还剩15页未读，
继续阅读
(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题22原电池化学电源(含解析)
展开
这是一份(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题22原电池化学电源(含解析)，共18页。试卷主要包含了汽车的启动电源常用蓄电池等内容，欢迎下载使用。
专题22 原电池 化学电源
1．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是（ ）
实验后的记录：
①Cu为负极，Zn为正极
②Cu极上有气泡产生，发生还原反应
③SO42－向Cu极移动
④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体
⑤电子的流向是：Cu→Zn
⑥正极反应式：Cu＋2e－===Cu2＋，发生氧化反应
A．①②③ B．②④ C．②③④ D．③④⑤
【答案】B
【解析】①Cu为正极，Zn为负极，故①错误；
②Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故②正确；
③SO42–带负电荷，向负极Zn移动，故③错误；
④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol H2，故④正确；
⑤电子的流向是：Zn→Cu，故⑤错误；
⑥正极反应式：2H＋＋2e－= H2↑，发生还原反应，故⑥错误；
综上②④正确；
答案选B。
2．ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．该装置可以在高温下工作
B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜
C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H＋
D．该装置工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；
B.原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C.由图片可知，负极为有机废水CH3COO-的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确；D.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。
3．如图所示，电化学原理与微生物工艺相组合的电解脱硝法，可除去引起水华的NO3-原理是将NO3-还原为N2。下列说法正确的是（ ）
A．若加人的是溶液，则导出的溶液呈碱性
B．镍电极上的电极反应式为：
C．电子由石墨电极流出，经溶液流向镍电极
D．若阳极生成气体，理论上可除去mol
【答案】A
【解析】A项、阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，所以导出的溶液呈碱性，故A正确； B项、镍电极是阴极，是硝酸根离子得电子，而不是镍发生氧化反应，故B错误； C项、电子流入石墨电极，且电子不能经过溶液，故C错误； D项、由电极反应2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，生成1mol氮气消耗2mol的硝酸根离子，所以若阳极生成0.1mol气体，理论上可除去0.2 molNO3-，故D错误。
4．科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法不正确的是（ ）
A．a为负极，b为正极 B．b电极发生氧化反应
C．H+从a极向b极移动 D．负极反应式为：SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+
【答案】B
【解析】A．该原电池中，二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；B．b是正极，发生还原反应，故B错误；C．原电池中阳离子向正极，而a是负极、b是正极，所以H+从a极向b极移动，故C正确；D．负极上二氧化硫失电子发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故D正确。
5．汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如下图所示，放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是
A．Pb作为负极，失去电子，被氧化
B．PbO2得电子，被还原
C．负极反应是Pb＋SO42-－2e－===PbSO4
D．电池放电时，溶液酸性增强
【答案】D
【解析】A．根据电池反应式知，铅失电子发生氧化反应，作负极，故A正确；B．二氧化铅得电子被还原，故B正确；C．负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)，故C正确；D．电池放电时，硫酸参加反应生成水，所以溶质的质量减少，溶剂的质量增加，所以溶液酸性减弱，故D错误。
6．研究人员研制出一种可作为鱼雷和潜艇的储备电源的新型电池——锂水电池(结构如图)，使用时加入水即可放电。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．锂为负极，钢为正极 B．工作时负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋
C．工作时OH－向钢电极移动 D．放电时电子的流向：锂电极→导线→钢电极
【答案】C
【解析】A、电池以金属锂和钢为电极材料，LiOH为电解质，锂做负极，钢为正极，钢上发生还原反应，A正确；B、锂水电池中，锂是负极，发生失去电子的氧化反应：Li－e－＝Li+，B正确；C、原电池中，阴离子移向原电池的负极，即放电时OH-向负极锂电极移动，C错误；D、放电时电子流向为负极→导线→正极，即锂电极→导线→钢电极，D正确。
7．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LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，此时硫酸铅电极处生成Pb。下列有关说法正确的是
A．输出电能时，外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极
B．放电时电解质LiCl－KCl中的Li＋向钙电极区迁移
C．电池总反应为Ca＋PbSO4＋2LiClPb＋Li2SO4＋CaCl2
D．每转移0.2 mol电子，理论上消耗42.5 g LiCl
【答案】C
【解析】A. 输出电能时，电子由负极经过外电路流向正极，即从钙电极经外电路流向硫酸铅电极，A项错误；B. Li+带正电，放电时向正极移动，即向硫酸铅电极迁移，B项错误；C. 负极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，正极电极反应方程式为：PbSO4+2e−+2Li+=Pb+Li2SO4，则总反应方程式为：PbSO4+Ca+2LiCl=Pb+CaCl2+Li2SO4，C项正确；D.钙电极为负极，电极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，根据正负极电极反应方程式可知2e−∼2LiCl，每转移0.2 mol电子，消耗0.2 mol LiCl，即消耗85g的LiCl，D项错误。
8．研究人员研发了一种“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，电池的总反应可表示为：5MnO2+2Ag+ 2NaCl==Na2Mn5O10+ 2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法不正确的是( )
A．Na+不断向“水电池”的正极移动 B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2mol电子
C．负极反应式：Ag+Cl－+e－=AgCl D．AgCl是氧化产物
【答案】C
【解析】A.电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na+不断向“水”电池的正极移动，A不符合题意； B.根据5MnO2+2e-=Mn5O102-可知，每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，B不符合题意；C.负极反应式为Ag+Cl--e-=AgCl，正极反应式为5MnO2+2e-=Mn5O102-，C符合题意；D.Ag失电子作还原剂，则AgCl是氧化产物，D不符合题意。
9．支撑海港码头基础的钢管桩，常用下图的方法进行防腐，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．该保护方法称为外加电流的阴极保护法
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管柱
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
【答案】C
【解析】A. 钢管桩连接电源的负极，不失电子，所以该保护方法称为外加电流的阴极保护法，故A正确；
B. 外电路中，电子从高硅铸铁流向电源正极，从电源负极流向钢管桩，故B正确；C. 高硅铸铁作为惰性辅助阳极，不被损耗，故C错误；D. 通入的保护电流应抑制钢管桩电化学腐蚀产生的电流，应该根据环境条件(pH值，离子浓度，温度)变化进行调整，故D正确。
10．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e－+H2O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时，下列叙述正确的是
A．石墨电极上的电势比Al电极上的低
B．Al电极区的电极反应式：A1-3e-+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+
C．每消耗27gAl，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上
D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同
【答案】B
【解析】A．根据上述分析，石墨为正极，Al为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，故A错误；B．MnO2得电子为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH)3，负极电极反应式为Al-3e-+3NH3•H2O═Al(OH)3+3NH4+，故B正确；C．电子从负极流向正极，但是电子只能在导线和电极上移动，不能通过溶液，故C错误；D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，负极生成的氢氧化铝会被氢氧化钠溶解，电极反应式不同，故D错误。
11．微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是
A．电池正极的电极反应：O2+2H2O+4e−4OH−
B．电极M附近产生黄绿色气体
C．若消耗1 mol S2−，则电路中转移8 mol e−
D．将装置温度升高到60 ℃，一定能提高电池的工作效率
【答案】C
【解析】A.由图可知，电解质溶液为酸性，正极的电极反应是O2+4H++4e−2H2O，A项错误；B. M为阴极产生H2，N为阳极产生Cl2，B项错误；C.1 mol S2−转化成失8 mol e−，则电路中转移8 mol e-，C项正确；D.该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度未知，无法确定60 ℃时电池效率是否升高，D项错误。
12．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。
13．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】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。
14．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池。锌电池具有容量大、污染少等优点。电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。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＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O
C．正极发生氧化反应 D．电解液可以是乙醇
【答案】B
【解析】A、在原电池中化合价升高的做负极，从总反应式中可以判断锌化合价升高，所以锌做负极，空气进入正极反应，A错误；B、锌做负极，负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O，B正确；C、正极发生的是还原反应，C错误；D、乙醇是非电解质，不能导电，因此电解液不能是乙醇，D错误。
15．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－－4e－＝4H2O、O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，错误的是（ ）
A．氧气通入正极发生氧化反应 B．燃料电池的能量转化率不能达到100%
C．供电时的总反应为：2H2＋O2＝2H2O D．产物为无污染的水，属于环境友好电池
【答案】A
【解析】A. 氧气得到电子，发生还原反应，因此氧气通入正极发生还原反应，A错误；B. 燃料电池的能量转化率不能达到100%，B正确；C. 正负极反应是相加即得到总反应式，即供电时的总反应为：2H2＋O2＝2H2O，C正确；D. 产物为无污染的水，属于环境友好电池，D正确。
16．天然气的主要成分为CH4，可将CH4设计成燃料电池来解决能源问题，装置如图所示。在标准状况下，持续通入甲烷，消耗甲烷VL。下列说法错误的是（ ）
A．当0
C．正极反应式为O2 +4H+ +4e－=2H2O
D．当V=67.2 L时，电池总反应方程式可写为CH4＋2O2＋NaOH=NaHCO3＋2H2O
【答案】C
【解析】A. 当0
A．正极反应式：Ag+Cl--e-=AgCl B．每生成1mol Na2Mn5O10转移的电子数为2NA
C．Na+不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物
【答案】B
【解析】A. 在原电池的正极上发生得电子的还原反应，即5MnO2+2e-=Mn5O102-，A项错误；B. 在反应5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl中，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数=2，所以每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子，B项正确； C. 原电池中，阳离子向正极移动，则Na+不断向“水”电池的正极移动，C项错误；D. 在反应中，银元素化合价升高，是氧化产物，D项错误。
18．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】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。
19．MFC(Microbial Fuel Cell)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。如图为污水(主要溶质为葡萄糖)处理的实验装置，下列有关该装置的说法正确的是( )
A．为加快处理速度，装置需在高温环境中工作
B．负极的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋
C．放电过程中，H＋由正极向负极移动
D．装置工作过程中，溶液的酸性逐渐增强
【答案】B
【解析】A．微生物不能在高温环境中存活，故A错误；B．负极上葡萄糖发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2＋24H＋，故B正确；C．原电池中阳离子向正极移动，H＋由负极向正极移动，故C错误；D．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，负极产生的H＋与正极产生的OH－恰好结合生成水，故溶液的酸性不会增强，故D错误。
20．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是( )
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
【答案】A
【解析】A．锌作负极、铜作正极，电子从锌电极通过电流计流向铜电极，故A正确；B．Zn易失电子作负极、Cu作正极，阴离子向负极移动，则盐桥中阴离子向硫酸锌溶液迁移，故B错误；C．铜电极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故C错误；D．取出盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，电流计指针不发生偏转，故D错误。
21．电化学应用广泛。请回答下列问题：
（1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，该电池的负极材料为_______；正极的电极反应式为____________。
（2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。
①如图为甲烷燃料电池的示意图，则负极的电极反应式为_____________________；
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为_____；充电时，铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的____极相连。
（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应物质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做____极；精炼一段时间后，当阴极增重128 g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为____mol。
【答案】铜或Cu O2+4e-+4H+=2H2O CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O Pb +SO42--2e-=PbSO4 正 阳 4
【解析】（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，化合价升高，根据总反应知，Cu化合价升高，则该电池的负极材料为Cu；正极得电子，发生还原反应，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；
（2）①如图所示该电池为碱性燃料电池，甲烷作负极，失电子后结合氢氧根生成碳酸根，则负极的电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
②根据总反应分析知，放电时，铅蓄电池负极失去电子，化合价升高，电极反应式为：Pb +SO42--2e-=PbSO4；充电时，铅蓄电池的PbO2极要转化为Pb，发生还原反应，所以应与外加直流电源的正极相连；
（3）精炼时，粗铜要被溶解发生氧化反应，所以做阳极；当阴极增重128 g时，n(Cu)==2mol，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，由总反应PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O~2e-得：n（硫酸）=n(e-)=2mol×2=4mol。
22．微型纽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溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－
根据上述反应式，完成下列填空。
(1)下列叙述正确的是______。
A．在使用过程中，电解质溶液中的KOH被不断消耗，pH减小
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
(2)写出电池的总反应式：___________。
(3)使用时，负极区的pH____(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】C Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 减小
【解析】 (1)A、负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，所以电池反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，所以氢氧化钾的量不变，故A错误；B、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，被氧化，为原电池的负极，则正极为Ag2O，原电池中电子从负极流向正极，即由锌经导线流向Ag2O，故B错误；C、根据B的分析，Zn是负极，Ag2O是正极，故C正确；D、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，为原电池的负极，发生氧化反应，Ag2O是正极发生还原反应，故D错误；故选C；
(2)负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为 Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-，所以电池的总反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，故答案为：Zn+Ag2O=2Ag+ZnO；
(3)负极发生氧化反应，负极的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，则负极附近pH减小，故答案为：减小。
23．（1）SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料, 装置如图所示。
①若A为CO, B为H2，C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_____________。
②A为SO2, B为O2, C为H2SO4, 则负极反应式为________________。
③若A为NO2, B为O2, C为HNO3，负极的电极反应式为_________________。
（2）下图所示的原电池装置中,负极材料是_____。正极上能够观察到的现象是_______________。 负极的电极反应式是_________________。原电池工作一段时间后,若消耗负极5.4g ,则放出气体______mol。
（3）利用反应Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4设计一个原电池。
①在下面方格内画出实验装置图________________。
②指出正极材料可以为_____，该电极上发生的电极反应为___________。
【答案】CO+4e-+4H+==CH3OH SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ Al 有气体生成 Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3 C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
【解析】（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，电极方程式为CO+4 e-+4H+=CH3OH，
答案：CO+4 e-+4H+=CH3OH；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
答案：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；
答案：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+
（2）只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池，此装置自发进行的氧化还原反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，因此负极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；根据总方程式可知2Al～3H2，消耗负极5.4g ,则放出气体；
答案：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3
（3）①根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反应中Cu被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为Fe2(SO4)3，以此画出实验装置图；
答案：
（2）正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料；根据Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知：电极反应式负极：Cu-2e-=Cu2+，正极2Fe3++2e-=2Fe2+；
答案：C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
24．（1）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。
①正极反应为_________。
②当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少______mol离子。
（2）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时，阴极的电极反应：_________；协同转化总反应：___________；若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为_______性（碱性、中性、酸性）
（3）以石墨为电极，电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2，若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9g时(忽略副反应)，理论上蓄电池正极极增重______g。
（4）电化学降解法可用于处理酸性硝酸盐污水，设计一电解池（如图所示）。 若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为____g。
【答案】Cl2+2e—=2Cl— 0.02 CO2+2H++2e-=CO+H2O CO2+H2S=CO+H2O+S 酸性 6.4 14.4
【解析】（1）①根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，氯气在正极上得电子生成氯离子，电极反应式为Cl2+2e-═2Cl-，故答案为：Cl2+2e-═2Cl-；
②放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧的电极放电产生0.01 mol Ag＋，与电解质中的0.01 mol Cl－结合生成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，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故答案为：0.02；
（2）石墨烯失电子作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，CO2被还原生成CO，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O；石墨烯失电子作阳极，阳极Fe2+失电子生成Fe3+，Fe3+继续与H2S反应生成Fe2+与S，故协同转化总反应为CO2+H2S=CO+H2O+S，Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性条件下存在，故答案为：CO2+2H++2e-=CO+H2O；CO2+H2S=CO+H2O+S；酸性；
（3）电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时，阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，23.9g PbO2的物质的量为0.1mol，反应转移的电子数目为0.2mol，蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应生成电极反应式为PbO2+2e-+ +4H++SO42-= PbSO4+ 2H2O，由电极反应式可知，当PbO2得到2mol电子时，正极增重64g，则反应转移的电子数目为0.2mol，正极增重6.4g，故答案为：6.4；
（4）转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极的电极反应式为2NO3-+6H++10e-=N2↑+6OH-，转移2mol电子，阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，故答案为：14.4。
25．正确认识和使用电池有利于我们每一个人的日常生活。
I．电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用双氧水氧化吸收SO2可消除SO2污染，设计装置如图所示（己知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许H+通过）。
(1)石墨1为________（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为________________。
(2)反应的总方程式为____________________________。
(3)放电时H+迁移向_________。（填“正极”或“负极”）
(4)某同学关于原电池的笔记中，不合理的有__________。
①原电池两电极材料活泼性一定不同
②原电池负极材料参与反应，正极材料都不参与反应
③Fe-浓硝酸-Cu原电池，Fe是负极
④原电池是将化学能转变为电能的装置
Ⅱ．航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。
(1)某碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，则其负极反应为_______ 。
(2)氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经过冷凝后可用作航天员的饮用水，当得到1.8g饮用水时，转移的电子数为_____________。
【答案】负极 H2O2+2e-+2H+=2H2O SO2+H2O2=H2SO4 正极 ①②③ H2-2e-+2OH-=2H2O 0.2NA(或1.204×1023)
【解析】I．（1）该原电池中，通入二氧化硫的电极上失电子发生氧化反应，则通入二氧化硫的电极是负极、通入双氧水的电极是正极，正极上双氧水得电子生成水，电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O，故答案为：负极；H2O2+2e-+2H+=2H2O；
（2）原电池总反应化学方程式为：SO2+H2O2=H2SO4；
（3）H+的迁移方向为正极，从质子交换膜左侧向右侧迁移，
故答案为：正极；
（4）①原电池两电极 活泼性可以相同，如氢氧燃料电池电极材料为石墨，所以不一定不同，①项错误；
②原电池负极材料参与反应，正极材料也可以参与反应，如铅蓄电池中正极材料PbO2和负极材料Pb都参加反应，②项错误；
③Fe-浓硝酸-Cu原电池，Fe和浓硝酸发生钝化，电极总反应主要是铜与浓硝酸的氧化还原反应，所以Cu是负极，③项错误；
④原电池是将化学能转变为电能的装置，④项正确；
故答案为：①②③；
Ⅱ．（1）碱式氢氧燃料电池中，负极氢气失电子发生氧化反应，则负极反应为2H2+4OH--4e-＝4H2O；
（2）氢氧燃料电池，电极总反应为2H2+O2=2H2O，1.8g饮用水的物质的量为=0.1mol，则转移电子数为0.1×2×NA = 0.2NA(或1.204×1023)。
专题22 原电池 化学电源
1．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是（ ）
实验后的记录：
①Cu为负极，Zn为正极
②Cu极上有气泡产生，发生还原反应
③SO42－向Cu极移动
④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体
⑤电子的流向是：Cu→Zn
⑥正极反应式：Cu＋2e－===Cu2＋，发生氧化反应
A．①②③ B．②④ C．②③④ D．③④⑤
【答案】B
【解析】①Cu为正极，Zn为负极，故①错误；
②Cu极上有气泡产生，发生还原反应，故②正确；
③SO42–带负电荷，向负极Zn移动，故③错误；
④若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol H2，故④正确；
⑤电子的流向是：Zn→Cu，故⑤错误；
⑥正极反应式：2H＋＋2e－= H2↑，发生还原反应，故⑥错误；
综上②④正确；
答案选B。
2．ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．该装置可以在高温下工作
B．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜
C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H＋
D．该装置工作时，电能转化为化学能
【答案】C
【解析】A.高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，A错误；
B.原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、X为阴离子交换膜，B错误；C.由图片可知，负极为有机废水CH3COO-的电极，失电子发生氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+，C正确；D.该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，D错误。
3．如图所示，电化学原理与微生物工艺相组合的电解脱硝法，可除去引起水华的NO3-原理是将NO3-还原为N2。下列说法正确的是（ ）
A．若加人的是溶液，则导出的溶液呈碱性
B．镍电极上的电极反应式为：
C．电子由石墨电极流出，经溶液流向镍电极
D．若阳极生成气体，理论上可除去mol
【答案】A
【解析】A项、阴极上发生的电极反应式为：2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，所以导出的溶液呈碱性，故A正确； B项、镍电极是阴极，是硝酸根离子得电子，而不是镍发生氧化反应，故B错误； C项、电子流入石墨电极，且电子不能经过溶液，故C错误； D项、由电极反应2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH-，生成1mol氮气消耗2mol的硝酸根离子，所以若阳极生成0.1mol气体，理论上可除去0.2 molNO3-，故D错误。
4．科研人员设想用如图所示装置生产硫酸，下列说法不正确的是（ ）
A．a为负极，b为正极 B．b电极发生氧化反应
C．H+从a极向b极移动 D．负极反应式为：SO2+2H2O﹣2e﹣=SO42﹣+4H+
【答案】B
【解析】A．该原电池中，二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，所以通入二氧化硫的电极是负极、通入氧气的电极是正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；B．b是正极，发生还原反应，故B错误；C．原电池中阳离子向正极，而a是负极、b是正极，所以H+从a极向b极移动，故C正确；D．负极上二氧化硫失电子发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故D正确。
5．汽车的启动电源常用蓄电池。其结构如下图所示，放电时其电池反应如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是
A．Pb作为负极，失去电子，被氧化
B．PbO2得电子，被还原
C．负极反应是Pb＋SO42-－2e－===PbSO4
D．电池放电时，溶液酸性增强
【答案】D
【解析】A．根据电池反应式知，铅失电子发生氧化反应，作负极，故A正确；B．二氧化铅得电子被还原，故B正确；C．负极上铅失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为：Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)，故C正确；D．电池放电时，硫酸参加反应生成水，所以溶质的质量减少，溶剂的质量增加，所以溶液酸性减弱，故D错误。
6．研究人员研制出一种可作为鱼雷和潜艇的储备电源的新型电池——锂水电池(结构如图)，使用时加入水即可放电。下列关于该电池的说法不正确的是( )
A．锂为负极，钢为正极 B．工作时负极的电极反应式为Li－e－＝Li＋
C．工作时OH－向钢电极移动 D．放电时电子的流向：锂电极→导线→钢电极
【答案】C
【解析】A、电池以金属锂和钢为电极材料，LiOH为电解质，锂做负极，钢为正极，钢上发生还原反应，A正确；B、锂水电池中，锂是负极，发生失去电子的氧化反应：Li－e－＝Li+，B正确；C、原电池中，阴离子移向原电池的负极，即放电时OH-向负极锂电极移动，C错误；D、放电时电子流向为负极→导线→正极，即锂电极→导线→钢电极，D正确。
7．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LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，此时硫酸铅电极处生成Pb。下列有关说法正确的是
A．输出电能时，外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极
B．放电时电解质LiCl－KCl中的Li＋向钙电极区迁移
C．电池总反应为Ca＋PbSO4＋2LiClPb＋Li2SO4＋CaCl2
D．每转移0.2 mol电子，理论上消耗42.5 g LiCl
【答案】C
【解析】A. 输出电能时，电子由负极经过外电路流向正极，即从钙电极经外电路流向硫酸铅电极，A项错误；B. Li+带正电，放电时向正极移动，即向硫酸铅电极迁移，B项错误；C. 负极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，正极电极反应方程式为：PbSO4+2e−+2Li+=Pb+Li2SO4，则总反应方程式为：PbSO4+Ca+2LiCl=Pb+CaCl2+Li2SO4，C项正确；D.钙电极为负极，电极反应方程式为Ca+2Cl−−2e−=CaCl2，根据正负极电极反应方程式可知2e−∼2LiCl，每转移0.2 mol电子，消耗0.2 mol LiCl，即消耗85g的LiCl，D项错误。
8．研究人员研发了一种“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，电池的总反应可表示为：5MnO2+2Ag+ 2NaCl==Na2Mn5O10+ 2AgCl，下列“水电池”在海水中放电时的有关说法不正确的是( )
A．Na+不断向“水电池”的正极移动 B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2mol电子
C．负极反应式：Ag+Cl－+e－=AgCl D．AgCl是氧化产物
【答案】C
【解析】A.电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以Na+不断向“水”电池的正极移动，A不符合题意； B.根据5MnO2+2e-=Mn5O102-可知，每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子，B不符合题意；C.负极反应式为Ag+Cl--e-=AgCl，正极反应式为5MnO2+2e-=Mn5O102-，C符合题意；D.Ag失电子作还原剂，则AgCl是氧化产物，D不符合题意。
9．支撑海港码头基础的钢管桩，常用下图的方法进行防腐，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．该保护方法称为外加电流的阴极保护法
B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管柱
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
【答案】C
【解析】A. 钢管桩连接电源的负极，不失电子，所以该保护方法称为外加电流的阴极保护法，故A正确；
B. 外电路中，电子从高硅铸铁流向电源正极，从电源负极流向钢管桩，故B正确；C. 高硅铸铁作为惰性辅助阳极，不被损耗，故C错误；D. 通入的保护电流应抑制钢管桩电化学腐蚀产生的电流，应该根据环境条件(pH值，离子浓度，温度)变化进行调整，故D正确。
10．一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示，石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e－+H2O=MnO(OH)+OH-。该装置工作时，下列叙述正确的是
A．石墨电极上的电势比Al电极上的低
B．Al电极区的电极反应式：A1-3e-+3NH3·H2O=Al(OH)3+3NH4+
C．每消耗27gAl，有3mol电子通过溶液转移到石墨电极上
D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，电极反应式相同
【答案】B
【解析】A．根据上述分析，石墨为正极，Al为负极，石墨电极上的电势比Al电极上的高，故A错误；B．MnO2得电子为正极，则Al为负极，失电子，在氨水溶液中Al失电子生成Al(OH)3，负极电极反应式为Al-3e-+3NH3•H2O═Al(OH)3+3NH4+，故B正确；C．电子从负极流向正极，但是电子只能在导线和电极上移动，不能通过溶液，故C错误；D．若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液，负极生成的氢氧化铝会被氢氧化钠溶解，电极反应式不同，故D错误。
11．微生物燃料电池的研究已成为治理和消除环境污染的重要课题，利用微生物电池电解饱和食盐水的工作原理如下图所示。下列说法正确的是
A．电池正极的电极反应：O2+2H2O+4e−4OH−
B．电极M附近产生黄绿色气体
C．若消耗1 mol S2−，则电路中转移8 mol e−
D．将装置温度升高到60 ℃，一定能提高电池的工作效率
【答案】C
【解析】A.由图可知，电解质溶液为酸性，正极的电极反应是O2+4H++4e−2H2O，A项错误；B. M为阴极产生H2，N为阳极产生Cl2，B项错误；C.1 mol S2−转化成失8 mol e−，则电路中转移8 mol e-，C项正确；D.该电池为微生物燃料电池，该微生物的最佳活性温度未知，无法确定60 ℃时电池效率是否升高，D项错误。
12．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。
13．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】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。
14．据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池。锌电池具有容量大、污染少等优点。电池反应为2Zn＋O2＝2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。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＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O
C．正极发生氧化反应 D．电解液可以是乙醇
【答案】B
【解析】A、在原电池中化合价升高的做负极，从总反应式中可以判断锌化合价升高，所以锌做负极，空气进入正极反应，A错误；B、锌做负极，负极反应为Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O，B正确；C、正极发生的是还原反应，C错误；D、乙醇是非电解质，不能导电，因此电解液不能是乙醇，D错误。
15．氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－－4e－＝4H2O、O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，错误的是（ ）
A．氧气通入正极发生氧化反应 B．燃料电池的能量转化率不能达到100%
C．供电时的总反应为：2H2＋O2＝2H2O D．产物为无污染的水，属于环境友好电池
【答案】A
【解析】A. 氧气得到电子，发生还原反应，因此氧气通入正极发生还原反应，A错误；B. 燃料电池的能量转化率不能达到100%，B正确；C. 正负极反应是相加即得到总反应式，即供电时的总反应为：2H2＋O2＝2H2O，C正确；D. 产物为无污染的水，属于环境友好电池，D正确。
16．天然气的主要成分为CH4，可将CH4设计成燃料电池来解决能源问题，装置如图所示。在标准状况下，持续通入甲烷，消耗甲烷VL。下列说法错误的是（ ）
A．当0
C．正极反应式为O2 +4H+ +4e－=2H2O
D．当V=67.2 L时，电池总反应方程式可写为CH4＋2O2＋NaOH=NaHCO3＋2H2O
【答案】C
【解析】A. 当0
A．正极反应式：Ag+Cl--e-=AgCl B．每生成1mol Na2Mn5O10转移的电子数为2NA
C．Na+不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物
【答案】B
【解析】A. 在原电池的正极上发生得电子的还原反应，即5MnO2+2e-=Mn5O102-，A项错误；B. 在反应5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl中，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数=2，所以每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子，B项正确； C. 原电池中，阳离子向正极移动，则Na+不断向“水”电池的正极移动，C项错误；D. 在反应中，银元素化合价升高，是氧化产物，D项错误。
18．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】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。
19．MFC(Microbial Fuel Cell)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置，其在废水处理和新能源开发领域具有广阔的应用前景。如图为污水(主要溶质为葡萄糖)处理的实验装置，下列有关该装置的说法正确的是( )
A．为加快处理速度，装置需在高温环境中工作
B．负极的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋
C．放电过程中，H＋由正极向负极移动
D．装置工作过程中，溶液的酸性逐渐增强
【答案】B
【解析】A．微生物不能在高温环境中存活，故A错误；B．负极上葡萄糖发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2＋24H＋，故B正确；C．原电池中阳离子向正极移动，H＋由负极向正极移动，故C错误；D．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e- =4OH-，负极产生的H＋与正极产生的OH－恰好结合生成水，故溶液的酸性不会增强，故D错误。
20．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是( )
A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
【答案】A
【解析】A．锌作负极、铜作正极，电子从锌电极通过电流计流向铜电极，故A正确；B．Zn易失电子作负极、Cu作正极，阴离子向负极移动，则盐桥中阴离子向硫酸锌溶液迁移，故B错误；C．铜电极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故C错误；D．取出盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，电流计指针不发生偏转，故D错误。
21．电化学应用广泛。请回答下列问题：
（1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，该电池的负极材料为_______；正极的电极反应式为____________。
（2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。
①如图为甲烷燃料电池的示意图，则负极的电极反应式为_____________________；
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为_____；充电时，铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的____极相连。
（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应物质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做____极；精炼一段时间后，当阴极增重128 g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为____mol。
【答案】铜或Cu O2+4e-+4H+=2H2O CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O Pb +SO42--2e-=PbSO4 正 阳 4
【解析】（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，化合价升高，根据总反应知，Cu化合价升高，则该电池的负极材料为Cu；正极得电子，发生还原反应，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；
（2）①如图所示该电池为碱性燃料电池，甲烷作负极，失电子后结合氢氧根生成碳酸根，则负极的电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；
②根据总反应分析知，放电时，铅蓄电池负极失去电子，化合价升高，电极反应式为：Pb +SO42--2e-=PbSO4；充电时，铅蓄电池的PbO2极要转化为Pb，发生还原反应，所以应与外加直流电源的正极相连；
（3）精炼时，粗铜要被溶解发生氧化反应，所以做阳极；当阴极增重128 g时，n(Cu)==2mol，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，由总反应PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O~2e-得：n（硫酸）=n(e-)=2mol×2=4mol。
22．微型纽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溶液，电极反应为Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－
根据上述反应式，完成下列填空。
(1)下列叙述正确的是______。
A．在使用过程中，电解质溶液中的KOH被不断消耗，pH减小
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
(2)写出电池的总反应式：___________。
(3)使用时，负极区的pH____(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】C Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 减小
【解析】 (1)A、负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，所以电池反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，所以氢氧化钾的量不变，故A错误；B、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，被氧化，为原电池的负极，则正极为Ag2O，原电池中电子从负极流向正极，即由锌经导线流向Ag2O，故B错误；C、根据B的分析，Zn是负极，Ag2O是正极，故C正确；D、由电极反应式可知，Zn的化合价由0价升高到+2价，为原电池的负极，发生氧化反应，Ag2O是正极发生还原反应，故D错误；故选C；
(2)负极电极反应式为Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O、正极电极反应式为 Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-，所以电池的总反应式为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，故答案为：Zn+Ag2O=2Ag+ZnO；
(3)负极发生氧化反应，负极的电极反应式为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，则负极附近pH减小，故答案为：减小。
23．（1）SO2、CO、CO2、NOx是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料, 装置如图所示。
①若A为CO, B为H2，C为CH3OH,则通入CO一极的电极反应式为_____________。
②A为SO2, B为O2, C为H2SO4, 则负极反应式为________________。
③若A为NO2, B为O2, C为HNO3，负极的电极反应式为_________________。
（2）下图所示的原电池装置中,负极材料是_____。正极上能够观察到的现象是_______________。 负极的电极反应式是_________________。原电池工作一段时间后,若消耗负极5.4g ,则放出气体______mol。
（3）利用反应Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4设计一个原电池。
①在下面方格内画出实验装置图________________。
②指出正极材料可以为_____，该电极上发生的电极反应为___________。
【答案】CO+4e-+4H+==CH3OH SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ Al 有气体生成 Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3 C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
【解析】（1）①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，该反应中C元素化合价由+2价变为-2价、H元素化合价由0价变为+1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极，电极方程式为CO+4 e-+4H+=CH3OH，
答案：CO+4 e-+4H+=CH3OH；
②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
答案：SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+；
③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极上二氧化氮失电子生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；
答案：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+
（2）只有自发进行的氧化还原反应才可以设计成原电池，此装置自发进行的氧化还原反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，因此负极反应为Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，正极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑；根据总方程式可知2Al～3H2，消耗负极5.4g ,则放出气体；
答案：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O 0.3
（3）①根据反应“Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4”可知，反应中Cu被氧化，应为原电池负极，失电子而被氧化，正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料，Fe3+在正极得到电子而被还原，电解质溶液为Fe2(SO4)3，以此画出实验装置图；
答案：
（2）正极应为活泼性比Cu弱的金属或非金属材料；根据Cu + Fe2(SO4)3=2FeSO4 + CuSO4可知：电极反应式负极：Cu-2e-=Cu2+，正极2Fe3++2e-=2Fe2+；
答案：C（Ag等） Fe3++e-=Fe2+
24．（1）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。
①正极反应为_________。
②当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少______mol离子。
（2）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S=2H++S+2EDTA-Fe2+
该装置工作时，阴极的电极反应：_________；协同转化总反应：___________；若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为_______性（碱性、中性、酸性）
（3）以石墨为电极，电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2，若电解过程中以铅蓄电池为电源，当电解装置中阳极增重23.9g时(忽略副反应)，理论上蓄电池正极极增重______g。
（4）电化学降解法可用于处理酸性硝酸盐污水，设计一电解池（如图所示）。 若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为____g。
【答案】Cl2+2e—=2Cl— 0.02 CO2+2H++2e-=CO+H2O CO2+H2S=CO+H2O+S 酸性 6.4 14.4
【解析】（1）①根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，氯气在正极上得电子生成氯离子，电极反应式为Cl2+2e-═2Cl-，故答案为：Cl2+2e-═2Cl-；
②放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧的电极放电产生0.01 mol Ag＋，与电解质中的0.01 mol Cl－结合生成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，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故答案为：0.02；
（2）石墨烯失电子作阳极，ZnO@石墨烯作阴极，CO2被还原生成CO，电极反应式为CO2+2H++2e-=CO+H2O；石墨烯失电子作阳极，阳极Fe2+失电子生成Fe3+，Fe3+继续与H2S反应生成Fe2+与S，故协同转化总反应为CO2+H2S=CO+H2O+S，Fe2+、Fe3+易水解，只能在酸性条件下存在，故答案为：CO2+2H++2e-=CO+H2O；CO2+H2S=CO+H2O+S；酸性；
（3）电解Pb(NO3)2溶液制备PbO2时，阳极上铅离子失电子发生氧化反应生成二氧化铅，电极反应式为Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+，23.9g PbO2的物质的量为0.1mol，反应转移的电子数目为0.2mol，蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应生成电极反应式为PbO2+2e-+ +4H++SO42-= PbSO4+ 2H2O，由电极反应式可知，当PbO2得到2mol电子时，正极增重64g，则反应转移的电子数目为0.2mol，正极增重6.4g，故答案为：6.4；
（4）转移2mol电子时，阳极（阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+）消耗1mol水，产生2molH+进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极的电极反应式为2NO3-+6H++10e-=N2↑+6OH-，转移2mol电子，阴极室中放出0.2molN2（5.6g），同时有2molH+（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，故答案为：14.4。
25．正确认识和使用电池有利于我们每一个人的日常生活。
I．电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用双氧水氧化吸收SO2可消除SO2污染，设计装置如图所示（己知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许H+通过）。
(1)石墨1为________（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为________________。
(2)反应的总方程式为____________________________。
(3)放电时H+迁移向_________。（填“正极”或“负极”）
(4)某同学关于原电池的笔记中，不合理的有__________。
①原电池两电极材料活泼性一定不同
②原电池负极材料参与反应，正极材料都不参与反应
③Fe-浓硝酸-Cu原电池，Fe是负极
④原电池是将化学能转变为电能的装置
Ⅱ．航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。
(1)某碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，则其负极反应为_______ 。
(2)氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经过冷凝后可用作航天员的饮用水，当得到1.8g饮用水时，转移的电子数为_____________。
【答案】负极 H2O2+2e-+2H+=2H2O SO2+H2O2=H2SO4 正极 ①②③ H2-2e-+2OH-=2H2O 0.2NA(或1.204×1023)
【解析】I．（1）该原电池中，通入二氧化硫的电极上失电子发生氧化反应，则通入二氧化硫的电极是负极、通入双氧水的电极是正极，正极上双氧水得电子生成水，电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O，故答案为：负极；H2O2+2e-+2H+=2H2O；
（2）原电池总反应化学方程式为：SO2+H2O2=H2SO4；
（3）H+的迁移方向为正极，从质子交换膜左侧向右侧迁移，
故答案为：正极；
（4）①原电池两电极 活泼性可以相同，如氢氧燃料电池电极材料为石墨，所以不一定不同，①项错误；
②原电池负极材料参与反应，正极材料也可以参与反应，如铅蓄电池中正极材料PbO2和负极材料Pb都参加反应，②项错误；
③Fe-浓硝酸-Cu原电池，Fe和浓硝酸发生钝化，电极总反应主要是铜与浓硝酸的氧化还原反应，所以Cu是负极，③项错误；
④原电池是将化学能转变为电能的装置，④项正确；
故答案为：①②③；
Ⅱ．（1）碱式氢氧燃料电池中，负极氢气失电子发生氧化反应，则负极反应为2H2+4OH--4e-＝4H2O；
（2）氢氧燃料电池，电极总反应为2H2+O2=2H2O，1.8g饮用水的物质的量为=0.1mol，则转移电子数为0.1×2×NA = 0.2NA(或1.204×1023)。
相关试卷
(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题27化学平衡图像专练(含解析)： 这是一份(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题27化学平衡图像专练(含解析)，共26页。试卷主要包含了已知反应，如图所示的各图中，表示2A，生产硫酸的主要反应，已知，为探究外界条件对可逆反应等内容，欢迎下载使用。
(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题26化学平衡(含解析)： 这是一份(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题26化学平衡(含解析)，共18页。
(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题25化学反应速率(含解析)： 这是一份(通用版)高考化学一轮复习一遍过专题25化学反应速率(含解析)，共21页。试卷主要包含了下列试管中，不同条件下反应等内容，欢迎下载使用。
