易錯專題12 原電池反應(yīng)及應(yīng)用（原卷版）-2024-2025學(xué)年高二化學(xué)易錯題典例精講與習(xí)題精練（人教版2019選擇性必修1）

易錯專題12原電池反應(yīng)及應(yīng)用聚焦易錯點：?易錯點一雙液電池?易錯點二原電池原理的應(yīng)用典例精講易錯點一雙液電池【易錯典例】例1（2023上·安徽蕪湖·高二安徽師范大學(xué)附屬中學(xué)?？茧A段練習(xí)）關(guān)于下圖所示的原電池，下列說法正確的是()A.電子從鋅電極通過電流表流向銅電極B.鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C.鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)；銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是2H＋＋2e－=H2↑D.取出鹽橋后，電流表仍會偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變【解題必備】1.單液電池和雙液電池（Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu）（1）如果不用鹽橋，除了發(fā)生原電池反應(yīng)外還發(fā)生鋅和銅離子的直接的置換反應(yīng)，會使部分化學(xué)能以熱能的形式轉(zhuǎn)化掉，而鹽橋的使用可以避免鋅和銅離子的直接接觸，從而避免了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，提高電池效率。（2）選擇鹽橋中的電解質(zhì)的原則是高濃度、正負離子遷移速率接近相等，且不與電池中溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，常采用KCl、NH4NO3和KNO3的飽和溶液，鹽橋的作用是避免鋅和銅離子的直接接觸；使兩個半電池構(gòu)成閉合回路；能使原電池產(chǎn)生較持續(xù)、穩(wěn)定的電流；能提高電池的使用效率。2.原電池正、負極的判斷方法判斷一個原電池中的正、負極，最根本的方法是失電子(發(fā)生氧化反應(yīng))的一極是負極，得電子(發(fā)生還原反應(yīng))的一極是正極。如果給出一個化學(xué)方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷，化合價升高發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負極，化合價降低發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極。根據(jù)電極材料的活潑性來判斷正負極，要注意電解質(zhì)溶液對原電池正負極的影響。例如Mg、Al、NaOH溶液構(gòu)成的原電池，Al為負極；Fe(或Al)、Cu、濃HNO3構(gòu)成的原電池，Cu為負極?！咀兪酵黄啤?．（2023·貴州·清華中學(xué)高二階段練習(xí)）控制合適的條件，將反應(yīng)設(shè)計成如圖所示原電池，下列判斷不正確的是A．雙液原電池的優(yōu)點是電流穩(wěn)定B．反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上被還原C．可以通過電流計讀數(shù)為零來判斷是否達到平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入固體，甲中石墨電極為正極易錯點二原電池反應(yīng)原理的應(yīng)用【易錯典例】例2（2023上·安徽合肥·高二合肥一中?？计谥校┠程骄炕顒有〗M想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性順序，有甲、乙兩位同學(xué)均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6mol·L－1的稀H2SO4中，乙同學(xué)將電極放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如圖所示。(1)寫出甲池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：負極__________，正極__________。(2)寫出乙池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：負極__________，正極__________，總反應(yīng)離子方程式為____________________________。(3)如果甲與乙兩位同學(xué)均認為“構(gòu)成原電池的電極材料若是金屬，則構(gòu)成負極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出________活動性更強，而乙會判斷出_____活動性更強(填寫元素符號)。(4)由此實驗，可得到如下哪些結(jié)論________。A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強C．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，已沒有實用價值D．該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)條件多變，應(yīng)具體問題具體分析(5)上述實驗也反過來證明了“利用金屬活動性順序表直接判斷原電池中正、負極”的做法不可靠，則請你提出另一個判斷原電池正、負極可行的實驗方案________________?！窘忸}必備】1.原電池原理的應(yīng)用（1）加快氧化還原反應(yīng)的速率。例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率加快。（2）比較金屬活動性強弱。例如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出a是負極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性a>b。（3）用于金屬的防護。如要保護一個鐵閘，可用導(dǎo)線將其與一鋅塊相連，使鋅作原電池的負極，鐵閘作正極。（4）設(shè)計化學(xué)電池。從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個電極。電解質(zhì)溶液一般能與負極反應(yīng)，或者溶解在溶液中的物質(zhì)(如O2)與負極反應(yīng)；電極材料一般較活潑的金屬作負極，較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。2.電極反應(yīng)式的書寫方法(1)定電極，標得失。按照負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H＋應(yīng)讓其結(jié)合OH－生成水。電極反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗總式。兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對照驗證?！咀兪酵黄啤?．（2023·湖南·衡陽縣第四中學(xué)高二開學(xué)考試）均為有毒氣體，對廢氣的資源化利用是目前的研究熱點。如圖甲為質(zhì)子膜燃料電池的示意圖，圖乙為利用原電池原理處理的示意圖。Ⅰ.根據(jù)圖甲，回答下列問題：(1)電池負極為_______(填“電極a”或“電極b”，下同)，發(fā)生還原反應(yīng)的電極為_______。(2)電極b的電極反應(yīng)式為_______；電池總反應(yīng)為_______。(3)當電路中通過8mol電子時，有_______mol經(jīng)質(zhì)子固體電解質(zhì)膜進入正極區(qū)。Ⅱ.根據(jù)圖乙，回答下列問題：(4)負極反應(yīng)式為_______。(5)利用該原理制得的化工原料C為_______(填化學(xué)式)。(6)處理32g，理論上需要消耗的體積為_______L(標準狀況下)。習(xí)題精練1．（2023上·江蘇南通·高二統(tǒng)考階段練習(xí)）下列有關(guān)電化學(xué)裝置或原理說法正確的是A．鉛蓄電池放電時，正負電極質(zhì)量均增大B．電解精煉銅時粗銅與電源的負極相連C．在鐵質(zhì)物品表面鍍鋅時，電解質(zhì)溶液中濃度減小D．海水中輪船表面生銹時，鐵主要發(fā)生析氫腐蝕2．（2023上·福建福州·高二福建省福州高級中學(xué)校考期中）以Fe[Fe(CN)6]為代表的新型可充電鈉離子電池，其放電工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．外電路通過0.2mol電子時，負極質(zhì)量變化為1.2gB．充電時，Mo箔接電源的正極C．充電時，通過離子交換膜從左室移向右室D．放電時，正極反應(yīng)式為3．（2023上·江蘇蘇州·高二江蘇省蘇州第一中學(xué)校階段練習(xí)）新華網(wǎng)報道，我國高溫固體氧化物燃料電池技術(shù)研發(fā)取得新突破。科學(xué)家利用該技術(shù)實現(xiàn)了廢氣資源回收能量，并得到單質(zhì)硫原理如圖所示，下列說法正確的是A．電極b為電池負極B．電極a上的電極反應(yīng)為：2H2S+2O2-_4e-=S2+2H2OC．該電池消耗1molH2S轉(zhuǎn)化成的電能理論上等于其燃燒熱值D．電路中每通過4mol電子，正極消耗448LH2S4．（2023上·湖南·高二嘉禾縣第一中學(xué)校聯(lián)考期中）一氧化氮-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的同時，實現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．Pt2電極的電勢高于Pt1電極的電勢B．燃料電池總反應(yīng)為C．Pt1電極附近發(fā)生的反應(yīng)為NO+2H2O+3e-=+4H+D．該電池放電時H+從Pt1電極通過質(zhì)子交換膜向Pt2電極移動5．（2023上·四川南充·高二閬中中學(xué)?？茧A段練習(xí)）有關(guān)下列裝置的說法不正確的是A．圖1所示不能構(gòu)成原電池B．圖2鋅錳干電池屬于一次電池，鋅作負極C．圖3是“紙電池”，Zn片失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)D．圖4電池Al電極反應(yīng)式為：Al-3e-+3H2O=Al(OH)3+3H+6．（2023上·山東·高二校聯(lián)考期中）近日，開發(fā)一種利用分子篩除去空氣中的、、等，獲得純氧氣并構(gòu)建鋰-氧氣電池，工作原理如圖。下列敘述正確的是A．放電時，b極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．放電時，空氣通入分子篩發(fā)生分解反應(yīng)生成C．充電時，b極反應(yīng)式為D．充電時，a極質(zhì)量凈減時，有陰離子由膜M左側(cè)向右側(cè)遷移7．（2023上·安徽合肥·高二合肥一中?？茧A段練習(xí)）Fe—空氣電池可用作電動車動力來源。某Fe—空氣電池的工作原理如圖所示，下列有關(guān)此電池放電時的說法正確的是A．碳材料為電池正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．當電路中轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，消耗2.24LO2C．負極的電極反應(yīng)式為Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2D．溶液中電子由Fe電極流向碳材料電極8．（2023上·江蘇蘇州·高二蘇州中學(xué)階段練習(xí)）氨氣是一種重要的化工原料，工業(yè)合成氨反應(yīng)為：，將上述合成氨反應(yīng)設(shè)計成燃料電池，工作原理如圖所示，其中用電器的稀的A溶液為電解質(zhì)溶液，下列說法錯誤的是A．a(chǎn)電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．A溶液中所含溶質(zhì)為，可用蒸發(fā)結(jié)晶的方法分離出AC．a(chǎn)電極發(fā)生的反應(yīng)為：D．導(dǎo)線中電流方向為a→b9．（2023上·福建福州·高二福州高新區(qū)第一中學(xué)（閩侯縣第三中學(xué)）校聯(lián)考期中）火星大氣中含有大量，一種有參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉和碳納米管作為兩極(如圖所示)，放電的總反應(yīng)為，下列說法不正確的是A．該電池的介質(zhì)可以選擇溶液B．金屬Na作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．正極反應(yīng)式：D．工作時電子從Na電極經(jīng)導(dǎo)線流向碳納米管電極10．（2023上·河北保定·高二校聯(lián)考期中）鋅錳干電池是生活中常用的電池，酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)分別如圖所示，下列說法錯誤的是A．鋅錳干電池屬于一次電池，用完不可隨意丟棄B．酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池放電過程中鋅均發(fā)生氧化反應(yīng)C．放電時，酸性鋅錳干電池的石墨電極上反應(yīng)為D．放電時，堿性鋅錳干電池正極反應(yīng)式為11．（2023上·河南鄭州·高二鄭州市第四十七高級中學(xué)校聯(lián)考期中）鈉離子電池比鋰離子電池更穩(wěn)定，造價更低。某鈉離子電池結(jié)構(gòu)如圖，已知電池反應(yīng)：。下列說法錯誤的是A．充電時，陽極的電極反應(yīng)式為B．放電時，負極的電極反應(yīng)式為C．充電時，外電路中每轉(zhuǎn)移0.2，理論上石墨烯上增重4.6gD．相同質(zhì)量的負極材料，鈉離子電池比鋰離子電池可以提供更多電量12．（2023上·浙江·高二溫州中學(xué)校聯(lián)考期中）近年來鈉離子電池備受關(guān)注。利用鈉離子在電極間“脫嵌”實現(xiàn)充放電的原理如圖所示，電池工作時總反應(yīng)為NaxC＋Na1－xMnO2C＋NaMnO2，下列說法不正確的是A．放電時，正極反應(yīng)為B．放電時，當電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，正極質(zhì)量增加23gC．充電時，電子由電源負極經(jīng)硬碳、電解液、NaMnO2流向電源正極D．若用該電池進行電鍍銅，鍍件應(yīng)與硬碳相連13．（2023上·江蘇蘇州·高二統(tǒng)考期中）下列有關(guān)原電池的說法不正確的是A．圖甲所示裝置中，鹽橋中的向盛有溶液的燒杯中移動B．圖乙所示裝置中，正極的電極反應(yīng)式為C．圖丙所示裝置中，使用一段時間后，鋅筒會變薄D．圖丁所示裝置中，使用一段時間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降14．（2023上·江蘇蘇州·高二統(tǒng)考期中）微生物燃料電池可用于凈化含鉻廢水，其工作原理如圖所示，該電池工作時，下列說法不正確的是A．M極是電池的負極B．在電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．N電極附近溶液的pH增大D．若參加反應(yīng)，則有從交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移15．（2023上·北京海淀·高二首都師范大學(xué)附屬中學(xué)?？计谥校╇姵刂胸摌O反應(yīng)物與電解質(zhì)溶液或正極反應(yīng)物接觸直接反應(yīng)會降低電池的能量轉(zhuǎn)化效率，稱為自放電現(xiàn)象。下列關(guān)于原電池和干電池的說法不正確的是A．兩者正極材料不同B．兩者負極反應(yīng)相同C．干電池中兩極反應(yīng)物間有隔膜防止自放電D．原電池中Zn與稀H2SO4存在自放電現(xiàn)象16．（2023上·北京豐臺·高二統(tǒng)考期中）下列裝置或過程能實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的是A．火力發(fā)電B．堿性鋅錳電池C．電池充電D．氫氧燃料電池17．（2023上·山東泰安·高二泰安一中?？茧A段練習(xí)）一種以液態(tài)肼()為燃料的電池裝置如圖所示，該電池用空氣中的氧氣作為氧化劑，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。下列關(guān)于該電池的敘述正確的是A．b電極是正極B．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式：C．放電時，電子從a電極經(jīng)過負載流向b電極D．電池工作時，從正極移向負極18．（2023上·河北邢臺·高二邢臺市第二中學(xué)校聯(lián)考期中）自重輕、體積小、容量大、使用安全、環(huán)保是新型電池的典型特點，回答下列問題：I．“阿波羅”飛船中使用的氫氧燃料電池部分結(jié)構(gòu)如圖所示。(1)電極采用多孔結(jié)構(gòu)的原因是；電池的正極為電極(填“a”或“b”)，其表面上發(fā)生的電極反應(yīng)為(填電極反應(yīng)式)。(2)“神舟”飛船是中國自行研制的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的載人飛船，其返回艙使用的是銀鋅蓄電池組。銀鋅電池結(jié)構(gòu)如圖所示，放電時總反應(yīng)為。電池放電時負極質(zhì)量(填“增大”、“減小”或“不變”)，電池放電時電解質(zhì)溶液的(填“增大”、“減小”或“不變”)。Ⅱ.非水系鋰氧()電池因其高能量密度而成為一種有前景的先進電池技術(shù)，其放電電池示意圖以及正極示意圖分別為圖1和圖2，隔膜a只允許計通過。(3)放電時，電池的總反應(yīng)為；電解液a不選用水溶液的原因可能是。(4)不考慮其他副反應(yīng)，若放電前兩電極質(zhì)量完全相同，放電時，電路中轉(zhuǎn)移，正、負電極的質(zhì)量之差為g(假設(shè)生成的不溶物全覆蓋在電極表面，生成的可溶物全部擴散至電解液中，參與電極反應(yīng)的物質(zhì)均過量)。19．（2023上·河南開封·高二統(tǒng)