原电池的工作原理及应用

原电池的工作原理及应用1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2.构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生 (一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。3.工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应－2＋2＋－Zn－2e===ZnCu＋2e===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片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)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的 KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。②盐桥的作用： a.连接内电路，形成闭合回路； b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。(4)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根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。(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，发生氧化反应的一极一定是负极 (√)(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 (√)1.在如图所示的 4个装置中，不能形成原电池的是 _____(填序号)，并指出原因_______。答案 ①④ ①中酒精是非电解质；④中未形成闭合回路。2.设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。(1)写出能说明氧化性3＋2＋的离子方程式：_____________________________。Fe大于Cu(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：__________________________________________________________________。②正极：__________________________________________________________________。(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：①不含盐桥 ②含盐桥答案 (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2＋(2)①Cu－2e===Cu2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)①不含盐桥 ②含盐桥题组一 原电池的工作原理1.(2018成·都模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流表、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是 ( )原电池是将化学能转化成电能的装置原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C.图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流D.图中a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片答案D解析 D项，a极为负极，电子由负极 (锌片)流出。2.(2015天·津理综，4)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 ( )铜电极上发生氧化反应电池工作一段时间后，甲池的c(SO24－)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答案C解析A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，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2－c(SO4)不变，错误；＋－＋C项，在乙池中Cu2＋2e===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，电解过程中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。3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 ( )A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B.②中Mg作正极，电极反应式为－－＋3H2↑6H2O＋6e===6OHC.③中Fe作负极，电极反应式为－2＋Fe－2e===FeD.④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑答案B解析②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O，二者相减得到正极反应式为－－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反6H2O＋6e===6OH应式为O2＋2H－－，D错。2O＋4e===4OH原电池的工作原理简图注意 ①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。题组二原电池原理的应用4.(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是()答案

D解析

a中

Zn

与

CuSO4溶液反应置换出

Cu，Zn

的量减少，产生

H2的量减少，但

Zn、Cu和稀

H2SO4形成原电池，加快反应速率，

D项图示符合要求。5.(比较金属活动性 )有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置a极质量减少；b极有气体产生；d极溶解；c极有电流从a极流向部分实验现象气体产生b极质量增加c极无变化d极由此可判断这四种金属的活动顺序是

(

)A.a＞b＞c＞d

B.b＞c＞d＞a

C.d＞a＞b＞c

D.a＞b＞d＞c答案

C解析把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则 d作原电池负极， c作正极，活动性： d＞c；由实验④可知，电流从

a极流向

d极，则

d极为原电池负极，

a极为原电池正极，活动性：

d＞a。综上所述可知活动性：

d＞a＞b＞c。6.(金属的防护

)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.与锌板相连答案

D解析

A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，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，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。题组三

聚焦“盐桥”原电池7.(2018河·北高三模拟)根据下图，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↑答案B解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发－－，烧杯a中c(OH－生还原反应：O2＋2H2O＋4e===4OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，－＋Zn发生氧化反应：Zn－2e===Zn2。8.控制适合的条件，将反应 2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( )反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流表读数为零后，在甲中加入 FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案D解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe3＋－2＋＋2I2Fe＋I2向左移动，I2被还原为 I－，乙中石墨为正极， D不正确。9.依据氧化还原反应： 2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示 (盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液 Y是________(填化学式)。(2)银电极为电池的 ________极，其电极反应为 _________________________________。(3)盐桥中的 NO－3移向________溶液。答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋＋e－===Ag (3)Cu(NO3)2考点二 常见化学电源及工作原理一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用1.碱性锌锰干电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。负极材料：Zn。－ －电极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2。电极反应：2MnO2＋2H－＋2OH－。2O＋2e===2MnOOH2.纽扣式锌银电池总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。电解质是 KOH。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＋2OH3.锂电池Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。(1)负极材料为________，电极反应为 _________________________________________。(2)正极的电极反应为 _______________________________________________________。答案 (1)锂 8Li－8e－===8Li＋(2)3SOCl2＋8e－===2S＋SO23－＋6Cl－二、二次电池：放电后能充电复原继续使用1.铅蓄电池总反应： Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)(1)放电时——原电池－－负极反应：Pb(s)＋SO42(aq)－2e===PbSO4(s)；＋－－正极反应：PbO2(s)＋4H(aq)＋SO42(aq)＋2e===PbSO4(s)＋2H2O(l)。(2)充电时——电解池－2－阴极反应：PbSO4(s)＋2e===Pb(s)＋SO4(aq)；阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－－＋－2e===PbO2(s)＋4H(aq)＋SO42(aq)。2.图解二次电池的充放电3.二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。(2)工作时的电极反应式： 同一电极上的电极反应式， 在充电与放电时， 形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时 pH的变化趋势也恰好相反。三、“高效、环境友好 ”的燃料电池1.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＋4e－＋4H＋===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用2.解答燃料电池题目的思维模型3.解答燃料电池题目的几个关键点(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。(1)太阳能电池不属于原电池(√)(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池(×)(3)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加(√)(4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长(×)(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能(×)(6)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池，放电过程中，＋从正极区向负极区迁移(×)H(7)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增重4.8g(√)题组一 根据图示理解化学电源1.普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为 Zn＋2NH＋4＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( )当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原－电池负极反应式为2MnO2＋2NH4＋2e===Mn2O3＋2NH3＋H2OC.原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极D.外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g答案C解析普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，B项错误；由负极的电极反应式可知，每通过0.1mol电子，消耗锌的质量是65g·mol－10.1mol＝3.25g，D项错误。22.Li－FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为 4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是 ( )A.Li为电池的正极＋B.电池工作时，Li 向负极移动C.正极的电极反应式为 FeS2＋4e－===Fe＋2S2－D.将熔融的 LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好答案 C＋1解析A项，由Li→Li2S发生氧化反应，可知Li为电池负极；B项，电池工作时，阳离子(Li＋)移向正极；D项，由于2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，故不能用LiCl的水溶液作为电解质溶液。3.下图为钠高能电池的结构示意图，该电池的工作温度为 320℃左右，电池的反应式为 2NaxS===Na2Sx，正极的电极反应式为______________________________________________。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用是_______________________________________。答案－2－＋－导电和隔离钠与硫xS＋2e===Sx(或2Na＋xS＋2e===Na2Sx)题组二 可充电电池4.(二次电池的理解与应用 )镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。 已知某镍镉电池的电解质溶液为 KOH溶液，其充、放电按下式进行： Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是 ( )A.充电时阳极反应： Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的 OH－向正极移动答案 A解析 放电时Cd的化合价升高， Cd作负极，Ni的化合价降低， NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为 Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－－－向负极移动，D项－2e===Cd(OH)2，Cd电极周围OH的浓度减小，C项错误；放电时OH错误。5.(2016四·川理综，5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是()＋在电解质中由负极向正极迁移A.放电时，LiB.放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6C.充电时，若转移1mole－，石墨(C6)电极将增重7xgD.充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋答案C解析放电时，负极反应为－＋Li1－xCoO2－＋LixC6－xe===xLi＋C6，正极反应为＋xe＋xLi===LiCoO2，A、B正确；充电时，阴极反应为xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，转移1mole－时，石墨C6电极将增重7g，C项错误；充电时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，D项正确。6.(2018哈·师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模 )一种突破传统电池设计理念的镁－锑液态金属储能电池工作原理如图所示，该电池所用液体密度不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。 该电池工作一段时间后， 可由太阳能电池充电。下列说法不正确的是 ( )A.放电时，Mg(液)层的质量减小B.放电时正极反应为： Mg2＋＋2e－===MgC.该电池充电时， Mg－Sb(液)层发生还原反应D.该电池充电时， Cl－向中层和下层分界面处移动答案 C解析A项，放电时，负极Mg失电子生成镁离子，则Mg(液)层的质量减小，正确；B项，正极镁离子得电子得到Mg，则放电时正极反应为：Mg2＋＋2e－===Mg，正确；C项，该电池充电时，Mg－Sb(液)层为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，错误；D项，该电池充电时，阴离子向阳极移动，即Cl－向中层和下层分界面处移动，正确。题组三 燃料电池7.某种熔融碳酸盐燃料电池以 Li2CO3、K2CO3为电解质、以 CH4为燃料时，该电池工作原理如图。下列说法正确的是 ( )A.a为CH4，b为CO22－向正极移动B.CO3C.此电池在常温下也能工作D.正极的电极反应式为O2＋2CO－2－2＋4e===2CO3答案D解析电极反应式如下：负极：CH4－8e－＋4CO32－===5CO2＋2H2O正极：2O2＋8e－＋4CO2－2===4CO3根据图示中电子的移向，可以判断 a处通入甲烷，b处通入空气，CO23－应移向负极，由于电解质是熔融盐，因此此电池在常温下不能工作。8.(2018苏·州联考)科学家设计出质子膜 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。质子膜 H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是 ( )A.电极a为电池的负极B.电极b上发生的电极反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2OC.电路中每通过4mol电子，在正极消耗44.8LH2SD.每17gH2S参与反应，有＋经质子膜进入正极区1molH答案 C解析 根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2S＋O2===S2＋2H2O，电路中每通过4mol电子，正极应该消耗1molO2，负极应该有2molH2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8L，故C错误；17gH2S即0.5molH2S，每0.5molH2S参与反应会消耗0.25molO2，根据正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O，可知有1molH＋经质子膜进入正极区，故D正确。9.(2018福·州模拟)锌—空气燃料电池可作电动车的动力电源，电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋2H2O＋4OH－===2Zn(OH)42－。下列说法正确的是()A.放电时，电解质溶液中＋K移向负极B.放电时，电解质溶液的pH不变C.充电时，阴极的反应为Zn(OH)42－＋2e－===Zn＋4OH－D.充电时，当有4.48L氧气(标准状况下)释放出来时，则析出固体Zn为13g答案C解析放电时，为原电池，溶液中阳离子向正极移动，即K＋向正极移动，故A错误；放电时，消耗氢氧根离子，碱性减弱，pH减小，故B错误；充电时，阴极上发生得电子的还原反应，则阴极反应为Zn(OH)42－＋2e－===Zn＋4OH－，故C正确；产生1mol氧气，转移电子为4mol，充电时，当有4.48L氧气(标准状况下)释放出来时，转移电子的物质的量为4.48L－0.8mol×65g·mol－1－1×4＝0.8mol，根据Zn～2e，则析出固体Zn：2＝26g，故D22.4Lmol·错误。1.(2018全·国卷Ⅲ，11)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是()放电时，多孔碳材料电极为负极放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极＋C.充电时，电解质溶液中 Li向多孔碳材料区迁移D.充电时，电池总反应为

xLi2O2－x===2Li＋(1－2)O2答案

D解析由题意知，放电时负极反应为－＋＋－Li－e===Li，正极反应为(2－x)O2＋4Li＋4e===2Li2O2－x(x＝0或1)，电池总反应为(1－x)O2＋2Li===Li2O2－x。充电时的电池总反应与放电2时的电池总反应互为逆反应，故充电时电池总反应为xLi2O2－x===2Li＋(1－)O2，D项正确；2该电池放电时，金属锂为负极，多孔碳材料为正极，A项错误；该电池放电时，外电路电子由锂电极流向多孔碳材料电极，B项错误；该电池放电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移，充电时电解质溶液中的Li＋向锂材料区迁移，C项错误。2.(2018全·国卷Ⅱ，12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是()A.放电时，ClO－4向负极移动B.充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2C.放电时，正极反应为 3CO2＋4e－===2CO23－＋C＋－D.充电时，正极反应为Na＋e===Na答案D解析根据电池的总反应知，放电时负极反应：－＋4Na－4e===4Na正极反应：3CO2＋4e－===2CO23－＋C充电时，阴(负)极：4Na＋＋4e－===4Na阳(正)极：2CO23－＋C－4e－===3CO2↑放电时，

ClO－4向负极移动。根据充电和放电时的电极反应式知，充电时释放

CO2，放电时吸收CO2。3.(2016全·国卷Ⅱ，11)Mg－AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )2＋负极反应式为Mg－2e===Mg－正极反应式为Ag＋e===AgC.电池放电时 Cl－由正极向负极迁移D.负极会发生副反应 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑答案 B解析根据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确； D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。4.(2017全·国卷Ⅲ，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 16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B.电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC.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的量越多答案D解析A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极反应式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02mol，其质量为0.14g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池电解充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx=====16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少直至充满电，错误。5.(1)[2017北·京，28(1)③]可利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生。其中甲溶液是 ____________，操作及现象是 ____________________________________。(2)[2016江·苏，20(1)]铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72－的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72－转化为Cr3＋，其电极反应式为_____________。(3)[2016北·京理综，26(1)]用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐－(NO3)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中 NO－3的反应原理如图所示。①作负极的物质是 ________。②正极的电极反应式是 ______________________________________________________。答案 (1)FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色加深(2)Cr2O27－＋14H＋＋6e－===2Cr3＋＋7H2O－－＋10H＋＋＋3H2O(3)①铁②NO3＋8e===NH4组1.在超市里经常会看到一种外壳为纸层包装的电池，印有如图所示的文字。下列有关说法错误的是( )该电池是一次电池该电池工作时，电子由负极通过外电路流入正极C.该电池含有的金属元素中毒性最大的是HgD.该电池工作时，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少3.25g答案D解析电池工作时，锌失去电子，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上应减少6.5g，所以D项错误。2.下列关于原电池的叙述中正确的是 ( )正极和负极必须是金属原电池是把化学能转化成电能的装置C.原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应D.锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有 6.5g锌溶解，正极上就有 0.1g氢气生成答案 B3.(2018潍·坊期中)气体的自动化检测中常常应用根据原电池原理设计的传感器。下图为电池的工作示意图，气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，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。待测气体 部分电极反应产物NO2 NOCl2 HClCO CO2H2S H2SO4则下列说法中正确的是()A.上述气体检测时，敏感电极均作电池负极B.检测Cl2气体时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－C.检测H2S气体时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为－－O2＋2H2O＋4e===4OHD.检测Cl2和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上电流大小、方向相同答案B解析A项，NO2、Cl2在正极得电子发生还原反应，H2S、CO在负极失电子发生氧化反应，错误；B项，Cl2得电子生成HCl，电极反应式为－－Cl2＋2e===2Cl，正确；C项，H2S失去电子生成硫酸，在酸性条件下，氧气得电子应该生成水，错误；D项，等体积的Cl2和CO发生原电池反应时，1molCl2得2mol电子，1molCO失去2mol电子，传感器上电流方向相反，错误。4.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性： Cr2O27－＞Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图所示。盐桥中装有琼脂与饱和 K2SO4溶液。下列叙述中正确的是 ( )甲烧杯的溶液中发生还原反应＋－－＋14H＋B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋7H2O－6e===Cr2O72C.外电路的电流方向为从b到aD.电池工作时，盐桥中的2－移向乙烧杯SO4答案C解析A项，甲烧杯中发生的反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，为氧化反应，错误；B项，乙烧杯中发生还原反应，得到电子，错误；C项，a极为负极，b极为正极，外电路的电流由b→a，2－向负极移动，即移向甲烧杯，错误。正确；D项，SO45.(2018锦·州一模)肼(N2H4)暴露在空气中容易爆炸，但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示，下列叙述正确的是( )A.电池工作时，正极附近的pH降低B.当消耗1molO2时，有2molNa＋由甲槽向乙槽迁移C.负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2OD.若去掉阳离子交换膜，电池也能正常工作答案C解析－－，由于生成OH－，溶电池工作时，O2在正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e===4OH液的pH增大，A错误；当消耗1molO2时，电路中转移4mol电子，生成4molOH－，为保持溶液呈电中性，应有4molNa＋由甲槽向乙槽迁移，B错误；N2H4在负极上失电子发生氧化反应，则负极反应式为4OH－＋N2H4－4e－===N2↑＋4H2O，C正确；若去掉阳离子交换膜，正极产生的OH－直接向负极移动，不能产生稳定的电流，D错误。6.(2019济·南质检)如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图，稀H2SO4为电解质溶液。下列有关说法不正确的是()A.a极为负极，电子由a极经外电路流向b极B.a极的电极反应式：H2－2e－===2H＋C.电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)增大D.若将H2改为CH4，消耗等物质的量的CH4时，O2的用量增多答案C解析a极通入的H2发生氧化反应，为负极，电子由a极经外电路流向b极，以稀H2SO4为电解质溶液时，负极的H2被氧化为H＋，总反应为2H2＋O2===2H2O，电池工作一段时间后，装置中c(H2SO4)减小，则C项错误；根据电池总反应：2H2＋O2===2H2O，CH4＋2O2===CO2＋2H2O，可知消耗等物质的量的H2和CH4，CH4消耗O2较多。7.可充电氟镁动力电池比锂电池具有更高的能量密度和安全性，其电池反应为Mg＋2MnF3===2MnF2＋MgF2。下列有关说法不正确的是()镁为负极材料B.正极的电极反应式为MnF3＋e－===MnF2＋F－C.电子从镁极流出，经电解质流向正极D.每生成1molMnF2时转移1mol电子答案C解析由电池反应知，镁作还原剂，发生氧化反应，镁极为负极，A项不符合题意；电池反应中，三氟化锰发生还原反应，B项不符合题意；电子由负极(镁极)流出经外电路流向正极，C项符合题意；锰元素由＋ 3价降至＋2价，D项不符合题意。8.(1)锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池的反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO。2回答下列问题：①外电路的电流方向是由 ________(填“a”或“b”，下同)极流向________极。②电池的正极反应式为 ______________________________________________________。(2)微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。 已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：①该电池中外电路电子的流动方向为 ____________(填“从A到B”或“从 B到A”)。②工作结束后， B电极室溶液的 pH与工作前相比将 ________(填“增大”“减小”或“不变”，溶液体积变化忽略不计 )。A电极附近甲醇发生的电极反应为__________________________________________。答案(1)①ba②MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2(2)①从A到B－＋＋CO2↑②不变③CH3OH＋H2O－6e===6H解析(1)①结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极，MnO2作正极，所以电子流向是a→b，电流方向则是b→a。②根据题给信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为－LiMnO2＋eLi＋===LiMnO2。(2)①甲醇失去电子，作为电池的负极，所以该电池外电路电子的流动方向为从A到B。②B电极上O2得电子消耗H＋，同时溶液中的H＋移向B电极室，所以B电极室溶液的pH与工作前相比未发生变化。③CH3OH失电子，生成CO2和H＋，根据化合价变化和元素守恒配平方程式即可得电极反应式：－＋＋CO2↑。CH3OH＋H2O－6e===6H组1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是 ( )锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅答案 C解析A项，在锌锰干电池中，正极是碳棒，该电极上二氧化锰发生得电子的还原反应，该电极质量不会减少，错误；B项，氢氧燃料电池属于原电池的一种，是将化学能转化为电能的装置，不能将热能直接转变为电能，错误；C项，氢氧燃料电池中，燃料作负极，发生失电子的氧化反应，氧气在正极被还原，正确；D项，太阳能电池的主要材料是半导体单质硅，不是二氧化硅，错误。2.有关如图所示原电池的叙述不正确的是 ( )A.电子沿导线由 Cu片流向Ag片B.正极的电极反应是 Ag＋＋e－===AgC.Cu

片上发生氧化反应，

Ag

片上发生还原反应D.反应时盐桥中的阳离子移向

Cu(NO3)2溶液答案

D解析

该装置是原电池装置，实质上发生的是 Cu与硝酸银的反应，所以

Cu失去电子，发生氧化反应，则Cu是负极，Ag是正极，电子从负极流向正极，A正确；正极是Ag＋发生还原反应，得到电子生成Ag，B正确；根据以上分析，Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应，C正确；原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中的阳离子移向 AgNO3溶液，D错误。3.(2019青·岛调研)《科学美国人》评出的 2016年十大创新技术之一是碳呼吸电池，电池原理如图所示，则下列有关说法正确的是 ( )该装置将电能转变为化学能正极的电极反应为C2O24－－2e－===2CO2C.每生成1molAl2(C2O4)3，有6mol电子流过负载D.随着反应进行，草酸盐浓度不断变小答案C解析A项，该装置属于燃料电池，将化学能转化为电能，错误；B项，原电池正极上发生得电子的还原反应，结合电池原理图可得正极反应式为：2CO2＋2e－===C2O42－，错误；C项，每生成1molAl2(C2O4)3，负极有2molAl失去电子，共失去6mol电子，所以有6mol电子流过负载，正确；D项，根据正负极反应情况可得电池总反应为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3，所以反应过程中不消耗草酸盐，错误。4.(2018日·照市校际联考)某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是()充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能放电时，a极为负极C.充电时，阳极的电极反应式为 I－3－2e－===3I－D.M可以使用阴离子交换膜答案B解析充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能贮存起来，A错误；放电时，a极为负极，Na2S失电子氧化为Na2S4，B正确；充电时，阳极失电子被氧化，阳极的电极反应式为3I－－2e－===I3－，C错误；M是阳离子交换膜，D错误。5.(2018泉·州市第五中学高三模拟)下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO43－＋2I－＋2H＋AsO33－＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图Ⅱ B烧杯中逐滴加入适量 40%NaOH溶液。下列叙述中正确的是 ( )A.甲组操作时，电流表 (A)指针发生偏转甲组操作时，溶液颜色变浅C.乙组操作时，C2作正极D.乙组操作时， C1上发生的电极反应为 I2＋2e－===2I－答案D解析装置Ⅰ中的反应，AsO43－＋2I－＋2H＋AsO33－＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：AsO33－－2e－＋2OH－===AsO34－＋H2O，电子沿导线到C1，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。6.(2018贵·阳一模)一种新型可逆电池的工作原理如图所示。放电时总反应为：Al＋3Cn(AlCl4)＋4AlCl4－4Al2Cl7－＋3Cn(Cn表示石墨)。下列说法中正确的是()A.放电时负极反应为－＋7Cl－－2Al－6e===Al2Cl7B.放电时AlCl－4移向正极C.充电时阳极反应为 AlCl－4－e－＋Cn===Cn(AlCl4)D.电路中每转移