原电池专题教师

1．1．了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。第二节原电池化学电源考点一eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(原电池工作原理重点保分型——师生共研))[基础自主落实]1．概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置。2．工作原理以铜锌原电池为例(1)原理分析电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu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(2)两种装置比较①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。②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。3．构成条件电极两极为导体，且存在活动性差异溶液两极插入电解质溶液中回路形成闭合回路或两极直接接触本质看能否自发地发生氧化还原反应4．三个移动方向电子方向从负极流出沿导线流入正极电流方向从正极沿导线流向负极离子迁移方向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移小题热身1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极(√)(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强(×)(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应(×)(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长(√)(5)在“锌-硫酸铜溶液-铜”原电池中，锌为负极，发生还原反应(×)(6)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动(×)(7)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极(×)(8)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(×)2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是________________________________。答案：②、④、⑥、⑦[考向合作探究]原电池原理1．(2015·天津高考)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(SOeq\o\al(2－,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解析：选CA项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SOeq\o\al(2－,4)不参加电极反应，故甲池的c(SOeq\o\al(2－,4))基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－=Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－=Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。2．(2014·新课标卷Ⅱ)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。下列叙述错误的是()A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移解析：选CA．由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确。B.电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确。C.放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确。D.放电时为原电池，锂离子为阳离子，应向正极(a极)迁移，故正确。[探规寻律]1．规避原电池工作原理的3个失分点(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。2．判断原电池正、负极的5种方法[说明]原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。原电池电极反应式的书写3．(2016·泗洪模拟)如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－=CuC．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选C该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－=Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。4．(1)(2015·海南高考·节选)图1所示原电池正极的反应式为_____________________。图1图2(2)(2015·全国卷Ⅱ·节选)酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。该电池的正极反应式为______________________________________________。(3)(2013·新课标卷Ⅰ·节选)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，若电解质为酸性，其负极反应式为__________________________________________。(4)(2013·北京高考·节选)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图2所示：①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：______________________。答案：(1)Ag＋＋e－=Ag(2)MnO2＋H＋＋e－=MnOOH(3)CH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋(4)①还原②2NO＋O2－－2e－=2NO2[探规寻律]“3步”完胜电极反应式的书写考点二eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(原电池原理的四大应用难点拉分型——讲细练全))加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。[题组训练]1．将两份过量的锌粉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)的关系正确的是()解析：选B加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多。2．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上带导管的塞子，一定时间内测定生成H2的体积。甲：加入50mL、pH＝3的盐酸；乙：加入50mL、pH＝3的醋酸；丙：加入50mL、pH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终止时，生成的H2一样多，且无剩余的锌。回答下列问题：(1)开始时反应速率的大小关系为____________________________________________。(2)三支试管中参加反应的锌的质量为________________。(3)反应终止，所需的时间为________。(4)在反应过程中，乙、丙速率不同的原因是__________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)开始时，溶液中的c(H＋)相同，因此反应速率相同。(2)由于生成的H2一样多，且无剩余的锌，因此与酸反应的Zn的量相同，考虑到丙中少量的锌与CuSO4发生了反应，因此有甲＝乙＜丙。(3)由于丙中形成原电池能加快反应速率，且醋酸在反应过程中不断电离出H＋，因此反应所需的时间为甲＞乙＞丙。答案：(1)甲＝乙＝丙(2)甲＝乙＜丙(3)甲＞乙＞丙(4)在丙中Cu2＋被Zn置换出来后，形成Zn_醋酸_Cu原电池，使反应速率加快，反应时间缩短金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极，而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。[题组训练]3．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()A．与石墨棒相连 B．与铜板相连C．埋在潮湿、疏松的土壤中 D．与锌板相连解析：选DA项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与铁中的碳、水、空气构成原电池，氧气得电子作正极，铁失电子作负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。4．利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______________________________________。解析：铁被保护，可以是做原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：N牺牲阳极的阴极保护法设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。[题组训练]5．(2013·广东高考)(1)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。①完成原电池甲的装置示意图(见图)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。②铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极________________。③甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选________作阳极。解析：(1)①因为电子的流向是从左到右，所以我们可以这样设计原电池：左侧烧杯内盛放ZnSO4溶液，电极用锌片(或左侧烧杯内盛放FeSO4溶液，电极用铁片)，右侧烧杯内盛放CuSO4溶液，电极用铜片，即可实现Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu(或Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4)；②由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子，发生氧化反应)，反应现象是电极逐渐溶解，表面有红色固体析出；③以锌片和铜片作电极为例，如果不用盐桥，则除了发生原电池反应外还发生锌和铜离子的直接的置换反应，会使部分化学能以热能的形式转化掉，而盐桥的使用可以避免锌和铜离子的直接接触，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率。(2)根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即铁片作阴极，锌片作阳极。答案：(1)①如图②电极逐渐溶解，表面有红色固体析出③甲负极不和铜离子接触，避免了铜离子直接与负极发生反应而使化学能转化为热能(2)锌片6．某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为____________________________________________。(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________(填“正”或“负”)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，变成负极。答案：(1)如图：(2)2I－－2e－=I2(3)无(4)负eq\a\vs4\eq\a\vs4\al([探规寻律])原电池的设计方法设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活泼性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂对应离子的电解质溶液作电解液。(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。(3)设计实例：根据反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为：比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。[题组训练]7．把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序为()A．a>b>c>d B．a>c>d>bC．c>a>b>d D．b>d>c>a解析：选B根据原电池原理：作为负极的金属活动性比正极的金属活动性强，电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此依次作出判断：活泼性a>b；c>d；a>c；d>b。8．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为____________________________________________________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式：___________________________________________________________。负极反应式：___________________________________________________________。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案：___________(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理：______________________________________________________________________________________。解析：方案Ⅰ：铁与酸反应产生气泡，Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，而铜与酸不反应。方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。在负极：Fe失去电子变为Fe2＋，Fe－2e－=Fe2＋；在正极，溶液中的H＋获得电子变为H2，2H＋＋2e－=H2↑。方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单。将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强，离子方程式为Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。(合理即可)答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑方案Ⅱ：装置如右图所示2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋方案Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cueq\a\vs4\eq\a\vs4\al([探规寻律])利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法将A、B两种金属用导线连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活泼性A>B。考点三eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(依据原电池工作原理突破新型化学电源难点拉分型——讲细练全))1．一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正极材料：碳棒电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2锌银电池负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag2．二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4(s)＋2H2O(l)3．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：种类酸性碱性负极反应式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－电池反应式2H2＋O2=2H2O燃料电池1．(2015·江苏高考)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()A．反应CH4＋H2Oeq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－=2H2OC．电池工作时，COeq\o\al(2－,3)向电极B移动D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)解析：选DA选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1mol甲烷失去6mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=3CO2＋H2O，错误；C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上氧气和二氧化碳得电子生成碳酸根离子，正确。2．(2012·四川高考)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是()A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2=CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应是O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析：选C电解质溶液中阳离子应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，D项错误；结合正极反应式，转移0.4mol电子时，消耗O20.1mol，其在标准状况下的体积为2.24L，B项错误；C项符合题目要求，正确。[探规寻律]“3步”突破燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池的总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为CH4＋2O2=CO2＋2H2O ①CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O ②①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－=2O2－(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。可充电电池3．(2014·天津高考)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))C＋LiCoO2锂硫电池的总反应为：2Li＋Seq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Li2S有关上述两种电池说法正确的是()A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C．理论上两种电池的比能量相同D．如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电解析：选BA项，电池放电时，电解质内部Li＋向正极移动，错误；B项，锂硫电池充电时，锂电极发生得电子反应，为还原反应，正确；C项，两种电池的电极材料不同，所以比能量不相同，错误；D项，充电时正接正，负接负，所以应Li电极连接C电极，错误。4．(2014·大纲卷)如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)。下列有关说法不正确的是()A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－B．电池的电解液可为KOH溶液C．充电时负极反应为：MH＋OH－→H2O＋M＋e－D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析：选C电池放电时，正极发生得电子的还原反应，A项正确；由电池示意图及放电时正极上的电极反应知，该电池的电解液呈碱性，可为KOH溶液，B项正确；充电时的负极实质上为阴极，发生还原反应，C项错误；MH的氢密度越大，表明单位体积的MH所能储存的电子越多，能量密度越大，D项正确。[知能存储](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)电极的连接方法。(3)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。新型化学电池5．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O解析：选A图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确。B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确。C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确。D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O=6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2O，故D正确。6．(2016·惠州模拟)金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是()A．放电时，空气极为负极B．放电时，电池反应为4Li＋O2=2Li2OC．有机电解液可以是乙醇等无水有机物D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液解析：选DA．放电时，Li极为负极，错误；B.放电时，电池反应为4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，错误；C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D.水性电解液中有沉淀生成，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确，所以选D。[探规寻律]“加减法”书写新型化学电源电极反应式若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。示例：(1)总反应，如Li＋LiMn2O4=Li2Mn2O4。(2)写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如Li－e－=Li＋(负极)。(3)利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－=Li2Mn2O4(正极)以“两个甲烷燃料电池串联”为载体串联原电池的相关知识高考载体(2012·海南高考T16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。[知识串联设计](1)通入甲烷的一极作原电池的________极(填“正”或“负”下同)，通入O2的一极作原电池的________极。 〖考查原电池正、负极的判断〗(2)该甲烷燃料电池中，负极反应式为______________，正极反应式为_____________。 〖考查原电池电极反应式的书写〗(3)电池工作时，燃料电池中OH－向哪一极移动？____________。K＋向哪一极移动？____________________。 〖考查原电池中离子的移动方向〗(4)甲烷燃料电池工作时，若某一电极上消耗11.2L(标准状况下)的CH4气体，线路中转移电子的个数是多少？______。 〖考查原电池的计算〗(5)若将甲烷燃料电池的电解质溶液由KOH溶液改为稀硫酸，试分别写出其正、负极的电极反应式：__________________________________________________________________。〖考查电极反应式的书写〗(6)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b极得到的气体是什么？______。 〖考查电解原理〗答案：(1)负正(2)CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O2O2＋4H2O＋8e－=8OH－(3)OH－向负极移动K＋向正极移动(4)4NA(5)负极：CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋正极：2O2＋8H＋＋8e－=4H2O(6)H21．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、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；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A．P>M>N>E B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>N解析：选A由①知，金属还原性：M>N；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，故金属还原性：P>M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属还原性：N>E。2．(2016·深圳模拟)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A．铜片表面有气泡生成B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变解析：选C铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气泡生成，故A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，所以将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，故D正确。3．可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－－3e－=Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极解析：选A正极O2得电子，溶液显碱性或中性时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e－=4OH－，A项正确；铝作负极，铝失电子，碱性溶液(NaOH)中的负极反应为Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，B项错误；在碱性时总的电池反应式为4Al＋3O2＋4OH－=4AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，溶液pH降低，C项错误；电池工作时，电子从负极流向正极，D项错误。4．根据右图，下列判断中正确的是()A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－=H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－=Cl2↑解析：选BZn比F