易错专题12 原电池反应及应用（原卷版）-2024-2025学年高二化学易错题典例精讲与习题精练（人教版2019选择性必修1）

易错专题12原电池反应及应用聚焦易错点：►易错点一双液电池►易错点二原电池原理的应用典例精讲易错点一双液电池【易错典例】例1（2023上·安徽芜湖·高二安徽师范大学附属中学校考阶段练习）关于下图所示的原电池，下列说法正确的是()A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C.锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－=H2↑D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变【解题必备】1.单液电池和双液电池（Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu）（1）如果不用盐桥，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）选择盐桥中的电解质的原则是高浓度、正负离子迁移速率接近相等，且不与电池中溶液发生化学反应，常采用KCl、NH4NO3和KNO3的饱和溶液，盐桥的作用是避免锌和铜离子的直接接触；使两个半电池构成闭合回路；能使原电池产生较持续、稳定的电流；能提高电池的使用效率。2.原电池正、负极的判断方法判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极，得电子(发生还原反应)的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高发生氧化反应的一极为负极，化合价降低发生还原反应的一极为正极。根据电极材料的活泼性来判断正负极，要注意电解质溶液对原电池正负极的影响。例如Mg、Al、NaOH溶液构成的原电池，Al为负极；Fe(或Al)、Cu、浓HNO3构成的原电池，Cu为负极。【变式突破】1．（2023·贵州·清华中学高二阶段练习）控制合适的条件，将反应设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是A．双液原电池的优点是电流稳定B．反应开始时，甲中石墨电极上被还原C．可以通过电流计读数为零来判断是否达到平衡状态D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，甲中石墨电极为正极易错点二原电池反应原理的应用【易错典例】例2（2023上·安徽合肥·高二合肥一中校考期中）某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极__________，正极__________。(2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极__________，正极__________，总反应离子方程式为____________________________。(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出_____活动性更强(填写元素符号)。(4)由此实验，可得到如下哪些结论________。A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质B．镁的金属性不一定比铝的金属性强C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案________________。【解题必备】1.原电池原理的应用（1）加快氧化还原反应的速率。例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。（2）比较金属活动性强弱。例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b。（3）用于金属的防护。如要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁闸作正极。（4）设计化学电池。从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。电解质溶液一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应；电极材料一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。2.电极反应式的书写方法(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。(2)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。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。【变式突破】2．（2023·湖南·衡阳县第四中学高二开学考试）均为有毒气体，对废气的资源化利用是目前的研究热点。如图甲为质子膜燃料电池的示意图，图乙为利用原电池原理处理的示意图。Ⅰ.根据图甲，回答下列问题：(1)电池负极为_______(填“电极a”或“电极b”，下同)，发生还原反应的电极为_______。(2)电极b的电极反应式为_______；电池总反应为_______。(3)当电路中通过8mol电子时，有_______mol经质子固体电解质膜进入正极区。Ⅱ.根据图乙，回答下列问题：(4)负极反应式为_______。(5)利用该原理制得的化工原料C为_______(填化学式)。(6)处理32g，理论上需要消耗的体积为_______L(标准状况下)。习题精练1．（2023上·江苏南通·高二统考阶段练习）下列有关电化学装置或原理说法正确的是A．铅蓄电池放电时，正负电极质量均增大B．电解精炼铜时粗铜与电源的负极相连C．在铁质物品表面镀锌时，电解质溶液中浓度减小D．海水中轮船表面生锈时，铁主要发生析氢腐蚀2．（2023上·福建福州·高二福建省福州高级中学校考期中）以Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法错误的是A．外电路通过0.2mol电子时，负极质量变化为1.2gB．充电时，Mo箔接电源的正极C．充电时，通过离子交换膜从左室移向右室D．放电时，正极反应式为3．（2023上·江苏苏州·高二江苏省苏州第一中学校阶段练习）新华网报道，我国高温固体氧化物燃料电池技术研发取得新突破。科学家利用该技术实现了废气资源回收能量，并得到单质硫原理如图所示，下列说法正确的是A．电极b为电池负极B．电极a上的电极反应为：2H2S+2O2-_4e-=S2+2H2OC．该电池消耗1molH2S转化成的电能理论上等于其燃烧热值D．电路中每通过4mol电子，正极消耗448LH2S4．（2023上·湖南·高二嘉禾县第一中学校联考期中）一氧化氮-空气质子交换膜燃料电池将化学能转化成电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其原理如图所示。下列说法错误的是A．Pt2电极的电势高于Pt1电极的电势B．燃料电池总反应为C．Pt1电极附近发生的反应为NO+2H2O+3e-=+4H+D．该电池放电时H+从Pt1电极通过质子交换膜向Pt2电极移动5．（2023上·四川南充·高二阆中中学校考阶段练习）有关下列装置的说法不正确的是A．图1所示不能构成原电池B．图2锌锰干电池属于一次电池，锌作负极C．图3是“纸电池”，Zn片失去电子，发生氧化反应D．图4电池Al电极反应式为：Al-3e-+3H2O=Al(OH)3+3H+6．（2023上·山东·高二校联考期中）近日，开发一种利用分子筛除去空气中的、、等，获得纯氧气并构建锂-氧气电池，工作原理如图。下列叙述正确的是A．放电时，b极为负极，发生氧化反应B．放电时，空气通入分子筛发生分解反应生成C．充电时，b极反应式为D．充电时，a极质量净减时，有阴离子由膜M左侧向右侧迁移7．（2023上·安徽合肥·高二合肥一中校考阶段练习）Fe—空气电池可用作电动车动力来源。某Fe—空气电池的工作原理如图所示，下列有关此电池放电时的说法正确的是A．碳材料为电池正极，发生氧化反应B．当电路中转移0.4mol电子时，消耗2.24LO2C．负极的电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2D．溶液中电子由Fe电极流向碳材料电极8．（2023上·江苏苏州·高二苏州中学阶段练习）氨气是一种重要的化工原料，工业合成氨反应为：，将上述合成氨反应设计成燃料电池，工作原理如图所示，其中用电器的稀的A溶液为电解质溶液，下列说法错误的是A．a电极为正极，发生还原反应B．A溶液中所含溶质为，可用蒸发结晶的方法分离出AC．a电极发生的反应为：D．导线中电流方向为a→b9．（2023上·福建福州·高二福州高新区第一中学（闽侯县第三中学）校联考期中）火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图所示)，放电的总反应为，下列说法不正确的是A．该电池的介质可以选择溶液B．金属Na作负极，发生氧化反应C．正极反应式：D．工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极10．（2023上·河北保定·高二校联考期中）锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是A．锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃B．酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应C．放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为D．放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为11．（2023上·河南郑州·高二郑州市第四十七高级中学校联考期中）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。某钠离子电池结构如图，已知电池反应：。下列说法错误的是A．充电时，阳极的电极反应式为B．放电时，负极的电极反应式为C．充电时，外电路中每转移0.2，理论上石墨烯上增重4.6gD．相同质量的负极材料，钠离子电池比锂离子电池可以提供更多电量12．（2023上·浙江·高二温州中学校联考期中）近年来钠离子电池备受关注。利用钠离子在电极间“脱嵌”实现充放电的原理如图所示，电池工作时总反应为NaxC＋Na1－xMnO2C＋NaMnO2，下列说法不正确的是A．放电时，正极反应为B．放电时，当电路中转移1mol电子时，正极质量增加23gC．充电时，电子由电源负极经硬碳、电解液、NaMnO2流向电源正极D．若用该电池进行电镀铜，镀件应与硬碳相连13．（2023上·江苏苏州·高二统考期中）下列有关原电池的说法不正确的是A．图甲所示装置中，盐桥中的向盛有溶液的烧杯中移动B．图乙所示装置中，正极的电极反应式为C．图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄D．图丁所示装置中，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降14．（2023上·江苏苏州·高二统考期中）微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法不正确的是A．M极是电池的负极B．在电极上发生氧化反应C．N电极附近溶液的pH增大D．若参加反应，则有从交换膜右侧向左侧迁移15．（2023上·北京海淀·高二首都师范大学附属中学校考期中）电池中负极反应物与电解质溶液或正极反应物接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是A．两者正极材料不同B．两者负极反应相同C．干电池中两极反应物间有隔膜防止自放电D．原电池中Zn与稀H2SO4存在自放电现象16．（2023上·北京丰台·高二统考期中）下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是A．火力发电B．碱性锌锰电池C．电池充电D．氢氧燃料电池17．（2023上·山东泰安·高二泰安一中校考阶段练习）一种以液态肼()为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是A．b电极是正极B．a电极的电极反应式：C．放电时，电子从a电极经过负载流向b电极D．电池工作时，从正极移向负极18．（2023上·河北邢台·高二邢台市第二中学校联考期中）自重轻、体积小、容量大、使用安全、环保是新型电池的典型特点，回答下列问题：I．“阿波罗”飞船中使用的氢氧燃料电池部分结构如图所示。(1)电极采用多孔结构的原因是；电池的正极为电极(填“a”或“b”)，其表面上发生的电极反应为(填电极反应式)。(2)“神舟”飞船是中国自行研制的，具有自主知识产权的载人飞船，其返回舱使用的是银锌蓄电池组。银锌电池结构如图所示，放电时总反应为。电池放电时负极质量(填“增大”、“减小”或“不变”)，电池放电时电解质溶液的(填“增大”、“减小”或“不变”)。Ⅱ.非水系锂氧()电池因其高能量密度而成为一种有前景的先进电池技术，其放电电池示意图以及正极示意图分别为图1和图2，隔膜a只允许计通过。(3)放电时，电池的总反应为；电解液a不选用水溶液的原因可能是。(4)不考虑其他副反应，若放电前两电极质量完全相同，放电时，电路中转移，正、负电极的质量之差为g(假设生成的不溶物全覆盖在电极表面，生成的可溶物全部扩散至电解液中，参与电极反应的物质均过量)。19．（2023上·河南开封·高二统