專題03化學能與電能的轉化

?題型01化學能與其他形式能量的轉化

?題型02原電池的構成

?題型03原電池的工作原理

?題型04鋼鐵的電化學腐蝕原理及其應用

?題型05原電池的工作原理的應用

?題型06常見的一次電池分析

?題型07二次電池分析

?題型08燃料電池分析

舉一反三

?題型01化學能與其他形式能量的轉化

【典例1】下列過程中，將化學能轉化為電能的是

A.電廠火力發電B.硅太陽能電池發電

C.天然氣燒水D.風力發電

【答案】A

【解析】A.電廠火力發電，是將化學能轉化為電能，A正確；B.硅太陽能電池發電，是將太陽能轉化為

電能，B錯誤；C.天然氣燒水，是將化學能轉化為熱能，C錯誤；D.風力發電，是將風能轉化為電能，D

錯誤；答案選A。

【典例2】下列敘述不正確的是（）

A.我們日常使用的電能主要來自火力發電

B.火力發電過程中，化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能

C.火力發電是將燃料中的化學能直接轉化為電能的過程

D.在火力發電過程中，化學能轉化為熱能實際上是氧化還原反應發生的過程，伴隨著能量的變化

【答案】C

【解析】A.我們日常使用的電能主要來自火力發電，故A正確；B.火力發電的能量轉化過程為：化學能

一gg邈一熱能機械能發電機>電能,故B正確；C.火力發電是將燃料中的化學能間接轉化為電能

的過程，故C錯誤；D.在火力發電過程中，燃料的燃燒實際上是氧化還原反應，伴隨著能量的變化，故D

正確；故選C。

【變式1-1】火力發電和水力發電是獲取電能的兩種方式。涼山是“水電王國”，全國在建和已建成的水電裝

機在千萬千瓦以上的巨型水電站有4個，其中3個(溪洛渡水電站、白鶴灘水電站和烏東德水電站)在涼山。

下列說法不正確的是

A.火力發電用的煤是不可再生能源

B.煤經過氣化和液化兩個化學變化，可變為清潔能源

C.電能是一種清潔、高效、便捷的一次能源

D,科學規劃開發水電，可助力實現碳達峰、碳中和的“雙碳”目標

【答案】C

【解析】A.火力發電用的煤是化石能源，煤是不可再生能源，故A正確；B.煤經過氣化和液化兩個化學

變化，可變為清潔能源，故B正確；C.電能是一種清潔、高效、便捷的二次能源，故C錯誤；D.科學規

劃開發水電，能降低化石燃料的消耗，可助力實現碳達峰、碳中和的“雙碳”目標，故D正確；選C。

【變式1-2］能量之間可相互轉化。關于化學能與其他能量相互轉化的說法正確的是

A.化學反應中能量變化的主要原因是化學鍵的斷裂與生成

B.化石燃料是可再生能源，燃燒時將化學能轉變為熱能

C.如圖I所示的裝置能將化學能轉變為電能

D.金剛石轉化為石墨能量變化如圖II所示，則金剛石比石墨穩定

【答案】A

【解析】A.化學鍵的斷裂和生成使化學反應中有能量變化，化學反應中能量變化的主要原因是化學鍵的斷

裂和生成，故A正確；

B.化石燃料是不可再生性能源，故B錯誤；

C.圖I中沒有構成閉合回路，則不能將化學能轉變為電能，故C錯誤；

D.圖n中反應物總能量大于生成物總能量，則石墨能量更低，更穩定，故D錯誤；

故選Ao

?題型02原電池的構成

知識積累

原電池的構成條件一“兩極一液一線一反應”

(1)兩極一兩種活潑性不同的金屬(或一種為能導電的非金屬)。

(2)一液——電解質溶液。

（3）一線——形成閉合回路。

（4）一反應——能自發進行的氧化還原反應。

注意：構成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石墨。兩極材料可

能參與反應，也可能不參與反應。兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質溶液中不一定

構成原電池，必須有一個能自發進行的氧化還原反應。

【典例3］如圖所示的裝置能夠組成原電池產生電流的是（）

【答案】B

【分析】根據原電池的構成條件分析，原電池的構成條件是：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入

電解質溶液中，③兩電極間構成閉合回路，④能自發的進行氧化還原反應。

【解析】A.兩個電極材料相同，不能夠組成原電池且產生電流，選項A錯誤；

B.符合原電池的構成條件，Fe為負極，有電流產生，選項B正確;

C.Zn與稀鹽酸直接反應，沒有形成閉合回路，不能形成原電池，選項C錯誤;

D.酒精是非電解質，選項D錯誤;

答案選B。

【典例4］如圖所示裝置中，觀察到M棒變粗，N棒變細，由此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以

成立的是

選項MNP

A銀鋅硝酸銀溶液

B銅鐵稀鹽酸

C鋅銅稀硫酸溶液

D鋅鐵硝酸鐵溶液

【答案】A

【解析】該裝置沒有外接電源，所以是原電池，負極材料比正極材料活潑，且負極材料是隨著反應的進行

質量減少，正極材料質量增加，根據題意可知，N極是負極，M極是正極，N極材料比M極活潑，以此來

解析；

A.N為鋅，M為銀，N極材料比M極材料活潑，M極上有銀析出，所以M質量增加，A符合題意；

B.M極發生的反應為2H++2e-=H2f,有氣體生成，M質量不變，B不符合題意；

C.M為鋅，N為銅，M極材料比N極活潑，C不符合題意；

D.M為鋅，N為鐵，M極材料比N極活潑，D不符合題意；

故選Ao

［典例5］某同學設計了下圖所示兩個實驗裝置（圖I、圖II中除連接的銅棒不同外，其他均相同），有關說法

正確的是

稀H2s

In

A.圖I中溫度計的示數高于圖n的示數

B.圖I和圖n中溫度計的示數相等，且均高于室溫

c.圖I中鋅棒溶解的速率比圖n的快

D.圖I和圖n的氣泡均產生于鋅棒表面

【答案】A

【解析】A項，圖I中為Zn和稀硫酸反應，為放熱反應，圖II中構成原電池，化學能沒有全部轉化為熱能,

大多數轉化為電能，所以圖I溫度計示數高于圖II,正確；B項，圖n因構成原電池，大部分化學能轉化成電

能，溫度計的示數低于圖I,錯誤；C項，圖n中構成原電池，反應速率更快，鋅棒溶解速率更快，錯誤；D

項，圖I氣泡產生于鋅棒表面，圖IICu為正極，氣泡產生于Cu表面，錯誤。

【變式2-1】下列裝置能構成原電池的是

【答案】B

【解析】A.沒有形成閉合回路，所以不能構成原電池，A錯誤；B.有自發進行的氧化還原反應、活潑性

不同的電極、電解質溶液和閉合回路，符合原電池的構成原理和條件，B正確；C.四氯化碳不是電解質溶

液，C錯誤；D.沒有形成閉合回路，所以不能構成原電池，D錯誤；故選B。

【變式2-1]下列說法正確的是

A.構成原電池正極和負極的材料必須是金屬

B.實驗室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀硫酸反應

C.在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原

D.原電池可以把物質內部的能量全部轉化為電能

【答案】B

【解析】A.構成原電池正極和負極的材料必須導電，如石墨、金屬等，不一定必須是金屬才行，故A錯

誤；

B.粗鋅含有雜質，在酸性條件下形成原電池，加速反應，故粗鋅與稀硫酸反應制取氫氣快，故B正確；

C.在原電池中，負極失電子，被氧化，電子從負極流出，故C錯誤；

D.原電池是將化學能轉化為電能的裝置，單質還存在熱量等的產生，故D錯誤；

故選B。

【變式2-2】將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是

甲乙

A.產生氣泡的速率甲比乙慢

B.兩燒杯中溶液的酸性均減弱

C.甲中銅片作正極，乙中銅片作負極

D.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生

【答案】B

【解析】

A.甲構成原電池，產生氣泡的速率甲比乙快，故A錯誤；

B.兩燒杯中的總反應都是Zn+H2SO4=ZnSO4+H/,硫酸濃度減小，溶液的酸性均減弱，故B正確；

C.甲構成原電池，鋅的活潑性大于銅，甲中銅片作正極；乙沒有構成原電池，故C錯誤；

D.甲構成原電池，鋅的活潑性大于銅，甲中銅片作正極，正極反應為2H++2e.=HzT,甲中銅片表面有

氣泡產生，故D錯誤；

選B。

【變式2-3](1)如圖是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變為電能的裝置。

導線

請回答下列問題：

①當電極a為A1、電極b為Cu、電解質溶液為稀硫酸時，正極的電極反應式為,當

電路中有0.2mol電子通過時，負極的質量減少g?

②當電極a為Al、電極b為Mg、電解質溶液為氫氧化鈉溶液時，該裝置(填“能”或“不能”)形成原

電池，若不能，請說明理由，若能，請指出正、負極：=

(2)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流表。

①鋅片上發生的電極反應為；

②銀片上發生的電極反應為o

③若該電池中兩電極的總質量為60g,工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質量為47g,

試計算：

a.產生氫氣的體積(標準狀況)0

b.通過導線的電量_______=(已知7VA=6.02xl023molT,電子電荷為1eOxlO”⑦

【答案】⑴①2H++2b=H2T1.8

②能正極為鎂，負極為鋁

(2)(T)Zn_2e-^=Zn2+②2H++2e~^=H2T

@4.48L3.9xlO4C

【解析】(1)①a為Al,b為Cu,電解質溶液為稀硫酸時，電池總反應的離子方程式為2A1+6H+=2AF

0.2X2

++3H2T，當轉移0.2mol電子時，負極反應的A1的質量為m(Al)=---------molx27gmol-^1.8g；②當a

6

為ALb為Mg,電解質溶液為NaOH溶液時，電池總反應的離子方程式為2A1+2OH-+2H2O=2A1O]+

3H21,負極為Al,正極為Mg。(2)①在鋅片、銀片、稀硫酸組成的原電池中，鋅片作負極，其電極反應

為Zn—2e-=Zn2+；②銀片作正極，其電極反應為2H++2e-==H2f。電池總反應式為Zn+2H+=Z/++

H2b③根據電極反應式找出已知量與電量之間的定量關系進行計算。a.鋅片與銀片減少的質量等于生成

氫氣所消耗的鋅的質量，設產生的氫氣在標準狀況下的體積為x。

2+

Zn+2H+=Zn+H2t

65g22.4L

(60-47)gx

x=4.48L

b.反應消耗的鋅的物質的量為一I3°==0.20mol,1molZn變為Zd+時，轉移2moie「，則導線中通

65g-mol1

過的電量為0.20molx2x6.02xl023moLxl.6xl()T9C~3.9xl04Co

?題型03原電池的工作原理

知識積累

1.原電池工作原理

（1）裝置小意圖：

（2）工作原理（以銅、鋅、稀硫酸原電池為例）

知識要點實例

電極負極：還原性相對較強的金屬鋅板----負極

構成正極：還原性相對較弱的金屬或導電非金屬銅板----正極

電極負極：失去電子，氧化反應負極：Zn—2e~^=Zn2+

反應正極：得到電子，還原反應正極：2H++2eI=%

外電路：電子由負極流向正極，電流方向相

電子流外電路：電子由鋅板經導線流向銅板

反；

向、電內電路：SO廠移向鋅板（負極）；Zn2+移向銅

內電路：陰離子移向負極，陽離子移向正極，

流方向板（正極）

電流由負極流向正極

電極反應式與負極：Zn—2e-=Zn2+

總反應式的關兩個電極反應式相加，即得總反應式正極：2H++2e-=H2

2+

系總反應式：Zn+2H+=Zn+H2

2.原電池的正、負極的判斷方法

（1）根據電極材料：較活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。

（2）根據電流方向或電子流動方向：電流是由正極流向負極的，電子是由負極流向正極的。

（3）根據離子移動方向：陽離子移向正極，陰離子移向負極。

（4）根據電極反應類型：發生氧化反應的為負極，發生還原反應的為正極。

（5）根據電極上反應現象：如電極粗細的變化、質量的變化、是否有氣泡產生等。

3.原電池電極反應式的書寫

（1）一般電極反應式的書寫，以離子方程式形式表示。

①書寫步驟

A.列物質，標得失：按照負極氧化反應，正極還原反應，判斷電極反應物、生成物，標出電子得失。

B.看環境，配守恒：電極產物在電解質溶液的環境中應能穩定存在，如酸性介質中，OH-不能存在，應生成水;

堿性介質中，H+不能存在，應生成水；電極反應式同樣要遵循電荷守恒、原子守恒、得失電子守恒。

C.兩式加，驗總式：正負極反應式相加，與總反應離子方程式驗證。

②常見介質

常見介質注意事項

中性溶液反應物若是H+得電子或0H-失電子，則H+或OH-均來自于水的電離

酸性溶液反應物或生成物中均沒有0H-

堿性溶液反應物或生成物中均沒有H+

水溶液不能出現

(2)利用總反應式書寫電極反應式

①根據總反應式，找出氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物。

②確定介質的酸堿性或者其它特性。

③按照負極反應：還原劑-ne-二氧化產物

正極反應：氧化劑+ne=還原產物，書寫電極反應式。

④書寫技巧：若某電極反應式較難寫出時，可先寫出較易寫的電極反應式，然后根據得失電子守恒，用總反應

式減去較易寫的電極反應式，即可得出較難寫的電極反應式。

【典例6】將鋅片和銅片按圖示方式插入檸檬中，電流計指針發生偏轉。下列關于該裝置的說法正確的是

電流計

A.銅片為負極

B.一段時間后，鋅片質量減小

C.電子通過檸檬汁液由鋅片流向銅片

D.檸檬汁液中的H+向鋅片一側遷移

【答案】B

【分析】銅片、鋅片和檸檬組成原電池裝置，其中活潑金屬Zn作負極，發生失電子的氧化反應，Cu作正

極，發生的電子的還原反應；

【解析】A.該裝置中活潑金屬Zn作負極，故A錯誤；B.活潑金屬Zn作負極，發生失電子的氧化反應,

不斷被消耗，質量逐漸減小，故B正確；C.電子由負極沿著導線移向正極，故C錯誤；D.原電池裝置中

陽離子移向正極，故D錯誤；答案選B。

【典例7】用導線相連的鐵片與銅片同時浸泡在CuSC)4溶液中，下列說法正確的是

A.電流從銅片流出，經導線流向鐵片B.電子從鐵片流出，經溶液轉移到銅片

C.鐵片發生氧化反應，因此是陽極D.溶液中Cu"減少，而Fe?+增多

【答案】A

【解析】用導線相連的鐵片與銅片同時浸泡在CuSC\溶液中，構成原電池，鐵作負極，銅作正極，負極鐵

失電子變為亞鐵離子，電極反應式為：Fe-2e-=Fe2+,正極銅離子得電子變為單質銅，電極反應式為：

Cu2++2e-=Cuo

A.電流由正極經導線流向負極，即電流從銅片流出，經導線流向鐵片，A正確；

B.電子從負極經導線流向正極，即電子從鐵片流出，經導線轉移到銅片，電子不能經過電解質溶液，B錯

誤；

C.鐵失電子，作還原劑，發生氧化反應，作負極，C錯誤；

D.原電池的總反應為：Fe+Cu2+=Fe2++Cu,溶液中Cu?+減少，Fe?+增多，D錯誤；

答案選A。

【典例8】在如圖所示的裝置中，a的金屬活潑性比氫要強，b為碳棒，下列關于此裝置的敘述不正確的是

稀屋。4

A.碳棒上有氣體放出，溶液pH變大

B.a是正極，b是負極

C.導線中有電子流動，電子從a極到b極

D.a極上發生了氧化反應

【答案】B

【分析】

a的金屬性比氫要強，b為碳棒，所以a是負極，b碳棒是正極；

【解析】

A.碳棒是正極，在正極發生的反應是：2H++2e=H2T，溶液中的氫離子濃度減少，溶液的pH變大，故A

正確；

B.a的金屬性比氫要強，b為碳棒，所以a是負極，b碳棒是正極，故B錯誤；

C.在原電池的外電路中，電子由負極經導線流向正極，即電子從a極經導線到b極，故C正確；

D.a的金屬性比氫要強，b為碳棒，所以a是負極，負極上發生金屬失電子的氧化反應，故D正確；

答案選B。

【變式3-1］如圖是課外活動小組設計用化學電源使LED燈發光的裝置。下列說法正確的是

整叁尹稀硫酸

A.溶液變成藍色

B.裝置中存在“化學能-電能一光能”的轉換

C.如果將硫酸換成硫酸銅，導線中不會有電子流動

D.如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向改變

【答案】B

【解析】A.該裝置組成鋅銅原電池，鋅作負極失去電子變成鋅離子，銅作正極，銅本身不參與反應，溶液

不會變成藍色，A項錯誤；B.原電池是化學能轉化為電能的裝置，原電池產生的電能在電路中轉化為LED

燈的光能，所以裝置中存在“化學能一電能一光能”的轉換，B項正確；C.如果將硫酸換成硫酸銅，仍能形

成原電池，導線中會有電子流動，C項錯誤；D.如果將鋅片換成鐵片，鐵比銅活潑，鐵仍舊作負極，電路

中的電流方向不改變，D項錯誤；故選B。

【變式3-2］理論上講，任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池。某同學利用反應

“Cu+2Ag+=2Ag+Cu"”設計了一個化學電池（如圖所示）。該電池在外電路中，電流從a極流向b極。下列

說法正確的是

A.電極b的電極材料為銅，電極反應式為Cu-2F=Cu2+

B.電極a的電極材料可以為Ag,也可以是石墨或鐵

C.c溶液為AgNC）3溶液，放電時Ag+向b極移動

D.裝置放電時主要將電能轉化為化學能

【答案】A

【解析】A.由外電路中，電流從a極流向b極。則電極b是電池的負極，由總反應可知，Cu作負極失去

電子，電極反應為Cu-2e「=Cu2+,A正確；B.電極a為電池的正極，為比Cu活潑性弱的金屬或能導電

的非金屬，Ag或石墨正確，但不能為鐵，B錯誤；C.c溶液為AgNCh溶液，Ag+向正極移動，即向電極a

移動，C錯誤；D.裝置放電時主要將化學能轉化為電能，D錯誤；故選A。

【變式3-3】如圖為某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變為電能的裝置。請根據原電池原理回答問題:

ar?7Lb

（1）若電極a為Zn、電極b為Ag、電解質溶液為硝酸銀，該原電池工作時，負極的電極反應式為、

SOt向極（填a或b）移動。

（2）若電極a為Fe、電極b為Ag、電解質溶液為濃硝酸，則Ag為,（填正極或負極）外電路中電子

流動方向o（用Fe、Ag表示）

（3）Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2H/S,設計一個原電池。負極材料選用電解液為

【答案】⑴Zn-2e=Zn2+a

（2）正極Ag->Fe

（3）銅FeCb溶液

【解析】（1）若電極a為Zn、電極b為Ag,由于金屬活動性：Zn>Ag,所以在Zn、Ag及稀H2sO4構成

的原電池中，Zn為負極，Zn失去電子變為Zd+進入溶液，負極反應為Zn-2e=Zn2+；Ag為正極，在正極上

溶液中的H+得到電子被還原變為H2逸出，正極的電極反應式為：2H++2e=H2f；根據同種電荷相互排斥，

異種電荷相互吸引的原則，陰離子SO；-向正電荷較多的負極a電極方向定向移動；

（2）若電極a為Fe、電極b為Ag,電解質溶液為濃硝酸，由于鐵在濃硝酸里鈍化，所以銀做負極，外電

路中電子從銀流向鐵，即電子流動方向為AgfFe；

（3）反應Cu+2FeCb=CuC12+2FeC12是氧化還原反應，由于Cu在反應中失去電子，因此Cu為負極材料，

活動性比Cu弱的金屬或能夠導電的非金屬單質為正極，在正極上Fe3+得到電子，被還原變為Fe2+,電解質

溶液為含有Fe3+的FeCb溶液。

?題型04鋼鐵的電化學腐蝕原理及其應用

知識積累

1.電化學腐蝕

不純的金屬跟電解質溶液接觸,發生原電池反應，較活潑的金屬失去電子被氧化的腐蝕。

2.鋼鐵的電化學腐蝕

電解質溶液鋼鐵表面水膜中含有H+和OH-,還溶有。2等氣體

負極材料：Fe,電極反應：2Fe—4e-==2Fe2+

電極

正極材料：C,電極反應：O2+2H2O+4e-=4OH-

總反應2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,進一步被氧化，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,

Fe(OH)3易脫水生成鐵銹(FezC^xH?。)

【典例9](22-23?高一下?江蘇淮安市高中校協作體?期中)鋼鐵在潮濕的空氣中會被腐蝕，發生的原電池

反應為：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2。以下說法正確的是()

A.負極發生的反應為：Fe-2e-=Fe2+

B.正極發生的反應為：2H2O+C)2+2e-=4OH-

C.原電池是將電能轉變為化學能的裝置

D.鋼柱在水下部分比在空氣與水交界處更容易腐蝕

【答案】A

【分析】鋼鐵中含有鐵和碳，在潮濕的環境中構成原電池，鐵作負極，碳作正極。

【解析】A、根據反應方程式知，負極反應式為Fe-2e=Fe2+,正確；

B、正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，則正極發生的反應為：2H2O+O2+4e=4OH-,錯誤；

C、原電池是將化學能轉變為電能的裝置，錯誤；

D、氧氣在水中的溶解度較小，在水下部分比在空氣與水交界處更難腐蝕，錯誤；

故選Ao

【典例10]暖寶寶是一種可供取暖的工具，其內主要成分為鐵粉、活性炭、無機鹽、水等。在使用時，去

掉外袋，讓內袋(無紡布袋)暴露在空氣里產生熱量，下列說法錯誤的是

A.暖寶寶工作時，存在化學能轉化為熱能的過程

B.暖寶寶工作時，發生了氧化還原反應

C.暖寶寶工作時，鐵粉、活性炭、無機鹽、水構成了原電池

D.暖寶寶工作時，活性炭為原電池的負極

【答案】D

【分析】由題給信息可知，暖寶寶工作時，鐵粉在活性炭、無機鹽、水等參與下被氧化，整個裝置是個原

電池，鐵為負極、碳粉為正極，無機鹽和水可形成電解液，暖寶寶工作時存在無數微小的原電池，鐵在負

極失去電子反應被氧化，氧氣在正極得到電子被還原，反應過程中放出熱量。

【解析】A.據分析，暖寶寶工作時，存在化學能轉化為熱能的過程，A正確；

B.暖寶寶工作時，鐵被氧化，氧氣是氧化劑被還原，則發生了氧化還原反應，B正確；

C.據分析，暖寶寶工作時，鐵粉、活性炭、無機鹽、水構成了原電池，C正確；

D.暖寶寶工作時，鐵粉為原電池的負極，活性炭為原電池的正極，D不正確；

答案選D。

【變式4-1】如圖裝置中，U形管內為紅墨水，a、b試管內分別盛有食鹽水和鹽酸，各加入生鐵塊，放置一

段時間。下列有關描述錯誤的是

A.生鐵塊中的碳是原電池的正極

B.紅墨水柱兩邊的液面變為左低右高

C.兩試管中相同的電極反應式是Fe-2e=Fe?+

D.a試管中發生了吸氧腐蝕，b試管中發生了析氫腐蝕

【答案】B

【分析】生鐵中含有鐵和碳，鐵、碳和電解質溶液構成了原電池，較活潑的金屬鐵作負極，碳作正極，負

極上鐵失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應；a試管中是中性溶液，發生吸氧腐蝕，b試管中

是酸性溶液，發生析氫腐蝕。

【解析】A.由分析可知，生鐵塊中的碳是原電池的正極，A正確；

B.a試管中是中性溶液，發生吸氧腐蝕，b試管中是酸性溶液，發生析氫腐蝕，所以a試管內氣體的氧氣

減少，壓強減小，b試管內氣體的壓強增大，導致U型管內紅墨水左高右低，B錯誤；

C.a試管中發生吸氧腐蝕，b試管中發生析氫腐蝕，負極上均發生電極反應Fe-2e=Fe2+,C正確；

D.由分析可知，a試管中發生吸氧腐蝕，b試管中發生析氫腐蝕，D正確；

故選B。

【變式4-2】某實驗小組為研究鐵的腐蝕與防護，設計如圖所示的實驗裝置。下列說法正確的是

食鹽水

（含酚酰）

生鐵

圖1

A.圖1：a點的電極反應式為Fe--2e「=Fe2+

B.圖1：b點溶液變紅

C.圖2：若d為錫，則為犧牲陽極的陰極保護法

D.圖2：若d為石墨，兩個實驗均為鐵的吸氧腐蝕

【答案】D

【解析】A.a點氧氣得電子產生OH〕電極反應式為Oz+4e-+2HQ=4OH-,A錯誤；

B.a點產生OH-,能使酚麟變紅，b點被溶液覆蓋，氧氣含量少，不易發生吸氧腐蝕，短時間內b點溶液

不會變紅，B錯誤；

C.錫活潑性位于鐵之后，鐵作負極失電子，并沒有被保護，C錯誤；

D.兩個實驗的電解質溶液均為中性，正負極材料相同，均發生鐵的吸氧腐蝕，D正確；

故選D。

【變式4-3］下列現象與電化學腐蝕無關的是

A.固定銅板的鐵螺絲易生銹B.銅線和鋁線不能直接對接

C.鋁片可以露置在空中保存D.“暖寶寶”撕開包裝迅速發熱

【答案】C

【解析】A.鐵、銅、潮濕的空氣構成原電池，屬于電化學腐蝕，A錯誤；

B.銅、鋁、潮濕的空氣構成原電池，屬于電化學腐蝕，B錯誤；

C.鋁片在空氣中易形成致密的氧化物保護膜，與電化學無關，C正確；

D.“暖寶寶”中鐵粉、碳粉、氯化鈉、水構成原電池，反應放熱，屬于電化學腐蝕，D錯誤;

故選C。

?題型05原電池工作原理的應用

知識積累

1.原電池能加快氧化還原反應的速率

(1)原理：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互的干擾減小，使反

應速率增大。

(2)實例：實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣時，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應速率。

2.原電池能比較金屬活潑性強弱

(1)原理：一般原電池中，活潑金屬作負極，發生氧化反應，不活潑金屬作正極，發生還原反應。

(2)實例：由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗

ABcBDt\A

i__id__［丙

裝置6

u甲

1稀藏酸jfcuSO：溶源j1法施酸

現象二價金屬A不斷溶解c的質量增加A上有氣體產生

(1)裝置甲中負極的電極反應式是A—2e--A2+。

(2)裝置.乙中正極的電極反應式是Cu2++2b^=Cu。

(3)四種金屬活動性由強到弱的順序是D>A>B>Co

3.根據氧化還原反應設計原電池

(1)依據：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被

氧化)，氧化劑(即電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。

(2)選擇合適的材料

①電極材料：電極材料必須導電。負極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應中，本身

失去電子的材料。

②電解質溶液：電解質溶液一般能與負極反應。

【典例11】少量鐵粉與100mL0.01niolB的稀鹽酸反應，反應太慢。為了加快該反應的化學反應速率且

不改變H2的產量，可以使用如下方法中的

A.加H2OB.滴入幾滴濃HNC>3

C.改用lOmLO.lmol-L"鹽酸D.加少量CuSCU溶液

【答案】C

【解析】為了加快此反應速率而不改變H2的產量，少量鐵粉完全反應，則可增大氫離子濃度、構成原電池、

升高溫度等來加快反應速率，

A.加H2O,氫離子濃度減小，反應速率減慢，故A錯誤；

B.加入少量濃HNO3,金屬鐵會和硝酸反應生成氮的氧化物氣體，故B錯誤；

C.改用1。1!11.().101011-1鹽酸11(11+)不變，氏的產量不變，氫離子濃度增大，可加快該反應的化學反應速

率，故C正確；

D.滴入幾滴硫酸銅溶液，構成原電池，反應速率加快，但Fe少量，導致生成的氫氣減少，故D錯誤；

故選：Co

【典例12】將a、b、c3種金屬浸入稀鹽酸中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連，b上有

氣泡逸出；a、c相連，c質量減少。則3種金屬的活動性順序由大到小排列為

A.a>b>cB.c>a>bC.a>c>bD.b>a>c

【答案】B

【解析】以稀鹽酸為電解質溶液的原電池中，金屬活動性強的作負極，金屬活動性弱的作正極，若a、b相

連，b上有氣泡逸出，說明a作負極，b作正極，a的活動性比b強，a、c相連，c質量減少，說明c作負

極，a作正極，c的活動性比a強，貝U3種金屬的活動性順序由大到小排列為：c>a>b,答案選B。

【變式5-1】常溫下，設計下列四種原電池，對電流計指針偏轉方向(偏向負極)的判斷正確的是

選項電極材料電解質溶液電流計指針偏轉方向

AFe、Cu稀硫酸偏向Fe

BAl、Cu濃硝酸偏向Al

CAl、CuNaOH溶液不偏向一方

DFe、Cu氯化鐵溶液偏向Cu

【答案】A

【解析】A.Fe、Cu和稀硫酸中，Fe作負極，故A符合題意;

B.A1和濃硝酸發生鈍化，故Cu作負極，故B不符合題意；

C.A1和氫氧化鈉溶液反應，故A1作負極，故C不符合題意;

D.Fe比Cu活潑，故Fe作負極，故D不符合題意；

故選Ao

【變式5-2］有A、B、C、D四塊未知金屬片，欲判斷其金屬活動性順序，進行如下實驗，根據電流表指針

偏轉方向，可以獲知：

①A、B用導線相連后，同時浸入稀H2sCU溶液中，A極為負極；

②C、D用導線相連后，同時浸入稀H2s。4溶液中，電流由D—導線-C；

③A、C相連后，同時浸入稀H2sCU溶液中，C極產生大量氣泡；

④B、D相連后，同時浸入稀H2sCU溶液中，D極發生氧化反應。

據此，判斷四種金屬的活動性順序是

A.A>B>C>DB.C>A>B>DC.A>C>D>BD.B>D>C>A

【答案】C

【分析】一般來說，在原電池中，較活潑的金屬作負極，較不活潑的金屬作正極。負極上失電子發生氧化

反應，正極上得電子發生還原反應。放電時電流從正極流向負極，電子從負極流向正極，據此判斷金屬活

動性順序：

【解析】①A、B用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，A極為負極，所以活潑性A>B；②在原電池中,

電子從負極流經外電路流向正極，C、D用導線相連后同時浸入稀硫酸中，電流由由D-導線-C,則電子

由C-導線-D；則活潑性C>D；③A、C相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，C極產生大量氣泡，說明C極

是正極，所以活潑性A>C；④B、D相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，D極發生氧化反應，說明D極是負

極，所以活潑性D>B；綜上所述可知四種金屬活潑性由強到弱順序是:A>C>D>B,故選C。

【變式5-3】化學反應與能量變化是化學研究的重要問題，根據相關材料分析回答：

（1）已知斷開Imol下列物質中的化學鍵需要吸收的能量如下表：

物質

N2O2NO

吸收的能量946kJ498kJ632kJ

根據以上數據判斷：N2+O2=2NO屬于反應（填“放熱”或“吸熱”）。

（2）符合某些特征的化學反應理論上都可以設計成原電池。下列化學反應（填字母）不能設計成

原電池，原因是o

A.CH4+2O2=CO2+2H2O

B.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

C.2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

D.Pb+PbC）2+2H2so4=2PbSO4+2H2。

（3）把A、B、C、D四種金屬按表中裝置進行實驗。

存

罩丙

裝

m1乙

置稀硫酸CuSC>4溶液稀硫酸

電子從A到BC電極的質量增加二價金屬D不斷溶解

根據表中信息判斷四種金屬活動性由大到小的順序是;寫出裝置乙中正極的電極反應式：

(4)鋰離子電池已經成為新一代實用的蓄電池，它具有能量密度大、電壓高的特性。某鋰離子電池放電時

電極反應如下：

負極Li-e=Li+,

正極Li].xMnC)2+xLi++xe-=LiMnO2

該鋰離子電池放電時電池的反應方程式為o

【答案】(1)吸熱

(2)C反應沒有電子轉移(或不屬于氧化還原反應或反應屬于復分解反應)

(3)D>A>B>CCu2++2e-=Cu

(4)Li,.xMnO2+xLi=LiMnO2

【解析】(1)在N2+C)2=2NO中，需要斷開ImolNz和ImolCh中的化學鍵，形成2moiNO中的化學鍵，

根據表中數據可以，斷開ImolN2和ImolCh中的化學鍵需要吸收的能量為946kJ+498kJ=1444kJ,形成2moiNO

中的化學鍵放出的能量為632kJx2=1264kJ,吸收的能量多于放出的能量，所以該反應屬于吸熱反應。

(2)只有自發的放熱的氧化還原反應才能設計成原電池。A.CH4+2O2=CO2+2H2。是放熱反應，也是自發

的氧化還原反應，能設計成原電池；B.Fe+CuSO4=FeSC)4+Cu是放熱反應，也是自發的氧化還原反應，能

設計成原電池；C.2NaOH+H2sC)4=Na2so4+2印0不是氧化還原反應，不能設計成原電池；

D.Pb+PbC)2+2H2so4=2PbSC)4+2H2O是自發的放熱的氧化還原反應，能設計成原電池；故選C。

(3)A和B相連浸入稀硫酸中，電子從A到B,即A為負極，則A比B活潑；B和C相連浸入硫酸銅溶

液中，C電極質量增加，則在C上C/+得到電子轉化為銅，則C為正極，所以B比C活潑；A和D相連

浸入稀硫酸中，D不斷溶解，則D為負極，失去電子轉化為金屬陽離子進入溶液，所以D比A活潑，綜上

所述，四種金屬活潑性由大到小的順序為D>A>B>C。裝置乙中C為正極，電極反應式為：CM++2e-=

Cu。

(4)將負極反應乘以系數x,和正極反應相加即可得到電池總反應：Li!.xMnO2+xLi=LiMnO2o

?題型06常見的一次電池分析

知識積累

干電池即普通的鋅銃電池，它是用鋅制的圓筒形外殼作負極，位于中央的蓋有銅帽的石墨棒作正極，圓筒

內填充ZnCb、NH4cl和淀粉糊作電解質，還填有MnC>2作去極化劑(吸收正極放出的H2,防止產生極化

現象)。

電極反應:

負極：Zn=Zn2++2e-

正極：2NH4++2e-=2NH3+H2，H2+2MnO2=Mn2O3+H2O

2+

正極產生的NH3又和ZnCb作用：Zn2++4NH3=[Zn(NH3)4]

淀粉糊的作用：提高陰、陽離子在兩個電極間的遷移速度。

電池總反應式為：2Zn+4NH4Cl+4MnC)2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O

干電池的電壓通常約為1.5V,攜帶方便，但放完電后不能再用，污染較嚴重。

【典例13]如圖所示為普通鋅鎰電池的組成和結構示意圖，其中負極材料是

C.NH4clD.鋅筒

【答案】D

【解析】A.氧化劑在石墨棒表面得電子發生還原反應，石墨棒是正極材料，故A錯誤；B.MnCh得電子

發生還原反應，MnC>2是正極反應物，故不選B；C.NH4cl溶液能導電，NH4cl是離子導體，故不選C；

D.鋅失電子發生氧化反應，鋅筒是負極材料，故D正確；選D。

【變式6-1]普通鋅銃干電池的簡圖如圖所示，它是用鋅皮制成的鋅筒作為電極，中央插一根石墨棒，石墨

棒頂端加一銅帽。在石墨棒周圍填滿二氧化錦和炭黑的混合物，并用離子可以通過的長纖維紙包裹作隔膜,

隔膜外是用氯化鋅、氯化鏤和淀粉等調成糊狀作電解質溶液。該電池工作時的總反應為Zn+2NH：+2MnO2=

2+

[Zn(NH3)2]+2MnO(OH)。下列關于鋅錦干電池的說法中正確的是

封蠟

一鋅筒

多孔紙

NH4cl糊

石墨電極

MnO2+C

干電池示意圖

A.當該電池電壓逐漸下降后，利用電解原理能重新充電復原

B.電池負極反應為2MnO2+2NH；+2e-=Mn2O3+2NH3+H2。

C.原電池工作時，電子從負極通過外電路流向正極

D.外電路中每通過0.1mol電子，鋅的質量理論上減少6.5g

【答案】C

【分析】普通鋅錦干電池正極為C棒，負極為Zn,電解質是NH4CL電極反應為：負極：Zn-2e-==Zn2+；

2+

正極：2MnO2+2NH4++2e=2MnO(OH)+2NH3；總反應式：Zn+2NH4+2MnO2=[Zn(NH3)2]+2MnO(OH)

【解析】A.普通鋅鎰干電池是一次電池，不能充電復原，A錯誤；B.根據原電池工作原理，負極應失電

子，而該選項表示的是正極反應，B錯誤；C.原電池工作時，負極失電子，故電子從負極通過外電路流向

正極，C正確；D.由負極的電極反應式可知，每通過0.1mol電子，消耗鋅的質量是65g-moLx笞◎=

3.25g,D錯誤；故選C。

?題型07二次電池分析

知識積累

它在放電時所進行的是氧化還原反應，在充電時可以逆向進行(一般通過充電器將交流電轉變為直流電進

行充電)，使電池恢復到放電前的狀態。這樣可以實現化學能轉變為電能(放電)、再由電能轉變為化學

能(充電)的循環。

①鉛蓄電池

鉛蓄電池是用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼，在正極板上附著一層棕褐色PbC%負極板上是海綿

狀金屬鉛，兩極均浸在密度為1.28g-cm-3、濃度為30%的硫酸溶液中，且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。

放電電極反應：

2

負極：Pb(s)+SO4-(aq)-2e-=PbSO4(s)；

+2

正極：PbO2(s)+4H(aq)+SO4-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)

充電電極反應：

+2

陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H(aq)+SO4-(aq)；

2

陰極：PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO4-(aq)

電池總反應式：

Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4aq)放電、2Pbsc)4⑸+2H2O(1)

、充電-

鉛蓄電池的優點：電動勢高，電壓穩定，使用范圍寬，原料豐富，價格便宜。

鉛蓄電池的缺點：笨重，防震性差，易溢出酸液，維護不便，攜帶不便等。

②銀鋅蓄電池

銀鋅蓄電池是形似干電池的充電電池，其負極為鋅，正極為附著Ag2。的銀，電解液為40%的KOH溶

液。電極反應：

放電電極反應：

負極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+20H-

充電電極反應：

陽極：2Ag+20H—2e-=Ag2O+H20；

陰極：Zn(OH)2+2e-=Zn+2OH-

電池總反應式：

Zn+Ag2O+H2O放電、Zn(OH)2+2Ag

、充電-

③鋰電池

元素周期表中IA族的鋰(Li)—最輕的金屬，也是活動性極強的金屬，是制造電池的理想物質。鋰

電池是新一代可充電的綠色電池，已成為筆記本電腦、移動電話、數碼相機、攝像機等低功耗電器的主流

電源。

電極反應為：

負極：Li-e-=Li+

+-

正極：MnO2+Li+e=LiMnO2

總反應：Li+MnO2=LiMnO2

【典例14］如圖是鉛酸蓄電池的構造示意圖，下列說法錯誤的是

/HjSO,溶液

；f料(外光)

PM)式正極

PM負極)

A.鉛酸蓄電池是二次電池，充電時電能轉化為化學能

B.該電池工作時，電子由Pb板通過外電路流向PbO?板

C.該電池工作時，負極的電極反應式為Pb-2e-+SO：=PbSC>4

D.該電池工作時，資移向Pb板

【答案】D

【解析】A.鉛酸蓄電池是可充電電池，是二次電池，充電時電能轉化為化學能，A項正確；

B.在該電池中Pb板為負極，則電池工作時，電子由Pb板通過外電路流向Pb。2板，B項正確；

C.該電池工作時，負極的電極反應式為P