2023版化学一轮复习第六章化学反应与能量第二讲原电池化学电源

1、01020304试题备选典例剖析反思归纳题目设计原电池的工作原理及其应用人教版选修4 P71 图4-1 锌铜原电池装置负极 Zn-2e- =Zn2+正极 Cu2+2e- =Cu电池反应 Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4氧化反应还原反应e-e-Zn2+Cu2+K+Cl-桥K+Cl-教材图解一、题目设计1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)理论上，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，发生氧化反应的电极一定是负极( )(3)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( )(4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的

2、阳离子向正极移动( )(5)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( )(6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )电子不能在溶液中传导电解池中，阳离子移向正极反例：Mg-NaOH-Al4.(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(3)将1中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。ABC

3、提示：1、先拐说明速率快2、关注生成H2的量的多少二、典例剖析转解析(2020海南卷)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是()A电池可用于乙醛的制备Bb电极为正极C电池工作时，a电极附近pH降低Da电极的反应式为O24e4H=2H2OAD返回原题解析该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析。A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符合题意；B.根据分析，a电极为正极，b电极为负极，故B不符

4、合题意；C.电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O24e4H=2H2O，a电极附近pH升高，故C不符合题意。D.根据分析，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O24e4H=2H2O，故D符合题意。转解析 （2019潍坊上学期统考，12）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是（）A.a电极为原电池的正极B.外电路电流方向是abC.b电极的电极反应式为：O22e2H=H2O2D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H为2 molCO2 4H+返回原题解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极

5、为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即ba，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O22e2H=H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H为4 mol，D项错误。转解析 （天津理综）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（SO42-）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C解析A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极

6、，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，故甲池的c（SO42-）不变，错误；C项，在乙池中Cu22e=Cu，同时甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M（Zn2）M（Cu2），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，电池工作过程中Zn2通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。返回原题三、反思归纳正、负极的判断方法四、试题备选（2019广东粤西四校联考）铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（）A一段时间后，铜棒上有红色物质析出B正极反应为：Zn2e=Zn2

7、C在外电路中，电流从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液AIK+解析显/隐解析Cu为正极，电极反应为Cu22e=Cu，铜棒上有红色物质析出，A项正确，B项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，C项错误；CuSO4溶液中c（Cu2）降低，故盐桥中的K移向CuSO4溶液，D项错误。01020304试题备选典例剖析反思归纳题目设计化学电源一、题目设计3.图一质子膜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，根据图示信息，写出图一电极b上发生的电极反应，若有17 g H2S参与反应，则有多少 H经质子膜进入正极区？负极正极电极b上发生的电极反应：O24H4e=2H2O允许H+的

8、传导关系式：2H2S O2 4H 0.5 mol 0.25 mol 1 mol H二、典例剖析转解析B降低升高返回原题（2019烟台模拟）铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断正确的是（）A.K闭合时，d电极的电极反应式：PbSO42e=PbSO42-B.当电路中通过0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molC.K闭合时，中SO42-向c电极迁移D.K闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为负极转解析B阴极 阳极返回原题解析根据图示，K闭合时，为原电池，a为正极，b为负极，为电解池，c为阴极，d为阳极。d为阳极，发生氧化反应：P

9、bSO42e2H2O=PbO24HSO42-，A项错误；根据铅蓄电池的总反应知，电路中转移0.2 mol电子时，中消耗0.2 mol H2SO4，B项正确；K闭合时，中SO42-向阳极（d极）迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项错误。（2018课标全国，12）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO24Na 2Na2CO3C。下列说法错误的是（）A.放电时，ClO4-向负极移动

10、B.充电时释放CO2，放电时吸收CO2C.放电时，正极反应为：3CO24e=2CO32-CD.充电时，正极反应为：Nae=Na转解析D放电充电返回原题解析电池放电时，ClO4-向负极移动，A项正确；结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO24e=2CO32-C，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。三、反思归纳电极反应式书写的三个步骤看环境配守恒电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守

11、恒等，并加以配平。两式加验总式列物质标得失负极: 还原剂 ne = 氧化产物，正极：氧化剂 + ne = 还原产物两电极反应式相加，与总反应式对照验证H+电流(2019甘肃二诊)右图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是()A电流由O2所在的铂电极流出BO2所在的铂电极处发生还原反应C该电池的负极反应式为：CH3CH2OH3H2O12e=2CO212HD微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量CCH3CH2OHe-负极： CH3CH2OH 4e- H2O=CH3COOH4H+正极：O2+ 4H+ +4e- =

12、 2H2O总反应： CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O转解析四、试题备选 返回原题某蓄电池反应式为FeNi2O33H2O Fe（OH）22Ni（OH）2。下列推断中正确的是（）放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）22e=Fe2OH充电时，Ni（OH）2为阳极蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中A. B. C. D.根据化合价的变化判断正负极D01020304典例剖析思维建模新型化学电池试题备选转解析一、典例剖析(2020课标全国，12)科学家近年发明了一种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体CO2

13、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Zn2e4OH=Zn(OH)42-B放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC充电时，电池总反应为2Zn(OH) 42-=2ZnO24OH2H2OD充电时，正极溶液中OH浓度升高D阳极反应：2H2O4e=O24H解析由题给装置图可知，放电时负极锌失去电子后结合OH生成Zn(OH) 42-，负极反应为Zn2e4OH=Zn(OH) 42-，A项正确；放电时，正极上CO2得电子生成HCOOH，CO2中C的化合价为4，HCOOH中C的化合价为2，1 mol CO2转化为1

14、mol HCOOH，转移2 mol电子，B项正确；充电时阴极上Zn(OH) 42-参与反应得到锌，阳极上H2O参与反应得到氧气，电池总反应为2Zn(OH) 42-=2ZnO24OH2H2O，C项正确；充电时，阳极上发生失电子的氧化反应：2H2O4e=O24H，氢氧根离子浓度降低，D项错误。返回原题【典例1】(2019课标全国，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=2H2MVC.正极区，固氮酶为催化剂，N

15、2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动转解析B负极正极 返回原题解析A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV和MV2的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；B项、左室为负极区，MV在负极失电子发生氧化反应生成MV2，电极反应式为MVe= MV2，放电生成的MV2在氢化酶的作用下与H2反应生成H和MV，反应的方程式为H22MV2=2H2MV，故B错误；C项、右室为正极区，MV2在正极得电子发生还原反应生成MV，电极反应式为MV2e=MV，放电生成的MV与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2，故C正确；D项、电池工

16、作时，氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。故选B。【典例2】(2019课标全国，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(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池，结构如图所示。电池反应为Zn(s)2NiOOH(s)H2O(l) ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。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)H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)2OH(aq)2e=ZnO(s)H2O(l)D.

17、放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区转解析D负极（阴极）正极（阳极） 返回原题解析该电池采用的三维多孔海绵状Zn具有较大的表面积，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(s)H2O(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。二、思维建模步骤一：负极失去电子发生氧化反应；正极上，溶液中阳

18、离子(或氧化性强的离子)得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。步骤二：两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则；步骤三：注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。电极反应式书写与判断的三个步骤三、试题备选（2018课标全国，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：16LixS8=8Li2Sx（2x8）。下列说法错误的是（）A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 gC.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D放电充电转解析酶生物电池通常以葡萄糖作为反