2019届一轮复习鲁科版原电池金属的腐蚀与防护学案

2019届一轮复习鲁科版原电池金属的腐蚀与防护学案

第3讲　原电池 金属的腐蚀与防护 ‎【2019·备考】‎ 最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。4.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。‎ 考点一　原电池的工作原理及其应用 ‎（频数：★★☆　难度：★☆☆）‎ ‎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.原电池的构成条件 ‎（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 自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。‎ ‎4.原电池原理的应用 ‎（1）加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。‎ ‎（2）比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。‎ ‎（3）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根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。‎ ‎1.（LK选修4·P19“活动·探究”改编）当铜锌原电池产生电流时，下列说法正确的是（　　）‎ A.阳离子移向Zn极，阴离子移向Cu极 B.电子由Cu电极流向Zn电极 C.电流由Zn电极流向Cu电极 D.阴离子移向Zn电极，阳离子移向Cu电极 答案　D ‎2.（教材借鉴）（RJ必修2·P42“实践活动”改编）如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是（　　）‎ A.若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2‎ B.水果电池的化学能转化为电能 C.此水果发电的原理是电磁感应 D.金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片 答案　C ‎3.（溯源题）（2016·上海化学，8）图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示　　　　。‎ ‎①铜棒的质量　②[Zn2＋]　③[H＋]　④[SO]‎ 答案　③‎ 探源：本考题源于教材LK选修4 P21“铜锌原电池装置（2）示意图”，对原电池的工作原理进行了考查。‎ 题组一　原电池基础 ‎1.基础知识判断，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（　　）‎ ‎（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（　　）‎ ‎（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（　　）‎ ‎（4）在锌铜原电池中，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（　　）‎ ‎（5）CaO＋H2O===Ca（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（　　）‎ ‎（6）在内电路中，电子由正极流向负极（　　）‎ ‎（7）某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液（　　）‎ 答案　（1）√　（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×‎ ‎2.课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是（　　）‎ A.原电池是将化学能转化成电能的装置 B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C.图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会产生电流 D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 解析　D项，电极a为负极，电子由负极（锌片）流出。‎ 答案　D 反思归纳 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。‎ 题组二　原电池原理的应用 ‎3.用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是（　　）‎ 甲 乙 丙 实验 装置 现象 a不断溶解 c的质量增加 a上有气泡产生 A.装置甲中的b金属是原电池的负极 B.装置乙中的c金属是原电池的阴极 C.装置丙中的d金属是原电池的正极 D.四种金属的活泼性顺序：d>a>b>c 解析　甲中a溶解说明a是负极，活泼性a>b，A错误；原电池用正极或负极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性b>c；丙中d是负极，活泼性d>a，C错误；综上可知D正确。‎ 答案　D ‎4.某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。‎ ‎（1）给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。‎ ‎（2）一段时间后，铝片发生的电极反应式是________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________；‎ 镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极产生的主要反应的电极反应式为________________________________________________________。‎ 解析　铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应，故作原电池的正极。‎ 答案　（1）如图所示 ‎（2）Al＋4OH－－3e－===[Al（OH）4]－‎ ‎2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 规律总结 原电池设计程序 在设计原电池装置时，首先要书写出总氧化还原反应的离子方程式，确定原电池的正、负极，再把总反应的离子方程式拆写成氧化反应（负极反应）和还原反应（正极反应）。‎ 热点说明：相对于常规原电池，盐桥原电池能减少副反应，提高电池的供电效率。一些原电池装置考查题，常带有盐桥，正确理解盐桥作用，注意盐桥中的离子移向是解题关键。‎ ‎1.盐桥的构成 盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反应，教材中常使用装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，离子可以在其中自由移动，这样溶液是不致流出来的。‎ ‎2.盐桥的作用 ‎（1）连接内电路，形成闭合回路；（2）平衡电荷，使原电池不断产生电流。‎ ‎3.单池原电池和盐桥原电池的对比 图1和图2两装置的比较 相同点 正负极、电极反应、总反应、反应现象 负极：Zn－2e－===Zn2＋‎ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋‎ 不同点 图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋‎ 直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长 关键点 盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区 ‎[模型解题]‎ ‎　盐桥原电池装置分析 ‎1.一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp（AgCl）。工作一段时间后，两电极质量均增大。下列说法正确的是（　　）‎ A.右池中的银电极作负极 B.正极反应为Ag－e－===Ag＋‎ C.总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓‎ D.盐桥中的NO向右池方向移动 解析　若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：Ag－e－===‎ Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl：Ag－e－＋Cl－===AgCl，即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag：Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl↓；综上所述，B项错误，C项正确。根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO向负极方向（即左池）移动，D项错误。‎ 答案　C ‎2.事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是　　　　（填序号，下同）。‎ a.C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH>0‎ b.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH<0‎ c.NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH<0‎ 若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为________________________________________________________。‎ 某同学用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂－KNO3的U形管）设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是　　　　。‎ a.实验过程中，左侧烧杯中NO浓度不变 b.实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作 c.若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生 d.若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变 解析　根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。原电池正极发生还原反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现H＋，故正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。该原电池的工作原理是Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，盐桥起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此当电池工作时，盐桥中的NO向负极移动，因此左侧烧杯中NO的浓度将增大，a错误。当取出盐桥，不能形成闭合回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误。若开始时用U形铜代替盐桥，则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从左往右依次为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极Ag＋＋e－===Ag，由此可知c错误、d正确。‎ 答案　b　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　d ‎　可逆反应中的“盐桥”‎ ‎3.控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是（　　）‎ A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项，在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。‎ 答案　D ‎4.（原创题）已知反应AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O是可逆反应。设计如图装置（C1、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：‎ Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸 Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液 结果发现电流表指针均发生偏转。‎ 试回答下列问题：‎ ‎（1）两次操作过程中指针为什么发生偏转？________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。‎ ‎________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎（3）操作Ⅱ过程中，盐桥中的K＋移向　　　　烧杯溶液（填“A”或“B”）。‎ ‎（4）Ⅰ操作过程中，C1棒上发生的反应为________________________________________________________。‎ 答案　（1）两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能 ‎（2）（Ⅰ）加酸，[H＋]增大，平衡向正反应方向移动，AsO得电子，I－失电子，所以C1极是负极，C2极是正极。（Ⅱ）加碱，[OH－]增大，平衡向逆反应方向移动，AsO失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动，发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同 ‎（3）A　（4）2I－－2e－===I2‎ 考点二　化学电源 ‎（频数：★★★　难度：★★★）‎ ‎1.一次电池 ‎（1）碱性锌锰干电池（图一）‎ 图一 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－‎ 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2‎ ‎（2）锌银电池（图二）‎ 图二 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－‎ 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag ‎2.二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ‎3.燃料电池 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＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ 电池反 ‎2H2＋O2===2H2O 应式 探源：书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反应及总反应书写的影响。‎ ‎1.（LK选修4·P24“铅蓄电池”知识改编）镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiO（OH）＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2，由此判断错误的是（　　）‎ A.放电时，Cd作负极 B.放电时，NiO（OH）作负极 C.电解质溶液为碱性溶液 D.放电时，负极反应为Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2‎ 答案　B ‎2.（溯源题）（2017·课标全国Ⅲ，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＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。判断下列说法是否正确 ‎（1）电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4（　　）‎ ‎（2）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（　　）‎ ‎（3）石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性（　　）‎ ‎（4）电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多（　　）‎ 答案　（1）√　（2）√　（3）√　（4）×‎ 探源：本考题源于RJ选修4 P76“二次电池”及其知识拓展，对常见及新型电源的工作原理及电极反应进行了考查。‎ 题组　常见传统电池的分析判断与拓展 ‎1.铅蓄电池的工作原理为：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断正确的是（　　）‎ A.K闭合时，d电极的电极反应式：PbSO4＋2e－===Pb＋SO B.当电路中通过0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C.K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移 D.K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为负极 解析　根据图示，K闭合时，Ⅰ为原电池，a为正极，b为负极，Ⅱ为电解池，c为阴极，d为阳极。d为阳极，发生氧化反应：PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋‎ ‎4H＋＋SO，A项错误；根据铅蓄电池的总反应知，电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗0.2 mol H2SO4，B项正确；K闭合时，Ⅱ中SO向阳极（d极）迁移，C项错误；K闭合一段时间后，c电极析出Pb，d电极析出PbO2，电解质溶液为H2SO4溶液，此时可以形成铅蓄电池，d电极作正极，D项错误。‎ 答案　B ‎2.由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰—石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnO（OH）＋Al（OH）3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是（　　）‎ A.二氧化锰—石墨为电池正极 B.负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al（OH）3＋3NH C.OH－不断由负极向正极移动 D.每生成1 mol MnO（OH）转移1 mol电子 解析　由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al（OH）3，A、B正确；阴离子移向负极，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。‎ 答案　C ‎3.电池在现代社会中具有极其广泛的应用。‎ ‎（1）银锌蓄电池是人造卫星所使用的高能电池之一，其放电时的反应是Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag。则该电池的负极材料是　　　　，放电时正极的电极反应式为________________________________________________________，‎ 放电时负极区的pH　　　　（填“增大”、“减小”或“不变”）。‎ ‎（2）某氢氧燃料电池用固体金属化合物陶瓷作电解质（可电离出金属离子和O2－），两极上发生的反应为A极：2H2＋2O2－－4e－===2H2O；B极：________________________________________________________。‎ 电子流动的方向是　　　　；假设该燃料电池工作时，每生成1 mol H2O（l）时产生的最大电能为240 kJ，则该电池的能量转化效率为　　　　（H2的燃烧热为285 kJ·mol－1，最大电能与所能释放出的全部热量之比）。‎ 解析　（1）由总反应式知锌是负极，电极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，故负极区的pH减小。（2）该燃料电池中，因A极上发生的是失去电子的反应，故B极上是氧气得到电子变成O2－的反应，工作过程中A极失去电子而B极得到电子。能量转化效率为×100%＝84.2 %。‎ 答案　（1）锌　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－　减小　（2）O2＋4e－===2O2－　由A极流向B极　84.2%‎ 热点说明：随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的新型电源，成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量（单位质量释放的能量）高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。但应用的解题原理仍然还是原电池的基础知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。‎ ‎1.新型燃料电池（Fuel Cell）‎ 燃料电池是利用氢气、碳、甲醇、硼氢化物、天然气等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。其特点是：（1）有两个相同的多孔电极，同时电极不参与反应（掺杂适当的催化剂）。（2）不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内。（3）能量转换率较高，超过80%（普通燃烧能量转换率30%多）。‎ ‎【解题模板】‎ ‎2.可充电电池 对于一般的电池而言，充电电池具有一定的可逆性，在放电时，它是原电池装置；在充电时，它是电解过程，是一种经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用的电器。‎ ‎【模型示例】　镁及其化合物一般无毒（或低毒）、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMg＋Mo3S4MgxMo3S4。下列说法错误的是（　　）‎ A.放电时Mg2＋向正极移动 B.放电时正极的电极反应式为Mo3S4＋2xe－===Mo3S C.放电时Mo3S4发生氧化反应 D.充电时阴极的电极反应为xMg2＋＋2xe－===xMg ‎【解题模板】‎ 答案　C ‎3.电极反应式书写与判断的三个步骤 步骤一：负极失去电子发生氧化反应；正极上，溶液中阳离子（或氧化性强的离子）得到电子，发生还原反应，充电时则正好相反。‎ 步骤二：两电极转移电子数守恒，符合正极反应加负极反应等于电池反应的原则；‎ 步骤三：注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并。‎ ‎[模型解题]‎ ‎　“常考不衰”的燃料电池 ‎1.科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法不正确的是（　　）‎ A.电极a为电池的负极 B.电极b上发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O C.电路中每流过4 mol电子，在正极消耗‎44.8 L H2S D.每‎17 g H2S参与反应，有1 mol H＋经质子膜进入正极区 解析　电极a上H2S转化为S2，发生氧化反应，则电极a为电池的负极，A项正确；电极b上O2转化为H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B项正确；负极反应式为2H2S－4e－===S2＋4H＋，电路中每流过4 mol电子，在负极消耗2 mol H2S，而不是正极，且题中未指明H2S所处的状态，C项错误；根据2H2S－4e－===S2＋4H＋知，‎17 g（0.5 mol）H2S参与反应，生成1 mol H＋经质子膜进入正极区，D项正确。‎ 答案　C ‎2.（2018·保定模拟）液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是（　　）‎ A.b电极发生氧化反应 B.a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O C.放电时，电流从a电极经过负载流向b电极 D.其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜 解析　燃料电池燃料（N2H4）在负极（a电极）发生氧化反应：N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，O2在正极发生还原反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，A项错误，B项正确；放电时电流由正极流向负极，C项错误；OH－在正极生成，移向负极，所以离子交换膜应让OH－通过，故选用阴离子交换膜，D项错误。‎ 答案　B ‎　“起点高、落点低”的压轴选择题：可逆电池 ‎3.已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO‎2‎C＋LiCoO2；‎ 锂硫电池的总反应为：2Li＋SLi2S。‎ 有关上述两种电池说法正确的是（　　）‎ A.锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C.理论上两种电池的比能量相同 D.如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 解析　锂离子电池放电时Li＋（阳离子）向正极迁移，A项错误；锂硫电池放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，发生氧化反应，则充电时，锂电极发生还原反应，B项正确；比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，二者的比能量不同，C项错误；题中装置是锂硫电池给锂离子电池充电，D项错误。‎ 答案　B ‎4.科技工作者设计出的新型可充电锂—空气电池如图所示，该电池使用了两种电解质溶液，a极一侧使用含有锂盐的有机电解液，b极一侧使用水性电解液。下列有关这种电池的判断正确的是（　　）‎ A.放电时，a为负极，充电时，a为阴极 B.放电时，正极反应式为4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑‎ C.充电时，Li＋通过离子交换膜的方向是从左到右 D.充电后，水性电解液的pH增大 解析　放电时，Li失电子，发生氧化反应，Li＋进入有机电解液，a为负极，充电时，有机电解液中的Li＋得电子变为Li，发生还原反应，a为阴极，A项正确；放电时，负极Li失电子，正极O2得电子与水生成OH－，故正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项错误；充电时，Li＋通过离子交换膜的方向是从右到左，C项错误；放电后，水性电解液的pH增大，充电后pH减小，D项错误。‎ 答案　A ‎　其它新型、高效环保电池 ‎5.环保、安全的铝—空气电池的工作原理如图所示，下列有关叙述错误的是（　　）‎ A.NaCl的作用是增强溶液的导电性 B.正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C.电池工作过程中，电解质溶液的pH不断增大 D.用该电池做电源电解KI溶液制取1 mol KIO3，消耗铝电极的质量为‎54 g 解析　由图示可知Al电极为负极，电极反应式为：Al－3e－＋3OH－===‎ Al（OH）3，O2在正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应方程式为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3↓，pH基本不变，A、B正确，C项错误；D项，1 mol KI制得1 mol KIO3转移6 mol电子，消耗2 mol Al，即‎54 g铝，正确。‎ 答案　C ‎6.酶生物电池通常以葡萄糖作为反应原料，葡萄糖在葡萄糖氧化酶（GOX）和辅酶的作用下被氧化成葡萄糖酸（C6H12O7），其工作原理如图所示。下列有关说法中正确的是（　　）‎ A.该电池可以在高温条件下使用 B.H＋通过交换膜从b极区移向a极区 C.电极a是正极 D.电池负极的电极反应式为C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋‎ 解析　酶的主要成分为蛋白质，在高温条件下变性，丧失催化作用，A项错误；由图示电子的移动方向可知a为电池的负极，发生氧化反应：C6H12O6＋H2O－2e－===C6H12O7＋2H＋，b为电池的正极，发生还原反应：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，H＋通过交换膜从a极移向b极，D项正确，B、C项错误。‎ 答案　D 考点三　金属的腐蚀与防护 ‎（频数：★☆☆　难度：★☆☆）‎ ‎1.金属腐蚀的本质 金属原子失去电子变为金属阳离子，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 金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）等接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 ‎（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以钢铁的腐蚀为例进行分析：‎ 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 电极材料及反应 负极 Fe：Fe－2e－===Fe2＋‎ 正极 C：2H＋＋2e－===H2↑‎ C：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 ‎3.金属的防护 ‎（1）电化学防护 ‎①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理 a.负极：比被保护金属活泼的金属；‎ b.正极：被保护的金属设备。‎ ‎②外加电流的阴极保护法——电解原理 a.阴极：被保护的金属设备；‎ b.阳极：惰性金属。‎ ‎（2）改变金属的内部结构组成，如制成合金、不锈钢等。‎ ‎（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。‎ 教材图解 LK选修4P21　铜锌原电池装置（2）示意图 RJ选修4P86　牺牲阳极的阴极保护法示意图 以上教材中的两个图示中所说的阳极是指原电池的负极。‎ ‎1.判断正误（RJ选修4·P886改编）‎ ‎（1）黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿（　　）‎ ‎（2）生铁比纯铁容易生锈（　　）‎ ‎（3）铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈（　　）‎ ‎（4）用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈（　　）‎ 答案　（1）√　（2）√　（3）√　（4）√‎ ‎2.依据教材内容写出钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铁锈的原理。‎ 答案　铁锈的形成 负极：2Fe－4e－===2Fe2＋‎ 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ ‎2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2‎ ‎4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3‎ ‎2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O ‎3.（溯源题）（2017·课标全国Ⅰ，11）支撑海港码头基础的防腐技术，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。判断下列有关表述是否正确 ‎（1）通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零（　　）‎ ‎（2）通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩（　　）‎ ‎（3）高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流（　　）‎ ‎（4）通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整（　　）‎ 答案　（1）√　（2）√　（3）×　（4）√‎ 探源：本题源于教材RJ选修4 P84“金属的电化学腐蚀”P86“金属的电化学防护”对金属腐蚀类型及常见的防腐方法进行了考查。‎ 题组一　金属腐蚀原理分析 ‎1.（2018·郑州高三模拟）一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下表：‎ pH ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎6.5‎ ‎8‎ ‎13.5‎ ‎14‎ 腐蚀快慢 较快 慢 较快 主要产物 Fe2＋‎ Fe3O4‎ Fe2O3‎ FeO 下列说法错误的是（　　）‎ A.当pH<4时，碳钢主要发生析氢腐蚀 B.当pH>6时，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C.当pH>14时，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D.在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 解析　C项正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ 答案　C ‎2.（2018·安徽省“江淮十校”高三第一次联考） 铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误的是（　　）‎ A.若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉发生还原反应 C.铜极上的反应有：2H＋ ＋2e－===H2↑或O2＋4e－＋4H＋===2H2O D.若在金属表面涂一层油漆，可有效阻止铁铆钉被腐蚀 解析　A.若水膜中溶解了SO2，水膜中[H＋]增大，则铁铆钉腐蚀的速率将加快，故A正确；B.铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉作负极，发生氧化反应，故B错误；C.铜极上的反应有：水膜酸性较强时2H＋＋2e－===H2↑，水膜酸性较弱或中性或碱性时O2＋4e－＋4H＋===2H2O，故C正确；D.若在金属表面涂一层油漆，隔离空气，可有效阻止铁铆钉被腐蚀，故D正确。故选B。‎ 答案　B ‎3.某同学进行下列实验：‎ 操作 现象 取一块打磨过的生铁片，在其表面滴1滴含酚酞和K3[Fe（CN）6]的食盐水 放置一段时间后，生铁片上出现如图所示“斑痕”。其边缘处为红色，中心区域为蓝色，在两色环交界处出现铁锈 下列说法不合理的是（　　）‎ A.生铁片发生吸氧腐蚀 B.中心区：Fe－2e－===Fe2＋‎ C.边缘处：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D.交界处：4Fe2＋＋O2＋10H2O===4Fe（OH）3＋8H＋‎ 解析　生铁片边缘处为红色，说明生成了氢氧根离子，O2＋2H2O＋4e－===4OH－，生铁片发生吸氧腐蚀，故A、C合理；根据实验现象，中心区域为蓝色，说明生成了亚铁离子，Fe－2e－===Fe2＋，故B合理；在两色环交界处出现铁锈，是因为生成的氢氧化亚铁被氧气氧化生成了氢氧化铁，故D不合理。‎ 答案　D 题组二　常见金属防护措施 ‎4.下列做法有利于金属防护的是（　　）‎ A.在钢铁零件表面涂油漆 B.将钢铁制成的闸门与直流电源正极相连 C.菜刀切菜后不洗净就放回刀架 D.埋在地下的钢管与铜块相连 解析　一般钢铁容易生锈，如果在钢铁零件的表面涂油漆，就能大大增强抗腐蚀能力，延长使用寿命，A项正确；钢铁制成的闸门与直流电源的正极相连，闸门成为电解池的阳极，能加速腐蚀，B项错误；菜刀切菜后不洗净，容易发生吸氧腐蚀，C项错误；铁比铜活泼，当埋在地下的钢管与铜块相连时，钢管成为原电池的负极，加快了腐蚀，D项错误。‎ 答案　A ‎5.利用如图装置，可完成很多电化学实验。下列有关此装置的叙述不正确的是（　　）‎ A.若X为锌棒，Y溶液为NaCl溶液，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法 B.若X为碳棒，Y溶液为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀，溶液中的阴离子向碳极移动 C.若X为铜棒，Y溶液为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜极移动 D.若X为铜棒，Y溶液为硫酸铜溶液，开关K置于N处，铁棒质量将增加，溶液中铜离子浓度将减小 解析　A项，该装置为原电池，铁作正极，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法，A项正确；B项，该装置为电解池，铁作阴极，可减缓铁的腐蚀，溶液中的阴离子向碳极移动，B项正确；C项，该装置为原电池，铁棒作负极，铜棒作正极，正极反应Cu2＋＋2e－===Cu，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜极移动，C项正确；D项，开关K置于N处，该装置为电镀装置，铁棒质量将增加，溶液中铜离子浓度不变，D项错误。‎ 答案　D 练后归纳 ‎1.判断金属腐蚀快慢的规律 ‎（1）对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。‎ ‎（2）对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。‎ ‎（3）活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快。‎ ‎（4）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。‎ ‎2.两种保护方法的比较 外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。‎ ‎[试题分析]‎ ‎（2016·课标全国Ⅱ，11）MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列说法错误的是（　　）‎ 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↑‎ 解题思路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 我的答案：　　　　‎ 考查意图：本题主题是Cu－Zn型原电池电化学原理。综合考查了原电池正负电极和离子移动方向的判断、离子反应方程式的书写、金属的电化学腐蚀与化学腐蚀的关系等知识点；同时考查考生获取新信息，并与已有知识整合成新的知识模块解决实际问题的能力。试题以新型 Mg－AgCl海水激活电池为情境，要求考生依据题干给予的电极材料信息判断出电池正负极，进而判断电极反应式；命题要求考生对于电化学反应原理不仅要有感性认识，还要应用模型思想、综合相关模块知识、辩证分析与解答具体问题，题目较难。本题抽样统计难度为0. 352，区分度为0.261。‎ 解题思路： 首先从题干信息“Mg－AgCl电池”所提供的电极材料判断电池类型，属于Cu－Zn型原电池，应用模型思想推断出电池电化学原理：活泼金属Mg做负极，含金属阳离子的AgCl做正极，电池反应式为：Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag；其次，判断各选项正误： B错误，因为AgCl难溶于水，正极发生还原反应的Ag＋存在形式为AgCl，因而正极反应式：AgCl＋e－===Ag＋Cl－。‎ 答案　B ‎[真题演练]‎ ‎1.（2013·新课标全国卷Ⅰ，10）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会退去，下列说法正确的是（　　）‎ A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极，Ag2S被还原生成单质银 C.该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3‎ D.黑色退去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl 解析　本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、Al、食盐溶液构成原电池的条件，Ag2S 是氧化剂，作正极，发生还原反应，B项正确。C项忽视了Al2S3在水溶液中发生完全的双水解反应，正确的方程式应为2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al（OH）3↓＋3H2S↑。D项中黑色退去的原因是Ag2‎ S被还原成了Ag。‎ 答案　B ‎2.（2014·课标全国Ⅱ，12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是（　　）‎ A.a为电池的正极 B.电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C.放电时，a极锂的化合价发生变化 D.放电时，溶液中Li＋从b向a迁移 解析　图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是Mn元素，锂元素的化合价没有变化，不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极（a）极迁移，正确。‎ 答案　C ‎3.（2015·课标全国Ⅰ，11）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＋6O2===6CO2＋6H2O 解析　由题意可知，微生物电池的原理是在微生物的作用下，O2与C6H12O6‎ 发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B项正确；氧气在正极反应，由于质子交换膜只允许H＋通过，则正极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，没有CO2生成，A项错误；负极发生反应：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在负极区生成，移向正极区，在正极被消耗，C项正确；总反应为：C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。‎ 答案　A ‎4.（2016·课标全国Ⅲ，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－＋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[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　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；B项，充电时，总反应方程式为2Zn（OH）2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中[OH－]逐渐增大，错误；C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn（OH），正确；D项，O2～4e－，故电路中通过2 mol电子，消耗氧气0.5 mol，在标准状况时体积为‎11.2 L，错误。‎ 答案　C 一、选择题 ‎1.各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（　　）‎ A.手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B.锌锰干电池中，锌电极是负极 C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析　‎ 锂能与水反应，不能用水溶液作电解液，A错误；锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2＋为负极，B正确；氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化，C错误；太阳能电池的主要材料为硅，D错误。‎ 答案　B ‎2.分析如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，正极反应式为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能与NaOH溶液反应，Al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＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。‎ 答案　B ‎3.按如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是（　　）‎ A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D.装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋‎ 解析　‎ 装置甲中锌与稀硫酸发生氧化还原反应，生成氢气，产生气泡，装置乙中形成铜锌原电池，且锌作负极，铜作正极，正极上H＋得电子生成氢气，A项正确；装置甲中没有形成原电池，不存在化学能与电能的转化，B项错误；装置乙形成了原电池，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转，C项正确；装置乙中负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。‎ 答案　B ‎4.（2018·深圳模拟）如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。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，所以导线中有电子流动，故C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，所以电路中的电流方向不变，故D正确。‎ 答案　C ‎5.下列说法错误的是（　　）‎ A.青铜器发生电化学腐蚀，图中c作负极，被氧化 B.正极发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ C.环境中的Cl－与正、负两极反应的产物作用生成a的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2（OH）3Cl↓‎ D.若生成0.2 mol Cu2（OH）3Cl，则理论上消耗的O2体积为‎3.36 L 解析　根据图知，氧气得电子生成氢氧根离子、Cu失电子生成铜离子，发生吸氧腐蚀，则Cu作负极被氧化，腐蚀过程中，负极是c，发生氧化反应，A正确；氧气在正极得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；多孔粉状锈Cu2（OH）3Cl为固体，故生成Cu2（OH）3Cl的离子方程式为2Cu2＋＋3OH－＋Cl－===Cu2（OH）3Cl↓，C正确；不确定氧气是否在标准状况下，则不能计算氧气的体积，D错误。‎ 答案　D ‎6.某化学小组构想将汽车尾气（NO、NO2）转化为重要的化工原料HNO3，其原理如图所示，其中A、B为多孔材料。下列说法正确的是（　　）‎ A.电解质溶液中电流的方向由B到A，电子的流向与之相反 B.电极A表面反应之一为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋‎ C.电极B附近的[NO]增大 D.该电池工作时，每转移4 mol电子，生成‎22.4 L O2‎ 解析　该电池的工作原理（以NO为例）为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则NO发生了氧化反应，故A极为负极，B极为正极。电子只能通过外电路，其流向为从A到B，A错误；负极反应（以NO为例）为NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，B正确；原电池中阴离子（NO）向负极附近移动，C错误；电池工作时，每转移4 mol电子，消耗1 mol O2，在标准状况下1 mol O2的体积为‎22.4 L，D错误。‎ 答案　B ‎7.（2018·太原模拟）研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列有关“水”‎ 电池在海水中放电时的说法中正确的是（　　）‎ A.正极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na＋不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl是还原产物 解析　由电池总反应式知，反应中银作还原剂，在负极上发生氧化反应，AgCl是氧化产物，故A、D错；Na＋应该移向正极，C错。‎ 答案　B ‎8.一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（　　）‎ A.a电极发生还原反应 B.H＋由右室通过质子交换膜进入左室 C.b电极上的电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O D.电池工作时，电流由a电极沿导线流向b电极 解析　在a电极苯酚生成CO2，被氧化，A项错误；阳离子向正极移动，即H＋向b电极移动，B项错误；b电极为正极，NO得到电子生成N2，电极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C项正确；a电极是负极，b电极是正极，电池工作时，电流由b电极沿导线流向a电极，D项错误。‎ 答案　C ‎9.我国对可呼吸的钠——二氧化碳电池的研究取得突破性进展，该电池的总反应式为：4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C，其工作原理如图所示（放电时产生的碳酸钠固体储存于碳纳米管中）。关于该电池，下列说法错误的是（　　）‎ A.充电时，Na＋从阳极向阴极移动 B.可以用乙醇代替TEGDME作有机溶剂 C.放电时，当转移1 mol电子时负极质量减轻‎23 g D.放电时，正极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C 解析　已知4Na＋3CO2 2Na2CO3＋C，放电时Na为负极，充电时Na金属片连接电源的负极为阴极。A.充电时是电解池，Na＋从阳极向阴极移动，故A正确；B.Na能与乙醇反应，不可代替TEGDME做有机溶剂，故B错误；C.放电时，当转移1 mol电子时，负极氧化的钠为1 mol，即质量减轻‎23 g，故C正确；D.放电时，正极上CO2发生还原反应生成C，发生的电极反应为3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C，故D正确。‎ 答案　B ‎10.（2018·山东名校联盟期末联考）我国复旦大学教授吴宇平课题组研发出一种新型水溶液锂电池，可将锂电池性能提高80%。该电池采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂（LiMn2O4）作正极，以0.5 mol·L－1 Li2SO4水溶液作电解质，工作时电池的总反应为：LiMn2O4＋Li===Li2Mn2O4。下列有关该电池的说法不正确的是（　　）‎ A.该电池放电时，溶液中的锂离子向电极b移动 B.该电池的负极反应式为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑‎ C.负极产生等量电子时，消耗锂的质量比用钠时少 D.电池充电时的阳极反应式为：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4＋Li＋‎ 解析　在放电时阳离子移向正极，根据题干信息可知b为正极，A项正确；用复合膜包裹的锂做负极，不直接与溶液中的H2O接触，因而负极反应为：Li－e－===Li＋，B项错误；Li和Na同时失去1 mol电子，则消耗m（Li）＝‎7 g，消耗m（Na）＝‎23 g，C项正确；充电时阳极发生氧化反应，根据总反应，可得阳极反应式：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4＋Li＋，D项正确。‎ 答案　B ‎11.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　A项，采用多孔电极可以增大电极与电解质溶液的接触面积，且有利于氧气扩散至电极的表面，正确；B项，单位质量的Mg、Al、Zn释放的电子分别为 mol、 mol、 mol，显然铝的比能量比Mg、Zn高，正确；C项，电池放电过程正极O2得电子生成OH－，但负极生成的金属阳离子不能透过阴离子交换膜移至正极，故正极不能生成M（OH）n，反应式应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ ‎，错误；D项，为避免OH－移至负极而生成Mg（OH）2，可采用中性电解质及阳离子交换膜阻止OH－，正确。‎ 答案　C 二、填空题 ‎12.金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。已知，铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4）。‎ ‎（1）铜、铬构成的原电池如图，其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为________________________________________________________。‎ 盐桥中装的是饱和KCl琼脂溶液，下列关于此电池的说法正确的是　　　　（填选项字母）‎ A.盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性，凡是有盐桥的原电池，盐桥中均可以用饱和KCl琼脂溶液 B.理论上1 mol Cr溶解，盐桥中将有2 mol Cl－进入左池，2 mol K＋进入右池 C.此过程中H＋得电子，发生氧化反应 D.电子从铬极通过导线到铜极，又通过盐桥转移到左烧杯中 ‎（2）在下图装置中，发现铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色。写出正极的电极反应式：________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎（3）某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液时，观察到：①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状；②反应一段时间后有大量气泡逸出，且在一段时间内气泡越来越多，经点燃能发出爆鸣声，证明是氢气。请解释这两种现象的原因：________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ 解析　（1）铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4），说明铬电极是负极，铜电极是正极，氢离子在正极放电，所以盛稀硫酸的烧杯中的现象为铜电极上有气泡产生。原电池中当电解质溶液是AgNO3溶液时，盐桥中的电解质溶液就不能用KCl琼脂溶液，A错误；理论上1 mol Cr溶解，Cr－2e－===Cr2＋，转移2 mol电子，同时正极消耗2 mol H＋，2H＋＋2e－===H2↑，盐桥中将有2 mol Cl－进入左池，2 mol K＋进入右池，B正确；H＋得电子，发生还原反应，C错误；电子不能在溶液中传递，D错误。‎ ‎（2）稀硝酸作电解液时，铬电极上产生大量气泡，遇空气呈红棕色，说明溶液中的硝酸根离子得到电子，产生NO，NO被氧化生成NO2，因此铜是负极，铬是正极，则正极的电极反应式为4H＋＋NO＋3e－===NO↑＋2H2O。‎ ‎（3）Cr比铜活泼，既能与铜盐发生置换反应生成Cu，又能与酸反应生成氢气，由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，铬与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，因此使产生氢气的速率加快。‎ 答案　（1）铜电极上有气泡产生　B ‎（2）4H＋＋NO＋3e－===NO↑＋2H2O ‎（3）Cu2＋水解使溶液呈酸性，铬既能与Cu2＋发生置换反应生成Cu，又能与酸性溶液反应生成氢气，气泡使生成的铜疏松；生成的铜和铬形成原电池，使产生氢气的速率加快 ‎13.（1）某研究性学习小组为探究Fe3＋与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应）。‎ ‎①K闭合时，指针向左偏转，石墨作　　　　（填“正极”或“负极”）。‎ ‎②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式：____________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎③结合上述实验分析，写出Fe3＋和Ag反应的离子方程式：________________________________________________________。‎ ‎④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是____________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ ‎（2）钴酸锂电池的正极采用钴酸锂（LiCoO2），负极采用金属锂和碳的复合材料，该电池充放电时的总反应式：LiCoO2＋‎6C Li1－xCoO2＋LixC6，写出放电时负极的电极反应_____________________________________。‎ ‎（3）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。‎ ‎（4）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________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________。‎ 解析　①K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极。②当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，说明银棒作正极，此时银电极的反应式Ag＋＋e－===Ag。③结合上述实验分析，Fe3＋和Ag反应为可逆反应，离子方程式为Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋。④丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U形管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是出现白色沉淀，溶液中Ag＋浓度减小，Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋平衡正向移动，Ag发生氧化反应为负极，电流表指针向左偏转。‎ ‎（2）放电时，负极上发生氧化反应，碳单质可以看作是盛放锂单质的容器，结合电池充放电时的总反应式：LiCoO2＋‎6C Li1－xCoO2＋LixC6可知放电时Li元素化合价升高，得到放电时负极的电极反应为LixC6－xe－===C6＋xLi＋。‎ ‎（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。‎ ‎（4）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；一段时间后，需向装置中补充KOH，是由于发生4NH3＋3O22N2＋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。‎ 答案　（1）①正极　②Ag＋＋e－===Ag　③Ag＋Fe3＋Ag＋＋Fe2＋　④出现白色沉淀，电流表指针向左偏转 ‎（2）LixC6－xe－===C6＋xLi＋‎ ‎（3）①正极　②Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7‎ ‎（4）①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O ‎②由于发生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH