2020届高考化学一轮复习第六单元第2讲原电池化学电源学案

2020届高考化学一轮复习第六单元第2讲原电池化学电源学案

第2讲　原电池　化学电源 见《自学听讲》P110‎ ‎　　一、原电池 ‎1.概念:①把　　　　　转化为②　　　　　的装置。 ‎ ‎2.构成条件 ‎(1)有两个③　　　　　　　的电极(常为金属或石墨)。 ‎ ‎(2)将电极插入④　　　　　　　中。 ‎ ‎(3)两电极间构成闭合回路。‎ ‎3.工作原理 装置图 电极名称 负极 正极 电极材料 ‎⑤　　　　　　片 ‎ ‎⑥　　　　　　片 ‎ 电极反应 ‎⑦　　　　　　　 ‎ ‎⑧　　　　　　　 ‎ ‎(续表)‎ 反应类型 ‎⑨　　　　　　　反应 ‎ ‎⑩　　　　　　反应 ‎ 电子流向 由　　　　片沿导线流向　　　　片 ‎ 离子迁移方向 阴离子向　　　　　　　　迁移 ‎ 阳离子向　　　　　　　　迁移 ‎ 电池总反应式 Zn+Cu2+Cu+Zn2+‎ 两类装置 的不同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,既有化学能转化为电能,又有化学能转化为热能,造成能量损耗 Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,持续时间长 ‎1.在原电池中,活动性强的金属不一定作负极,但负极一定发生氧化反应。如Mg-NaOH溶液-Al组成的原电池,Al作负极;铁、铜相连浸在浓硝酸中,铜作负极(铁遇浓硝酸会钝化)。‎ ‎2.盐桥的作用:一是使整个装置构成闭合回路,代替两溶液直接接触;二是平衡电荷。如在Zn/ZnSO4-Cu/CuSO4原电池中,Zn失去电子变成Zn2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液中因Zn2+增多而带正电荷,同时,CuSO4溶液则由于Cu2+变成Cu,使得SO‎4‎‎2-‎相对较多而带负电荷。‎ 通过盐桥中阴、阳离子的定向移动,两极电解质溶液中的正负电荷守恒而保持电中性。盐桥不能用一根导线连接,因为导线不能传递阴、阳离子。‎ ‎　　二、化学电源的种类及其工作原理 ‎1.一次电池(碱性锌锰电池)‎ 碱性锌锰电池的工作原理如图所示:‎ 负极(Zn),电极反应式为　　　　　　　。 ‎ 正极(MnO2),电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。‎ 总反应式:Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOH。‎ ‎2.二次电池(以铅蓄电池为例)‎ ‎　　(1)放电时的反应 a.负极反应:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ b.正极反应:PbO2+4H++SO‎4‎‎2-‎+2e-PbSO4+2H2O。‎ c.总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。‎ ‎(2)充电时的反应 a.阴极反应:　。 ‎ b.阳极反应:　。 ‎ c.总反应:2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4。‎ ‎3.燃料电池(以氢氧燃料电池为例)‎ 酸性 碱性 负极反应式 正极反应式 电池总反应式 ‎2H2+O22H2O ‎1.原电池反应中,两极材料自身不一定发生反应。‎ ‎2.可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。‎ ‎3.书写燃料电池的电极反应式时,一定要注意溶液的酸碱性。‎ ‎①化学能　②电能　③活泼性不同　④电解质溶液 ‎⑤锌　⑥铜　⑦Zn-2e-Zn2+　⑧Cu2++2e-Cu　⑨氧化　⑩还原　锌　铜　负极　正极　Zn+2OH--2e-Zn(OH)2　Pb+SO‎4‎‎2-‎-2e-PbSO4　PbSO4+2e-Pb+SO‎4‎‎2-‎　PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++SO‎4‎‎2-‎　2H2-4e-4H+　2H2+4OH--4e-4H2O　O2+4H++4e-2H2O　O2+2H2O+4e-4OH-‎ ‎　　1.原电池实质的2个方面 ‎(1)能量转化:化学能转化为电能。‎ ‎(2)反应本质:自发进行的氧化还原反应。‎ ‎2.原电池中的4个“方向”‎ ‎(1)外电路中电子移动方向:负极→正极。‎ ‎(2)外电路中电流方向:正极→负极。‎ ‎(3)电池内部离子移动方向:阴离子→负极,阳离子→正极。‎ ‎(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向:‎ K+→正极,Cl一→负极。3.判断原电池正负极的6种方法 电极材料、电极现象、电子移向、离子移向、得失电子、电解质溶液。‎ ‎　　4.原电池电极反应式的书写方法 ‎(1)列物质,标得失。判断电极产物,标出电子得失数量。‎ ‎(2)看环境,配守恒。依据电解质环境和电荷守恒,添加合理的离子。在水溶液中,若前面添加H+或OH-,则后面生成H2O,若在后面添加H+或OH-,则前面必添加H2O;在非水环境中则应依据实际环境添加合理的离子或分子。‎ ‎(3)两式相加,验总式。‎ 见《自学听讲》P111‎ 原电池的工作原理 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)原电池工作时,正极表面一定有气泡产生。(　　)‎ ‎(2)Mg-Al形成的原电池,Mg一定作负极。(　　)‎ ‎(3)在原电池中,正极材料本身一定不参与电极反应,负极材料本身一定要发生氧化反应。(　　)‎ ‎(4)实验室制备H2时,用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。(　　)‎ ‎(5)铁铜原电池中,负极反应式为Fe-3e-Fe3+。(　　)‎ ‎(6)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。(　　)‎ ‎(7)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。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×‎ ‎2.下列有关电化学知识的描述正确的是(　　)。‎ A.反应CaO+H2OCa(OH)2可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能 B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是含琼胶的饱和KCl溶液 C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成的 D.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 解析　CaO+H2OCa(OH)2不是氧化还原反应,A项错误;KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生,B项错误;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极,C项错误。‎ 答案　D ‎3.有关如图所示原电池的叙述不正确的是(　　)。‎ A.电子沿导线由Cu片流向Ag片 B.正极的电极反应式是Ag++e-Ag C.Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应 D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液 解析　该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极流向正极,A项正确;正极是Ag+发生还原反应,得到电子生成Ag,B项正确;根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C项正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D项错误。‎ 答案　D ‎4.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,故Al作负极;③中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,A、C两项均错误;②中电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,负极反应式为2Al+8OH--6e-2AlO‎2‎‎-‎+4H2O,二者相减得到正极反应式为6H2O+6e-6OH-+3H2↑,B项正确;④中Cu是正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,D项错误。‎ 答案　B ‎　　一、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。‎ ‎　　二、判断原电池正、负极的5种方法 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式。‎ ‎　　三、“3步”完胜电极反应式的书写 ‎　　1.某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图所示。下列说法错误的是(　　)。‎ A.铜片表面有气泡生成 B.装置中存在“化学能→电能→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项正确;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项正确;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,导线中有电子流动,故C项错误;Cu的金属活动性比Zn、Fe都弱,Cu作正极,所以电路中的电流方向不变,仍然由Cu流向负极,故D项正确。‎ 答案　C ‎2.(2018年湖南衡东一中月考)原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是(　　)。‎ A.正极反应式为Zn-2e-Zn2+‎ B.电流从Zn电极流向铁电极 C.盐桥中的Cl- 移向FeSO4溶液 D.电池总反应为Zn+Fe2+Zn2++Fe 解析　活泼电极锌作负极;电流和电子的流动方向相反;原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;A、B、C三项错误。‎ 答案　D ‎3.(1)Fe-Cu-稀H2SO4组成的原电池中,负极反应式为　　　　　　　　　　,正极反应式为　　　　　　　　,电池总反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ ‎(2)由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,其正极反应式为　　　　　　　　,负极反应式为　　　　　　　　。  ‎ ‎(3)由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,其负极反应式为　　　　　　　　。  ‎ ‎(4)与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为　　　　　,该电池总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ‎ 解析　(1)Fe作负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+;Cu作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑。‎ ‎(2)由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,正极为Cu,电极反应式为Fe3++e- Fe2+;负极为Pb,电极反应式为Pb-2e- Pb2+。‎ ‎(3)由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,Al遇浓硝酸钝化,Cu作负极,电极反应式为Cu-2e- Cu2+ 。‎ ‎(4)K2FeO4-Zn组成碱性电池,K2FeO4在电池中作正极,FeO‎4‎‎2-‎中+6价铁元素被还原为Fe(OH)3中+3价铁元素,其电极反应式为FeO‎4‎‎2-‎+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;书写总反应的离子方程式时,关键是抓住生成物中Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3和Zn(OH)2。‎ 答案　(1)Fe-2e-Fe2+;2H++2e-H2↑;‎ Fe+2H+Fe2++H2↑‎ ‎(2)Fe3++e-Fe2+;Pb-2e-Pb2+‎ ‎(3)Cu-2e-Cu2+‎ ‎(4)FeO‎4‎‎2-‎+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-;‎ ‎2FeO‎4‎‎2-‎+8H2O+3Zn2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-‎ 原电池原理的应用 ‎　　1.为保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有(　　)。‎ A.与石墨棒相连 B.与铜板相连 C.埋在潮湿、疏松的土壤中 D.与锌板相连 解析　A项,石墨棒与铁构成原电池,铁更活泼,失电子,作负极,被腐蚀;B项,铜板与铁构成原电池,铁比铜活泼,失电子,作负极,被腐蚀;C项,在潮湿、疏松的土壤中,钢管中的碳、铁与水、空气构成原电池,铁失电子,作负极,被腐蚀;D项,锌板与铁构成原电池,锌比铁活泼,锌失电子,作负极,锌被腐蚀,铁被保护。‎ 答案　D ‎2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:‎ 实验 装置 部分实 验现象 a极质量减小;b极质量增加 b极有气体产生;c极无变化 d极溶解;c极有气体产生 电流从a极流向d极 ‎　　由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　)。‎ A.a>b>c>d　　　　B.b>c>d>a C.d>a>b>c D.a>b>d>c 解析　把四个实验从左到右分别编号为①②③④,则由实验①可知,a作原电池负极,b作原电池正极,金属活动性a>b;由实验②可知,b极有气体产生,c极无变化,则金属活动性b>c;由实验③可知,d极溶解,则d作原电池负极,c作正极,金属活动性d>c;由实验④可知,电流从a极流向d极,则d极为原电池负极,a极为原电池正极,金属活动性d>a。综上所述,金属活动性d>a>b>c。‎ 答案　C ‎3.某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,与此电池反应不符的原电池是(　　)。‎ A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 B.石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 D.铜片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 解析　由电池反应可知,铁作负极,失去电子,发生氧化反应。C项中,由于锌的金属活动性大于铁,故锌作负极,发生氧化反应,与该电池反应不符。‎ 答案　C ‎　　原电池原理的应用 ‎1.比较金属的活动性强弱 原电池中,一般活动性强的金属作负极,活动性弱的金属(或非金属)作正极。例如,有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入稀硫酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而B极上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,则可以判断金属活动性:A>B。‎ ‎2.加快化学反应速率 由于形成了原电池,因此反应速率加快。例如,Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应进行。‎ ‎3.用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池的正极。例如,要保护铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一锌块相连,使锌作原电池的负极。‎ ‎4.设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣构成原电池的条件:‎ ‎(1)首先要将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。‎ ‎(2)根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料(负极为失电子物质,正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属,如石墨)及电解质溶液。‎ ‎　　1.M、N、P、E为四种金属,已知:①M+N2+N+M2+;②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-E,N-2e-N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)。‎ A.P>M>N>E　　　　　 B.E>N>M>P C.P>N>M>E 　　　　 D.E>P>M>N 解析　由①知,金属还原性M>N;②M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属的还原性P>M;③N、E构成的原电池中,N作负极,故金属的还原性N>E。‎ 答案　A ‎2.某校化学兴趣小组进行探究性活动,将氧化还原反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成盐桥原电池。提供的试剂有FeCl3溶液、KI溶液,其他用品任选。请回答下列问题:‎ ‎(1)请画出设计的原电池装置图,并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。‎ ‎　　(2)发生氧化反应的电极反应式为　。 ‎ ‎(3)反应达到平衡时,外电路的导线中　　　(填“有”或“无”)电流通过。 ‎ ‎(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,当固体全部溶解后,该溶液中的电极为　　　(填“正”或“负”)极。 ‎ 解析　(1)先分析氧化还原反应,找出正负极反应,即可确定正负极区和电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极,I-失电子。(3)反应达到平衡时,无电子流动,故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体,平衡逆向移动,此时Fe2+失电子,碳电极为负极。‎ ‎　　答案　(1)如图:‎ ‎(2)2I--2e-I2‎ ‎(3)无 ‎(4)负 化学电源 ‎　　1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)铅蓄电池放电时,正极与负极质量均增大。(　　)‎ ‎(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。(　　)‎ ‎(3)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。(　　)‎ ‎(4)化学电源工作时,内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。(　　)‎ ‎(5)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中,负极反应式为2H2-4e-4H+。(　　)‎ ‎(6)二次电池充电时,二次电池的负极连接电源的负极,发生还原反应。(　　)‎ 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√‎ ‎2.以甲烷燃料电池为例,分析不同的环境下电极反应式的书写。‎ ‎(1)酸性介质(如H2SO4)‎ 负极反应式:　。 ‎ 正极反应式:　。 ‎ 总反应式:　。 ‎ ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极反应式:　。 ‎ 正极反应式:　。 ‎ 总反应式:　。 ‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2-)‎ 负极反应式:　。 ‎ 正极反应式:　。 ‎ 总反应式:　。 ‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极反应式:　。 ‎ 正极反应式:　。 ‎ 总反应式:　。 ‎ 答案　(1)CH4-8e-+2H2OCO2+8H+;2O2+8e-+8H+4H2O;CH4+2O2CO2+2H2O ‎(2)CH4-8e-+10OH-CO‎3‎‎2-‎+7H2O;2O2+8e-+4H2O8OH-;CH4+2O2+2OH-CO‎3‎‎2-‎+3H2O ‎(3)CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O;2O2+8e-4O2-;CH4+2O2CO2+2H2O ‎(4)CH4-8e-+4CO‎3‎‎2-‎5CO2+2H2O;2O2+8e-+4CO24CO‎3‎‎2-‎;CH4+2O2CO2+2H2O ‎　　书写原电池电极反应式的基本思路 ‎1.一般电极反应式的书写 ‎(1)列物质,标得失。先确定原电池的正、负极,列出参加反应的微粒,并标出得失电子数。‎ ‎(2)看环境,配守恒。在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物,即H+、OH-、H2O等是否参加反应,遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒。‎ ‎(3)两式加,验总式。正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较简单一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,用总反应式减去较简单一极的电极反应式,即得到较难一极的电极反应式。‎ ‎2.燃料电池电极反应式的书写 电极:惰性电极。‎ 燃料:H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。‎ 电解质:①酸性电解质溶液,如H2SO4溶液;②碱性电解质溶液,如NaOH溶液;③熔融氧化物,如Al2O3;④熔融碳酸盐,如K2CO3等。‎ 方法一:‎ 第一步,写出电池总反应式。‎ 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致,若产物能和电解质反应,则总反应为加合后的反应。‎ 如氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O22H2O。‎ 甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下:‎ CH4+2O2CO2+2H2O　①‎ CO2+2NaOHNa2CO3+H2O　②‎ ‎①+②可得甲烷燃料电池的总反应式:CH4+2O2+2NaOHNa2CO3+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,因电解质溶液不同,故其电极反应也会有所不同:‎ ‎(1)酸性电解质:O2+4H++4e-2H2O。‎ ‎(2)碱性电解质:O2+2H2O+4e-4OH-。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2-):O2+4e-2O2-。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3):O2+2CO2+4e-2CO‎3‎‎2-‎。‎ 第三步,电池的总反应式-电池的正极反应式=电池的负极反应式。‎ 方法二:以CH4燃料电池为例 分析反应中的氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物(对含碳燃料而言,若是碱性介质,则氧化产物为CO‎3‎‎2-‎,若是酸性介质,则氧化产物为CO2),写出还原剂-ne-氧化产物、氧化剂+ne-还原产物;根据化合价变化,计算出得失电子的数目,如CH4-8e-CO‎3‎‎2-‎。‎ ‎　　1.(2018年河南郑州一中模拟)石墨烯锂硫电池是一种高效、低污染的新型二次电源,其装置如图所示。电池反应为 2Li+nSLi2Sn。Li+可在固体电解质中迁移。下列说法不正确的是(　　)。‎ A.放电时,锂在负极上发生氧化反应 B.放电时,正极的电极反应式为nS+2e-+2Li+Li2Sn C.充电时,锂电极为阴极,与电源负极相连 D.充电时,理论上阳极失去2 mol电子生成32 g硫 解析　放电时,锂在负极上失电子,发生氧化反应,A项正确;放电时,S在正极得电子,正极的电极反应式为nS+2e-+2Li+Li2Sn,B项正确;充电时,电池负极作阴极,锂电极与电源负极相连,C项正确;充电时,理论上阳极失去2 mol电子生成32n g硫,D项错误。‎ 答案　D ‎2.(2018年广西桂林崇左联考)如图所示装置是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量监测与控制的功能。‎ 下列有关说法正确的是(　　)。‎ A.电流由呼气所在的铂电极流出 B.H+透过质子交换膜移向氧气所在的铂电极 C.电路中流过2 mol电子时,消耗11.2 L O2‎ D.该电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2↑+12H+‎ 解析　根据图示,通入氧气的铂电极为正极,呼气所在的铂电极为负极。电流由氧气所在的铂电极流出,A项错误;阳离子移向正极,H+透过质子交换膜移向氧气所在的铂电极,B项正确;电路中流过2 mol电子时,消耗标准状况下11.2 L O2,C项错误;根据图示,该电池的负极生成乙酸,电极反应式为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,D项错误。‎ 答案　B ‎3.一种微生物燃料电池的结构示意图如图所示,关于该电池的叙述正确的是(　　)。‎ A.电池工作时,电子由a流向b ‎　　B.微生物所在电极区放电时发生还原反应 C.放电过程中,H+从正极区移向负极区 D.正极反应式为MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O 解析　因为右侧产生CO2,说明微生物所在的电极区Cm(H2O)n失电子生成CO2,所以电池工作时电子由b极经外电路流向a极,A项错误;微生物所在电极区放电时发生氧化反应,B项错误;放电时阳离子向正极移动,C项错误;放电时正极发生还原反应,D项正确。‎ 答案　D ‎4.液流电池是一种新的蓄电池,是正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。一种锌溴液流电池如图所示,电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是(　　)。‎ A.充电时阳极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+‎ B.充电时电极a为外接电源的负极 C.放电时Br-向右侧电极移动 D.放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大 解析　该锌溴液流电池的电解液为溴化锌的水溶液,所以该电池的负极为锌,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,正极为溴,电极反应式为Br2+2e-2Br-。充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br--2e-Br2,故A项错误;在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,故B项错误;放电时为原电池,在原电池中间隔着一个阳离子交换膜,所以Br-不能向右侧电极移动,故C项错误;放电时左侧生成溴离子,右侧生成锌离子,所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大,故D项正确。‎ 答案　D ‎1.(2018年全国Ⅱ卷,12)我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是(　　)。‎ A.放电时,ClO‎4‎‎-‎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-2CO‎3‎‎2-‎+C D.充电时,正极反应为:Na++e-Na 解析　放电时是原电池,ClO‎4‎‎-‎向负极移动,A项正确;电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C,因此充电时释放CO2,放电时吸收CO2,B项正确;放电时是原电池,正极是二氧化碳得到电子转化为碳,反应为3CO2+4e-2CO‎3‎‎2-‎+C,C项正确;充电时是电解池,正极与电源的正极相连,作阳极,发生失去电子的氧化反应,反应为2CO‎3‎‎2-‎+C-4e-3CO2,D项错误。‎ 答案　D ‎2.(2018年全国Ⅲ卷,11)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(　　)。‎ A.放电时,多孔碳材料电极为负极 B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D.充电时,电池总反应为Li2O2-x2Li+(1-x‎2‎)O2‎ 解析　锂比碳活泼,故锂作负极,A项错误;外电路电子由负极(Li)流向正极(多孔碳材料),B项错误;充电时,Li+移向阴极,对应原电池的负极,即为锂电极,C项错误;充电时的反应为原电池反应的逆过程,D项正确。‎ 答案　D ‎3.(2017年全国Ⅲ卷,11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是(　　)。‎ A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4‎ B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多 解析　原电池工作时,Li+向正极移动,则a为正极,正极上发生还原反应,随着放电的进行可能发生多种反应,其中可能发生反应2Li2S6+2Li++2e-3Li2S4,故A项正确;原电池工作时,每转移0.02 mol电子,被氧化的Li的物质的量为0.02 mol,质量为0.14 g,故B项正确;石墨烯能导电,S8不能导电,利用掺有石墨烯的S8材料作电极,可提高电极a的导电性,故C项正确;电池充电时间越长,转移的电子数越多,生成的Li和S8越多,则电池中Li2S2的量越少,故D项错误。‎ 答案　D ‎4.(2017年海南,10)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是(　　)。‎ A.Pd电极b为阴极 B.阴极的反应式为N2+6H++6e-2NH3‎ C.H+由阳极向阴极迁移 D.陶瓷可以隔离N2和H2‎ 解析　Pb电极b上氢气失去电子,为阳极,A项错误;阴极上发生还原反应,则阴极反应式为N2+6H++6e-2NH3,B项正确;电解池中,H+由阳极向阴极迁移,C项正确;由图可知,氮气与氢气不直接接触,陶瓷可以隔离N2和H2,D项正确。‎ 答案　A ‎5.(2016年全国Ⅱ卷,11)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是(　　)。‎ A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+‎ B.正极反应式为Ag++e-Ag C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑‎ 解析　该电池中还原性较强的Mg为负极,失去电子发生氧化反应,A项正确;氧化性较强的AgCl为正极,发生还原反应,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)、Ag++e-Ag,AgCl是难溶盐,则正极反应式为AgCl+e-Ag+Cl-,B项错误;Mg失去电子成为Mg2+,使负极区域带正 电,AgCl得到电子生成Ag和Cl-,使正极区域带负电,因此Cl-由正极向负极迁移,使电解质溶液保持电中性,C项正确;该氧化还原反应为放热反应,镁与热水能发生置换反应生成Mg(OH)2和H2,D项正确。‎ 答案　B ‎6.(2016年全国Ⅲ卷,11)锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH-+2H2O2Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎。下列说法正确的是(　　)。‎ A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小 C.放电时,负极反应为Zn+4OH--2e-Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎ D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况)‎ 解析　充电时为电解池,电解质溶液中阳离子向阴极移动,故K+向阴极移动,A项错误;充电时的总反应为2Zn(OH‎)‎‎4‎‎2-‎2Zn+O2