第08讲 化学反应与电能-2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（解析版）

化学反应与电能考点精讲1．火力发电（1）火力发电原理：通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。间接实现了化学能转化为电能。（2）能量转换过程：化学能热能机械能电能。其中能量转换的关键环节是燃烧(氧化还原反应)。2．化学能直接转化为电能——原电池（1）定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。（2）原理：负极：发生氧化反应，电子流出。正极：发生还原反应，电子流入。3．原电池的生活示例——水果电池（1）水果电池中，水果的作用是提供电解质溶液。（2）水果电池中，选择电极材料时应注意两电极不能相同，其中有一电极为活泼金属如Al、Fe等，另一电极可以是Cu片或石墨棒等。4．常见的化学电源（1）锌锰干电池①结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。②原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。（2）充电电池 ①充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。②常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。考点1：原电池的工作原理1．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”（1）两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。（2）一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。（3）一线——形成闭合回路。（4）一反应——能自发进行的氧化还原反应。2．原电池的工作原理思维模型（1）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。（2）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。【注意】①电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸)②负极区失电子带正电，所以带负电的阴离子移向负极，电子流向正极后正极带负电，所以溶液中带正电的阳离子移向正极。(简记为：负负、正正)【例1】（原电池的认识）下列装置能形成原电池的是(　　)【答案】C　【解析】 A项，酒精溶液是非电解质溶液，B项，两电极都是碳棒，为惰性电极，D项，不能构成闭合回路，所以A、B、D都不正确。C项，符合构成原电池的条件，电极反应方程式：Fe－2e－===Fe2＋(负极)；Cu2＋＋2e－===Cu(正极)。【例2】（正负极的判断）如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则下列叙述正确的是(　　)A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液【答案】C　【解析】Fe、C形成的原电池中，铁片作负极，失去电子，生成亚铁离子，由于a极上有大量气泡产生，所以a极为正极碳棒，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，b极为负极铁片，电解质溶液为稀硫酸，故C正确。【例3】（1）下列装置属于原电池的是________。（2）在选出的原电池中，________是负极，发生________反应，________是正极，该极的现象是________________________________________________________________________。（3）此原电池反应的化学方程式为___________________________________________。【答案】（1）⑤　（2）Fe　氧化　Cu　电极上产生气泡（3）Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑【解析】（1）依据构成原电池的条件判断，只有⑤符合。（2）在装置⑤中，较为活泼的金属铁作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；不活泼的金属铜作正极，正极上发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以看到的现象是正极产生气泡。（3）由上述分析，可确定此原电池的电池总反应是Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。原电池正、负极判断方法（1）据电极材料——活泼的易失电子的为负极，不活泼的为正极。（2）据电子的流向——电子流出的为负极，电子流入的为正极。（3）据化学反应——失电子发生氧化反应的为负极，得电子发生还原反应的为正极。（4）据电极现象——溶解的为负极，产生气体或固体析出的为正极。（5）据阴阳离子的定向移动——阳离子流向正极，阴离子流向负极。 1．“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是（）A．③⑤⑦B．③④⑤C．④⑤⑦D．②⑤⑥【答案】A【解析】①该装置不能构成闭合回路，所以不能形成原电池，故错误；②该装置中电极材料相同，所以不能形成原电池，故错误；③该装置形成闭合回路，且两极不同金属，能自发发生氧化还原反应，反应方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故正确；④Cu和Ag的活动性都在H后边，为不活泼金属，故不能发生自发的氧化还原反应，故错误；⑤该装置形成闭合回路，且两极不同金属，能自发发生氧化还原反应，故正确；⑥酒精不是电解质，不导电不能形成闭合回路，故错误；⑦该装置中Cu失电子作负极，Fe作正极，铁离子得电子在正极上反应，符合原电池的构成条件，所以能形成原电池，反应方程式为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，故正确；故选A。2．下列关于原电池的叙述中，错误的是()A．原电池是将化学能转化为电能的装置B．用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，能形成原电池C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D．在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应【答案】B【解析】A．原电池是将化学能转化为电能的装置，故A正确；B．活性不同的两金属或非金属、电解质溶液、通过形成闭合回路，才能形成原电池，但前提是必须有自发进行的氧化还原反应，故B错误；C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应，故C正确； D．在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应，故D正确；故选B。3．已知空气—锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O；碳棒：O2+H2O+2e-=2OH-，据此判断，锌片是（）A．负极，被氧化B．正极，被氧化C．负极，被还原D．正极，被还原【答案】A【解析】在空气—锌电池中锌片发生的反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，则锌的化合价升高，发生氧化反应，原电池中负极发生氧化反应，所以在空气—锌电池中锌为负极被氧化，故A正确，故选A。4．人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是(　　)A．负极，并被氧化　　　　B．正极，并被还原C．负极，并被还原D．正极，并被氧化【答案】B【解析】根据Ag由＋1价降至0价，可知Ag2O在反应中被还原，即Ag2O作正极。5．下列有关原电池的说法中，正确的是(　　)A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者较易被腐蚀D．将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质【答案】B【解析】原电池工作时必须依赖于一个氧化还原反应。A项是依赖于铝与NaOH溶液的反应，铝是负极；B项是依赖于铜与浓硝酸的反应，铜是负极；由于活泼性Zn>Fe>Sn，故破损后镀锡铁易被腐蚀，C项错误；根据电池反应，铁失电子，设计电池时应用铁作负极，石墨作正极，D项错误。考点2：原电池原理的应用1．原电池原理的应用（1）比较金属活动性：作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。（2）改变化学反应速率 如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。（3）设计原电池如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。（4）保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。2．设计原电池的一般思路（1）将已知氧化还原反应拆分成两个半反应氧化反应：还原剂－ne－===氧化产物还原反应：氧化剂＋ne－===还原产物正极反应式＋负极反应式===电池总反应式（2）根据总反应式并结合两个半反应，找出正、负极材料及电解质溶液。①电极材料的选择：选活泼性较强的金属作负极，活泼性较弱的金属或能导电的惰性材料作正极。②电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能与负极发生反应，可参照总反应式选择电解质溶液。【例4】（比较金属的活动性强弱）有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D→导线→C；③A、C用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，D极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序为(　　)A．A>B>C>D　　　　　　　B．A>C>D>BC．C>A>B>DD．B>D>C>A【答案】B　【解析】金属与稀H2SO4组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在其表面得到电子生成H2，外电路中电子流动方向由负极―→正极，电流方向则由正极―→负极。在题述原电池中，A—B—稀H2SO4原电池，A为负极；C—D—稀H2SO4原电池，C为负极；A—C—稀H2SO4原电池，A为负极；B—D—稀H2SO4原电池，D为负极。综上可知，金属活动性为：A>C>D>B。【例5】（设计原电池）利用化学反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，可以设计出一种原电池。该原电池工作时(　　)A．Fe为正极B．Cu为负极 C．负极上发生氧化反应D．正极上发生氧化反应【答案】C　【解析】由于金属活动性Fe>Cu，所以Fe是负极，Cu是正极，在负极上Fe发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，在正极上Cu发生还原反应，Cu2＋＋2e－===Cu。【例6】（改变化学反应速率）100mL2mol·L－1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是(　　)A．加入适量的6mol·L－1的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量的蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液【答案】B　【解析】A项，能加快反应速率，但增加了产生氢气的总量，错误；C、D项，不影响H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率，错误；B项，发生反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu－Zn原电池，加快了反应速率，正确。1．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极质量增大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＞aC．d＞a＞b＞cD．a＞b＞d＞c【答案】C　【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c。2．如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B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【答案】D　【解析】A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A项和B项中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A项中A极变细，B项中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C项中A极变细，D项中A极变粗。3．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是（）A．装置甲中铜片表面产生气泡B．装置乙中向铜片移动C．装置乙中电子从铜片经导线流向锌片D．装置乙中正极的电极反应式：【答案】D【解析】A．装置甲没有形成原电池，铜不与稀硫酸反应，甲装置中铜片表面没有气泡产生，故A错误；B．乙装置形成了原电池，锌为负极，铜为正极，原电池工作时阴离子向负极移动，故B错误；C．装置乙中，锌为负极，电子从锌片经导线流向铜片，故C错误；D．装置乙中，正极上氢离子得到电子被还原生成氢气，故D正确；故选：D。4．利用反应Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，设计一个原电池。（1）选用______为负极材料，_______为正极材料，电解质溶液为________。（2）写出电极反应式：负极________________，正极___________________________。（3）试画出上述装置图。【答案】（1）锌片　铜片(或碳棒)　CuSO4溶液（2）Zn－2e－===Zn2＋　Cu2＋＋2e－===Cu（3）【解析】（1）根据反应Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4可知Zn是还原剂，CuSO4是氧化剂，故用锌片作负极，正极选用金属性弱于锌的金属或能导电的非金属，因此可以是铜片或碳棒为正极材料，电解质溶液为CuSO4 溶液。（2）Zn在负极发生氧化反应生成Zn2＋，即Zn－2e－===Zn2＋，Cu2＋正极被还原得到Cu，即Cu2＋＋2e－===Cu。考点3：化学电池【例7】（化学电池的分类）下列电池不属于二次电池的是(　　)ABCD手机用锂电池电动汽车用电池铅酸蓄电池锌锰干电池【答案】D　【解析】四种电池中只有锌锰干电池不属于二次电池，故D项符合题意。【例8】（燃料电池）氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法，正确的是(　　)A．该电池工作时电能转化为化学能B．该电池中电极a是正极C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD．该电池的总反应：2H2＋O2===2H2O【答案】D　【解析】燃料电池是将化学能转化为电能，A项不正确；a极通入H2发生氧化反应，是电池的负极，B项不正确；外电路中电子由负极流向正极，即由电极a通过导线流向电极b，C项不正确。几种电池的特点比较名称干电池(一次电池)充电电池(二次电池)燃料电池特点①活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用①放电后可再充电使活性物质获得再生②可以多次充电，重复使用①电极本身不包含活性物质，只是一个催化转换元件 ②电解质溶液为胶状，不流动②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排出举例普通的锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池等铅酸蓄电池、锂电池、镍氢电池氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等1．下列有关电池的叙述正确的是(　　)A．水果电池是高效环保的家用电池B．锌锰干电池是一种常用的二次电池C．锌锰干电池中碳棒是负极，锌是正极D．锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄【答案】D　【解析】水果电池产生的电流微弱，不能作为家用电池，A错误；锌锰干电池是一种常用的一次性电池，其中锌作负极，碳棒作正极；锌锰干电池工作时，Zn放电被消耗，故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄，B、C错误，D正确。2．下列说法中正确的是(　　)A．碱性锌锰电池是二次电池B．铅酸蓄电池是一次电池C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生D．燃料电池的活性物质储存在电池内【答案】C　【解析】碱性锌锰电池属于一次电池(干电池)，A错误；铅酸蓄电池是二次电池，B错误；二次电池，可反复充放电循环使用，充电后可使活性物质获得再生，C正确；燃料电池的氧化剂和还原剂均在电池外部，使用时通入即可，D错误。考点4：电极反应式的书写1．书写电极反应式时遵循的原则原电池电极反应均是氧化还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，两电极反应式相加得电池总反应。2．电极反应式的书写（1）负极反应式的书写 先判断负极材料，然后分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。（2）正极反应式的书写①首先判断在正极发生反应的物质。当负极材料与电解质溶液能自发地发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒；当负极材料与电解质溶液不能自发地发生化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的O2。②然后根据具体情况写出正极反应式，在书写正极反应式时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参加反应要书写叠加式。3．书写电极反应式的基本类型（1）题目给定原电池的装置图，未给总反应式。①首先找出原电池的正、负极，即分别找出氧化剂和还原剂。②结合电解质判断出还原产物和氧化产物。③写出电极反应式，将两电极反应式相加(注意两极得失电子数相等)可得总反应式。（2）题目中给出原电池的总反应式。①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，氧化剂发生的反应即为正极反应；找出还原剂及其对应的氧化产物，还原剂发生的反应即为负极反应。②当氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物由多种元素组成时，还应考虑电解质是否参与了反应。③若有一个电极反应式较难写出，可先写出较易写出的电极反应式，然后再用总反应式减去该电极反应式即得到另一电极反应式。【例9】铅酸蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根据上述情况判断：（1）工作时，电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。（2）工作时，电解质溶液中的阴离子移向________极。（3）电流方向从______极流向______极。（4）写出负极的电极反应式：___________________________________________________。（5）当铅酸蓄电池向外电路提供1mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。【答案】（1）增大　（2）负　（3）正　负（4）Pb＋SO－2e－===PbSO4　(5)48【解析】本题解答时应从两方面入手：一是根据电池总反应式明确铅酸蓄电池的工作原理；二是抓住电极反应中各反应物和生成物之间量的关系。由铅酸蓄电池工作时总反应式可知Pb为负极，负极反应为Pb－2e －＋SO===PbSO4，PbO2为正极，正极反应为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。由于电池工作时，不断消耗H2SO4且生成水，使H＋的浓度减小，故pH增大；阴离子移向负极，电流方向与电子移动方向相反，由正极到负极；当外电路中通过1mol电子时，根据PbPbSO4，则负极增重为SO的质量，即96g·mol－1×mol＝48g。【例10】如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为硫酸时)和碱式[当电解质溶液为NaOH(aq)或KOH(aq)时]两种。试回答下列问题：（1）酸式电池的电极反应：负极：_______________________________________________，正极：__________________________________________________________；电池总反应：___________________________________________________；电解质溶液pH的变化为________(填“变大”“变小”或“不变”)。（2）碱式电池的电极反应：负极：_______________________________________________，正极：_______________________________________________________________；电池总反应：______________________________________________________；电解质溶液pH的变化为__________(填“变大”“变小”或“不变”)。【解析】（1）正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，与水结合生成OH－，酸性条件下再与H＋结合成H2O。负极上，H2失电子变为H＋，H＋进入电解质溶液。电池总反应相当于H2在O2中燃烧的反应，由于有水生成，溶液将逐渐变稀，故pH变大。（2）正极上，O2得电子变为O2－，溶液中O2－不能单独存在，与H2O结合成OH－。负极上，H2失电子变为H＋，碱性条件下H＋不能大量存在，与OH－结合成H2O。电池总反应相当于H2在O2中燃烧的反应。同样，由于有水生成，c(OH－)变小，pH变小。【答案】（1）2H2－4e－===4H＋　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2H2＋O2===2H2O　变大（2）2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　2H2＋O2===2H2O　变小1．氢氧燃料电池中电极反应氢氧燃料电池在不同的介质中的总反应式相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应式与电解质溶液有关，正、负极反应式归纳如下：电解质溶液负极正极 酸性(H＋)H2－2e－===2H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O中性(Na2SO4)H2－2e－===2H＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－碱性(OH－)H2－2e－＋2OH－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－2．甲烷燃料电池中电极反应甲烷燃料电池在不同的介质中的总反应式不相同，在酸性条件下，总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O；在碱性条件下，总反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O。在不同电解质中正负极反应式归纳如下：电解质溶液负极正极酸性(H＋)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋===4H2O碱性(OH－)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O===8OH－1．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，放电时的电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4↓＋2H2O，根据此反应判断下列叙述中正确的是(　　)A．PbO2是电池的负极B．负极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4↓C．PbO2得电子，被氧化D．电池放电时，溶液酸性增强【答案】B【解析】根据电极反应式可知Pb被氧化，作负极，PbO2作正极，A错误；Pb在负极失去电子结合SO生成PbSO4，B正确；PbO2在正极得电子被还原，C错误；放电过程中，正极消耗H＋，溶液酸性减弱，D错误。2．一种燃料电池中发生的化学反应为酸性溶液中甲醇(CH3OH)与氧反应生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是(　　)A．CH3OH＋O2－2e－===H2O＋CO2＋2H＋B．O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 【答案】C【解析】该燃料电池的总反应为2CH3OH＋3O2===4H2O＋2CO2，由于在酸性溶液中正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，根据电子守恒则负极反应为CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋。3．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn-2e-=Zn2+，2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑(NH3与Zn2+能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是()①锌为负极，石墨为正极；②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化；③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极；④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器A．①③B．②③C．③④D．①④【答案】D【解析】①由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，可判断出锌为负极，石墨为正极，①正确；②干电池是一次电池，只能实现化学能向电能的转化，②错误；③电池工作时，电子从负极Zn流向正极石墨，③错误；④NH4Cl和ZnCl2都是强酸弱碱盐，水解使电解质溶液显酸性，所以长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，可能流出而腐蚀用电器，④正确；综上所述可知，说法正确的是①④，故合理选项是D。4．银锌纽扣电池，其电池的电池反应式为:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag下列说法不正确的是A．锌作负极B．正极发生还原反应C．电池工作时，电流从Ag2O经导线流向ZnD．负极的电极方程式为：Zn-2e-＝Zn2+ 【答案】D【解析】A．Zn失电子发生氧化反应而作负极，故A正确；B．正极上Ag2O得电子发生还原反应，故B正确；C．原电池中电流从正极沿导线流向负极，该原电池中Zn是负极、Ag2O是正极，所以放电时电流从Ag2O经导线流向Zn，故C正确；D．碱性条件下锌离子生成Zn(OH)2，所以负极反应式为Zn+2OH﹣﹣2e﹣＝Zn(OH)2，故D错误；故答案为D。5．（1）Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：①Cu作______极,②Fe作_______极。③电极反应式是：负极：___________；正极_________________④总反应式是_________________。（2）技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O。酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为___________________。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为___________________。（3）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：_______________，此时电池内总的反应式：_________【答案】（1）正负Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2Fe+2H+=H2+Fe2+（2）O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-+4OH-=4H2O（3）CH4+10OH--8e-=CO+7H2OCH4+2O2+2OH-=CO+3H2O【解析】(1)根据原电池工作原理，活泼金属作负极可知，Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：①Cu做正极；②Fe做负极；③负极失电子发生氧化反应，其电极反应式是：Fe-2e-=Fe2+；正极得电子发生还原反应，其电极反应式是：2H++2e-=H2 ；④在得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加即得电池总反应式，其总反应式是Fe+2H+=H2+Fe2+。故答案：正；负；Fe-2e-=Fe2+；2H++2e-=H2；Fe+2H+=H2+Fe2+。(2)根据2H2+O2=2H2O反应式可以知道，H2在反应中被氧化，O2被还原，所以H2应在负极发生反应，O2在正极反应：酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，其负极反应可表示为2H2-4e-+4OH-=4H2O。故本题答案：O2+4H++4e-=2H2O；2H2-4e-+4OH-=4H2O。(3)由图可知甲烷燃料电池中，b极通入氧气为甲烷燃料电池的正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。a极通入甲烷为甲烷燃料电池的负极，失电子发生氧化反应，则a极的电极反应式：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O。在得失电子相同的条件下，将正负极电极反应式相加即得电池总反应式，其电池反应式为CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O。故本题答案是：CH4+10OH--8e-=CO+7H2O；CH4+2O2+2OH-=CO+3H2O。1．下列关于原电池的叙述正确的是(　　) A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B．原电池是将化学能转变为电能的装置C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极【答案】B【解析】A项，原电池的正极可用导电的非金属材料作电极，错误；B项，原电池是将化学能转变为电能的装置，正确；C项，在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，错误；D项，原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误。2．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是(　　)A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑B．2H2＋O22H2OC．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑D．CH4＋2O2CO2＋2H2O【答案】C【解析】只有属于氧化还原反应，才能用于设计原电池；A、B、D属于氧化还原反应，均可以设计为原电池。C不属于氧化还原反应，不能设计原电池。3．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为(　　)A．H2＋2OH－－2e－===2H2OB．O2＋4H＋＋4e－===2H2OC．H2－2e－===2H＋D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－【答案】C【解析】根据题给信息，该燃料电池的总反应为2H2＋O2===2H2O。电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A、D错误；又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B错误。4．如图为某原电池的示意图，下列说法正确的是(　　)A．铜片作负极 B．溶液的颜色逐渐变浅C．电子由铜棒流出D．锌片上发生还原反应【答案】B【解析】由于金属活动性：Zn>Cu，即Zn是负极，Cu是正极，A错误；正极上是溶液中的Cu2＋得电子被还原为单质Cu，即溶液的颜色变浅，B正确；电子由负极Zn流出，经外电路流向正极Cu，C错误；Zn在负极失去电子，发生氧化反应，D错误。5．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　)A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速率甲比乙慢【答案】C【解析】图甲是一个原电池装置，负极(Zn)反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极(Cu)反应式为2H＋＋2e－===H2↑，形成的原电池能加快产生氢气的速率；图乙中，Zn直接与稀硫酸反应生成H2：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗，溶液的pH均增大。6.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是(　　)A．镁片作为正极B．食盐水作为电解质溶液C．电池工作时镁片逐渐被消耗D．电池工作时实现了化学能向电能的转化【答案】A【解析】结合题中总反应可知Mg在反应中化合价升高，即镁片作负极，A错误；食盐水是该电池的电解质溶液，B正确；电池工作时镁片在负极逐渐溶解而被消耗，C正确；该装置能将化学能转化为电能，D正确。7.最早使用的化学电池是锌锰电池，即大家熟悉的干电池，其结构如图所示。 尽管这种电池的历史悠久，但对于它的化学过程人们尚未完全了解。一般认为，放电时，电池中的反应如下：E极：2MnO2＋2e－＋2NH===Mn2O3＋H2O＋2NH3↑F极：Zn－2e－===Zn2＋总反应式：2MnO2＋Zn＋2NH===Mn2O3＋Zn2＋＋2NH3↑＋H2O下列说法正确的是(　　)A．E极是电池的正极，发生的是氧化反应B．F极是电池的负极，发生的是氧化反应C．从结构上分析，锌锰电池应属于可充电电池D．锌锰电池内部发生的氧化还原反应是可逆的【答案】B【解析】E极发生还原反应，应为电池的正极，F极发生氧化反应，为电池的负极。干电池中反应不可逆，故不属于可充电电池。6.如图所示进行实验，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＋【答案】B【解析】甲装置不是原电池，不能将化学能转化成电能。7.MgH2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是(　　)A．石墨电极是该电池的正极 B．石墨电极上发生还原反应C．Mg电极的电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋D．电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极【答案】D【解析】在MgH2O2电池中，Mg为负极，石墨为正极。电池工作过程中，镁电极失去电子，所产生的电子经导线流向石墨电极，H2O2在石墨电极表面得到电子，转变成OH－，负极生成的Mg2＋流向正极，溶液中的阴离子流向负极，在电解质溶液中不存在电子的流动。综上分析，D项错误。10．金属(M)空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．电池反应：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2【答案】B【解析】金属(M)空气电池中M失电子作负极，故A正确；根据传递M2＋和OH－，可知电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；空气得电子作正极，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，故D正确。11．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是(　　)选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2【答案】C【解析】将Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆成两个半反应：氧化反应(负极反应)：Zn－2e－===Zn2＋。还原反应(正极反应)：Cu2＋＋2e－===Cu。则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中应含Cu2＋。12 ．据报道，锌电池可能会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是(　　)A．锌为正极，空气进入负极反应B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋C．正极发生氧化反应D．电解液为强酸溶液【答案】B【解析】电池总反应为2Zn＋O2===2ZnO，Zn作负极，空气在正极发生反应，A错误；负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B正确；O2在正极发生还原反应，C错误；若电解液是强酸溶液，电池总反应应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，D错误。13.如图所示的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒。下列关于此装置的叙述中，不正确的是(　　)A．N上有气体放出B．M为负极，N为正极C．化学能转变为电能的装置D．导线中有电流通过，电流方向由M到N【答案】D【解析】根据题意可知，M为负极，N为正极，且N极上有H2放出，导线中电流应从N到M。14．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是(　　)A．使用过程中，溶液中的OH－向Ag2O极移动B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C．Zn是负极，Ag2O是正极D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应【答案】C【解析】银锌电池中锌为负极，Ag2O为正极，C项正确；OH－向负极移动，即向Zn极移动，A项错误；原电池中电子由负极流向正极，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项错误。15．根据下列实验事实：①X＋Y2＋===X2＋＋Y；②Z＋2H2OZ(OH)2＋H2↑；③Z2＋的氧化性比X2＋弱；④由Y、W电极组成原电池，电极反应为W2＋＋2e－===W，Y－2e－===Y2＋ ，可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是(　　)A．X>Z>Y>WB．Z>W>X>YC．Z>X>Y>WD．Z>Y>X>W【答案】C【解析】①中X能置换出Y，说明还原性X>Y；②中Z可与冷水反应，说明Z是极活泼金属；③说明还原性Z>X；④中Y、W形成原电池时，Y作负极，说明还原性Y>W。综上所述，金属的还原性由强到弱的顺序为Z>X>Y>W。16．有A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：（1）装置甲中负极的电极反应式是________________________________________。（2）装置乙中正极的电极反应式是________________________________________。（3）装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。（4）四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________________________________。【答案】(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大　(4)D>A>B>C【解析】根据图Ⅰ知活动性：A>B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2＋；根据图Ⅱ知活动性：B>C，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；根据图Ⅲ知活动性：D>A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH增大。据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活动性：D>A>B>C。17.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：（1）外电路的电流方向是由________(填字母，下同)极流向________极。（2）电池正极反应式为__________________________________________________。（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是____________________________________________________________________________________________。【答案】(1)b　a(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 (3)否　电极Li是活泼金属，能与水反应【解析】（1）结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。(3)因为负极的电极材料Li是活泼金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。18．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：________________________________________________________________________。（2）若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：______________________________________________________________；负极反应：______________________________________________________________。【答案】(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)装置图正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极反应：Cu－2e－===Cu2＋【解析】负极发生氧化反应，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极发生还原反应，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。19．现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O　(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋（1）根据两反应本质，判断能否设计成原电池？________。（2）如果不能，说明其原因：____________。（3）如果可以，则写出正、负极材料，其电极反应式及反应类型(“氧化”或“还原”)，电解质溶液名称：负极：________，____________，________。正极：________，____________，________。电解质溶液：___________________________________________________________。若导线上转移电子1mol，则正极质量增加________g。 【答案】答案：(1)(A)不能，(B)可以(2)(A)的反应是非氧化还原反应，没有电子转移(3)Cu　Cu－2e－===Cu2＋　氧化　石墨棒、Ag、铂、金(任选一种)　2Ag＋＋2e－===2Ag　还原　AgNO3溶液　108【解析】(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行；(3)根据电池反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜还不活泼的金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液(因为Ag＋只能与NO大量共存)。20．为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验，其装置如图所示：回答下列问题：（1）根据原电池原理填写下表：装置序号正极负极反应式阳离子移动方向甲乙丙丁戊（2）电极类型除与电极材料的性质有关外，还与___________有关。（3）根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应？______(填“一定”或“不一定”)，用上述电池说明：______________________________________________。（4）上述电池放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲________，丙________，戊________(填“酸性减弱”或“碱性减弱”)。【答案】(1)装置正极负极反应式阳离子移动方向甲AlMg－2e－===Mg2＋移向铝极 乙PtFe－2e－===Fe2＋移向铂极丙MgAl－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O移向镁极丁AlCu－2e－===Cu2＋移向铝极戊石墨CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O移向石墨极(2)电解质溶液的性质(3)不一定　在5个装置中，戊装置负极材料未参与反应，其他电池负极材料发生了氧化反应(4)酸性减弱　碱性减弱　碱性减弱【解析】(1)甲中Mg、Al分别为负极和正极，负极Mg失电子生成Mg2＋，阳离子向正极Al移动；乙中Fe、Pt分别为负极和正极，负极Fe失电子生成Fe2＋，阳离子向正极Pt移动；丙中Al、Mg分别为负极和正极，负极Al生成AlO，阳离子向正极Mg移动；丁中Al遇浓硝酸钝化，Cu、Al分别为负极和正极，负极Cu失电子生成Cu2＋，阳离子向正极Al移动；戊为燃料电池，通甲烷的Pt电极为负极，通空气的电极为正极，负极上CH4在碱性条件下被氧化成CO并生成水，阳离子向正极石墨移动。(2)电极类型与电极材料和电解质溶液的性质都有关。(3)负极材料不一定参加电极反应，如装置戊，而其他4个装置负极材料均失电子发生氧化反应。(4)甲中消耗稀硫酸，溶液酸性减弱，丙和戊反应中均消耗OH－，溶液碱性均减弱。