高中化學一輪復習：原電池、化學電源 學案

第九章電化學基礎

第一節(jié)原電池、化學電源

【高考新動向】

考點梳理(三年26考高考指數(shù):★★★★★)

L了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。

2.了解常見的化學電源的種類及其工作原理。

【考綱全景透析】

一、原電池

1、定義：把化學能轉化為電能的裝置

2.實質：一個能自發(fā)進行的氧化還原反應。

3.原電池的形成條件

構成前提：兩個電極中至少有一個可以和電解質溶液自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應

(1)活動性不同的金屬(其中一種可以為非金屬，即作導體用)作電極。

(2)兩電極插入電解質溶液中。

(3)形成閉合回路。(兩電極外線用導線連接，可以接用電器。)

4.原理：

III

電極名稱負極正極

電極材料ZnCu

電極反應Zn——2e-====Zn2+Cu2++2e-==Cu

反應類型氧化反應還原反應

電子方向和電流方向電子從負極流出經(jīng)外電路流入正極；

電流從正極流出經(jīng)外電路流入負極。

5.兩種裝置的比較

裝置I中還原劑Zn與氧化劑Cuz+直接接觸，易造成能量損耗；裝置II能避免能量損耗；裝置II中鹽橋的作

用是提供離子遷移通路，導電。

二、常見的化學電源

1.一次電池(堿性鋅鎰干電池)

反應原理：負極：ZnZn+20H---2e-====Zn(OH)

2

正極：MnO2MnO+2HO+2e-====2MnOOH+2OH-

222

總反應式：Zn+2MnO+2H0====2MnOOH+Zn(OH)

222

2.二次電池(可充電電池)

鉛蓄電池為典型的可充電電池，其電極反應分為放電和充電兩個過程

(1)正負極材料

正極：PbO負極：Pb電解質：HSO溶液

224

(2)放電過程

負極：Pb(s)+S042-(aq)-2e—==PbS()4(s)氧化反應

+2-

正極.Pb02(s)+4H(aq)+S04-(aq)+2e====PbS04(s)+2H20(1)還原反應

放電過程總反應：Pb(s)+PbO2(s)+2H2S04====2PbS04(s)+2%0(1)

鉛蓄電池充電的反應則是上述反應的逆過程

（3）充電過程

陰極：PbS04(s)+2e====Pb(s)+SO：(aq)還原反應接電源負極

-+9-

陽極：2PbS04(S)+2H20-2e====PbO2(s)+4H+2s(aq)接電源正極氧化反應

充電過程總反應：2PbsO4(s)+2H20⑴====Pb(s)+PbO2(s)+2H2sO4(⑹

鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbO+2HSO可告2PbSO+2H0

42

22充電1

3.燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。

酸性堿性

負極反應式-+

2H2-4e==4H2H2+40H~-4e~==4H20

正極反應式+-

02+4H+4e====2H20+2H2。+4e==40H

總反應式2H+0=2H0

222

【熱點難點全析】

※考點一原電池的構成和電極反應式的書寫

L原電池的構成

兩極是導體且存在活動性差異（燃料電池的電極一般為惰性電極）；兩極要用導線連接起來（或直接接觸）插

入電解質溶液中；必須有一個釋放能量的（自發(fā)的）氧化還原反應發(fā)生一作為電池反應。

【特別提醒】多池相連，但無外接電源時，兩極活動性差異最大的一池為原電池，其他各池可看做電解池。

2.原電池的正負極的判斷：

3.電極反應式的書寫

(1)一般電極反應式的書寫

；按照負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原

列物質

〈反應.判斷出電極反應產(chǎn)物,找出得失

標得失

I電子的數(shù)量

1電極產(chǎn)物在電解質溶液的環(huán)境中.應能

穩(wěn)定存在.如被性介質中生成的H應讓

其結合OH生成水.電極反應式要遵守

n(電荷守恒和質量守恒、電子守恒等加以配平

1電極產(chǎn)物在電解質溶液的環(huán)境中.應能

J穩(wěn)定存在.如堿性介質中生成的H應讓

其結合OH生成水.電極反應式要遵守

n(電荷守恒和質量守恒、電子守恒等加以配平

兩式加

兩電極反應式相加,與總反應對照驗證

驗總式|

(2)復雜的電極反應式的書寫

對于復雜的電極反應式可由電池反應減去負極反應而得到正極反應。此時必須保證電池反應轉移的電子數(shù)

等于電極反應轉移的電子數(shù)，即遵守電荷守恒和質量守恒和電子守恒規(guī)律。

復雜電極較簡單一極的

總反應式

反應式電極反應式

如CH4酸性燃料電池中，負極反應式為:

CH4+202===C02+2H20........總反應式

202+8H++8e-===4%0……正極反應式

+

CH4+2H2。-8e-===C02+8H……負極反應式

【高考警示鐘】(1)負極本身不一定都參加反應，如燃料電池中，作為負極的材料本身并不參加反應。

(2)不注意電解質溶液的成分，容易誤寫電極反應式，如A1負極，在酸性溶液中生成A13+,在堿性溶液中生成A102-。

⑶電子從負極經(jīng)外電路流向正極，但電子不能通過電解液，是通過陰陽離子的移動形成閉合回路。

(4)用總電極反應減去一極的電極反應時，須在兩式電子轉移數(shù)相等的前提下進行。

【典例1】(2011?海南，12改編)根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是()

6一

A.燒杯a中的溶液pH降低

B.燒杯b中發(fā)生氧化反應

C.燒杯a中發(fā)生的反應為2H++2e-===H

2

D.燒杯b中發(fā)生的反應為2C1--2e-===Cl

2

解析由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過導線，由Zn電極流向Fe電極，則0在Fe電極發(fā)生還原反應：

2

0,+2H00+4e-===40+,燒杯a中c(0H-)增大，溶液的pH升高。燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應：Zn—2e-===Zn

+o

答案B

※考點二原電池工作原理的應用

1.比較不同金屬的活動性強弱

根據(jù)原電池原理可知，在原電池反應過程中，一般活動性強的金屬作負極，而活動性弱的金屬(或碳棒)

作正極.若有兩種金屬A和B,用導線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A極溶解，

而B極上有氣體放出，說明在原電池工作過程中，A被氧化成陽離子而失去電子作負極，B作正極，則金屬A

的金屬活動性比B強.

2.加快化學反應速率

由于原電池將氧化還原反應拆成兩個半反應且有電流產(chǎn)生，因而反應速率加快.

如Zn與稀H2s04反應制氫氣時，可向溶液中滴加少量CuS04溶液，形成Cu—Zn原電池，加快反應進行.

3.用于金屬的防護

使需要保護的金屬制品作原電池正極而受到保護。例如要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導線

將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。

4.設計制作化學電源

設計原電池時要緊扣構成原電池的條件.

(1)首要將已知氧化還原反應拆分為兩個半反應；

(2)根據(jù)原電池的電極反應特點，結合兩個半反應找出正負極材料(負極就是失電子的物質，正極用比負極

活潑性差的金屬或導電的非金屬如石墨)及電解質溶液

①電極材料的選擇

在原電池中，選擇活潑性較強的金屬作為負極；活潑性較弱的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極

必須導電。一般來說，負極應該跟電解質溶液發(fā)生反應。

②電解質溶液的選擇

電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應，或者電解質溶液中溶解的其他物質能與負極發(fā)生反應（如溶解于

溶液中的空氣）。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行（中間連接鹽橋），則左右兩個容器中的電解質

溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如在Cu-Zn-硫酸構成的原電池中，負極Zn浸泡在含有Zn外的電解質溶

液中，而正極Cu浸泡在含有Cu?+的電解質溶液中。

（3）按要求畫出原電池裝置圖。

如根據(jù)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+設計原電池：

cunhc（Ag等）

含F(xiàn)03+的溶液

負極：Cu-2e-====Cu2+

正極：2Fe,++2e-====2Fe2+

【高考警示鐘】（1）能設計成原電池的反應一定是放熱的氧化還原反應，吸熱反應不可能將化學能轉化為電能。

⑵利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于

酸的量。

⑶設計原電池時，負極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以。

【典例2】控制適合的條件，將反應2Fe3++2『口□2FN+U設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正

確的是（）

A.反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應

B.反應開始時，甲中石墨電極上Fe3+被還原

C.電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)

D.電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeC5固體，乙中的石墨電極為負極

【答案】D

【高考零距離】

[2012年高考】

1、（2012?四川高考?11）11.一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為

CHCHOH-4e-+HO===CHCOOH+4H+。下列有關說法正確的是

3223

A.檢測室，電解質溶液中的"+向負極移動

B.若有0.4mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48L氧氣

C.電池反應的化學方程式為：CHCHOH+O====CHCOOH+HO

32232

D.正極上發(fā)生的反應是：。+4e+2H0====4OH

22

【解題指南】燃料電池燃料總是在負極上反應，氧氣在正極上反應時注意電解質溶液的酸堿性。

【解析】選C。正極反應為：0/4H++4c-=2H,0,負極反應生成氫離子,正極上消耗氫離子，因此氫離子應該

向正極移動；由正極反應方程式中的比例關系可知，每轉移0.4mol電子，反應掉氧氣0.Imol即2.24L;

將電池的正負極反應方程式相加即可得C項。

2、（2012?山東高考?13）下列與金屬腐蝕有關的說法正確的是

A.圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重

B.圖b中，開關由M改置于N時，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小

C.圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大

D.圖d中，Zn-MnO,干電池自放電腐蝕主要是由MnO,的氧化作用引起的

【解題指南】解答本題時應理解原電池工作原理，電化學腐蝕和普通化學腐蝕的快慢不同的原因。

【解析】選B。A項，因溶液具有均一性，燒杯底端的溶液的濃度與上端相同，故腐蝕速度相同，A錯誤；

B項，由M改置于N后，鋅作原電池的負極，Cu-Zn合金應充當原電池的正極，明顯受到了一定的保護，

腐蝕速度減小，B正確；C項，接通開關時，鋅作原電池的負極，腐蝕速率變大，但是氣體不在鋅上（負

極）產(chǎn)生，而是在伯上（正極）產(chǎn)生，C錯誤；D項，Zn-MnO干電池發(fā)生放電反應，導致Zn被腐蝕，主要

2

原因是鋅發(fā)生氧化反應，體現(xiàn)了鋅的還原性，D錯誤。

3、（2012?大綱版全國卷?11）①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池，①②相連

時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極，②④相連時，②有氣泡逸出；③④相連時，③

的質量減少，據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是

A①③②④B①③④②C③④②①D③①②④

【解題指南】解答本題時應掌握電化學原理的有關知識

【解析】選B。

選項具體分析結論（金屬活動性）

A電流從②流向①，①為負極①〉②

B①③相連時③為正極①冷

C②④相連時②上有氣泡逸出，②為正極④〉②

D③④相連時③的質量減少，③為負極③〉④

4、（2012?北京高考72）人工光合作用能夠借助-太陽能，用C0?和H0來制備化學原料。下圖是通過人

工光合作用制備HC00H的原理示意圖，下列說法不正確的是

催

化

劑

a

質子交換膜

A.該過程是將太陽能轉化為化學能的過程

B.催化劑a表面發(fā)生氧化反應，有02產(chǎn)生

C.催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強

D.催化劑b表面的反應是CO2+2H++2e=HCOOH

【解題指南】解答本題時應注意以下三個方面：

（1）能從題目所給的電子、電流方向快速判斷原電池的正、負極。

（2）熟練的寫出原電池的正、負極的電極反應式和電池反應式。

（3）兩極附近的酸（堿）性變化要從電極反應式得出。

【解析】選Co題中沒有外加電源，應是原電池裝置，由給出的反應物和生成物得出電池反應為

2CO2+2H0=2HC00H+0o,再根據(jù)電子從a流向b,a為負極，電極反應式是2H.0-4e-9+如，由于產(chǎn)生H+,

其附近酸性增強；b是正極，電極反應式是叱+2H++2e=HCOOH，由于消耗H,,其附近酸性減弱。

5、(2012?江蘇高考?10)下列有關說法正確的是

A.CaCO/s)=Ca0(s)+C0jg)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的AHVO

B.鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹

C.N(g)+3H2(g)-2NH(g)AH<0,其他條件不變時升高溫度，反應速率V包)和氫氣的平衡轉化率均

增大

D.水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是放熱反應

【參考答案】B

【分析】本題是化學反應與熱效應、電化學等的簡單綜合題，著力考查學生對婚變、焰變，水解反應、原

電池電解池、化學反應速率的影響因素等方面的能力。

A.分解反應一般是常識吸熱反應，燃變、焰變都大于零，僅在高溫下自發(fā)。內(nèi)容來源于《選修四:P34-P36

中化學方向的判斷。

B.鐵比銅活潑，組成的原電池中鐵為負極，更易被氧化。

C.據(jù)平衡移動原理，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡轉化率減小。

D.水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是吸熱反應，越熱越電離，水的離子積常數(shù)

Kw隨著溫度的升高而增大。

【解題指南】解答本題時應注意深刻理解有關原理，利用相關原理分析具體問題。

【解析】選B。

選項具體分析結論

A不能自發(fā)進行說明該反應△G=4H-T4S不小于零，該反應△$〉()，AH>0錯誤

B鐵比銅活潑，鍍層受損后，形成原電池鐵作負極，更易腐蝕正確

C合成氨為放熱反應，升高溫度，反應速率加快，氫氣轉化率變小(平衡逆向移動)錯誤

D水的離子積隨溫度升高增大，說明水電離吸熱錯誤

6、(2012?江蘇高考?20)(14分)鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質及合金在生產(chǎn)生活中的應用日

趨廣泛。

(1)真空碳熱還原-氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關的熱化學方程式如下：

A190；J(S)+AlCls(g)+3C(s)=3A1C1(g)+3C0(g)AH=akJ?mol-i

3AlCl(g)=3Al(l)+AlCl3(g)AH=bkJ-mol-i

①反應A1,3(S)+3C(S)=2Al⑴+3C0(g)的△!!=.kJ?mol(用含a、b的代數(shù)式表示)。

②AIR是反應過程的中間產(chǎn)物。AIR與鹽酸反應(產(chǎn)物之一是含氫量最高的燒)的化學方程

式O

(2)鎂鋁合金(M%A1J是一種潛在的貯氫材料，可在氮氣保護下，將一定化學計量比的Mg、Al單質在一定

溫度下熔煉獲得。該合金在一定條件下完全吸氫的反應方程式為

Mgi?Ali2+17H=17MgH+12AL得到的混合物Y(17MgH,+12A1)在一定條件下釋放出氫氣。

①熔煉制備鎂鋁合金時通入瀛氣的目的是0

②在6.Omol-L-iHCl溶液中，混合物Y能完全釋放出Ho1molMgA」完全吸氫后得到的混合物Y與上

述鹽酸完全反應，釋放出’的物質的量為—

③在0.5mol?L-iNaOH和1.0mol?L-iMgCl溶液中，uMgH.*Al(Otf>,

■MgfOH),?*4HjO

混合物Y均只能部分放出氫氣，反應后殘留固體物質X-射線衍射譜圖如右圖所示(X-

射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質是否存在，不同晶態(tài)物質出現(xiàn)衍射峰的衍射角不

GOME

同)。在上述NaOH溶液中，混合物Y中產(chǎn)生氫氣的A1電極AgO/Ag電極▲瓜,

lb2030405060

主要物質是2*衍射角/度

_(填化學式)。NaOH/NaAlO：

——馬——

(3)鋁電池性能優(yōu)越，Al-AgO電池可用作水下

隔膜

動力電源，其原理如右下圖所示。該電池反應

的化學方程式為：

【參考答案】

⑴①a+b②A1￡+12HC1=4A1C13+3CHt

⑵①防止MgAl被空氣氧化②52moi③Al

(3)2Al+3AgO+2NaOH=2NaA10+3Ag+H0

【分析】本題以新能源、新材料為背景涉及元素化合物性質、熱化學方程式和電極反應方程式的書寫、讀

圖讀表計算與分析的綜合題，是以常見物質相關的化學知識在生產(chǎn)、生活中具體運用的典型試題。

【備考提示】高三復習一定要關注社會、關注生活、關注新能源新材料、關注環(huán)境保護與社會發(fā)展，適度

加強綜合訓練，把學生的能力培養(yǎng)放在高三復習的第一位。

【解題指南】解答本題時應注意題目提供的信息，結合相關化學原理和涉及到的物質的性質，分析解決具

體問題。

【解析】

(1)①將題給的兩個熱化學方程式相加；②含氫量最高的煌為甲烷，由質量守恒推知另一產(chǎn)物為氯化鋁;

(2)①鎂、鋁性質活潑，通入氨氣防止鎂、鋁與空氣反應；

②與鹽酸反應后將釋放出吸收的17moi氫氣，另外，鎂與鹽酸反應生成17moi氫氣，鋁與鹽酸反應生成18moi

氫氣，共52moi氫氣；

③鎂不與氫氧化鈉溶液反應，鋁可以與氫氧化鈉溶液反應；

(3)原電池負極發(fā)生氧化反應(鋁被氧化)，正極發(fā)生還原反應(氧化銀中的銀被還原)，結合電解質溶

液可知，鋁轉化為偏鋁酸鈉；

【答案】

(1)?a+A?AI4C3+12HCI=^=4Ai(：l3+3CH4]

(2)①防止Mg、AI被空氣轉化②52mol③Al

(3)2AI+3Ag()+2Na()II—21NaAI(),+3Ag+H,()

7、（2012?海南高考?16）16.（9分）

新型高效的甲烷燃料電池采用鉗為電極材料，兩電極上分別通入CH,和電解質為KOH溶液。某研

究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示。

回答下列問題：

(1)甲烷燃料電池正極、負極的電極反應分別為__、O

(2)閉合K開關后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生.其中b電極上得到的是,電解氯化鈉溶液的總反

應方程式為；

(3)若每個電池甲烷通入量為1L(標準狀況)，且反應完全，則理論上通過電解池的電量為_________(

法拉第常數(shù)F=9.65X10￡?mol-i,列式計算)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為_L(標準狀況)。

【解析】(1)在堿性環(huán)境下，該燃料電池的總反應為：

CH+20+20H-=C02-+3H0,正極反應為：20+4H0+8e-=80H-,則兩式相減得出負極反應為：CH+100H—

4232224

8e-=C02-+7H0?

32

(2)根據(jù)圖示得知該裝置中兩個串聯(lián)的電源和一個電解池，由于甲烷發(fā)生氧化反應因而與甲烷相連的電

解池的b極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣。

(3)Imol甲烷氧化失去電子8mol,電量為8X9.65X10￡,因題中燃料電池是串聯(lián)的，但電子的傳遞只

能用一個電池計算，由于甲烷失去電子是氯離子失電子數(shù)的8倍，所以CH~4C1。

42

【答案】

(1)20+4H0+8e-=80HCH+100H—8e-=C02-+7H0

22432

電解

(2)H2NaCl+2H0=2NaOH+Ht+Clt

2222

(3)-----------x8x9.65x104C*mol-i=3.45x104C4L

22.4?mol-i

[2010-2011高考】

1.(2011?福建高考?11).研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金

屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是

A.水既是氧化劑又是溶劑B.放電時正極上有氫氣生成

C.放電時0H-向正極移動D.總反應為：2U+2HO^lLiOH+HT

22

【答案】選C?！窘馕觥拷獯鸨绢}要明確如下三點：

(1)一般是活潑金屬作原電池的負極失去電子，發(fā)生氧化反應；

(2)一般是溶液中的陽離子移向正極得到電子，發(fā)生還原反應；

(3)金屬鋰是一種活潑的堿金屬，容易和水反應放出氫氣。

金屬鋰比鐵活潑，作原電池的負極，電極反應式為：

Li—e-=Li+,LiOH溶液中的陽離子有Li+和H+,由于氧化性H+>Li+,所以正極反應是：2H++2e-^HJ,

由于H+來自于水的電離，所以H+放電的同時溶液中產(chǎn)生了0H-,即該反應的總反應為：2Li+2H,0=

2L10H+Ht,水既是氧化劑又是溶劑。在原電池的放電過程中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，

所以0H-向負極移動，C選項錯誤。

2.(2011?海南高考?6)一種充電電池放電時的電極反應為：H+20H—2e-^2H0NiO(OH)+H0+e

-=Ni(OH)JOH-當為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應是()。

A.H0的還原B.NiO(0H)的還原

2

C.H的氧化D.Ni(0H)的氧化

22

【答案】選D?！窘馕觥拷獯鸨绢}要明確以下三點：

(1)可充電電池在充、放電時所依據(jù)的原理；

(2)電解池中電極的名稱和規(guī)定；

(3)電極上發(fā)生反應的反應類型。

放電

由題意知，電池總反應為H+2NiO(0H)”充電Ni(0H)。

22

可充電電池在充電時，實際上起一個電解池的作用，與外電源正極連接的電極是陽極，發(fā)生氧化反應，與

放電時的正極反應相反，可知Ni(0H)在反應中失電子被氧化，發(fā)生氧化反應。

2

3.(2011?新課標全國卷-11)鐵銀蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：

Fe+Ni0+3H0=Fe(OH)+2Ni(OH)

23222

下列有關該電池的說法不正理的是

A.電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni,3，負極為Fe

B.電池放電時，負極反應為Fe+20H-2e=Fe(OH)

2

C.電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低

D.電池充電時，陽極反應為2Ni(OH)+20H-2e-=Ni0+3H0

2232

【答案】選c。

【解析】解答本題時應注意電池放電時為原電池，失去電子的為負極反應；充電時為電解池，失去電子的

為陽極反應。

選項具體分析結論

可充電電池中活潑金屬失去電子，為負極，得到電子的NiO為正極，因為放電

A23正確

時電極產(chǎn)物為氫氧化物，可以判斷電解液為堿性溶液。

放電時，負極鐵失去2個電子，生成Fe?+,因為電解液為堿性溶液，所以電極

B正確

反應為：Fe+20H-2e-=Fe（0H）

2

C充電時，陰極發(fā)生還原反應：Fe（OH）2+2e-=Fe+20H-,所以電極附近pH增大錯誤

電池充電時，陽極發(fā)生氧化反應，由Ni（0H）2轉化為電2（）3，反應方程式為：

D正確

2Ni（OH）+20H-2e-=Ni0+3H0

2232

4.（2010?全國卷1）右圖是一種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個點極由有機光敏燃料（S）涂

覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉗構成，電池中發(fā)生的反應為:

TiO/S一科今TiO/S*（激發(fā)態(tài)）

22

TiO/S*——>TiO/S++e-

22

I-+2e-------->31-

3

2TiO/S++3I-------->2TiO/S+I-

223

下列關于該電池敘述,送的是：

A.電池工作時，是將太陽能轉化為電能

B.電池工作時，I-離子在鍍鉗導電玻璃電極上放電

C.電池中鍍鋁導電玻璃為正極

D.電池的電解質溶液中「和L-的濃度不會減少

【答案】B

【解析】B選項錯誤，從示意圖可看在外電路中電子由負極流向正極，也即鍍鉗電極做正極，發(fā)生還原反

應：I「2e-=3L；A選項正確，這是個太陽能電池，從裝置示意圖可看出是個原電池，最終是將光能轉化為

化學能，應為把上面四個反應加起來可知，化學物質并沒有減少；C正確，見B選項的解析；D正確，此

_還原一

太陽能電池中總的反應一部分實質就是：］氧化31-的轉化（還有1/1-另一部分就是光敏有

機物從激發(fā)態(tài)與基態(tài)的相互轉化而已，所有化學物質最終均不被損耗！

【命題意圖】考查新型原電池，原電池的兩電極反應式，電子流向與電流流向，太陽能電池的工作原理,

原電池的總反應式等，還考查考生變通能力和心理素質，能否適應陌生的情境下應用所學知識解決新的問

題等

5.（2010?浙江卷）Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應式為：

2Li++FeS+2e-=LiS+Fe有關該電池的下列中，正確的是

2

A.Li-Al在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價為+1價

B.該電池的電池反應式為：2Li+FeS=LiS+Fe

2

C.負極的電極反應式為Al-3e=A13+

D.充電時，陰極發(fā)生的電極反應式為：Lis+Fe-2e-=2Lz++FeS

2

【答案】c

【解析】

本題涵蓋電解池與原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應式書寫等問題。根據(jù)給出的正極得電子的

反應，原電池的電極材料Li-Al/FeS可以判斷放電時（原電池）負極的電極反應式為Al-3e=A13+。A、Li

和Al分別是兩極材料。B、應有A1的參加。D、應當是陽極失電子反應。

6.（2010?廣東理綜卷）銅鋅原電池（如圖9）工作時，下列敘述正確的是

A正極反應為：Zn—2e-=Znz+

B電池反應為：Zn+Cu2+=Zm++CU

C在外電路中，電子從負極流向正極

D鹽橋中的K+移向ZnSO溶液

4

【答案】BC

【解析】Zn是負極，故A錯；

電池總反應和沒有形成原電池的氧化還原反應相同，故B正確；

根據(jù)閉合回路的電流方向，在外電路中，電子由負極流向正極，故C

正確；

在溶液中，陽離子往正極移動，故D錯誤。

7.（2010?江蘇卷）右圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下

圖9

列說法正確的是

A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉化

B.裝置Y中負極的電極反應式為:O+2H0+4e-=40H-

22

C.裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生

D.裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質的零排放，并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉化

【答案】C

【解析】本題主要考查的是電化學知識。A項，在該裝置系統(tǒng)中，有四種能量轉化的關系，即太陽能、電

能、化學能和機械能之間的相互轉化；B項，裝置Y為氫氧燃料電池，負極電極反應為H-2e-+20H-=2H0；

22

C項，相當于用光能電解水，產(chǎn)生H,和Q,實現(xiàn)燃料(H.)和氧化劑(0.)的再生；D項，在反應過程中，

有能力的損耗和熱效應的產(chǎn)生，不可能實現(xiàn)化學能和電能的完全轉化。綜上分析可知，本題選C項。

8.(2011?山東高考?29)科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。

(1)實驗室可用無水乙醛處理少量殘留的金屬鈉，化學反應方程式為0要清洗附著在試管壁上

的硫，可用的試劑是o

(2)如圖為鈉高能電池的結構示意圖，該電池的工作溫度為320℃左右，電池反應為2Na+xS=NaS,

2X

正極的電極反應式為oM(由Na/和A1旦制得)的兩個作用是—o與鉛蓄電池相比，當消耗相

同質量的負極活性物質時，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的_倍。

(3)NaS溶液中離子濃度由大到小的順序為，向該溶液中加入少量固體CMS。，溶液PH

24

(填“增大”、“減小”或“不變”)，NaS溶液長期放置有硫析出，原因為(用離子方程式表示)。

2

【解析】根據(jù)總的電池反應書寫電極反應式；NaS溶液長期放置有硫生成一定有氧氣參加。

2

(1)2CHCH0H+2Na-2cHCHONa+HfCS或熱的NaOH溶液

323222

(2)正極的電極反應式為：xS+2e=S2-,M的作用一是導電，二是因鈉與硫易反應，故它起到隔離作用；鈉

X

高能電池中負極為鈉,有23g鈉消耗釋放Imole-,則207g鈉消耗時轉移207/23mole-,鉛蓄電池的電極反

應為：Pb+PbO?+2H2so4=2PbS04+2H,0,鉛蓄電池中鉛是負極，207g鉛消耗時轉移2moie-,故鈉硫電池的理論

放電量是鉛蓄電池的：207/23：2=4.5倍。

(3)根據(jù)電離與水解的知識可判斷：c(Na+)>c(Sz-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H+),加入少量固體CMS。后，

4

溶液中發(fā)生離子反應：Cu2++S2-=CuS3,由于c(Sz-)降低,故由S?-水解產(chǎn)生的0H-量減小，c(OH)變小，c(H+)

變大，溶液的pH減??；NaS溶液長期放置所發(fā)生的化學反應方程式為2NaS+0+2H0=4Na0H+2S故離子

2222

方程式為2S2-+0+2H0=40H-+2SJ。

22

［答案］(1)2CHCH0H+2Na-2cHCHONa+HtCS或熱的NaOH溶液

323222

(2)xS+2e=S2-(或2Na++xS+2e-=NaS)導電和隔離鈉與硫4.5

x2x

(3)c(Na+)>c(S2-)>c(OH)>c(HS-)>c(H+)減小2s2-+0+2H0=40H-+2SI

22

9.(2011?江蘇高考?18)Ag.O,是銀鋅堿性電池的正極活性物質，可通過下列方法制備：在KOH溶液中加

入適量AgNO溶液，生成AgO沉淀，保持反應溫度為80℃,邊攪拌邊將一定量KSO溶液緩慢加到上述混

32228

合物中，反應完全后，過濾、洗滌、真空干燥得到固體樣品。反應方程式為

△

2AgN0+4K0H+KS0，Ag0I+2KNO+2KSO+2H0

3228223242

回答下列問題：

(1)上述制備過程中，檢驗洗劑是否完全的方法是

(2)銀鋅堿性電池的電解質溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Aga轉化為Ag,負極的Z〃轉化為

KZ〃(OH),寫出該電池反應方程式：_____________________________.

24

(3)準確稱取上述制備的樣品(設僅含AgJ,和Ag")2.558g,在一定的條件下完全分解為Ag和0,,得到

224.0mL(標準狀況下)。計算樣品中Ag/,的質量分數(shù)(計算結果精確到小數(shù)點后兩位)。

【解析】解答本題時應抓住題給信息，明確題目要求，分析發(fā)生的化學反應，結合相關化學原理，回答相

關問題。

【答案】

(1)檢驗相關離子是否存在，就可以檢驗洗滌是否完全；

(2)根據(jù)電池正、負極反應的物質和電解質溶液，分析反應物和生成物，根據(jù)電子守恒進行配平；

(3)

224.0ml

■1.000x10"mol

22.4L/m>IxlO(X)ml/l.

設樣品中\(zhòng)lt.O,的物質的ht為x.的物質的網(wǎng)為,

248f/nx?lxx*232588.

ye|.000x|0:m<j

xs9.5(X)xl()'mol

y>I.OO()xlO'nml

八、Ag.O.)9.5OOxlO'n?<>lx248i/mol?

M(Ag.()；)?,l-0.9n1t

f*i(frmi)2.588g

【答案】(1)取少許最后一次洗滌濾液，滴入1?2滴Ba(N03)溶液，若不出現(xiàn)白色沉淀，表示已經(jīng)洗滌

完全(或取少許最后一次洗滌濾液，滴入1?2滴酚麟溶液，若溶液不顯紅色，表示已經(jīng)洗滌完全)

△

(2)AgO+2Zn+4K0H+2H02KZn(OH)+2Ag

22224

(3)0.91

10.(2010?安徽卷)(14分)鋰離子電池的廣泛應用使回收利用鋰貨源成為重要課題：某研究性學習小組

對廢舊鋰離子電池正極材料(LiMnO、碳粉等涂覆在鋁箔上)進行資源回收研究，設計實驗流程如下：

24

(1)第②步反應得到的沉淀X的化學式為0

(2)第③步反應的離子方程式是___________________________o

(3)第④步反應后，過濾Li/()3所需的玻璃儀器有

若過濾時發(fā)現(xiàn)濾液中有少量渾濁，從實驗操作的角度給出兩種可能的原因：

(4)若廢舊鋰離子電池正極材料含LiNBO的質量為18.1g第③步反應中加入20.0mL3.Omol?J的HSO

2424

溶液。定正極材料中的鋰經(jīng)反應③和④完全為LiC03,剩至少有Na/Os參加了反應。

【答案】(1)Al(0H)

3

(2)4LiMn0+0+4H+=4Li++8MnO+2H0

24222

(3)漏斗玻璃棒燒杯；濾紙破損、濾液超過濾紙邊緣等

(4)5.3

【解析】第一步就是鋁溶解在氫氧化鈉溶液中第二步就是偏鋁酸鈉與二氧化碳生成氫氧化鋁，第三步是

氧化還原反應，注意根據(jù)第一步反應LiMn0不溶于水。

24

第(4)小題計算時要通過計算判斷出硫酸過量。

【考點提升訓練】

一、選擇題

1.某原電池總反應的離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+,則下列組合中不能實現(xiàn)該原電池反應的是

A.正極為C,負極為Be,電解質溶液為尸eS。溶液

4

B.正極為C,負極為Fe,電解質溶液為尸e(N。)溶液

32

C.正極為負極為Fe,電解溶液為bea溶液

3

D.正極為Ag,負極為Fe,電解質溶液為/e(S。)溶液

243

【答案】A

2.(2013?六安一中月考)將潔凈的金屬片A、B、C、D分別放置在浸有某種鹽溶液的濾紙上面并壓緊(如

圖所示)。在每次實驗時，記錄電壓指針的移動方向和電壓表的讀數(shù)如下：

已知構成兩電極的金屬其金屬活潑性相差越大，電壓表的讀

數(shù)越大。

金屬電子流動方向電壓/V

甲甲fCu+0.78玻璃板

乙Cu->乙-0.15

丙丙—Cu+1.35

TTfCu+0.30

請依據(jù)記錄數(shù)據(jù)判斷，下列有關說法正確的是（）

A.在四種金屬中丙的還原性最強

B.金屬乙能從硫酸銅溶液中置換出銅

C.甲、丁若形成原電池時，甲為正極

D.甲、乙形成合金時，將該合金露置在空氣中，乙先被腐蝕

【答案】A

3.（2012?豫南九校摸底）固體氧化物燃料電池（SOFC）以固體氧化物（能傳導。2一）作為電解質，其工作

原理如圖所示。下列關于固體燃料電池的有關說法正確的是

剩余燃料氣

燃料氣一

接觸面一

空氣或氧氣一

由秘h梆汕與

A.電極b為電池負極，電極反應式為O2+4e-=2O2—

B.固體氧化物的作用是讓電子在電池內(nèi)通過

C.若H2作為燃料氣，接觸面上發(fā)生的反應為：H2+2OH-4e-=2H++H2O

D.若C2H4作為燃料氣，接觸面上發(fā)生的反應為：C2H4+6O2-12e=2CO2+2H2O

【答案】D

4.（2013?本溪一中月考）下圖為某原電池的結構示意圖，下列說法中不正確的是（）

A.原電池工作時的總反應為Zn+Cu2+==