专题7原电池原理及应用.

1、 专题7 原电池原理及应用考点二原电池设计例3已知酸性高锰酸钾与锌片反应的离子方程式为 2MnO4- + 5Zn +16H+ =2Mn2+ + 5Zn2+ +8H2O 请运用原电池原理结合上述反应设计成带KNO3盐桥的双液原电池并在方框内画出实验装置图，并标出外电路电子流向。 考点三 原电池的工作原理与应用例4A左池电极反应式：X4+2e-=X2+ B每消耗1mol Y2O72-，转移3mol电子C左池中阴离子数目增加 D改变右池溶液的c（H+），电流强度不变A、 左池电极反应式：X2+-2e-=X4+，故A错误；B、每消耗1mol Y2O72-，转移6mol电子，故B错误；C、因为

2、左池电极反应式：X2+-2e-=X4+，正电荷数在增加，而且左要保持电中性，所以阴离子数目增加要增加，故C正确；D、改变右池溶液的c（H+），要使右池溶液呈电中性，加速单位时间内电子的转移数目，电流强度要变大，故D错误；故选C考点四 新型化学电源 例6 2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，电池放电时反应为Li1-xMn2O4+xLi = LiMn2O4。下列叙述错误的是Aa为电池的正极 B放电时正极电极反应式为LiMn2O4 +xLi +xe- =Li1-xMn2O4 C放电时，a极锂的化合价发生变化 D放电时，溶液中的Li+从b向a迁移选C ；试题分析：A、由图示可

3、知：活动性b>a,所以b是负极，a是正极。Li失电子为负极，LiMn2O4得电子为正极，所以a为电池的正极，正确；B、电池放电反应为Li1-xMn2O4+xLiLiMn2O4，负极发生氧化反应xLi-xe-=xLi+，正极反应xLi+Li1-xMn2O4+xe-=LiMn2O4。所以在放电过程是消耗Li的，为氧化剂。因此在放电过程是消耗Li1-xMn2O4+xLi的，LiMn2O4为还原剂。而充电时恰好相反，LiMn2O4失去电子为氧化剂。充电时，Li+在阴极得电子，Li1-xMn2O4在阳极失电子，电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi，因此选项B正确；C、放电时，

4、a为正极，正极上LiMn2O4中Mn元素得电子，所以锂的化合价不变，错误；D、放电时，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中阳离子向负电荷较多的正极移动，即溶液中Li+从b向a迁移，因此该选项正确。考点五，特殊电池1， 光伏电池例8已知发出白光的LED是由氮化镓(GaN)芯片与钇铝石榴石(YAG，化学式：Y3Al5O12)芯片封装在一起做成的。下列有关叙述正确的是()A光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化B图中N型半导体为正极，P型半导体为负极C电流从a流向bDLED中的Ga和Y都显3价解析：本题考查光伏电池，考查考生对光伏电池工作原理的分析能力。难度中等。A项，光伏电池将光能(

5、太阳能)直接转变为电能，而电能未转化为太阳能；B项，电池内部，正电荷向正极移动，负电荷向负极移动，故N型半导体为负极，P型半导体为正极；C项；a为负极，b为正极，电流从b流向a；D项，GaN中N显3价，则Ga显3价，Y3Al5O12中Al、O分别显3、2价，则Y显3价。答案：D例9如图是一种染料敏化太阳能电池的示意图电池的一个电极由有机光敏燃料（S）涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：TiO2/sTiO2/S（激发态） TiO2/STiO2/S+e-I3-+2e-3I- 2TiO2/S+3I-2TiO2/S+I3-下列关于该电池叙述错误的是（）A电池

6、工作时，是将太阳能转化为电能B电池工作时，I-离子在镀铂导电玻璃电极上放电C电池中镀铂导电玻璃为正极D电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度不会减少由图电子的移动方向可知，半导材料TiO2与染料为原电池的负极，铂电极为原电池的正极，电解质为I3-和I-的混合物，I3-在正极上得电子被还原，正极反应为I3-+2e-=3I-，A、该电池是将太阳能转化为电能的装置，故A正确；B、电池工作时，I-离子在铂电极上放电，发生氧化反应，故B错误；C、电池工作时，I3-到Pt电极正极上得电子转化为I-，即反应为I3-+2e-=3I-，故C正确；D、电池的电解质溶液中I-的浓度增加，但是I3-的浓度会减少，故D正

7、确故选B（2）浓差电池例10（2015春厦门期末）如图是一个能对负载供电的电池装置下列说法正确的是（）Ab极是负极Ba极电极反应式为H2-2e-2H+C负载通过1mol电子，右池产生标况下5.6L气体D电池总反应式为：H+OH-H2O解：该反应中，a极氢气失电子发生氧化反应为负极，反应式为H2-2e-+2OH-2H2O，b极氢离子得电子放出氢气为正极，反应式为2H+2e-H2，A根据以上分析，b极氢离子得电子放出氢气为正极，故A错误；Ba极氢气失电子发生氧化反应为负极，反应式为H2-2e-+2OH-2H2O，故B错误；C右池b极氢离子得电子放出氢气为正极，反应式为2H+2e-H2，所以通过1m

8、ol电子，产生标况下11.2L气体，故C错误；Da极氢气失电子发生氧化反应为负极，反应式为H2-2e-+2OH-2H2O，b极氢离子得电子放出氢气为正极，反应式为2H+2e-H2，所以总反应式为：H+OH-H2O，故D正确；故选D考点六，原电池的氧化还原平衡例11（2009?福建）控制适合的条件，将反应2Fe3+2I-?2Fe2+I2设计成如右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电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极解：A、因乙中I-失去电子放电，

9、元素的化合价升高，则发生氧化反应，故A正确；B、由总反应方程式知，Fe3+被还原成Fe2+，则发生还原反应，故B正确；C、当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故C正确；D、当加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，故D错误；故选D例12某实验小组依据反应AsO43-+2H+2I-?AsO33-+I2+H2O设计如图1原电池，探究pH对AsO43-氧化性的影响测得电压与pH的关系如图2下列有关叙述错误的是（）A、调节pH可以改变反应的方向 B、pH=0.68时，反应处于平衡状态C、pH=5时，负极电极反应式为2I-2e-=I

10、2 D、pH0.68时，氧化性I2AsO43-解：A、由图2可知，pH0.68时，电压小于0，反应逆向进行，pH0.68时，电压大于0，反应正向进行，所以调节pH可以改变反应的方向，故A正确；B、pH=0.68时，电压为零，反应处于平衡状态，故B正确；C、pH=5时，电压小于0，反应逆向进行，AsO33-在负极失电子，则负极电极反应式为AsO33-2e-+H2O=AsO43-+2H+，故C错误；D、pH0.68时，电压小于0，反应逆向进行，碘作氧化剂，所以氧化性I2AsO43-，故D正确故选C课堂练习1，微生物燃料电池因具有原料广泛、操作条件温和、清洁高效和资源利用率高、无污染等特点而被人们所

11、重视以用葡萄糖作底物的燃料电池为例，其正负极反应式如下：正极反应：6O224H24e12H2O负极反应：C6H12O66H2O24e6CO224H则有关该电池的下列说法正确的是A该电池的工作环境是高温条件B作为负极的葡萄糖（C6H12O6）在变化中失去电子，被还原C该电池的电解质溶液是强酸性溶液，如浓硫酸或硝酸等D该电池的总反应为C6H12O66O2   = 6CO26H2O解析】高温容易使蛋白质变性，A不正确；原电池中负极失去电子，被氧化，B不正确；强酸浓硫酸或浓硝酸也容易使蛋白质变性，所以选项C也不正确；根据电极反应式可知，选项D正确，答案选D2，据报道，我国拥有完全自

12、主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供腺务某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（）A正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-B工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2OD用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2时，有0.2 mol电子转移A,正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故A正确；B,负极上氢气和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以溶液中钾离子没有参与反应，根据原子守恒知，

13、KOH的物质的量不变，故B正确；C负极电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，反应的总方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确；D气体存在的条件未知，不能确定2.24 L Cl2的物质的量，则不能确定转移电子的物质的量，故D错误故选D3, 解析 负极应该发生氧化反应，b极应为电池正极，A错；电子在外电路中通过，O2通过固体氧化物定向移动，B错；燃料在接触面上与O2反应，失去电子，C错、D正确。4，利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间下列说法不正确的是（）Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B一段时间后，a

14、管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+A， U型管左边装置是中性溶液，所以发生吸氧腐蚀，右边装置是酸性溶液发生析氢腐蚀，故A正确B， 左边装置发生吸氧腐蚀时，氧气和水反应导致气体压强减小，右边装置发生析氢腐蚀，生成氢气导致气体压强增大，所以右边的液体向左边移动，所以一段时间后，a管液面高于b管液面，故B正确C、a处铁失电子生成亚铁离子，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，所以a处pH不变；b处溶液变成硫酸亚铁溶液，溶液的pH值变大，故C错误D、a、b两处构成的原电池中，铁都作负

15、极，所以负极上具有相同的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+，故D正确故选C5，如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，下列说法不正确的是（）A该装置将化学能转化为电能B催化剂b表面O2发生还原反应，其附近酸性增强C催化剂a表面的反应是：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+D若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8：15A,该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能，故A正确；B由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此a表面发生氧化反应，由题意SO2转化为H2SO4发生氧化反应，因此催化剂a表面SO2发生氧化反应，催化

16、剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H+，其附近酸性减弱，故B错误；C催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故C正确；D催化剂a处的反应为：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，6, 作业C。7，D,该装置将太阳能转化为化学能和电能A电极1周围pH增大C电极2上发生的反应为：CO2+2H+2e-HCOOHBH+由电极1室经过质子膜流向电极2室D过程中是光合作用，太阳能转化为化学能，且有电流产生，太阳能转化为电能，故D正确；A电极1是负极，发生氧化反应生成氧气与氢离子，pH减小，故A错误；C通入二氧化碳，酸性条件下生成HCO

17、OH，电极反应为：CO2+2H+2e-HCOOH，故C正确；B原电池工作时，阳离子向正极移动，故D正确故选C8, 气体的自动化检测中常常应用原电池原理如图为该电池工作的示意图：气体扩散进入敏感电极，发生反应，传感器就会接收到电信号下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物（对电极：即与敏感电极对应相反的电极）则下列说法中正确的是（）待测气体部分电极反应产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A,检测Cl2时，电解质溶液中的阴离子向敏感电极移动B上表气体检测时，敏感电极均作电池正极C检测含相同物质的量的H2S和CO两份空气样本时，传感器上流过的电子物质的量之比为4：1D检测H2S气体

18、时，在对电极上充入空气，对电极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-4OH-A,检测氯气时，氯气得电子生成氯离子，被还原，应为原电池的正极，电解质溶液中的阴离子向负极移动，应向对电极移动，故A错误；B失电子发生氧化反应的电极是负极、得电子发生还原反应的电极是正极，根据待测气体和反应产物可知，部分气体中元素化合价上升，部分气体中元素的化合价下降，所以敏感电极不一定都做电池正极，故B错误；C检测H2S气体时，被氧化生成H2SO4，S元素化合价升高8价，CO被氧化生成CO2，C元素化合价升高2价，则传感器上流过的电子物质的量之比为8：2=4：1，故C正确；D检测H2S气体时，被氧化生成H2SO4，

19、说明电解池溶液呈酸性，正极上氧气得电子被还原生成水，电极方程式为O2+4H+4e-2H2O，故D错误故选C9, 据报道，以硼氢化合物NaBH4（B元素的化合价为+3价）和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示下列说法正确的是（）A电池放电时Na+从b极区移向a极区B每消耗3mol H2O2，转移的电子为3molC电极a采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用D该电池的负极反应为：BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2OA,BH4-被氧化为BO2-，应为原电池的负极反应，正极H2O2得电子被还原生成OH-

20、，原电池工作时，阳离子向正极移动，则电池放电时Na+从a极区移向b极区，故A错误；B每消耗3molH2O2，转移的电子为6mol，故B错误；C电极a采用Pt/C，为原电池的负极，故C错误；DBH4-被氧化为BO2-，应为原电池的负极反应，电极反应式为BH4-+8OH-8e-=BO2-+6H2O，故D正确故选D10, 高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 原电池的负极发生氧化反应，正极电极反应式为：FeO42-+3e+4H

21、2O=Fe（OH）3+5OH-；负极电极反应为：Zn-2e-+2OH-=Zn（OH）2；依据电极反应的电子守恒，×2+×3合并得到电池反应为：3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4OH-11，解：（1）负极反应物MH失去电子，生成的H+在碱性条件下生成H2O，电解反应式为：MH-e-+OH-=H2O+M，故答案为：MH+OH-e-=M+H2O；（2）阴极的电极反应有两个，第一阶段是充电时的反应式，阴极上电极反应式为M+H2O+e-MH+OH-，第二阶段为吸收氧气的电极反应式，由题意知氧气在阴极上被还原，电解质溶液呈碱性可知氧气被还原为OH-

22、，所以其电极反应式为2H2O+O2+4e-4OH-故答案为：2H2O+O2+4e-=4OH-12，13，NO2、O2和熔融NaNO3可制成燃料电池，其原理如图所示，该电池在使用过程电极I生成氧化物Y，写出电极II的反应式石墨通入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极方程式为O2+2N2O5+4e-4NO3-专题18 电解原理与电解应用考点一，电解池原理与规律例1电解一定量的硫酸铜溶液的实验装置如图，电解的实验数据如图，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况）则下列说法正确的是（）A开始时b电极有红色物质析出，而后有气泡产生Ba电极上的电子经溶液

23、流向b极再流入直流电源C曲线PQ段表示产生H2和O2的体积比为1：2D从开始到Q点收集到的混合气体中有0.1mol氧气考点二分析新型电解池例3 （2014城厢区校级模拟）高温电解石灰石生产CaO的工作原理如图下列说法不正确的是（）ACO32-向阳极移动B阴极电极反应式为3CO2+4e-C+2CO32-C该装置可实现太阳能直接转化为化学能D该装置可实现CO2零排放解：A、熔融电解质中的阴离子向阳极移动，故A正确；B、阴极发生还原反应，是石灰石在高温的条件分解产生的二氧化碳中的碳得电子发生还原反应，故B正确；C、该装置电能直接转化为化学能，故C错误；D、该反应的总方程式可知，电极产物中无二氧化碳产

24、生，故D正确；故选C例4电解NO制备NH4NO3，工作原理如图所示，写出两个电极的电极反应式：为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是，说明理由：工业上电解NO制备 NH4NO3，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO3-，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH4+，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4+H2O，结合电极方程式解答该题解答： 解：电解NO制备NH4NO3，阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4+H2O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的

25、NO3-的物质的量大于阴极产生的NH4+的物质的量，总反应方程式为：因此若要使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充NH3，故答案为：阳极反应为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+，阴极反应为：NO+5e-+6H+=NH4+H2O，；NH3；电解产生的HNO3多考点三 原电池与电解池综合应用例6如右图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列分析正确的是AK1闭合，铁棒上发生的反应为2H2eH2BK1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高CK2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法DK2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体试题分析：A、

26、K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe2eFe2，A不正确；B、K1闭合构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，石墨棒是正极，溶液中的氧气得到电子转化为OH，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，B正确；C、K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极不会被腐蚀，属于外加电流的阴极保护法，C不正确；D、K2闭合构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极溶液中的氢离子放电生成氢气。石墨棒是阳极，溶液中的氯离子放电生成氯气，电路中通过0.002NA个电子时，两极均产生0.001mol气体，共计是0.002mol气体，D不正确，答案选B。课堂练习3，一种碳纳米管能够吸附氢气，可做充电

27、电池（如右图所示）的碳电极，该电池的电解质为6 mol/L KOH溶液，下列说法中正确的是A充电时将碳电极与电源的正极相连B充电时阴极发生氧化反应C放电时镍电极反应为：NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-D放电时碳电极反应为：2H+2e=H2 试题分析：A. 碳纳米管能够吸附氢气，可做充电电池的碳电极.放电时H2的电极作负极，发生氧化反应，所以充电时该电极应该与电源的负极相连，作阴极。错误。B充电时阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。错误。C放电时镍电极作正极，得到电子，发生还原反应。电极反应式为：NiO(OH)+H2O+e-= Ni(OH)2+OH-。正确。D.放电时碳电极反

28、应为：H2-2e=2H+.错误。4，海水中含有丰富的锂资源，研究人员开发了一种只能让锂离子通过的特殊交换膜，并运用电解实现从海水中提取高浓度的锂盐，其工作原理如图所示下列说法不正确的是（）Aa 连接电源的正极BLi+的移动方向是从海水进入到盐酸中D过程中还可能获得有经济价值的副产物氢气和氯气C一段时间后，b电极附近溶液的pH降低解：A要想从海水中提取高浓度的锂盐，则锂离子应从海上进入到盐酸中，依据电解池工作原理，阳离子移向阴极，可知b为阴极与电源负极相连，a为阳极与电源正极相连，故A正确；B电解池中阳离子移向阴极，b电极为阴极，所以Li+的移动方向是从海水进入到盐酸中，故B正确；D电解池阳极海

29、水中的氯离子放电生成氯气，阴极上盐酸中的氢离子失去电子发生还原反应生成氢气，故D正确；Cb电极为阴极，阴极上氢离子放电，氢离子浓度减小，pH值增大，故D错误；故选：C5，碱性硼化钒（VB2）-空气电池工作时反应为：4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5用该电池为电源，选用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图所示当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标准状况），则下列说法正确的是（）A、VB2电极发生的电极反应为：2VB2+11H2O-22e-=V2O5+2B2O3+22H+B、外电路中电子由c电极流向VB2电极C、电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后

30、有气泡产生D、若B装置内的液体体积为200 mL，则CuSO4溶液的物质的量浓度为0.05mol/L6，双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用该装置可以电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气。对该装置及其原理判断正确的是Aa气体为氢气，b气体为氧气BA溶液为氢氧化钠，B溶液为硫酸Cc隔膜为阳离子交换膜、d隔膜为阴离子交换膜D该电解反应的总方程式可以表示为：2Na2SO46H2O2H2SO44NaOHO22H2试题分析：A、电解池中a极连接电源正极，是阳极，b连接电源的负极，是阴极，阳极是溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，阴极是溶液中的氢离子反应，生成氢气，所以不选A；B

31、、a附近氢氧根反应，溶液中剩余氢离子，所以A溶液为硫酸，b极附近生成氢氧化钠，所以不选B；C、c隔膜要通过硫酸根离子，所以为阴离子交换膜，d为交换阳离子，为阳离子交换膜，不选C；D、根据题意电解硫酸钠溶液得到了硫酸和氢氧化钠和氢气，氧气，所以正确，选D。8，高温钠硫电池是一种新型可充电电池，其工作原理如图所示，图中固体电解质是Na+导体。下列叙述正确的是A放电时，石墨电极a为正极 B放电时，Na+从石墨b向石墨a方向迁移C充电时，b极反应为Na2Sx -2e- = xS+2Na+ D可将装置中的固体电解质改成NaCl溶液9，利用碳纳米管能吸附氢气，设计一种新型二次电池，其装置如图所示，关于该电池的叙述不正确的是（）A、电池放电时K+移向正极B、电池放电时负极反应为：H2-2e-+2OH-2H2OC、电池充电时镍电极NiOOH转化为Ni（OH）2D、电池充电时碳纳米管电机与电源的负极相连解：A原电池放电时，阳离子向正极移动，则K+移向正极，故A正确；B放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O，故B正确；C充电时，镍电极作阳极，阳极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Ni（OH）2-e-+OH-=NiO（OH）+H2O，故C错误；D充电时，碳纳米管电