2020届高考化学二轮复习原电池化学电源学案(1)

2020届高考化学二轮复习原电池化学电源学案(1)

‎【知识精讲】‎ 一、体系构建 二、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 Zn－2e－===Zn2＋‎ Cu2＋＋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。‎ 三、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。‎ 正极材料：碳棒。‎ 电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。‎ ‎2.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＋2OH－。‎ ‎3.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＋SO＋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)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)；‎ 正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。‎ ‎(2)充电时——电解池 阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)；‎ 阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(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＋===2H2O O2＋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。‎ ‎【典题精练】‎ 考点1、考查原电池的工作原理 例1．下列有关原电池的说法中正确的是(　　)‎ A．在内电路中，电子由正极流向负极 B．在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极 C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化 解析：A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。‎ 答案：D 误区警示：规避原电池工作原理的3个失分点 ‎(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。‎ ‎(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。‎ ‎(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。‎ 考点2、考查原电池正负极的判断及电极反应式的书写 例2．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6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑‎ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极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－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ 答案：B 练后归纳：判断原电池正、负极的5种方法 说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。‎ 考点3、考查原电池原理的应用 例3.4．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：‎ 方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__________。‎ 方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。‎ 正极反应式：__________________________________‎ 负极反应式：__________________________________‎ 方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案：____________(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理：________。‎ 解析：方案Ⅰ：铁与酸反应产生气泡，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而铜与酸不反应。‎ 方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。‎ 在负极：Fe失去电子变为Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋；在正极，溶液中的H＋获得电子变为H2,2H＋＋2e－===H2↑。‎ 方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单。‎ 将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(合理即可)‎ 答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ 方案Ⅱ：装置如图所示 ‎2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋‎ 方案Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 方法技巧：利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法 将A、B两种金属用导线连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活泼性A>B。‎ 考点4、考查新型电池——可充电电池的工作原理 例4．“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2。则下列说法正确的是(　　)‎ A．放电时，NiOOH发生氧化反应 B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极 C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－‎ 解析：放电时，NiOOH在正极上放电，发生还原反应，A错误；充电时，a电极作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a电极，B错误、C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。‎ 答案：C 解题技巧：4方面突破可充电电池 考点5、考查新型电池——燃料电池的工作原理 例5．如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是(　　)‎ A．该电池不能在高温下工作 B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋‎ C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H＋从阳极室进入阴极室 D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广 解析：高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。‎ 答案：C 解题规律：特定燃料电池电极反应式的书写与判断 第一步：写出电池总反应式。‎ 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。‎ 如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为 CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①‎ CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　②‎ ‎①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。‎ 第二步：写出电池的正极反应式。‎ 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：‎ ‎(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：‎ O2＋4H＋＋4e－===2H2O。‎ ‎(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。‎ 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。‎ ‎【名校新题】‎ ‎1．（2019·山东师范大学附中高考模拟）下图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。下列说法正确的是 A．a、b极不能使用同种电极材料 B．工作时，a极的电势低于b极的电势 C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大 D．b极的电极反应式为：CH3 COO－+4H2O－8e－=2HCO3－+9H+‎ ‎【答案】D ‎【解析】图中连接负载（用电器）的装置为原电池，根据电极上的物质变化，判断得或失电子、电极名称， 写出电极反应式。A项：电极a、b上发生的反应不同，因而两极间形成电势差，故电极材料可同可异，A项错误；B项：工作时，电极b上CH3COO-→HCO3-，碳元素从平均0价失电子升至+4 价，电极b是原电池的负极，则电极a是电池的正极，a极的电势高于b极的电势，B项错误；C项：电极a（正极）电极反应为+H++2e-　→　＋Cl-，正极每得到2mol电子时，为使溶液电中性，必有2molＨ+通过质子交换膜进入a极溶液，同时电极反应消耗1molＨ+。故工作一段时间之后，a极区溶液中H+浓度增大，pH减小，C项错误；D项：据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒关系，电极b（负极）反应为CH3 COO－+4H2O－8e－=2HCO3－+9H+，D项正确。本题选D。‎ ‎2．（2019·山东高考模拟）一种钌（Ru）基配合物光敏染料敏化太阳能电池的示意图如图。电池工作时电极上发生的反应为：RuIIRuII*(激发态) RuII*→RuIII I3﹣+2e﹣→3I﹣下列关于该电池的叙述正确的是:‎ A．电池工作时，是将化学能转化为电能 B．电池工作时，电解质溶液中I﹣和I3﹣浓度不断减少 C．透明导电玻璃上的电势比镀Pt导电玻璃上的电势高 D．电解质溶液中发生反应：2Ru3++3I﹣═2Ru2++I3﹣‎ ‎【答案】D ‎【解析】A.根据图示可知，该电池工作时，是将太阳能转化为电能的装置，A错误；‎ B.电池工作时，电解质溶液中I-和I3-浓度不变，B错误；C.根据装置图可知，电子由透明导电玻璃上通过用电器转移至镀Pt导电玻璃上，所以透明导电玻璃上的电势比镀Pt导电玻璃上的电势低，C错误；D.电池工作时，在电解质溶液中发生反应：2Ru3++3I-=2Ru2++I3-，D正确；故合理选项是D。‎ ‎3．（2019·山东高三期末）金属-硫电池价格低廉，使用寿命长，能量密度高，因而在电池研究领域得到广泛关注。常温下新型Mg-S电池放电时的总反应为：Mg+nS=MgSn。下列关于该电池的说法中正确的是 A．负极材料为金属镁，正极材料为固体硫 B．电解质溶液可选用硫酸铜溶液 C．放电时，溶液中的阳离子向负极移动 D．将金属镁换成金属钠或锂也可以形成原电池 ‎【答案】D ‎【解析】A.根据总反应方程式可知，在反应中Mg失去电子，所以金属镁作原电池的负极，而固态S不能导电，因此不能作电极，A错误；B.若电解质溶液选用硫酸铜溶液，则在正极上就不能是S获得电子变为阴离子，B错误；C.在原电池放电时，溶液中的阳离子向负电荷较多的正极移动，C错误；D.若将金属镁换成金属钠或锂，由于这两种金属的活动性也很强，因此也可以形成原电池，D正确；故合理选项是D。‎ ‎4．（2019·山东高三期末）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 A．充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能 B．放电时，a极为正极 C．充电时，阳极的电极反应式为3I--2e-=I3-‎ D．M可以使用阴离子交换膜 ‎【答案】C ‎【解析】A.根据题意：TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，A错误；B.充电时Na2S4还原为Na2S，放电和充电互为逆过程，所以a是负极，B错误；C.在充电时，阳极b上失电子，发生氧化反应，根据图示知道电极反应为：3I--2e-═I3-，故C正确；D.根据图示可以知道交换膜允许钠离子自由通过，所以应该是阳离子交换膜，D错误；故合理选项是C。‎ ‎5．（2019·山东省济南市长清第一中学高三月考）通过膜电池可除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚（），其原理如下图所示，下列说法正确的是 A．B为电池的正极，发生还原反应 B．电流方向从B极沿导线经小灯泡流向A极 C．A极的电极反应式为: ‎ D．当外电路中有0.2mol e- 转移时，A极区增加的H+ 的数目为0.1NA ‎【答案】D ‎【解析】原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，电流从正极经导线流向负极，则A．B为电池的负极，发生氧化反应，A错误；B．电流从正极A沿导线流向负极B，B错误；C．A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为，C错误；D．据电荷守恒，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，D正确；答案选D。‎ ‎6．（2019·山东济宁一中高三开学考试）中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下图1，电池的工作原理如下图2。下列有关说法正确的是 A．放电时，纸张中的纤维素作锂电池的正极 B．开关K闭合给锂电池充电，X为直流电源负极 C．放电时，Li+由正极经过有机电解质溶液移向负极 D．充电时，阳极的电极反应式为：Li2O2+2e-=O2↑+2Li+‎ ‎【答案】B ‎【解析】可充电锂空气电池放电时，纸张中的石墨作锂电池的正极，活泼的锂是负极，电解质里的阳离子负极经过有机电解质溶液移向正极；开关K闭合给锂电池充电，电池负极接电源的负极，充电时阳极上发生失电子的氧化反应。A、可充电锂空气电池放电时，纸张中的石墨作锂电池的正极，故A错误；B、开关K闭合给锂电池充电，电池负极接电源的负极，X为直流电源负极，故B正确；C、放电时，Li+由正极经过有机电解质溶液移向正极，故C错误；D、充电时阳极上发生失电子的氧化反应 Li2O2-2e-=O2↑+2Li+，故D错误；故选B。‎ ‎7．（2019·临猗县临晋中学高三月考）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。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0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 ‎【答案】D ‎【解析】A项正确的正极反应式为Cl2＋2e－＝2Cl－，错误；B项由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，故在左侧溶液中才会有大量白色沉淀生成，错误；C项若用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，错误；D项当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧产生0.01 mol Ag＋与盐酸反应产生AgCl沉淀，同时约有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，故左侧溶液共约0.02 mol离子减少，正确。故选D。‎ ‎8．（2019·山东高考模拟）利用微生物燃料电池进行废水处理，实现碳氮联合转化。其工作原理如下图所示，其中M、N为厌氧微生物电极。‎ 下列有关叙述错误的是 A．负极的电极反应为CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+‎ B．电池工作时，H+由M极移向N极 C．相同条件下，M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为3：2‎ D．好氧微生物反应器中发生的反应为NH4++2O2==NO3-+2H++H2O ‎【答案】C ‎【解析】图示分析可知：N极NO3-离子得到电子生成氮气、发生还原反应，则N极正极。M极CH3COO-失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体，则M极为原电池负极，NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-，A．M极为负极，CH3COO-失电子、发生氧化反应生成二氧化碳气体，电极反应为CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+，故A正确；B．原电池工作时，阳离子向正极移动，即H+由M极移向N极，故B正确；C．生成1molCO2转移4mole-，生成1molN2转移10mol e-，根据电子守恒，M、N两极生成的CO2和N2的物质的量之比为10mol：4mol=5:2，相同条件下的体积比为5:2，故C错误；D．NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-，则反应器中发生的反应为NH4++2O2==NO3-+2H++H2O，故D正确；故答案为C。‎ ‎9．（2019·山东高考模拟）已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在。我国研究的Al-H2O2燃料电池可用于深海资源的勘查、军事侦察等国防科技领域，装置示意图如下。下列说法错误的是 A．电池工作时，溶液中OH-通过阴离子交换膜向Al极迁移 B．Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-‎ C．电池工作结束后，电解质溶液的pH降低 D．Al电极质量减轻13.5g，电路中通过9.03×1023个电子 ‎【答案】C ‎【解析】A.根电池装置图分析，可知Al较活泼，作负极，而燃料电池中阴离子往负极移动，因而可推知OH-（阴离子）穿过阴离子交换膜，往Al电极移动，A正确；‎ B.Ni为正极，电子流入的一端，因而电极附近氧化性较强的氧化剂得电子，又已知过氧化氢在强碱性溶液中主要以HO2-存在，可知HO2-得电子变为OH-，故按照缺项配平的原则，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，B正确；‎ C.根电池装置图分析，可知Al较活泼，Al失电子变为Al3+，Al3+和过量的OH-反应得到AlO2-和水，Al电极反应式为Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O，Ni极的电极反应式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，因而总反应为2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+ OH-，显然电池工作结束后，电解质溶液的pH升高，C错误；D.A1电极质量减轻13.5g，即Al消耗了0.5mol，Al电极反应式为Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O，因而转移电子数为0.5×3NA=9.03×1023，D正确。‎ 故答案选C。‎ ‎10．（2019·山东高考模拟）中国是一个严重缺水的国家，污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚，其原理如图所示，下列说法不正确的是 A．电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极 B．B极为电池的阳极，电极反应式为CH3COO—— 8e− + 4H2O ═ 2HCO3—+9H+‎ C．当外电路中有0.2 mol e−转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA D．A极的电极反应式为+ H++2e− ═ Cl−+ ‎ ‎【答案】B ‎【解析】原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向可知A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为+2e-+H+═+Cl-，B为负极，电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O ═2HCO3-+9H+，A．原电池工作时，电流从正极经导线流向负极，即电流方向从A极沿导线经小灯泡流向B极，故A正确；B．B极为电池的负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为CH3COO--8e-+4H2O ═2HCO3-+9H+，B极不是阳极，故B错误；C．根据电子守恒可知，当外电路中有0.2mole-‎ 转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，故C正确；D．A为正极，得到电子，发生还原反应，正极有氢离子参与反应，电极反应式为+2e-+H+═+Cl-，故D正确；答案选B。‎ ‎11．（2019·山东高考模拟）国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系，原理示意图如下。该体系正极采用含有I-、Li+的水溶液，负极采用固体有机聚合物，电解质溶液采用LiNO3溶液，聚合物阳离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开(已知在水溶液中呈黄色)。下列有关判断正确的是 A．左图是原电池工作原理图 B．放电时，Li+从右向左通过聚合物离子交换膜 C．放电时，正极区电解质溶液的颜色变深 D．充电时，阴极的电极反应式为：‎ ‎【答案】B ‎【解析】题目已知负极采用固体有机聚合物，左图是电子流向固体有机聚合物，左图是电池充电原理图，右图是原电池工作原理图，放电时，负极的电极反应式为：‎ 正极的电极反应式为：I3-+2e-= 3I-。A.左图是电子流向固体有机聚合物，则左图是电池充电原理图，故A项错误；B.放电时，Li+由负极向正极移动，即Li+从右向左通过聚合物离子交换膜，B正确；C.放电时，正极液态电解质溶液的I3-得电子被还原成I-，使电解质溶液的颜色变浅，故C项错误；D.充电时，阴极发生得电子的还原反应，故阴极的电极反应式为：，故D错误；答案：B。‎ ‎12．（2019·山东高考模拟）我国科学家发明了一种“可固氮”的锂-氮二次电池，将可传递Li+的醚类作电解质，电池的总反应为。下列说法正确的是 A．固氮时，锂电极发生还原反应 B．脱氮时，钌复合电极的电极反应：2Li3N-6e-=6Li++N2↑‎ C．固氮时，外电路中电子由钌复合电极流向锂电极 D．脱氮时，Li+向钌复合电极迁移 ‎【答案】B ‎【解析】据总反应可知：放电时锂失电子作负极，负极上电极反应式为6Li-6e-═6Li+，Li+移向正极，氮气在正极得电子发生还原反应，电极反应式为6Li++N2+6e-═2Li3N，充电是放电的逆过程，A. 固氮时，锂电极失电子发生氧化反应，故A错误；B.脱氮时，钌复合电极的电极反应为正极反应的逆反应：2Li3N-6e-=6Li++N2↑，故B正确；C.固氮时，外电路中电子由锂电极流向钌复合电极，故C错误；D.脱氮时，Li+向锂电极迁移，故D错误；答案：B ‎13．（2019·山东新泰市第一中学高三月考）砷(As)是第四周期第V A族元素，用化学用语回答问题：‎ ‎（1）砷的最高价氧化物对应的水化物化学式是_________,气态氢化物的稳定性ASH3________(填写“大于”或“小于”)NH3。‎ ‎（2）砷在自然界中主要以硫化物形式（如雄黄As4S4、雌黄As2S3等)存在。雄黄和雌黄的转换关系如图1所示：‎ ‎①气体物质a是_____________(填化学式)。‎ ‎②第I步反应的离子方程式是_________________________________。‎ ‎（3）Na2HAsO3溶液呈碱性，原因是_______________(用离子方程式表示)，该溶液中c(H2AsO3-)______ c(AsO33-) (填“>”、“<”或“=”)。‎ ‎（4）某原电池装置如图2所示，电池总反应为AsO43-++2I-+H2O AsO33-+I2+ 2OH-。当P池中溶液由无色变蓝色时，正极上的电极反应式为_________；当 电流计指针归中后向Q中加入一定量的NaOH，电流计指针反向偏转，此时P 中的反应式是__________________。‎ ‎【答案】（1）H3AsO4 小于 （2）①SO2 ②2As2S3+4H++2Sn2+=2H2S+2Sn4++As4S4 （3）HAsO32-+H2OH2AsO3-+OH- > （4）AsO43-+2e- +H2O= AsO33-+2OH- I2 + 2e- =2I- ‎ ‎【解析】 (1) 砷(As)是第四周期第V A族元素，砷的最高价氧化物对应的水化物化学式为H3AsO4，同一主族，从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性逐渐减弱，稳定性ASH3小于NH3，故答案为：H3AsO4；小于；‎ ‎(2) ①Ⅱ中，As4S4反应后生成As2O3，根据化合价升降守恒，硫元素的化合价需要升高，因此气体物质a为二氧化硫，故答案为： SO2； ‎ ‎②Ⅰ中Sn的化合价升高，As的化合价降低，所以As2S3在反应中得电子作氧化剂，反应的离子方程式为2As2S3+4H++2Sn2+=2H2S+2Sn4++As4S4，故答案为：2As2S3+4H++2Sn2+=2H2S+2Sn4++As4S4；‎ ‎(3) Na2HAsO3溶液呈碱性，是因为Na2HAsO3属于强碱弱酸盐，存在HAsO32-+H2OH2AsO3-+OH-，Na2HAsO3溶液呈碱性，说明水解程度大于电离沉淀，因此溶液中c(H2AsO3-)＞c(AsO33-) ，故答案为：HAsO32-+H2OH2AsO3-+OH-；＞；‎ ‎(4) P池中溶液由无色变成蓝色，说明P池Pt极为负极，则Q池中Pt极为正极．发生的电极反应为AsO43-+H2O+2e-=AsO33-+2OH-，平衡后，加入NaOH溶液，反应逆向进行，此时Q池中Pt极为负极， P中Pt极为正极，发生还原反应，反应式为I2 + 2e- =2I-，故答案为：AsO43-+H2O+2e-=AsO33-+2OH-；I2 + 2e- =2I-。‎ ‎14.(1)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示：‎ ‎①HS－在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是_______________________________。‎ ‎②若维持该微生物电池中两种细菌的存在，则电池可以持续供电，原因是__________。‎ ‎(2)PbSO4热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。‎ ‎①放电过程中，Li＋向________(填“负极”或“正极”)移动。‎ ‎②负极反应式为____________________________________________________________。‎ ‎③电路中每转移0.2 mol电子，理论上生成________g Pb。‎ ‎(3)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。‎ ‎①a电极的电极反应式是_____________________________________________________；‎ ‎②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_______________。‎ 答案：(1)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋　②HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子 ‎(2)①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7‎ ‎(3)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O　②发生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH 解析：(1)①酸性环境中反应物为HS－，产物为SO，利用质量守恒和电荷守恒进行配平，电极反应式：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②从质量守恒角度来说，HS－、SO浓度不会发生变化，只要有两种细菌存在，就会循环把有机物氧化成CO2放出电子。‎ ‎(2)③根据方程式，电路中每转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。‎ ‎(3)①a电极是通入NH3的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段时间后，需向装置中补充KOH，原因是发生4NH3＋3O2===N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，为了维持碱的浓度不变，所以要补充KOH。‎