2019届一轮复习鲁科版化学能转化为电能——电池学案(1)

2019届一轮复习鲁科版化学能转化为电能——电池学案(1)

第三节　化学能转化为电能——电池 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．原电池 ‎(1)概念：原电池是把化学能转化为能的装置。‎ ‎(2)构成条件 ‎①能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。‎ ‎②活动性不同的两电极(金属或石墨)。‎ ‎③形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。‎ ‎2．原电池的工作原理 图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。‎ ‎[说明]　(1)图乙盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液。‎ ‎(2)盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。‎ 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn片 Cu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 ‎3．原电池工作时导电粒子流向(如图)‎ 电子流向(外电路)：负极→导线→正极(电流方向与电子流向相反)。‎ 离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。‎ ‎[注意]　无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。‎ ‎[知能深化——扫盲点]‎ ‎1．一般情况下，常采用以下方法判断原电池的正极和负极 判断方法 负极 正极 ‎①电极材料 较活泼金属 较不活泼金属或石墨 ‎②通入物 通入还原剂的电极 通入氧化剂的电极 ‎③两极反应类型 发生氧化反应的电极 发生还原反应的电极 ‎④电子流向 ‎(或电流方向)‎ 电子流出的电极 ‎(或电流流入的电极)‎ 电子流入的电极 ‎(或电流流出的电极)‎ ‎⑤离子流向 阴离子流向的电极 阳离子流向的电极 ‎⑥电极质量变化 质量减小的电极 质量增加的电极 ‎⑦有无气泡 ‎—‎ 有气泡产生的电极 ‎2．特殊情况 ‎(1)金属的活动性受所处环境的影响。如Mg、Al的活动性：在中性或酸性溶液中活动性Mg>Al；而在碱性溶液中，Al可以与OH－反应，而Mg不反应，所以Mg与Al用导线连接后放入NaOH溶液中，Al是负极，Mg是正极。‎ ‎(2)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNO3中，Cu作负极(Fe发生钝化)。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．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：选B　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错误；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。‎ ‎1．一般电极反应式的书写 ‎(1)书写步骤 ‎(2)常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－‎ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋‎ 水溶液 不能出现O2－‎ ‎2．用总反应式书写电极反应式 ‎(1)书写三步骤 步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。‎ 步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。‎ 步骤三：写电极反应式。‎ 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物 ‎(2)书写技巧 若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．(1)有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂作电极，在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧的反应，则负极、正极的电极反应式为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，则正极、负极的电极反应式为__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应，即CH4→CO2，生成的CO2与KOH反应生成K2CO3，碳元素的化合价升高，失去电子，即CH4在负极上发生氧化反应，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O；O2在正极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ ‎(2)‎ 得到电子的O2为正极，还原产物为H2O，正极反应式为3O2＋12H＋＋12e－===6H2O，失去电子的CH3OCH3为负极，氧化产物为CO2，CH3OCH3→2CO2，需要H2O提供O原子，负极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，负极反应式也可以由总反应式减去正极反应式。‎ 答案：(1)负极：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎(2)正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　原电池的工作原理 ‎1．有关下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：选D　A项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确； B项，正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确； C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确； D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。‎ ‎2．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(SO)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：选C　A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。‎ 题点二　原电池电极反应式的书写 ‎3.(2018·湖南郴州模拟)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．电池工作时，质子向电池的负极迁移 B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极 C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋‎ D．b极上发生的电极反应是4H＋＋O2＋4e－===2H2O 解析：选D　原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故C错误；b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，故D正确。‎ ‎4．(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。‎ ‎①作负极的物质是________。‎ ‎②正极的电极反应式是__________________________________________________。‎ ‎(2)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图所示：‎ ‎①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。‎ ‎②写出NiO电极的电极反应式：______________________。‎ 答案：(1)①铁　②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O ‎(2)①还原　②NO＋O2－－2e－===NO2‎ 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，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B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，即可以断定金属活动性：A＞B。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4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：选A　由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。‎ 加快化学反应速率 由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。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CuZn原电池，加快化学反应速率。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2‎ 的总量，可采取的措施是(　　)‎ A．加入少量稀NaOH溶液 B．加入少量CH3COONa固体 C．加入少量NH4HSO4固体 D．加入少量CuSO4溶液 解析：选D　A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；B中加入CH3COONa固体，在溶液中电离出CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的H2会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且不影响H2的生成量，正确。‎ 用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。‎ ‎[对点练]‎ ‎3.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ ‎(1)若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。‎ ‎(2)若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____________________________。‎ 解析：铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。‎ 答案：(1)N　(2)牺牲阳极的阴极保护法 设计原电池 实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：‎ ‎[对点练]‎ ‎4．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：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，则此时该溶液中电极变为________(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FeCl2溶液失电子，正极变成负极。‎ 答案：(1)如图：‎ ‎(2)2I－－2e－===I2　(3)无　(4)负 ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．一次电池 ‎(1)碱性锌锰干电池 正极反应：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－；‎ 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；‎ 总反应：Zn＋MnO2＋H2O===Mn(OH)2＋ZnO。‎ ‎(2)锌银电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；‎ 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。‎ ‎2．二次电池(可充电电池)‎ 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是PbO2。‎ ‎(1)放电时的反应 ‎①负极：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)。‎ ‎②正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(还原反应)。‎ ‎③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。‎ ‎(2)充电时的反应 ‎①阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)(还原反应)。‎ ‎②阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)(氧化反应)。‎ ‎③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。‎ ‎3．燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。‎ 酸性 碱性 负极反应式 ‎2H2－4e－===4H＋‎ ‎2H2＋4OH－－4e－‎ ‎===4H2O 正极反应式 O2＋4H＋＋4e－‎ ‎===2H2O O2＋2H2O＋4e－‎ ‎===4OH－‎ 电池总反应式 ‎2H2＋O2===2H2O ‎[知能深化——扫盲点]‎ 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(电解质为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是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：‎ ‎(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 电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。‎ ‎[对点练]‎ ‎1．写出不同环境下的甲烷燃料电池的正负极的电极反应式和总反应式。‎ ‎(1)酸性介质(如H2SO4)‎ 负极：_____________________________________________________________；‎ 正极：_______________________________________________________________；‎ 总反应式：__________________________________________________________。‎ ‎(2)碱性介质(如KOH)‎ 负极：__________________________________________________________________；‎ 正极：__________________________________________________________________；‎ 总反应式：______________________________________________________________。‎ ‎(3)固体电解质(高温下能传导O2－)‎ 负极：_________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________；‎ 总反应式：______________________________________________________________。‎ ‎(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下 负极：___________________________________________________________________；‎ 正极：________________________________________________________________；‎ 总反应式：_________________________________________________________________。‎ 答案：(1)负极：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋‎ 正极：2O2＋8e－＋8H＋===4H2O 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(2)负极：CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 正极：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－‎ 总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O ‎(3)负极：CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 正极：2O2＋8e－===4O2－‎ 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎(4)负极：CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 正极：2O2＋8e－＋4CO2===4CO 总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O ‎1．可充电电池 ‎(1)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。‎ ‎(2)放电时的负极反应和充电时的阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。‎ ‎(3)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。‎ ‎①首先应分清电池是放电还是充电。‎ ‎②再判断出正、负极或阴、阳极。‎ 放电：阳离子→正极，阴离子→负极；‎ 充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；‎ 总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。‎ ‎2．离子交换膜电池 离子交换膜是一种含离子基团的，对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。‎ ‎(1)膜的功能：使阴、阳离子选择性定向移动，使电解质溶液的电荷守恒。‎ ‎(2)类型：‎ ‎①阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。‎ ‎②阴离子交换膜：只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过。‎ ‎③质子交换膜：只允许质子(H＋)通过。‎ ‎(3)作用：隔离某些物质，防止副反应，常用于物质的制备、分离和提纯。‎ ‎[对点练]‎ ‎2．(2018·江淮十校联考)LiFePO4电池广泛用于电动车。电池反应：FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。下列说法正确的是(　　)‎ 选项 放电过程 充电过程 A Li＋向电池的正极迁移 化学能转化成电能 B 可以加入磷酸以提高电解质的导电率 阳极的电极反应式为 LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋‎ C 若正极增加7 g，则有NA个电子经电解质由负极流向正极 阳极材料的质量不断减少 D 若有n mol Li＋迁移，则理论上负极失去 n mol 电子 阴极的电极反应式为 Li＋＋e－===Li 解析：选D　A项，充电过程是电能转化为化学能的过程，错误；B项，Li属于活泼金属，加入磷酸，Li会与磷酸反应，错误；C项，根据原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，电子不通过电解质，错误；D项，负极反应式为Li－e－===Li＋，迁移n mol Li＋，说明通过的电子物质的量为n mol，即Li失去电子n mol，充电时，电池的负极接电源的负极，即阴极反应式为Li＋＋e－===Li，正确。‎ ‎3．利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8 mol 解析：选C　电极反应式为负极：8NH3－24e－＋24OH－===4N2＋24H2O，正极：6NO2＋24e－＋12H2O===3N2＋24OH－，因为为碱性介质，所以应选用阴离子交换膜；C项，应生成H2O，错误；D项，根据正极反应式转移电子为×24 mol＝0.8 mol。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　燃料电池 ‎1．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子 B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O C．电池工作时，CO向电极B移动 D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO 解析：选D　A选项，CH4中的C为－4价，CO中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗 1 mol CH4失去6 mol电子，错误；B选项，熔融盐中没有OH－，因此OH－不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，错误；C选项，2CO应向负极移动，即向电极A移动，错误；D选项，电极B上O2得电子和CO2结合生成CO，正确。‎ ‎2．新型NaBH4/H2O2燃料电池(DBFC)的结构如图所示，(已知NaBH4中H为－1价)，有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．电极B材料中含MnO2层，MnO2可增强导电性 B．电池负极区的电极反应：‎ BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O C．放电过程中，Na＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子为6NA个 解析：选B　A项，电极B采用MnO2，为正极，H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH－，MnO2既作电极材料又有催化作用，错误；B项，负极发生氧化反应，电极反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，正确；C项，放电时， Na＋向正极移动，错误；D项，在电池反应中，每消耗1 L 6 mol·L－1 H2O2溶液，理论上流过电路中的电子数为12NA，错误。‎ 题点二　可逆电池 ‎3．(2018·太原模拟)某充电电池如图所示，已知a、b为惰性电极，溶液呈酸性，充电时左槽溶液颜色由蓝色变为黄色。下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电时，a极是电池的负极 B．充电时，a极的电极反应式为 VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O C．氧化性：VO＞V3＋‎ D．放电时，H＋从左槽迁移进右槽 解析：选C　根据题意，充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色，说明该电极反应失电子，所以a是阳极，则b是阴极。A项，根据上述分析，充电时，a是阳极，b是阴极，则放电时，a极是电池的正极，错误；B项，充电时，a极为阳极，发生氧化反应，a极的反应式应为VO2＋－e－＋H2O===VO＋2H＋，错误；C项，放电时，负极反应为V2＋－e－＝V3＋，正极反应为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，总反应为V2＋＋VO＋2H＋===VO2＋＋H2O＋V3＋，因此氧化性：VO＞V3＋，正确；D项，放电时，a极是原电池正极，b极是原电池负极，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以H＋移向左槽，错误。‎ ‎4．全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池，该电池性能优良，其电池总反应为V3＋＋VO2＋＋H2OVO＋2H＋＋V2＋。下列叙述正确的是(　　)‎ A．放电过程中电解质溶液中阴离子移向正极 ‎ B．放电时每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化 C．充电时阳极附近溶液的酸性减弱 D．充电时阳极反应式为VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O 解析：选B　放电时发生的反应为VO＋2H＋＋V2＋===V3＋＋VO2＋＋H2O，阴离子移向负极，A错误；负极V2＋被氧化成V3＋，每转移0.5 mol电子，负极有0.5 mol V2＋被氧化，B正确；充电时的总反应为V3＋＋VO2＋＋H2O === VO＋2H＋＋V2＋，阳极反应为VO2＋＋H2O－e－ === VO＋2H＋，阳极附近溶液的酸性增强，C、D错误。‎ 题点三　膜电池 ‎5.(2018·广西两市联合调研)如图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＋通过质子交换膜流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．该电池的负极反应为 CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋‎ 解析：选B　呼气所在电极发生乙醇转化为醋酸的反应，故为负极，而电流由正极流出，A项错误；H＋通过质子交换膜流向正极(氧气所在的铂电极)，B项正确；正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，电路中流过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，在标准状况下体积为11.2 L，但题中未指明是否为标准状况，C项错误；该电池的负极反应为CH3CH2OH＋H2O－4e－===CH3COOH＋4H＋，D项错误。‎ ‎6．(2018·汕头模拟)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池叙述错误的是(　　)‎ A．电池工作时，是将太阳能转化为电能 B．铜电极为正极，电极反应式为 CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O C．电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动 D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸溶液 解析：‎ 选D　A项，根据图示可知，该装置将太阳能转化为电能，正确；B项，根据电子流向知，Cu是正极，正极上CO2得电子和H＋反应生成甲烷，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O，正确；C项，放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的H＋由左向右移动，正确；D项，可向装置中加入少量的酸作电解质，由于硝酸易挥发，生成的甲烷中会混有HNO3气体，应加入硫酸，错误。‎ ‎[教材基础——自热身]‎ ‎1．金属的腐蚀 ‎(1)金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变成金属阳离子，金属发生氧化反应。‎ ‎(2)金属腐蚀的类型 ‎①化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的 物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液 发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋‎ M－ne－===Mn＋‎ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 ‎②析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁的腐蚀为例)‎ 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3)‎ 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极 ‎2H＋＋2e－===H2↑‎ O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2‎ 联系 吸氧腐蚀更普遍 铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，‎ ‎2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。‎ ‎2．金属的防护 ‎(1)电化学防护 ‎①牺牲阳极保护法——原电池原理 负极：比被保护金属活泼的金属；‎ 正极：被保护的金属设备。‎ ‎②外加电流阴极保护法——电解原理 阴极：被保护的金属设备；‎ 阳极：废铁。‎ ‎(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。‎ ‎(3)加防护层，保护层可以是耐腐蚀的油漆，搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶等非金属材料，也可以是通过电镀而覆盖于被保护金属表面的耐腐蚀性较强的金属或合金，也可以运用电化学方法使金属表面钝化。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ 题点一　金属的腐蚀 ‎1．如图所示，各烧杯中盛海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为(　　)‎ A．②①③④⑤⑥　　　　 B．⑤④③①②⑥‎ C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥‎ 解析：选C　①是Fe为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，是铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢；②③④均为原电池，③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀，但Fe和Cu的金属活动性差别大于Fe和Sn的，故FeCu 原电池中Fe被腐蚀的较快；⑤是Fe接电源正极作阳极，Cu接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了Fe的腐蚀；⑥是Fe接电源负极作阴极，Cu接电源正极作阳极的电解腐蚀，防止了Fe的腐蚀。根据以上分析可知铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥。‎ ‎2.为探究钢铁的吸氧腐蚀原理设计了如图所示的装置，下列有关说法中错误的是(　　)‎ A．正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ‎ B．将石墨电极改成Mg电极，难以观察到铁锈生成 C．若向自来水中加入少量NaCl(s)，可较快地看到铁锈 D．分别向铁、石墨电极附近吹入O2，前者铁锈出现得快 解析：选D　Fe是负极，失电子被氧化成Fe2＋，在正极O2得电子发生还原反应生成OH－，故将O2‎ 吹向石墨电极的腐蚀速率比吹向铁电极快；向自来水中加入NaCl(s)，可使电解质溶液的导电能力增强，加快腐蚀速率；但若将石墨电极换成Mg电极，则负极为Mg，Fe被保护，难以看到铁生锈。‎ ‎[规律方法]　判断金属腐蚀快慢的规律 ‎(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一金属来说，腐蚀由快到慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(浓度相同)。‎ ‎(3)活泼性不同的两种金属，活泼性差异越大，腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。‎ 题点二　金属的防护 ‎3．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是(　　)‎ A．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀 解析：选B　弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，Sn、Fe可形成原电池，Fe作负极，加快了Fe的腐蚀，B错误；Fe、Zn、海水形成原电池，Zn失去电子作负极，从而保护了Fe，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。‎ ‎4．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是(　　)‎ A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 解析：选A　水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。‎ ‎[知能深化——扫盲点]‎ ‎1．有外接电源电极类型的判断方法 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：‎ 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。‎ ‎2．无外接电源电池类型的判断方法 ‎(1)直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池。‎ ‎(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。‎ ‎(3)根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。‎ ‎[题点全练——过高考]‎ ‎1．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ 为Al，其他均为Cu，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流方向：电极 Ⅳ→○→电极Ⅰ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：选A　带盐桥的①、②装置构成原电池，Ⅰ为负极，Ⅱ为正极，装置③为电解池。A项，电子移动方向：电极Ⅰ→○→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，正确；B项，原电池负极在工作中发生氧化反应，错误；C项，原电池正极上发生还原反应，Cu2＋在电极Ⅱ上得电子，生成Cu，该电极质量逐渐增大，错误；D项，电解池中阳极为活性电极时，电极本身被氧化，生成的离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。‎ ‎2．用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO3的溶液，a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)，通电时a电极质量增加，下列说法正确的是(　　)‎ A．电路中通过1 mol电子时，Y电极质量增加48 g B．放电时铅蓄电池负极的电极反应式为PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)‎ C．c、d电极产生气体的物质的量之比为1∶2‎ D．X极为负极 解析：选A　a极质量增加，即析出了 Ag，a为阴极，则Y为负极，X为正极，D项错；B项，所写电极反应式为正极的电极反应式；C项，c为阴极放出H2，d为阳极放出O2，物质的量之比为2∶1。‎ ‎3．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_________________________________________________________________。‎ ‎(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_____________________________________________________________。‎ ‎(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中_______极析出________g铜。‎ ‎(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ 解析：(1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。(2)乙池为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根据各电极上转移的电子相同，得 n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝××22.4L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝××64g＝1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，则溶液pH增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。‎ 答案：(1)原电池 　 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O　(2)阳极　4AgNO3＋2H2O通电,4Ag＋O2↑＋4HNO3 　(3)280　D　1.60　(4)减小　增大 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎[课堂真题集训——明考向]‎ ‎1.(2017·全国卷Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)‎ A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 解析：选C　依题意，钢管桩为阴极，电子流向阴极，阴极被保护，钢管桩表面腐蚀电流是指铁失去电子形成的电流，接近于零，铁不容易失去电子，A项正确；阳极上发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向阴极，B项正确；高硅铸铁作阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上主要是海水中的水被氧化生成氧气，惰性辅助阳极不被损耗，C项错误；根据海水对钢管桩的腐蚀情况，增大或减小电流强度，D项正确。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅲ)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＋xS8===8Li2Sx(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：选D　 原电池工作时，正极发生一系列得电子的还原反应，即：Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2，其中可能有2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4，A项正确；该电池工作时，每转移0.02 mol电子，负极有0.02 mol Li(质量为0.14 g)被氧化为Li＋，则负极质量减少0.14 g，B项正确；石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C项正确；充电过程中，Li2S2的量逐渐减少，当电池充满电时，相当于达到平衡状态，电池中Li2S2的量趋于不变，故不是电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多，D项错误。‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅱ)MgAgCl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＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑‎ 解析：选B　MgAgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确；Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。‎ ‎4．(2016·全国卷Ⅲ)‎ 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－＋2H2O===2Zn(OH)。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) 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：选C　A项，充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动；B项，充电时的总反应为放电时的逆反应：2Zn(OH)===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，c(OH－)逐渐增大；C项，放电时负极失电子发生氧化反应，由放电时的总反应可知，负极反应式为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)；D项，由放电时的总反应可知，电路中通过2 mol电子时，消耗0.5 mol O2，其体积为11.2 L(标准状况)。‎ ‎5．(双选)(2016·海南高考)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．Zn为电池的负极 B．正极反应式为2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D．电池工作时OH－向负极迁移 解析：选AD　A．根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B.KOH 溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO＋6e－＋8H2O ===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。‎ ‎6．(2016·浙江高考)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)‎ A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高 C．M空气电池放电过程的正极反应式：‎ ‎4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D．在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜 解析：选C　金属M失电子作负极，由总反应式4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n推出正极反应物是O2。多孔电极主要是增大接触面积，有利于气体的扩散与反应，A项正确；单位质量释放电能最大也就是转移电子数最多，转移相同电子数所需Al的质量最小，也就是理论比能量最高，B项正确；中间是阴离子交换膜，所以Mn＋不会转移到正极参与反应，正极反应式应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C项错误；Mg空气电池中，容易在负极生成Mg(OH)2沉淀，采用阳离子交换膜，则Mg2＋转移到正极反应生成沉淀，同时负极区不能显碱性，D项正确。‎ ‎7．(2015·全国卷Ⅰ)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CO2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C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O 解析：选A　图示所给出的是原电池装置。A.有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A不正确；B.微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；C.质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确；D.正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。‎ ‎8.(2014·全国高考)如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．放电时正极反应为NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－‎ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为MH＋OH－―→H2O＋M＋e－‎ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 解析：选C　电池放电时，正极发生得电子的还原反应，A项正确；由电池示意图及放电时正极上的电极反应知，该电池的电解液呈碱性，可为KOH溶液，B项正确；充电时的负极实质上为阴极，发生还原反应，C项错误；MH的氢密度越大，表明单位体积的MH所能储存的电子越多，能量密度越大，D项正确。‎ ‎[课下能力测评——查缺漏]‎ ‎1．原电池中，B极逐渐变粗，A极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　)‎ A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液 解析：选C　在原电池中，一般活泼金属作负极，失去电子发生氧化反应(金属被氧化)而逐渐溶解(或质量减轻)；不活泼金属(或导电的非金属)作正极，发生还原反应有金属析出(质量增加)或有气体放出；依据题意可知A为负极、B为正极，即活泼性A大于B，且A能从电解质溶液中置换出金属单质。所以，只有C选项符合题意。‎ ‎2.(2018·湖南长郡中学模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(　　)‎ A．常温下，断开K时，若M溶液为浓硫酸，则铁发生化学腐蚀 B．关闭K，若M为氯化钠，则铁极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C．关闭K，若M为硫酸铵，则石墨极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ D．关闭K，若M溶液为海水，石墨换成铜或银，则叫外加电流的阴极保护法 解析：‎ 选C　常温下，断开K时，若M溶液为浓硫酸，金属铁发生钝化，铁受到保护，故A项错误；关闭K时，若M为氯化钠，则发生金属铁的吸氧腐蚀，金属铁是负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故B项错误；关闭K时，若M为硫酸铵，则溶液呈酸性，发生金属铁的析氢腐蚀，金属铁是负极，石墨极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故C项正确；关闭K时，若M溶液为海水，石墨换成铜或银，此时金属铁是负极，会加快金属Fe的腐蚀，且装置中没有外加电流，故D项错误。‎ ‎3．由于具有超低耗电量、寿命长的特点，LED产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动LED发光的装置。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．a处通入氧气，b处通入氢气 B．该装置中只涉及两种形式的能量转化 C．电池正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．P型半导体连接的是电池负极 解析：选C　根据电子移向，a处应通H2，b处应通O2，A错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，B错误；P型半导体连接的是电池正极，D错误。‎ ‎4．一种新型钠硫电池结构示意图如图，下列有关该电池的说法正确的是(　　)‎ A．B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性 B．电池放电时，A极电极反应为2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx C．电池放电时，Na＋向电极A极移动 D．电池放电的总反应为2Na＋xS===Na2Sx，每消耗1 mol Na 转移2 mol电子 解析：选A　根据图可知，放电时，Na发生氧化反应，所以A作负极，B作正极，负极反应式为2Na－2e－===2Na＋，正极反应式为xS＋2e－===S，充电时A为阴极，B为阳极，阴极、阳极电极反应式与负极、正极反应式正好相反，放电时，电解质中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；B极中填充多孔的炭或石墨毡，目的是为了增加导电性，A正确；放电时，A为负极，电极反应为2Na－2e－===2Na＋，B错误；放电时，Na＋向正极移动，即由A向B移动，C错误；由电池放电的总反应知，每消耗1 mol Na转移1 mol电子，D错误。‎ ‎5．肼(N2H4‎ ‎)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是(　　)‎ A．该电池放电时，通入肼的一极为负极 B．电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NA C．通入空气的一极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变 解析：选D　该电池中肼是燃料，在负极通入，A正确；肼中氮元素的化合价是－2价，氧化产物是N2，负极反应为N2H4＋4OH－－4e－===4H2O＋N2↑，所以每释放1 mol N2 转移的电子数为4NA ，B正确；通入空气的一极为正极，正极上O2发生还原反应，反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正确；电池总反应为N2H4＋O2===N2↑＋2H2O，反应生成水，溶液浓度降低，电解质溶液的pH将降低，D错误。‎ ‎6．某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列说法正确的是(　　)‎ A．b电极上发生还原反应 B．外电路电子的流向是从a到b C．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 D．a电极上发生的反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 解析：选D　根据化学方程式和图示判断，b极是FeSO4发生氧化反应，为负极，A错误；b为负极，a为正极，电子从b流向a，B错误；盐桥中的SO移向乙烧杯，C错误；a极上发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，D正确。‎ ‎7．(2016·四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6(x＜1)。下列关于该电池的说法不正确的是(　　)‎ A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移 B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6‎ C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x g D．充电时，阳极的电极反应式为 LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋‎ 解析：选C　A．原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；C.充电时，若转移1‎ ‎ mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。‎ ‎8.(2018·广东三校联考)某传感器工作原理如图所示。利用该传感器可以测定空气中NO、CO、NH3、SO2等有害气体的含量。下列说法正确的是(　　)‎ A．若M为熔融KOH，X为NH3，Y为N2，则负极的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋‎ B．若M是含O2－的固体电解质，X为NO，则正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－‎ C．传感器工作中，电子由Pt(Ⅰ)极经电流仪传到Pt(Ⅱ)极 D．若X为CO，M为KOH溶液，则电池总反应为2CO＋O2===2CO2‎ 解析：选B　由于M是熔融的KOH，即使放电生成H＋也会与OH－反应生成水，所以负极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，A项错误；若M是含O2－的固体电解质，则负极的电极反应式为2NO－4e－＋2O2－===2NO2，正极的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B项正确；题述装置属于原电池，Pt(Ⅰ)极为正极，Pt(Ⅱ)极为负极，电子由负极经外电路流向正极，C项错误；若X为CO，M为KOH溶液，则负极的电极反应式为CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O，电池总反应为2CO＋4KOH＋O2===2K2CO3＋2H2O，D项错误。‎ ‎9．(2018·河北唐山一中调研)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl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。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2‎ B．放电过程中，Li＋向负极移动 C．常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针发生偏转 D．每转移0.1 mol电子，理论上生成10.35 g Pb 解析：选D　正极发生还原反应，电极反应式为PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，故A项错误；放电过程中阳离子向正极移动，即Li＋‎ 向正极移动，故B项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此在正、负极间连接电流表或检流计，指针不偏转，故C项错误；根据电极反应式PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，可知每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb，质量为10.35 g，故D项正确。‎ ‎10．假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　　)‎ A．当K闭合时，甲装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源 B．当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生 C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④‎ D．当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙、丁装置中pH不变 解析：选A　当K闭合时，乙装置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；乙装置中消耗H＋，pH变大，甲装置中电解饱和食盐水，pH变大；丙装置中相当于在银上镀铜，pH不变；丁装置中相当于铜的电解精炼，pH不变。‎ ‎11．钢铁是目前应用最广泛的金属材料，了解钢铁腐蚀的原因与防护方法具有重要意义，对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。‎ ‎(1)抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为________________________________。‎ ‎(2)‎ 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。‎ ‎①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________处。‎ ‎②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为__________________。‎ ‎(3)图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，X电极溶解的铜的质量________3.2 g(填“<”“>”或“＝”)。‎ ‎(4)图中若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，铜电极发生的反应是____________，若将开关K置于N处，发生的总反应是____________________。‎ 解析：(1)铁锈的成分为Fe2O3，能和盐酸反应生成FeCl3‎ 和水，当铁锈除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为Fe＋2FeCl3===3FeCl2。(2)①若X为碳棒，由于Fe比较活泼，为减缓铁的腐蚀，应使Fe为电解池的阴极即连接电源的负极，故K连接N处。②若X为锌，开关K置于M处，Zn为负极被腐蚀，Fe为正极被保护，该防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。(3)若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时，由于粗铜中有杂质参加反应，所以X电极溶解的铜的质量<3.2 g。(4)若X为铜，容器中海水替换为FeCl3溶液，开关K置于M处，此时构成原电池装置，铜电极为正极，发生的反应是2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；若将开关K置于N处，此时构成电解池装置，铜为阳极，铜本身被氧化而溶解，阴极铁离子被还原，发生的总反应式Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ 答案：(1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2‎ ‎(2)①N　②牺牲阳极的阴极保护法　(3)<‎ ‎(4)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎12.如图所示，是原电池的装置图。请回答：‎ ‎(1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe且作负极，则A电极上发生的电极反应式为______________________；反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本不变”)。‎ ‎(2)若需将反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如图所示的原电池装置，则A(负极)极材料为________，B(正极)极材料为________，溶液C为____________。‎ ‎(3)若C为CuCl2溶液，Zn是____极，Cu极发生____反应，电极反应式为______________。‎ 反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)CO与H2反应还可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：‎ 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，则c电极是________(填“正极”或“负极”)，c电极的反应方程式为____________________________________________。‎ 若线路中转移2 mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为________L。‎ 解析：(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换H2的反应，所以正极反应是H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中H＋放电，导致溶液中H＋浓度减小，pH升高。(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计成如题图所示的原电池装置，根据方程式中物质发生的反应类型判断，Cu发生氧化反应，作原电池的负极，所以A材料是Cu，B极材料是比Cu不活泼的导电物质如石墨、Ag等即可。溶液C中含有Fe3＋，如FeCl3溶液。(3)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，Cu2＋发生了反应，则c(Cu2＋)变小。(4)根据图中的电子流向知c是负极，是甲醇发生氧化反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋，线路中转移2 mol 电子时消耗氧气0.5 mol，标准状况下体积为11.2 L。‎ 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　升高 ‎(2)Cu　石墨(其他合理答案也可)　FeCl3溶液 ‎(3)负　还原　Cu2＋＋2e－===Cu　变小 ‎(4)负极　CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋　11.2‎ ‎13．(1)Fe和KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550～660 ℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池，这类电池称为热电池。Li/FeS2热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS2转变为铁，该电池工作时，电池总反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。‎ ‎①某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②已知图中甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。‎ ‎(3)用铅蓄电池电解苦卤水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋‎ ‎)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是________(填字母)。‎ A．铅蓄电池负极的反应式为Pb－2e－===Pb2＋‎ B．铅蓄电池放电时，B极质量减轻，A极质量增加 C．铅蓄电池充电时，A极应与外电源负极相连 D．电解苦卤水时，a电极首先放电的是Br－‎ 解析：(1)依据题意可知，反应物为FeS2、Li，生成物为Fe、Li2S，反应的化学方程式为FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S。(2)①原电池中Fe作负极，石墨棒作正极，烧杯右侧的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。②装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(3)负极Pb失电子生成PbSO4，B极质量增大，A、B选项错误；A极为正极，充电时应与电源正极相连，C选项错误；a电极与电源正极相连为电解池阳极，阴离子失电子，因还原性：Br－>Cl－，则Br－首先放电，D选项正确。‎ 答案：(1)FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S ‎(2)①2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎②甲中：左—Fe，右—C　乙中：左—Fe，右—C　(3)D