高考总复习 化学 （人教版）第六章 第2讲

第2讲原电池化学电源

【2020•备考】

最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方

程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识原电池的本质是氧化还原反应，能从多

角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转化。2.科学精神与社会责任：

通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参

与有关化学问题的社会实践。

考点一原电池的工作原理及其应用

（频数：难度：★☆☆）

各既课堂要点校理夯基固本

>>名师课堂导语电化学是化学能与热能知识的延伸，是氧化还原反应知识的应

用，是高考热点，对于本考点的主要考查知识点有：（1）电池的正负极的判断；

（2）原电池的原理应用；（3）电极方程式的书写，特别是电极方程式的书写是高

考重点，应给予关注。

1.原电池的工作原理

（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）原电池的构成条件

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）。

二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

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

CuSO,r-----@

Q彳溶液7f电流

ZnT0fli守

工」乩

Znr

装置图、三；^Cu桥

也ZnSj溶液

h液原电iCuS4溶液

双液原电池

电极名称负极正极

电极材料锌片

电极反应Zn-2e=Zr>2:Cu2++2e=Cu

反应类型氧化反应还原反应

电子流向由集片沿导线流向钢片

离子迁移

阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移

方向

方程式Zn+Cu2+^=Zn2*+Cu

(4)原电池中移动方向及闭合同路形成原理图示

I名师课堂实录I

1.原电池仍然体现的是反应过程中的能量守恒，是化学能与热能的知识延伸，是

化学能与电能的转化。

2.原电池反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极

与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连

插入食盐水中。

2.原电池原理的应用

(1)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。

（2）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。

（3）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。

I名师课堂实录I

1.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀H2s。4

反应时加入少量CuS04溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀H2s。4

足量时，产生H2的物质的量要减少。

2.把一个氧化还原反应拆写成两个电极反应时，首先要写成离子反应，要注意通

过电荷守恒与原子守恒把H+、OH，H2O分解到两个电极反应中。

［速查速测］

1.（易混点排查）正确的打“，错误的打“X”

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（J）

（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（X）

（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

（X）

（4）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（X）

（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（X）

2.（教材改编题）下列装置不能形成原电池的是（）

H,SO,AgNO、

AB

CuSO,ZnSO,

解析A、B、D项都具有①活泼性不同的电极；②电解质溶液；③闭合回路；④

自发进行的氧化还原反应，均能构成原电池；C项中酒精为本电解质，不能构成

原电池。

答案C

3.（动手能力培养）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH

溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，

并标出正负极，写出电极反应式。

负极A1+40H--3e-=A10i+2H2O

正极2H2O+2e-==H2t+20H-

题组诊断扣点专练通法悟道

［A组基础知识巩固］

1.（2019・聊城三中月考）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电

流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是（）

A

电极］上电极b

UUP橙汁

A.原电池是将化学能转化成电能的装置

B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成

C.图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会通过电流

D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片

解析D项，电极a为负极，电子由负极（锌片）流出。

答案D

2.（2018•合肥质检）用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列

叙述中正确的是（）

A.装置甲中的b金属是原电池的负极

B.装置乙中的c金属是原电池的阳极

C.装置丙中的d金属是原电池的正极

D.四种金属的活泼性顺序：d>a>b>c

解析甲中a溶解说明a是负极，活泼性a>b,A错误；原电池一般用正极或负

极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性b>c；丙中d是负极，活泼性d>a,C

错误；综上可知D正确。

答案D

3.（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（）

1匕我丁

光催化剂质子交换膜金属电极

A.a电极为原电池的正极

B.外电路电流方向是a-*b

C.b电极的电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2

D.a电极上每生成1molO2,通过质子交换膜的H'为2mol

解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H卜和02,发生氧化反应，则a电极

为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从

正极到负极，即b-a,B项错误；根据图示可知，b电极上Ch得电子转化为H2O2,

电极反应式为：O2+2e-+2H+=HZO2,C项正确；a电极上每生成1mol。2,转

移4moi电子，则通过质子交换膜的H-为4mol,D项错误。

答案C

【方法技巧】

判断原电池正、负极的5种方法

[B组考试能力过关]

4.（2017・上海化学）对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（）

A.电子流入的一极为正极

B.比较不活泼的一极为正极

C.电子流出的一极为负极

D.发生氧化反应的一极为正极

解析在原电池中正极为电子流入、性质不活泼、发生还原反应的一极，负极为

电子流出、性质较活泼、发生氧化反应的一极，故D错误。

答案D

5.（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（SOD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A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上C/+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(SCT)不变，错误；C项，在乙池中CU2++2L=CU,同时甲池中

的ZM+通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(ZM+)(CM+),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ZM+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。

答案C

6.(新课标全国I)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2s的缘故，根

据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸

入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是()

A.处理过程中银器一直保持恒重

B.银器为正极，Ag2s被还原生成单质银

C.该过程中总反应为2Al+3Ag2s=6Ag+Al2s3

D.黑色褪去的原因是黑色Ag2s转化为白色AgCl

解析本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、Al、食盐

溶液构成原电池的条件，Ag2s是氧化剂，作正极，发生还原反应，B项正确。C

项忽视了Al2s3在水溶液中发生完全的双水解反应，正确的方程式应为2A1+

3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3I+3H2sf0D项中黑色褪去的原因是Ag2s

被还原成了Ago

答案B

考点二化学电源

(频数：★★★难度：★★★)

名师课堂要点模理夯基固本

>>名师课堂导语化学电源知识是电化学中的难点，是我们高考热点题型新型化

学电源的知识源头，特别是燃料电池与充电电池更是重中之重，要熟练掌握介质

对半反应的影响及充电电池四个电极的关系。

1.一次电池

(1)碱性锌锦干电池(图一)

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：2MiQ±2IiQb2£^2MnQQH±2QIE

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

(2)锌银电池(图二)

浸了KOH(aq)的隔板

图二

负极材料：Zn

电极反应：Zn+2OH-2e==Zn(OH)2

正极材料：Ag2O

电极反应：Ag2Q±H2Q±2e2^JAg±2QBL

总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag

2.二次电池

铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为

放电、

Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电2PbsCh(s)+2H2O(1)

I名师课堂实录I

可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极的连接应符合：

电池的负极与外加电源的负极相连作电解池的阴极；电池的正极与外加电源的正

极相连作电解池的阳极。如下图（板书）

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2H4e^=4H-2H2+4OH-4e==4H2O

正极反应式6±4旦+±4©-=2H2。O2+2+O+4e==4（汨一

电池反应式2H24-O2=2H2O

I名师课堂实录I

1.在书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反应

及总反应书写的影响。

2.书写电极反应时应注意：“一〃e一”相当正电荷，“+讹一”相当负电荷，依据

电荷守恒配平其他物质的系数。

3.根据移动方向，阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成（如H+）;

阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成（如OH，cP-、coDo

［速查速测］

1.（教材基础知识填空）（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一

段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，

下同），溶液的pH。

（2）氢氧燃料电池以H2s04溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶

液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的

pHo

答案（1）减小减小（2）减小增大

放电

2.（课后习题改编）某蓄电池反应式为Fe+Ni2Ch+3H2O充电Fe（OH）z+2Ni

（OH）2o下列推断中正确的是（）

①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极

②充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）2+2e=Fe+20H

③充电时，Ni（OH）2为阳极

④蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中

A.①②③B.①@④

C.①®®D.®®®

答案D

3.（思维探究题）微型燃料电池是采用甲醇（质子交换膜）取代氢作燃料设计而

成的，性能良好，有望取代传统电池，说出此微型燃料电池的优点，并写出电池

的负极反应。_________________________________________________________

答案优点：①电池设计简单；

②和传统充电电池比电池的能量密度高。

+

负极反应：CHaOH-6e+H2O=CO2+6H

JS组诊断扣点专练通法悟道

[A组基础知识巩固]

1.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是（)

废电解质

氢

、*-0^0-/

巧谭就T化

FT%i电极

干电池示意图铅蓄电池示意图氢氧燃料电池示意图

A.上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池

B.干电池在长时间使用后，锌筒被破坏

C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D.铅蓄电池工作过程中，每通过2moi电子，负极质量减轻207g

解析干电池是一次电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电

池属于燃料电池，故A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，故B正确；氢

氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水,

故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故C正确；铅蓄电池工作过程

中，硫酸铅是在负极上析出，该极质量应该增加而非减小，故D错误。

答案D

2.(2019・烟台模拟)铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+

2H20,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：PbSO4+2e=Pb+S04

B.当电路中通过0.2mol电子时，I中消耗的H2so4为0.2mol

C.K闭合时，II中SOH向c电极迁移

D.K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为负极

解析根据图示，K闭合时，I为原电池，a为正极，b为负极，II为电解池，c

4

为阴极，d为阳极。d为阳极，发生氧化反应：PbSO4-2e+2H2O=PbO2+4H

+SOi,A项错误；根据铅蓄电池的总反应知，电路中转移0.2mol电子时，1

中消耗0.2molH2so4,B项正确；K闭合时，II中SOK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PbCh,电解质溶液为

H2s04溶液，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项错误。

答案B

3.（传统锌镒干电池的改进）（2018•北京大联盟联考）由我国科学家研发成功的

铝镒电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，

铝和二氧化镒一石墨为两极，其电池反应为Al+3MnO2+3H2O=3MnO（OH）

+A1（OH）3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是（）

A.二氧化锌一石墨为电池正极

B.负极反应式为Al—3b+3NH3-H2O=Al（OH）3+3NH：

C.OFF不断由负极向正极移动

D.每生成1molMnO（OH）转移1mol电子

解析由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al（OH）3,A、

B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中镒元素价态变化知D正确。

答案C

【归纳反思】

书写电极反应式时的三个原则

1.共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应

式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H+参加

反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OFT参加反应。

2.得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O（电解质为酸性时）或OFT（电解

质为碱性或中性时）：失氧时，在反应物中加H2O（电解质为碱性或中性时）或H

+（电解质为酸性时）。

3.中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原

电池反应，其反应的最后产物是碱。

出组考试能力过关］

4.（2015•课标全国I,11）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C02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C6Hl2。6+6O2=6CO2+6H2O

解析由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，02与C6Hl2。6发生

氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确；氧气在正极反应，由于质子交

换膜只允许H'通过，则正极反应为：o2+4e+4H=2H2O,没有CO2生成，A

-

项错误；负极发生反应：C6H12O6-24e+6H2O=6CO2+24H\H卡在负极区生

成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6Hl206+602=6（X）2

+6H2O,D项正确。

答案A

5.（2018•课标全国H,12）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CCh

二次电池。将NaCK）4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的银网分别

作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na^2Na2CO3+C0下列说法错

误的是（）

A.放电时，C101向负极移动

B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2

C.放电时，正极反应为：3CO2+4e==2COr+C

D.充电时，正极反应为：Na*4-e-=Na

解析电池放电时，C104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C02,B项正确；放电时，正极C02得电子被还原生成单

质C,即电极反应式为3co2+4e-=2COl+C,C项正确；充电时阳极发生氧

化反应，即C被氧化生成CO?,D项错误。

答案D

6.（2015•全国卷H,26节选）酸性锌锦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、ZnCL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,

电池反应的离子方程式为。

维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟，理论上消耗锌go（已知产=

96500Cmol-1）

解析酸性锌镒干电池中正极上发生还原反应，该电池放电过程中产生MnOOH,

则正极反应式为MnO2+H++b==MnOOH。金属锌作负极，发生氧化反应生成

Zn21,则负极反应式为Zn—2e=Zn2>,结合得失电子守恒可得电池反应式为

+2+

2MnCh+2H+Zn=2MnOOH+Zno电流强度为/=0.5A,时间为f=5min=

300s,则通过电极的电量为Q=〃=0.5AX300s=150C,又知尸=96500Cmol

故通过电子的物质的量为丽黑eg^O.0016mol,则理论上消耗Zn的

质量为65gmol-1X0.0016molX1/2=0.05go

++2+

答案MnO2+H-Fe==MnOOH2MnO2+Zn+2H=2MnOOH+Zn0.05

出层课时作业I即时巩固

[A级全员必做题]

1.下列关于原电池的叙述中正确的是（）

A.正极和负极必须是金属

B.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

解析一般普通原电池中负极必须是金属，正极可以是金属或非金属导体，A错

误；原电池是把化学能转化成电能的装置，B正确；原电池二作时，正极上发生

还原反应，负极上发生氧化反应，C错误；锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，

锌片上有6.5g锌溶解，正极上有0.2g氢气生成，D错误。

答案B

2.各式各样电池的迅速发展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（）

A.手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液

B.锌镒干电池中，锌电极是负极

C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原

D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

解析锂能与水反应，不能用水溶液作电解液，A错误；锌辕干电池中锌失去电

子生成Z/+为负极，B正确；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化，C错误；

太阳能电池的主要材料为硅，D错误。

答案B

3.（2019•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（）

会LED灯

锌科咨片

三具好酸

A.铜片表面有气泡生成

B.装置中存在“化学能一电能一光能”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，故D正确。

答案C

4.（2019•山东滨州月考）下列有关说法中错误的是（）

A.某燃料电池用熔融碳酸盐作电解质，两极分别通入CO和02,则通入CO的一

极为负极，电极反应式为CO-2e-+CO?=2COz

B.Zn粒与稀硫酸反应制氢气时，为加快反应速率，可在反应过程中滴加几滴

CuSO4溶液

+2+

C.根据自发氧化还原反应CU+2NOJ+4H=CU+2NO2t+2H2O设计原电

池，可在常温下用铜和铁作电极，使用浓硝酸作电解质溶液

D.原电池中电子从负极出发，经外电路流向正极，再从正极经电解液回到负极构

成闭合回路

答案D

5.（2019•福建厦门第一次质量检测）铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性

污水的一种工艺，装置如图。若上端开口关闭，可得到强还原性的（氢原子）;

若上端开口打开，并鼓入空气，可得到强氧化性的・OH（羟基自由基）。下列说法

错误的是（）

A.无论是否鼓入空气，负极的电极反应式均为Fe—2e-=Fe2+

B.不鼓入空气时，正极的电极反应式为H++e-=H•

C.鼓入空气时，每生成1mol-OH有2mol电子发生转移

D.处理含有草酸（H2c2。4）的污水时，上端开口应打开并鼓入空气

解析根据铁碳微电解装置示意图可知，Fe为原电池负极，发生氧化反应：Fe

-2e=Fe2+,故A正确；由题意可知上端开口关闭，可得到强还原性的H・，则

不鼓入空气时，正极的电极反应式为H++e——H・，故B正确；鼓入空气时，正

极的电极反应式为O2+2H++2e-=2.OH,每生成1mol-OH<1mol电子发生

转移，故C错误；处理含有草酸（H2c2。4）的污水时，因C2O1具有很强的还原

性，与氧化剂作用易被氧化为CO2和H2O,则上端开口应打开并鼓入空气生成强

氧化性的QH,以氧化H2c处理污水，故D正确。

答案c

6.(2018•安徽“江南十校”第一次联考)某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2c03,

K2c03为电解质、以CH4为熟料时，该电池工作原理见图。下列说法正确的是

()

A.a为CH4,b为C02

B.C0歹向正极移动

C.此电池在常温时也能工作

D.正极电极反应式为：Ch+2coz+4e一=2CO3

解析由图可知a为负极，发生反应：CH4-8e--C02,电池中传导的是C01，

利用COM平衡电荷得：CH4-8e-+4COr=5CO2+2H2O,b极通入空气，发生

反应：202+4CO2+8e-=4COF,A、B错误，D正确；熔融碳酸盐，在常温下

不能进行，C错误。

答案D

7.(2019・山东济宁期末)H2s废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫。

反应原理为：2H2s(g)+O2(g)=S2(s)+2H2O(1)△”=—632kJ-mo「

,o下图为质子膜H2s燃料电池的示意图。下列说法不正确的是()

s2------------------

H2S

电极a—^麻]

项:子固体电解质膜捻

H..07[0.

电极b|___________

A.电路中每流过2moi电子，电池内部释放316kJ热能

B.每34gH2s参与反应，有2moiH+经质子膜进入正极区

C.电极a为电池的负极

+

D.电极b上发生的电极反应为：O2+4e-+4H=2H2O

解析A项原电池中能量转换形式为化学能转化为电能，故A项错误。

答案A

8.我国对可呼吸的钠一二氧化碳电池的研究取得突破性进展，该电池的总反应

放电、

式为：4Na+3c02充电2Na2c03+C,其工作原理如图所示（放电时产生的碳酸

钠固体储存于碳纳米管中）。关于该电池，下列说法错误的是（）

NaCIOq的TEGDME溶液

（注：TEGDME是•种有机溶剂）

A.充电时，Na卡从阳极向阴极移动

B.可以用乙醇代替TEGDME作有机溶剂

C.放电时，当转移1mol电子时负极质量减轻23g

+-

D.放电时，正极反应式为3CO2+4Na+4e=2Na2CO3+C

放电、

解析已知4Na+3co2、充电2Na2cCh+C,放电时Na为负极，充电时Na金属片

连接电源的负极为阴极；A.充电时是电解池，Na.从阳极向阴极移动，故A正确;

B.Na能与乙醇反应，不可代替TEGDME做有机溶剂，故B错误；C.放电时，当

转移1mol电子时，负极氧化的钠为1mol,即质量减轻23g,故C正确；D.放

+-

电时，正极上C6发生还原反应生成C,发生的电极反应为3CO24-4Na+4e

=2Na2cO3+C,故D正确。

答案B

9.（2018•安徽皖北协作区联考）一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水

淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有

关说法不正确的是（）

高浓度［Wf含高浓度

布■机废水I离子交换膜INO,的废水

A.C1由中间室移向左室

B.X气体为CCh

C.处理后的含N09废水的pH降低

D.电路中每通过4mol电子，产生标准状况下X气体的体积为22.4L

解析该电池中，NO3得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反

应为2NO3+10e-+12H+=N2f+6H20,装置左边电极是负极，负极上有机物

失电子发生氧化反应生成X,有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。放电时，电

解质溶液中阴离子C「移向负吸室（左室），A项正确；有机物在厌氧菌作用下生

成二氧化碳，所以X气体为C02,B项正确；正极反应为2NO1+10e-+12H+

=N2t+6H2O,H+参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，C项错误；

根据负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作月下生成二氧化碳，

电极反应为C6H1005-24e-+7H2O=6CO2t+24H+知，电路中每通过4mol电

4

子，产生标准状况下X气体的体积为五X6X22.4=22.4（L）,D项正确。

答案C

10.蓄电池是一种反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反

放电、

应如下：NiO2+Fe+2H2。充电Fe（OH）2+Ni（OH）2。

（1）此蓄电池在充电时，电池负极应与外加电源的极连接，电极反应式

为o

（2）以铜为电极，用此蓄电池作电源，电解以下溶液，开始阶段发生反应：

CU+2H2O=CU（OH）2+H2f的有o

A.稀硫酸B.NaOH溶液

C.Na2s04溶液D.CUS04溶液

E.NaCl溶液

（3）假如用此蓄电池电解以下溶液（电解池两极均为惰性电极），工作一段时间

后，蓄电池内部消耗了0.36g水，则：电解足量N（NO3）X溶液时某一电极析出

了。g金属N,则金属N的相对原子质量R的计算公式为R=（用含八

x的代数式表示）。

（4）熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、C%为燃料、空气为氧化剂、稀

土金属材料为电极的新型电池。已知该熔融盐电池的负极的电极反应是CH4-

--

8e+4COJ=5CO2+2H2O,则正极的电极反应式为

解析(1)此蓄电池在充电Bf,电池阴极应与外加电源的负极连接，发生氢氧化

亚铁得电子的还原反应，其电极反应式为Fe(OH)24-2e==Fe4-2OHo

(2)以铜为电极，用此蓄电池作电源，则阳极铜失去电子，根据总电极方程式可

知阴极是氢离子得到电子，铜离子与氢氧根结合生成氢氧化铜沉淀，稀硫酸溶液

显酸性，不能生成氢氧化铜，A错误；氢氧化钠溶液显碱性，阴极氢离子放电，

可以产生氢氧化铜，B正确；铜电极电解硫酸钠溶液，阴极氢离子放电，破坏水

的电离平衡，产生氢氧化铜，C正确；铜电极电解硫酸铜溶液，开始阴极铜离子

放电，D错误；铜电极电解氯化钠溶液，阴极氢离子放电，破坏水的电离平衡，

产生氢氧化铜，E正确。

(3)假如用此蓄电池电解以下溶液(电解池两极均为惰性电极)，工作一段时间

后，蓄电池内部消耗了0.36g水，即0.02mol水，根据方程式可知反应中转移0.02

mol电子。电解足量N(NCh)x溶液时某一电极析出了4g金属N,则根据电子

得失守恒可知，金属N的相交原子质量R的计算公式为R=儒=50以。

(4)已知该熔融盐电池的负极的电极反应是CH4—8e-+4COr=5CO2+2H2O,

则正极是氧气得到电子，根据负极反应式可知，正极电极反反式为2O2+4CO2+

8e-=4COro

答案(1)负Fe(OH)z+2e==Fe+2OH—

(2)B、C、E(3)50ax(4)O2+2CO2+4e-=2COr(或2O2+4CO2+8e

=4CO?)

11.(2018•天津静海一中等五校期末联考)某兴趣小组做如下探究实验：

(1)图I为依据氧化还原反应设计的原电池装置，该反应的离子方程式为

反应前，两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12g,则导线中通过

mol电子。

(2)如图I,其他条件不变，若将CuCb溶液换为NH4cl溶液，石墨电极的反

应式为,

这是由于NH4cl溶液显（填“酸性”“碱性”或“中性”）,用离子方

程式表示溶液显此性的原因：

（3）如图H,其他条件不变，将图I中盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则

乙装置中石墨（1）为（填“正”“负”“阴”或“阳”）极，乙装置中

与铜线相连的石墨（2）电极上发生反应的反应式为

（4）将图H乙装置中CuCb溶液改为加入400mLeuSO4溶液，一段时间后，若

电极质量增重1.28g,则此时溶液的pH为

（不考虑反应中溶液体积的变化）。

解析（l）Fe是活泼电极，失电子被氧化生成Fe2+,石墨是惰性电极，溶液中

Cu?+在石墨电极得电子被还原生成Cu,故该原电池的反应为Fe+Cu24=Fe2++

Cu0工作过程中，Fe作负极，电极反应式为Fe—2e-=Fe2+,铁电极质量减少；

石墨作正极，电极反应式为。]2++2广=01,石墨电极质量增加；设两电极质量

相差12g时电路中转移电子为xmol,则有xmolX/X56g-moli+xmolX]X64

gmor,=12g,解得x=0.2o

（2）NH4Cl溶液中NH：发生水解反应：NH：+H2O^NH3-H2O+H*,使溶

液呈酸性，故石墨电极（即正极）上发生的反应为2H++2e-=H2t。

（3）其他条件不变，若将盐桥换成弯铜导线与石墨相连成n形，则甲装置为原电

池，Fe作负极，Cu作正极；乙装置为电解池，则石墨（1）为阴极，石墨（2）

为阳极，溶液中CV■在阳极放电生成CE电极反应式为2c「-2e—==C12f。

（4）若将乙装置中电解质溶液改为加入400mLeuSCh溶液，则阴极反应式为Cu2

++2e-=Cu,当电极质量增重1.28g（即析出0.02molCu）时，电路中转移0.04

通电

mol电子。电解CuSCU溶液的总反应方程式为2CuSO4+2H2O2H2s04+

2Cu+O2t,则转移0.04mol电子时生成0.02molH2SO4，贝I有c（H'）=当署2£2

=0.1mol-L-1,pH=-1g0.1=1,故此时溶液的pH为1。

答案（1）Fe+Cu2+=Fe2++Cu0.2

（2）2H++2e==H2t酸性NH4+H2O^NH3»H2O+

（3）阴2CF-2e-=C12t（4）1

[B级拔高选做题]

12.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+C12=2AgClo下列说法正确的

是（）

A.正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-

B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01mole一时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子

解析根据电池总反应为2Ag+Cb=2AgCl可知，Ag失电子作负极，氯气在正

极上得电子生成氯离子。正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：Ch+2e

­=2C1~,故A错误；放电时，交换膜左侧银为负极失电子形成银离子与溶液中

的氯离子结合成AgCl沉淀，所以左侧溶液中有大量白色沉淀氯化银生成，故B

错误；根据电池总反应为2Ag+C12==2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池

的总反应不变，故C错误；放电时，当电路中转移0.01mol”时，交换膜在左侧

会有0.01mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01molAg失去

0.01mol电子生成银离子，根离子会与氯离子反应生成氯化较沉淀，所以氯离子

会减少0.01mol,则交换膜左侧溶液中共约减少0.02mol离子，故D正确；故选

Do

答案D

13.2013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（）

-Li

、Li•快肉子导体

、聚合物电解股

A.a为电池的正极

B.电池充电反应为LiMn2O4=Lii—xMmCh+xLi

C.放电时，a极锂的化合价发生变化

D.放电时，溶液中L「从b向a迁移

解析图示所给出的是原电池装置。A项，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，正确；B

项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C项，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，

不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极（a极）迁移，正确。

答案C

14.（1）高铁酸钾（KzFeCh）不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制

也在进行中，如图1是高铁电池的模拟实验装置：

图।

①该电池放电时正极的电极反应式为_____________________________________

若维持电流强度为1A,电池工作10min,理论消耗Zng（已知F=96500

C-mol'）0

②盐桥中盛有饱和KC1溶液，此盐桥中氯离子向移动（填“左”或

“右”）:若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向移动（填“左”或

“右”）o

③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优

点有________________________________________________________________

（2）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造

出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如下图所示，电池正极的电极

反应式是_____________________________________________________________

A是________

rMb

HiCI

心置||口辛7%稀的A溶液

1分;rA

11:..

浓的A溶液

（3）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如下图所示。该电

池中CP可以在固体介质NASICON（固溶体）内自由移动，工作时的移动方

向（填“从a至ijb”或“从b至lja”）,负极发生的电极反应式为

多孔电极a

|传感器|

NASICON

|多孔电极b|

解析(1)①放电时高铁酸钾为正极，正极发生还原反应，电极反应式为FeOF

+4H2O+3e=Fe(OH)3I+5OH；若维持电流强度为1A,电池工作十分钟,

转移电子的物质的量为IX10X60:96500=0.0062176(mol)。理论消耗Zn的质

量0.0062176mol+2X65g-mor,^0.2g(已知尸=96500Cmori)。

②电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以盐桥中氯离子向右移动;

若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。

③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优

点有使用时间长、工作电压稳定。

(2)该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失去电子，在负极发生氧化反

应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N2+8H++6e一=2NH1

氨气与HC1反应生成氯化镀，则电解质溶液为氯化核溶液。

(3)工作时电极b作正极，。2一由电极b移向电极a；该装置是原电池，通入一

氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失去电子发生氧化反应，电极反应式为

CO+O2_2e=CO2o

答案(1)①FeO1+4H2O+3e==Fe(OH)3I+5OH0.2

②右左

③使用时间长、工作电压稳定

(2)N2+8H++6e-=2NH4氯化钱

(3)从b到aCO+O2-2e-=CO2

培优训练14：有机合成与推断

1.盐酸去氧肾上腺素可用于防治脊椎麻醉及治疗低血压。盐酸去氧肾上腺素可由

化合物E制备得到，E的合成路线如下：

CH3OCH2CH2OCH2OCHO

C7I16O2CH30cH2cH20cH2cl

ANaOH水溶液

B

(CH)S=O+1-CH30cH2cH20cH2。

-NaH,DMSO

C

OHOH

CH3OCH9CH9OCH,OCHCH,NHCH3HO(JHCaNHCH.

V一

DE

回答下列问题:

(1)A的结构简式为,CH30cH2cH20cH2cl中的含氧官能团名称为

(2)C生成D的反应类型为o

(3)设计A―B,D-E两步的目的为。

(4)F是E的同分异构体，且属于氨基化合物，不能与FeCb溶液发生显色反应，

且分子中有5种不同化学环境的氢原子，则F共有种，写出其中一种同

分异