時，工作一

段時間后，電解質溶液的濃度將（填“減小”、“增大”或“不變”，

下同），溶液的pH。

（2）氫氧燃料電池以H2s04溶液作電解質溶液時，工作一段時間后，電解質溶

液的濃度將（填“減小”、“增大”或“不變”，下同），溶液的

pHo

答案（1）減小減小（2）減小增大

放電

2.（課后習題改編）某蓄電池反應式為Fe+Ni2Ch+3H2O充電Fe（OH）z+2Ni

（OH）2o下列推斷中正確的是（）

①放電時，Fe為正極，Ni2O3為負極

②充電時，陰極上的電極反應式是Fe（OH）2+2e=Fe+20H

③充電時，Ni（OH）2為陽極

④蓄電池的電極必須是浸在某堿性溶液中

A.①②③B.①@④

C.①??D.???

答案D

3.（思維探究題）微型燃料電池是采用甲醇（質子交換膜）取代氫作燃料設計而

成的，性能良好，有望取代傳統電池，說出此微型燃料電池的優點，并寫出電池

的負極反應。_________________________________________________________

答案優點：①電池設計簡單；

②和傳統充電電池比電池的能量密度高。

+

負極反應：CHaOH-6e+H2O=CO2+6H

JS組診斷扣點專練通法悟道

[A組基礎知識鞏固]

1.下面是幾種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是（)

廢電解質

氫

、*-0^0-/

巧譚就T化

FT%i電極

干電池示意圖鉛蓄電池示意圖氫氧燃料電池示意圖

A.上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池

B.干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞

C.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源

D.鉛蓄電池工作過程中，每通過2moi電子，負極質量減輕207g

解析干電池是一次電池，鉛蓄電池是可充電電池，屬于二次電池，氫氧燃料電

池屬于燃料電池，故A正確；在干電池中，Zn作負極，被氧化，故B正確；氫

氧燃料電池不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內，且工作的最終產物是水,

故氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源，故C正確；鉛蓄電池工作過程

中，硫酸鉛是在負極上析出，該極質量應該增加而非減小，故D錯誤。

答案D

2.(2019?煙臺模擬)鉛蓄電池的工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+

2H20,研讀下圖，下列判斷正確的是()

A.K閉合時，d電極的電極反應式：PbSO4+2e=Pb+S04

B.當電路中通過0.2mol電子時，I中消耗的H2so4為0.2mol

C.K閉合時，II中SOH向c電極遷移

D.K閉合一段時間后，II可單獨作為原電池，d電極為負極

解析根據圖示，K閉合時，I為原電池，a為正極，b為負極，II為電解池，c

4

為陰極，d為陽極。d為陽極，發生氧化反應：PbSO4-2e+2H2O=PbO2+4H

+SOi,A項錯誤；根據鉛蓄電池的總反應知，電路中轉移0.2mol電子時，1

中消耗0.2molH2so4,B項正確；K閉合時，II中SOK向陽極（d極）遷移，C

項錯誤；K閉合一段時間后，c電極析出Pb,d電極析出PbCh,電解質溶液為

H2s04溶液，此時可以形成鉛蓄電池，d電極作正極，D項錯誤。

答案B

3.（傳統鋅鎰干電池的改進）（2018?北京大聯盟聯考）由我國科學家研發成功的

鋁鎰電池是一種比能量很高的新型干電池，以氯化鈉和稀氨水混合溶液為電解質，

鋁和二氧化鎰一石墨為兩極，其電池反應為Al+3MnO2+3H2O=3MnO（OH）

+A1（OH）3。下列有關該電池放電時的說法不正確的是（）

A.二氧化鋅一石墨為電池正極

B.負極反應式為Al—3b+3NH3-H2O=Al（OH）3+3NH：

C.OFF不斷由負極向正極移動

D.每生成1molMnO（OH）轉移1mol電子

解析由電池反應方程式知，鋁為電池負極，鋁失去電子轉化為Al（OH）3,A、

B正確；陰離子移向負極，C錯誤；由反應中鎰元素價態變化知D正確。

答案C

【歸納反思】

書寫電極反應式時的三個原則

1.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境。堿性溶液中CO2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OFT參加反應。

2.得氧失氧原則：得氧時，在反應物中加H2O（電解質為酸性時）或OFT（電解

質為堿性或中性時）：失氧時，在反應物中加H2O（電解質為堿性或中性時）或H

+（電解質為酸性時）。

3.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，其反應的最后產物是堿。

出組考試能力過關］

4.（2015?課標全國I,11）微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電

能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是（）

A.正極反應中有C02生成

B.微生物促進了反應中電子的轉移

C.質子通過交換膜從負極區移向正極區

D.電池總反應為C6Hl2。6+6O2=6CO2+6H2O

解析由題意可知，微生物電池的原理是在微生物的作用下，02與C6Hl2。6發生

氧化還原反應，將化學能轉化為電能，B項正確；氧氣在正極反應，由于質子交

換膜只允許H'通過，則正極反應為：o2+4e+4H=2H2O,沒有CO2生成，A

-

項錯誤；負極發生反應：C6H12O6-24e+6H2O=6CO2+24H\H卡在負極區生

成，移向正極區，在正極被消耗，C項正確；總反應為：C6Hl206+602=6（X）2

+6H2O,D項正確。

答案A

5.（2018?課標全國H,12）我國科學家研發了一種室溫下“可呼吸”的Na-CCh

二次電池。將NaCK）4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳鈉米管的銀網分別

作為電極材料，電池的總反應為：3CO2+4Na^2Na2CO3+C0下列說法錯

誤的是（）

A.放電時，C101向負極移動

B.充電時釋放CO2,放電時吸收CO2

C.放電時，正極反應為：3CO2+4e==2COr+C

D.充電時，正極反應為：Na*4-e-=Na

解析電池放電時，C104向負極移動，A項正確；結合總反應可知放電時需吸收

CO2,而充電時釋放出C02,B項正確；放電時，正極C02得電子被還原生成單

質C,即電極反應式為3co2+4e-=2COl+C,C項正確；充電時陽極發生氧

化反應，即C被氧化生成CO?,D項錯誤。

答案D

6.（2015?全國卷H,26節選）酸性鋅錦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、ZnCL和NH4cl等組成的糊狀填充物。

該電池放電過程產生MnOOH,

該電池的正極反應式為,

電池反應的離子方程式為。

維持電流強度為0.5A,電池工作5分鐘，理論上消耗鋅go（已知產=

96500Cmol-1）

解析酸性鋅鎰干電池中正極上發生還原反應，該電池放電過程中產生MnOOH,

則正極反應式為MnO2+H++b==MnOOH。金屬鋅作負極，發生氧化反應生成

Zn21,則負極反應式為Zn—2e=Zn2>,結合得失電子守恒可得電池反應式為

+2+

2MnCh+2H+Zn=2MnOOH+Zno電流強度為/=0.5A,時間為f=5min=

300s,則通過電極的電量為Q=〃=0.5AX300s=150C,又知尸=96500Cmol

故通過電子的物質的量為麗黑eg^O.0016mol,則理論上消耗Zn的

質量為65gmol-1X0.0016molX1/2=0.05go

++2+

答案MnO2+H-Fe==MnOOH2MnO2+Zn+2H=2MnOOH+Zn0.05

出層課時作業I即時鞏固

[A級全員必做題]

1.下列關于原電池的敘述中正確的是（）

A.正極和負極必須是金屬

B.原電池是把化學能轉化成電能的裝置

C.原電池工作時，正極和負極上發生的都是氧化還原反應

D.鋅、銅和鹽酸構成的原電池工作時，鋅片上有6.5g鋅溶解，正極上就有0.1g

氫氣生成

解析一般普通原電池中負極必須是金屬，正極可以是金屬或非金屬導體，A錯

誤；原電池是把化學能轉化成電能的裝置，B正確；原電池二作時，正極上發生

還原反應，負極上發生氧化反應，C錯誤；鋅、銅和鹽酸構成的原電池工作時，

鋅片上有6.5g鋅溶解，正極上有0.2g氫氣生成，D錯誤。

答案B

2.各式各樣電池的迅速發展是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述

正確的是（）

A.手機上用的鋰離子電池可以用KOH溶液作電解液

B.鋅鎰干電池中，鋅電極是負極

C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極上被還原

D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅

解析鋰能與水反應，不能用水溶液作電解液，A錯誤；鋅轅干電池中鋅失去電

子生成Z/+為負極，B正確；氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化，C錯誤；

太陽能電池的主要材料為硅，D錯誤。

答案B

3.（2019?深圳模擬）如圖是課外活動小組設計的用化學電源使LED燈發光的裝

置。下列說法錯誤的是（）

會LED燈

鋅科咨片

三具好酸

A.銅片表面有氣泡生成

B.裝置中存在“化學能一電能一光能”的轉換

C.如果將硫酸換成檸檬汁，導線中不會有電子流動

D.如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向不變

解析銅鋅原電池中，Cu作正極，溶液中的氫離子在正極上得電子生成氫氣，所

以Cu上有氣泡生成，故A正確；原電池中化學能轉化為電能，LED燈發光時，

電能轉化為光能，故B正確；檸檬汁顯酸性也能作電解質溶液，所以將硫酸換成

檸檬汁，仍然構成原電池，所以導線中有電子流動，故C錯誤；金屬性Cu比Zn、

Fe弱，Cu作正極，所以電路中的電流方向不變，故D正確。

答案C

4.（2019?山東濱州月考）下列有關說法中錯誤的是（）

A.某燃料電池用熔融碳酸鹽作電解質，兩極分別通入CO和02,則通入CO的一

極為負極，電極反應式為CO-2e-+CO?=2COz

B.Zn粒與稀硫酸反應制氫氣時，為加快反應速率，可在反應過程中滴加幾滴

CuSO4溶液

+2+

C.根據自發氧化還原反應CU+2NOJ+4H=CU+2NO2t+2H2O設計原電

池，可在常溫下用銅和鐵作電極，使用濃硝酸作電解質溶液

D.原電池中電子從負極出發，經外電路流向正極，再從正極經電解液回到負極構

成閉合回路

答案D

5.（2019?福建廈門第一次質量檢測）鐵碳微電解技術是利用原電池原理處理酸性

污水的一種工藝，裝置如圖。若上端開口關閉，可得到強還原性的（氫原子）;

若上端開口打開，并鼓入空氣，可得到強氧化性的?OH（羥基自由基）。下列說法

錯誤的是（）

A.無論是否鼓入空氣，負極的電極反應式均為Fe—2e-=Fe2+

B.不鼓入空氣時，正極的電極反應式為H++e-=H?

C.鼓入空氣時，每生成1mol-OH有2mol電子發生轉移

D.處理含有草酸（H2c2。4）的污水時，上端開口應打開并鼓入空氣

解析根據鐵碳微電解裝置示意圖可知，Fe為原電池負極，發生氧化反應：Fe

-2e=Fe2+,故A正確；由題意可知上端開口關閉，可得到強還原性的H?，則

不鼓入空氣時，正極的電極反應式為H++e——H?，故B正確；鼓入空氣時，正

極的電極反應式為O2+2H++2e-=2.OH,每生成1mol-OH<1mol電子發生

轉移，故C錯誤；處理含有草酸（H2c2。4）的污水時，因C2O1具有很強的還原

性，與氧化劑作用易被氧化為CO2和H2O,則上端開口應打開并鼓入空氣生成強

氧化性的QH,以氧化H2c處理污水，故D正確。

答案c

6.(2018?安徽“江南十校”第一次聯考)某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2c03,

K2c03為電解質、以CH4為熟料時，該電池工作原理見圖。下列說法正確的是

()

A.a為CH4,b為C02

B.C0歹向正極移動

C.此電池在常溫時也能工作

D.正極電極反應式為：Ch+2coz+4e一=2CO3

解析由圖可知a為負極，發生反應：CH4-8e--C02,電池中傳導的是C01，

利用COM平衡電荷得：CH4-8e-+4COr=5CO2+2H2O,b極通入空氣，發生

反應：202+4CO2+8e-=4COF,A、B錯誤，D正確；熔融碳酸鹽，在常溫下

不能進行，C錯誤。

答案D

7.(2019?山東濟寧期末)H2s廢氣資源化利用途徑之一是回收能量并得到單質硫。

反應原理為：2H2s(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(1)△”=—632kJ-mo「

,o下圖為質子膜H2s燃料電池的示意圖。下列說法不正確的是()

s2------------------

H2S

電極a—^麻]

項:子固體電解質膜捻

H..07[0.

電極b|___________

A.電路中每流過2moi電子，電池內部釋放316kJ熱能

B.每34gH2s參與反應，有2moiH+經質子膜進入正極區

C.電極a為電池的負極

+

D.電極b上發生的電極反應為：O2+4e-+4H=2H2O

解析A項原電池中能量轉換形式為化學能轉化為電能，故A項錯誤。

答案A

8.我國對可呼吸的鈉一二氧化碳電池的研究取得突破性進展，該電池的總反應

放電、

式為：4Na+3c02充電2Na2c03+C,其工作原理如圖所示（放電時產生的碳酸

鈉固體儲存于碳納米管中）。關于該電池，下列說法錯誤的是（）

NaCIOq的TEGDME溶液

（注：TEGDME是?種有機溶劑）

A.充電時，Na卡從陽極向陰極移動

B.可以用乙醇代替TEGDME作有機溶劑

C.放電時，當轉移1mol電子時負極質量減輕23g

+-

D.放電時，正極反應式為3CO2+4Na+4e=2Na2CO3+C

放電、

解析已知4Na+3co2、充電2Na2cCh+C,放電時Na為負極，充電時Na金屬片

連接電源的負極為陰極；A.充電時是電解池，Na.從陽極向陰極移動，故A正確;

B.Na能與乙醇反應，不可代替TEGDME做有機溶劑，故B錯誤；C.放電時，當

轉移1mol電子時，負極氧化的鈉為1mol,即質量減輕23g,故C正確；D.放

+-

電時，正極上C6發生還原反應生成C,發生的電極反應為3CO24-4Na+4e

=2Na2cO3+C,故D正確。

答案B

9.（2018?安徽皖北協作區聯考）一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水

淡化，其工作原理如圖所示，圖中有機廢水中有機物可用C6H10O5表示。下列有

關說法不正確的是（）

高濃度［Wf含高濃度

布■機廢水I離子交換膜INO,的廢水

A.C1由中間室移向左室

B.X氣體為CCh

C.處理后的含N09廢水的pH降低

D.電路中每通過4mol電子，產生標準狀況下X氣體的體積為22.4L

解析該電池中，NO3得電子發生還原反應，則裝置中右邊電極是正極，電極反

應為2NO3+10e-+12H+=N2f+6H20,裝置左邊電極是負極，負極上有機物

失電子發生氧化反應生成X,有機物在厭氧菌作用下生成二氧化碳。放電時，電

解質溶液中陰離子C「移向負吸室（左室），A項正確；有機物在厭氧菌作用下生

成二氧化碳，所以X氣體為C02,B項正確；正極反應為2NO1+10e-+12H+

=N2t+6H2O,H+參加反應導致溶液酸性減小，溶液的pH增大，C項錯誤；

根據負極上有機物失電子發生氧化反應，有機物在厭氧菌作月下生成二氧化碳，

電極反應為C6H1005-24e-+7H2O=6CO2t+24H+知，電路中每通過4mol電

4

子，產生標準狀況下X氣體的體積為五X6X22.4=22.4（L）,D項正確。

答案C

10.蓄電池是一種反復充電、放電的裝置。有一種蓄電池在充電和放電時發生的反

放電、

應如下：NiO2+Fe+2H2。充電Fe（OH）2+Ni（OH）2。

（1）此蓄電池在充電時，電池負極應與外加電源的極連接，電極反應式

為o

（2）以銅為電極，用此蓄電池作電源，電解以下溶液，開始階段發生反應：

CU+2H2O=CU（OH）2+H2f的有o

A.稀硫酸B.NaOH溶液

C.Na2s04溶液D.CUS04溶液

E.NaCl溶液

（3）假如用此蓄電池電解以下溶液（電解池兩極均為惰性電極），工作一段時間

后，蓄電池內部消耗了0.36g水，則：電解足量N（NO3）X溶液時某一電極析出

了。g金屬N,則金屬N的相對原子質量R的計算公式為R=（用含八

x的代數式表示）。

（4）熔融鹽燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質、C%為燃料、空氣為氧化劑、稀

土金屬材料為電極的新型電池。已知該熔融鹽電池的負極的電極反應是CH4-

--

8e+4COJ=5CO2+2H2O,則正極的電極反應式為

解析(1)此蓄電池在充電Bf,電池陰極應與外加電源的負極連接，發生氫氧化

亞鐵得電子的還原反應，其電極反應式為Fe(OH)24-2e==Fe4-2OHo

(2)以銅為電極，用此蓄電池作電源，則陽極銅失去電子，根據總電極方程式可

知陰極是氫離子得到電子，銅離子與氫氧根結合生成氫氧化銅沉淀，稀硫酸溶液

顯酸性，不能生成氫氧化銅，A錯誤；氫氧化鈉溶液顯堿性，陰極氫離子放電，

可以產生氫氧化銅，B正確；銅電極電解硫酸鈉溶液，陰極氫離子放電，破壞水

的電離平衡，產生氫氧化銅，C正確；銅電極電解硫酸銅溶液，開始陰極銅離子

放電，D錯誤；銅電極電解氯化鈉溶液，陰極氫離子放電，破壞水的電離平衡，

產生氫氧化銅，E正確。

(3)假如用此蓄電池電解以下溶液(電解池兩極均為惰性電極)，工作一段時間

后，蓄電池內部消耗了0.36g水，即0.02mol水，根據方程式可知反應中轉移0.02

mol電子。電解足量N(NCh)x溶液時某一電極析出了4g金屬N,則根據電子

得失守恒可知，金屬N的相交原子質量R的計算公式為R=儒=50以。

(4)已知該熔融鹽電池的負極的電極反應是CH4—8e-+4COr=5CO2+2H2O,

則正極是氧氣得到電子，根據負極反應式可知，正極電極反反式為2O2+4CO2+

8e-=4COro

答案(1)負Fe(OH)z+2e==Fe+2OH—

(2)B、C、E(3)50ax(4)O2+2CO2+4e-=2COr(或2O2+4CO2+8e

=4CO?)

11.(2018?天津靜海一中等五校期末聯考)某興趣小組做如下探究實驗：

(1)圖I為依據氧化還原反應設計的原電池裝置，該反應的離子方程式為

反應前，兩電極質量相等，一段時間后，兩電極質量相差12g,則導線中通過

mol電子。

(2)如圖I,其他條件不變，若將CuCb溶液換為NH4cl溶液，石墨電極的反

應式為,

這是由于NH4cl溶液顯（填“酸性”“堿性”或“中性”）,用離子方

程式表示溶液顯此性的原因：

（3）如圖H,其他條件不變，將圖I中鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n形，則

乙裝置中石墨（1）為（填“正”“負”“陰”或“陽”）極，乙裝置中

與銅線相連的石墨（2）電極上發生反應的反應式為

（4）將圖H乙裝置中CuCb溶液改為加入400mLeuSO4溶液，一段時間后，若

電極質量增重1.28g,則此時溶液的pH為

（不考慮反應中溶液體積的變化）。

解析（l）Fe是活潑電極，失電子被氧化生成Fe2+,石墨是惰性電極，溶液中

Cu?+在石墨電極得電子被還原生成Cu,故該原電池的反應為Fe+Cu24=Fe2++

Cu0工作過程中，Fe作負極，電極反應式為Fe—2e-=Fe2+,鐵電極質量減少；

石墨作正極，電極反應式為。]2++2廣=01,石墨電極質量增加；設兩電極質量

相差12g時電路中轉移電子為xmol,則有xmolX/X56g-moli+xmolX]X64

gmor,=12g,解得x=0.2o

（2）NH4Cl溶液中NH：發生水解反應：NH：+H2O^NH3-H2O+H*,使溶

液呈酸性，故石墨電極（即正極）上發生的反應為2H++2e-=H2t。

（3）其他條件不變，若將鹽橋換成彎銅導線與石墨相連成n形，則甲裝置為原電

池，Fe作負極，Cu作正極；乙裝置為電解池，則石墨（1）為陰極，石墨（2）

為陽極，溶液中CV■在陽極放電生成CE電極反應式為2c「-2e—==C12f。

（4）若將乙裝置中電解質溶液改為加入400mLeuSCh溶液，則陰極反應式為Cu2

++2e-=Cu,當電極質量增重1.28g（即析出0.02molCu）時，電路中轉移0.04

通電

mol電子。電解CuSCU溶液的總反應方程式為2CuSO4+2H2O2H2s04+

2Cu+O2t,則轉移0.04mol電子時生成0.02molH2SO4，貝I有c（H'）=當署2￡2

=0.1mol-L-1,pH=-1g0.1=1,故此時溶液的pH為1。

答案（1）Fe+Cu2+=Fe2++Cu0.2

（2）2H++2e==H2t酸性NH4+H2O^NH3?H2O+

（3）陰2CF-2e-=C12t（4）1

[B級拔高選做題]

12.某原電池裝置如圖所示，電池總反應為2Ag+C12=2AgClo下列說法正確的

是（）

A.正極反應為AgCl+e-=Ag+Cl-

B.放電時，交換膜右側溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變

D.當電路中轉移0.01mole一時，交換膜左側溶液中約減少0.02mol離子

解析根據電池總反應為2Ag+Cb=2AgCl可知，Ag失電子作負極，氯氣在正

極上得電子生成氯離子。正極上氯氣得電子生成氯離子，其電極反應為：Ch+2e

-=2C1~,故A錯誤；放電時，交換膜左側銀為負極失電子形成銀離子與溶液中

的氯離子結合成AgCl沉淀，所以左側溶液中有大量白色沉淀氯化銀生成，故B

錯誤；根據電池總反應為2Ag+C12==2AgCl可知，用NaCl溶液代替鹽酸，電池

的總反應不變，故C錯誤；放電時，當電路中轉移0.01mol”時，交換膜在左側

會有0.01mol氫離子通過陽離子交換膜向正極移動，同時會有0.01molAg失去

0.01mol電子生成銀離子，根離子會與氯離子反應生成氯化較沉淀，所以氯離子

會減少0.01mol,則交換膜左側溶液中共約減少0.02mol離子，故D正確；故選

Do

答案D

13.2013年3月我國科學家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯

誤的是（）

-Li

、Li?快肉子導體

、聚合物電解股

A.a為電池的正極

B.電池充電反應為LiMn2O4=Lii—xMmCh+xLi

C.放電時，a極鋰的化合價發生變化

D.放電時，溶液中L「從b向a遷移

解析圖示所給出的是原電池裝置。A項，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原

電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負極，即b為負極，a為正極，正確；B

項，電池充電時為電解池，反應式為原電池反應的逆反應，正確；C項，放電時,

a極為原電池的正極，發生還原反應的是Mn元素，鋰元素的化合價沒有變化，

不正確；D項，放電時為原電池，鋰離子應向正極（a極）遷移，正確。

答案C

14.（1）高鐵酸鉀（KzFeCh）不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制

也在進行中，如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置：

圖?

①該電池放電時正極的電極反應式為_____________________________________

若維持電流強度為1A,電池工作10min,理論消耗Zng（已知F=96500

C-mol'）0

②鹽橋中盛有飽和KC1溶液，此鹽橋中氯離子向移動（填“左”或

“右”）:若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向移動（填“左”或

“右”）o

③圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優

點有________________________________________________________________

（2）有人設想以N2和H2為反應物，以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液，可制造

出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如下圖所示，電池正極的電極

反應式是_____________________________________________________________

A是________

rMb

HiCI

心置||口辛7%稀的A溶液

1分;rA

11:..

濃的A溶液

（3）利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如下圖所示。該電

池中CP可以在固體介質NASICON（固溶體）內自由移動，工作時的移動方

向（填“從a至ijb”或“從b至lja”）,負極發生的電極反應式為

多孔電極a

|傳感器|

NASICON

|多孔電極b|

解析(1)①放電時高鐵酸鉀為正極，正極發生還原反應，電極反應式為FeOF

+4H2O+3e=Fe(OH)3I+5OH；若維持電流強度為1A,電池工作十分鐘,

轉移電子的物質的量為IX10X60:96500=0.0062176(mol)。理論消耗Zn的質

量0.0062176mol+2X65g-mor,^0.2g(已知尸=96500Cmori)。

②電池工作時，陰離子移向負極，陽離子移向正極，所以鹽橋中氯離子向右移動;

若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向左移動。

③圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優

點有使用時間長、工作電壓穩定。

(2)該電池的本質反應是合成氨反應，電池中氫氣失去電子，在負極發生氧化反

應，氮氣得電子在正極發生還原反應，則正極反應式為N2+8H++6e一=2NH1

氨氣與HC1反應生成氯化鍍，則電解質溶液為氯化核溶液。

(3)工作時電極b作正極，。2一由電極b移向電極a；該裝置是原電池，通入一

氧化碳的電極a是負極，負極上一氧化碳失去電子發生氧化反應，電極反應式為

CO+O2_2e=CO2o

答案(1)①FeO1+4H2O+3e==Fe(OH)3I+5OH0.2

②右左

③使用時間長、工作電壓穩定

(2)N2+8H++6e-=2NH4氯化錢

(3)從b到aCO+O2-2e-=CO2

培優訓練14：有機合成與推斷

1.鹽酸去氧腎上腺素可用于防治脊椎麻醉及治療低血壓。鹽酸去氧腎上腺素可由

化合物E制備得到，E的合成路線如下：

CH3OCH2CH2OCH2OCHO

C7I16O2CH30cH2cH20cH2cl

ANaOH水溶液

B

(CH)S=O+1-CH30cH2cH20cH2。

-NaH,DMSO

C

OHOH

CH3OCH9CH9OCH,OCHCH,NHCH3HO(JHCaNHCH.

V一

DE

回答下列問題:

(1)A的結構簡式為,CH30cH2cH20cH2cl中的含氧官能團名稱為

(2)C生成D的反應類型為o

(3)設計A―B,D-E兩步的目的為。

(4)F是E的同分異構體，且屬于氨基化合物，不能與FeCb溶液發生顯色反應，

且分子中有5種不同化學環境的氫原子，則F共有種，寫出其中一種同

分異