2024届高考化学一轮复习练习第六章化学反应与能量第28讲原电池化学电源

这是一份2024届高考化学一轮复习练习第六章化学反应与能量第28讲原电池化学电源，共28页。
考点一 原电池的工作原理
1．概念：把化学能转化为电能的装置。
2．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。
(2)二看两电极：一般是金属活动性不同的两电极。
(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。
3．工作原理(以铜锌原电池为例)
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(1)原理分析
(2)两种装置比较
①盐桥作用：a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。
②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。
4．原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)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根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
[正误辨析]
(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( )
(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)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( )
(4)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( )
(5)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高( )
答案： (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√
一、原电池电极的判断及工作原理
1．(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为 极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为 极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由 极流向 极；电子由 极流向 极。
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向 极，阴离子移向 极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的 极失电子发生氧化反应，其 极得电子发生还原反应。
(5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为 极，增重或有气体逸出的一极为 极。
答案： (1)负 正 (2)正 负 负 正 (3)正 负 (4)负 正 (5)负 正
2．分析下图所示的四个原电池装置，按要求回答问题。
(1)装置①中， 作负极，该电极反应式为 。
答案： Mg Mg－2e－===Mg2＋
(2)装置②中 作负极，该电极反应式为 ，正极反应式为 。
答案： Al 2Al－6e－＋8OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋4H2O
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
(3)装置③中， 作正极，负极反应式为 。
答案： Fe Cu－2e－===Cu2＋
(4)装置④中， 作负极，正极反应式为 。
答案：Fe O2＋2H2O＋4e－===4OH－
eq \a\vs4\al(反思归纳)
原电池正、负极判断的一般方法

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二、可逆反应原电池原理的分析
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。回答下列问题：
(1)反应开始时，负极为 中的石墨(填“甲”或“乙”)，电极反应式为 。
(2)电流表读数为 时，反应达到化学平衡状态。
(3)当达到化学平衡状态时，在甲中加入FeCl2固体，此时负极为 中的石墨(填“甲”或“乙”)，电极反应式为 。
答案： (1)乙 2I－－2e－===I2
(2)零
(3)甲 2Fe2＋－2e－===2Fe3＋
4．某同学为探究Ag＋和Fe2＋的反应，按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，发现电压表指针偏移。电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为偏移减小→回到零点→逆向偏移。则电压表指针逆向偏移后，银为 (填“正”或“负”)极。由实验得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是 。
答案： 负 Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag
eq \a\vs4\al(归纳总结)
原电池的工作原理简图
注意：①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。
②若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。
③若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。
三、原电池原理的应用
5．用A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：
(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性 ；
(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性 ；
(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性 ；
(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性 ；
(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性 。
综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为 。
答案： (1)A＞B (2)C＞D (3)A＞C (4)D＞B (5)B＞E A＞C＞D＞B＞E
6．请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极 ，正极 ，并在方框内画出实验装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。
答案： Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
eq \a\vs4\al(归纳总结)
画原电池装置图常见失分点
失分点一：不注明电极材料名称或元素符号。
失分点二：不画出电解质溶液(或画出但不标注)。
失分点三：误把盐桥画成导线。
失分点四：不能连成闭合回路。
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7.把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是 。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是 。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是 。
解析： 加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小，所以A正确；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多，所以B项正确；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。
答案： (1)A (2)B (3)C
考点二 常见化学电源
一、一次电池——干电池
1．碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
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－===2MnO(OH)＋2OH－。
2．纽扣式锌银电池
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质溶液是KOH溶液。
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－。
二、二次电池——可充电电池或蓄电池
铅酸蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
[微提醒] 可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极连接方式：
提示：
三、“高效、环境友好”的燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
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[正误辨析]
(1)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( )
(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( )
(3)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料( )
(4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长( )
(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )
(6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋( )
答案： (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
一、一次电池
1．酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程中产生Mn2O3。
(1)该电池的正极反应式为 ，
电池总反应的离子方程式为 。
(2)维持电流强度为0.5 A，电池工作5分钟，理论上消耗锌 g。(已知F＝96 500 C·ml－1)
解析： (2)电池工作5分钟，通过的电量Q＝0.5 A×5 min×60 s·min－1＝150 C，则理论上消耗Zn的质量m(Zn)＝ eq \f(150 C,2×96 500 C·ml－1) ×65 g·ml－1≈0.05 g。
答案： (1)2MnO2＋2e－＋2NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ===Mn2O3＋2NH3＋H2O
Zn＋2MnO2＋2NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O (2)0.05
二、二次电池
2.铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极是惰性材料，电池总反应式为Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 2PbSO4＋2H2O。
请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：
(1)放电时：正极的电极反应式是
；
电解液中H2SO4的浓度将变 (填“大”或“小”)；当外电路通过1 ml电子时，理论上负极板的质量增加 g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成 ，B电极上生成 ，此时铅蓄电池的正极、负极的极性将 。
解析： (1)原电池正极上得电子，负极上失电子。根据电池总反应式可得负极反应式为
Pb＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) －2e－===PbSO4 质量增加
2 ml 96 g
1 ml Δm
求得Δm＝48 g。
(2)电解池中与电源正极相连的电极(阳极)上失电子，与电源负极相连的电极(阴极)上得电子。则阳极反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ；阴极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。根据图示，电解一段时间后，原PbO2极变成Pb，原Pb极变成PbO2，即铅蓄电池的正、负极的极性对换。
答案： (1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===PbSO4＋2H2O 小 48 (2)Pb PbO2 对换
3．一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 ml·L－1的KOH溶液。
(1)写出放电时的正、负极电极反应式： 。
(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式： 。
答案： (1)负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O；
正极：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－
(2)阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O
三、燃料电池
4．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。
(1)酸性条件
总反应式： ；
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(2)碱性条件
总反应式： ；
正极反应式： ；
负极反应式： 。
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(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
总反应式： ；
正极反应式： ；
负极反应式： 。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下
总反应式： ；
正极反应式： ；
负极反应式： 。
答案： (1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
(2)CH4＋2O2＋2OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋3H2O
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O
(3)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
(4)CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋4CO2＋8e－===4CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
CH4＋4CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) －8e－===5CO2＋2H2O
eq \a\vs4\al(归纳总结)
解答燃料电池题目的三个关键点
1．要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
2．通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
3．通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等，这些新型电池常以选择题的形式呈现。解析这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正、负电极或阴、阳极，以及会书写电极反应式等。
应用1.Li­O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li­O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A．充电时，电池的总反应Li2O2===2Li＋O2
B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
C [充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)，则充电时总反应为Li2O2===2Li＋O2，结合题图，充电时金属Li电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。A.光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应式和阳极反应式，充电时电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2，A正确；B.充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；C.放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li＋从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；D.放电时总反应为2Li＋O2===Li2O2，正极反应为O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2，D正确。]
应用2.海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂­海水电池构造示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用
B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂­海水电池属于一次电池
B [锂­海水电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋，N极为正极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，同时氧气也可以在N极得电子，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。A.海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；B.由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑和反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B错误；C.Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；D.该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。]
应用3.科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为：
NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )
A．充电时电极b是阴极
B．放电时NaCl溶液的pH减小
C．放电时NaCl溶液的浓度增大
D．每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g
C [A.由充电时电极a的反应式可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B.放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C.放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D.充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 ml Cl2，电极a质量理论上增加23 g/ml×2 ml＝46 g，故D错误。]
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应用4.全钒液流储能电池是一种新型的绿色环保储能系统(工作原理如图，电解液含硫酸)。该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色。
下列说法错误的是( )
A．该电池工作原理为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋ VO2＋＋V3＋＋H2O
B．a和b接用电器时，左罐电动势小于右罐，电解液中的H＋通过离子交换膜向左罐移动
C．电池储能时，电池负极溶液颜色变为紫色
D．电池无论是负载还是储能，每转移1 ml电子，均消耗1 ml氧化剂
B [该电池负载工作时，左罐颜色由黄色变为蓝色，即左罐溶液主要含有VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ，放电时，VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) 得电子生成VO2＋，正极上的反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，负极反应为V2＋－e－===V3＋，所以电池总反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋===VO2＋＋V3＋＋H2O，原电池工作时，电解质溶液中的阳离子透过阳离子交换膜移向正极；充电时电解池总反应、阴阳极反应与原电池的总反应、负正极恰好相反；据此解答。A.由以上分析可知，该电池的总反应是VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) 和V2＋在酸性环境下发生氧化还原反应，总反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O，故A正确；B.a和b接用电器时，为原电池，左罐为正极，右罐为负极，则左罐电动势大于右罐，电解液中的H＋通过离子交换膜向左罐移动，故B错误；C.电池储能时，充电过程为电解池，负极作阴极发生还原反应，反应式为V3＋＋e－===V2＋，则电池负极溶液颜色变为紫色，故C正确；D.该电池的总反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋V2＋＋2H＋VO2＋＋V3＋＋H2O，电池是负载时为原电池，氧化剂是VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ，电极反应为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) ＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O，储能时是电解池，氧化剂是V3＋，电极反应为V3＋＋e－===V2＋，他们转移电子数都为1，所以电池无论是负载还是储能，每转移1 ml电子，均消耗1 ml氧化剂，故D正确。]
应用5.科学家报道了一种新型可充电Na/Fe二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是( )
A．充电时，X极为阴极，发生了氧化反应
B．充电时，Y极的电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－===CaFeO3＋Na＋
C．充电时，可用乙醇代替有机电解质溶液
D．电极材料中，单位质量金属放出的电能：Na＞Li
B [根据原电池工作原理图可知，负极X上Na发生失电子的氧化反应，负极反应式为Na－e－===Na＋，正极Y上发生得电子的还原反应，正极反应式为CaFeO3＋Na＋＋e－===CaFeO2.5＋0.5Na2O，充电时为电解池，原电池的负极连接电源的负极，阴阳极的电极反应和放电时的负正极反应相反，据此分析解答。A.放电时，X极上Na失电子、发生氧化反应、为负极，则充电时，X极为阴极，发生了还原反应，故A错误；B.充电时，Y极作阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O－e－===CaFeO3＋Na＋，故B正确；C.乙醇是非电解质，不能导电，不能作电解质溶液，故C错误；D.若Na和Li都失去1 ml电子，则电极材料中消耗Na的质量为23 g、Li的质量为7 g，所以单位质量金属放出的电能：Li＞Na，故D错误。]
应用6.科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王石墨烯”将“彻底改变21世纪”。我国关于石墨烯的专利总数世界排名第一。如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意图，左边装置工作时的电极反应为Li1－xC6＋xLi＋＋xe－===LiC6，Li[GS/Si]O2－xe－===Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋。下列说法错误的是( )
A．a与d电极上发生的反应类型相同
B．左右两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜
C．电池放电时，正极反应为Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－===Li[GS/Si]O2
D．若装置工作前c与d电极质量相等，则转移0.1 ml电子后两个电极质量相差0.7 g
D [A.由题装置图可推出a为阴极，b为阳极，c为负极，d为正极，a与d电极上均发生还原反应，故A正确； B．从装置图中可以看出，为保持溶液呈电中性，离子交换膜允许Li＋通过，应该使用阳离子交换膜，故B正确；C.d电极为正极，其电极反应相当于充电时阳极反应的逆过程，根据题干中信息可知，正极(d 电极)反应为：Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－===Li[GS/Si]O2，故C正确；D.若装置工作前c与d电极质量相等，则根据电极反应，转移0.1 ml电子时，c极减少0.1 ml Li＋，质量减少0.7 g, d极增加0.1 ml Li＋，质量增大0.7 g，两个电极质量相差1.4 g，故D错误。]
应用7.下面是最近研发的Ca­LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li＋通过，电池反应为：xCa2＋＋ 2LiFePO4xCa ＋ 2Li1－xFePO4＋2xLi＋ ，下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
B．充电时，Li1－xFePO4/LiFePO4电极发生Li＋脱嵌，放电时发生Li＋嵌入
C．充电时，当转移0.2 ml电子时，理论上左室中电解质的质量减轻2.6 g
D．LiPF6­LiAsF6为非水电解质，其与Li2SO4溶液的主要作用都是传递离子
A [由总反应式可知，放电时为原电池反应，Ca化合价升高被氧化为负极，电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋，Li1－xFePO4被还原，为原电池正极反应，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，充电是电能转化为化学能的过程，阳极反应和原电池正极相反，阴极反应和原电池负极相反，以此解答该题。A.放电时，负极反应为Ca－2e－===Ca2＋，使左室中正电荷数目增多，锂离子导体膜只允许Li＋通过，使LiPF6­LiAsF6电解质中的Li＋通过锂离子导体膜移入右室，正极反应为：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，电极发生Li＋嵌入，A错误：B.充电时，阳极发生：LiFePO4－xe－=== xLi＋＋Li1－xFePO4，电极发生Li＋脱嵌，阴极发生： Ca2＋＋2e－===Ca，转移0.2 ml电子时，有0.2 ml Li＋从右室通过锂离子导体膜移入左室，左室电解质中有0.1 ml Ca2＋得电子生成Ca沉积在钙电极上，故左室中电解质的质量减轻40×0.1 g －7×0.2 g＝2.6 g，B正确，C正确；D.钙与水能够剧烈反应，所以，左室中的LiPF6­LiAsF6电解质一定为非水电解质，Li2SO4溶液为右室中的电解质溶液，它们的主要作用都是传递离子，形成电流，构成闭合回路，D正确。]
学生用书第138页
应用8.某科研团队设计了负载有Ru纳米颗粒且具有三维多孔结构的石墨烯基电极，负极为Na箔，电解质溶液为添加了乙二胺的有机溶剂，构成了Na­SO2电池，其简单示意图如图。下列有关说法中不正确的是( )
A．放电时，正极上的电极反应式为2Na＋＋2SO2＋2e－===Na2S2O4
B．充电时，每转移0.1 ml电子，在阳极可生成标准状况下的气体2.24 L
C．组装电池时，可将乙二胺的有机溶剂电解液改为乙二胺的水溶液
D．该电池使用多孔石墨烯电极有利于气体、电极和电解液的充分接触
C [根据题意，负极为Na箔，放电时负极反应式为Na－e－===Na＋，结合图示放电时SO2在正极发生得电子的还原反应生成Na2S2O4，正极反应式为2SO2＋2e－＋2Na＋===Na2S2O4，放电时电池总反应为2Na＋2SO2===Na2S2O4，据此分析作答。A.根据图示，放电时SO2在正极发生得电子的还原反应生成Na2S2O4，正极上的反应式为2SO2＋2e－＋2Na＋===Na2S2O4，A正确；B.根据图示，充电时阳极的电极反应式为Na2S2O4－2e－===2Na＋＋2SO2，每转移0.1 ml电子，阳极生成0.1 ml SO2气体，在标准状况下的体积为0.1 ml×22.4 L/ml＝2.24 L，B正确；C.该电池的负极为Na箔，由于Na能与水发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，故组装电池时不能将乙二胺的有机溶剂电解液改为乙二胺的水溶液，C错误；D.多孔石墨烯电极具有较大的表面积，故使用多孔石墨烯电极有利于气体、电极和电解液的充分接触，D正确。]
应用9.水系钠离子电池有成本低、寿命长、环保等诸多优势，未来有望代替锂离子电池和铅酸电池。一种水系钠离子电池放电和充电的工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．放电时，电极N上的电势高于电极M上的电势
B．放电时，若导线中流过2 ml e－，理论上有2 ml Na＋移入M电极区
C．充电时，光可以促进电子转移
D．充电时，阳极的电极反应式为3I－－2e－===I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
B [由图中信息知，放电时，电极N为正极，I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 得电子变成I－，反应式为：I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋2e－===3I－；电极M为负极，S2－失去电子变为S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，电极反应式为：4S2－－6e－===S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ；Na＋从M极向N极移动；充电时阳极的反应为：3I－－2e－===I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ；阴极反应为：S eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋6e－===4S2－；光照可促进电子的转移，据此分析。A.由上述分析可知，放电时，电极N为正极，电极M为负极，电极N上的电势高于电极M上的电势，A正确；B.由分析可知，放电时，Na＋由M电极区移入N电极区，B错误；C.充电时，光可以促进I－在TiO2光电极上转移电子，C正确；D.充电时，阳极上I－失电子转化为I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，电极反应式为3I－－2e－===I eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，D正确。]
应用10.钾元素资源丰富、价格低廉并且具有与锂相近的氧化还原电势，因此钾离子电池(PIBs)具有很大的应用潜力。某教授课题组利用静电纺丝技术，制备了一种VN纳米粒子组装的中空微球/N掺杂碳纳米纤维(VN­NPs/N­CNFs)复合材料。基于此，设计了以VN­NPs/N­CNFs和普鲁士蓝钾纳米粒子 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(K/KFe[Fe（CN）6])) 的钾离子电池(PIBs)，充电时在VN­NPs/N­CNFs复合材料的Cu电极发生的电极反应为V＋K3N－3e－―→VN＋3K＋，下列有关说法中错误的是( )
A．放电时，在Cu电极区发生的是还原反应
B．该电池的溶剂为有机溶剂
C．放电时，电解质溶液中的K＋向Al电极区移动
D．VN纳米粒子组装的中空微球缩短了K＋的传输路径，减轻了体积膨胀
C [A.放电时铜电极为正极，发生还原反应，A正确；B.该电池有金属钾参与反应，不能为水溶液，应该为有机溶剂，B正确；C.放电时，Al电极为负极，K＋向正极移动，C错误；D.K＋可以在VN纳米粒子组装的中空微球中传输，缩短了传输路径，减轻了体积膨胀，提高了传输效率，D正确。]
应用11.风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，如图是水系铝离子储能电池工作机理，下列有关其说法不正确的是( )
A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富
B．铝储能电池是二次电池
C．放电时，Al3＋从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面
D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能
D [A.铝在地壳中的含量丰富，且单位质量的铝放出的电量高，可以用于制造水系铝离子储能电池，故A正确；B.根据题意，储能电池通过对电能的存储、汇集，再集中供电，说明铝储能电池是二次电池，故B正确；C.放电时，铝失去电子变成Al3＋，铝为负极，石墨为正极，Al3＋从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面，故C正确；D.该电池中没有氧气产生，金属铝电极表面不会形成致密的氧化铝钝化膜，故D错误。]
学生用书第139页
真题演练 明确考向
1．(2021·山东，10)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH­O2、N2H4­O2、(CH3)2NNH2­O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2­O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 ml O2时，理论上N2H4­O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
C [放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；碱性环境下，N2H4­O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量均减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是 eq \f(m g,32 g·ml－1) ×6、 eq \f(m g,32 g·ml－1) ×4、 eq \f(m g,60 g·ml－1) ×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 ml O2生成的氮气的物质的量为1 ml ，在标准状况下为22.4 L，D错误。]
2．(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图处理有机废水(含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1 ml电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
B [由装置示意图可知，负极区CH3COO－发生氧化反应生成CO2和H＋，A项正确；隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 ml电子通过，则电解质溶液中有1 ml钠离子移向正极，1 ml氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，正极产生H2：2H＋＋2e－===H2↑，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。]
3．(2021·浙江6月选考，22)某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCO2薄膜；集流体起导电作用。下列说法不正确的是( )
A．充电时，集流体A与外接电源的负极相连
B．放电时，外电路通过a ml 电子时，LiPON薄膜电解质损失a ml Li＋
C．放电时，电极B为正极，反应可表示为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
D．电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCO2Si＋LiCO2
B [结合充电时Li＋得电子成为Li嵌入电极A的薄膜材料中知，充电时电极A为阴极，故充电时集流体A应与外接电源的负极相连，A说法正确；放电时，外电路通过a ml电子时，内电路中有a ml Li＋通过LiPON薄膜电解质从负极迁移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li＋，B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2，C说法正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子转化为Li＋，正极上Li1－xCO2得到电子和Li＋转化为LiCO2，故电池总反应可表示为LixSi＋Li1－xCO2Si＋LiCO2，D说法正确。]
4．(2021·广东，9)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时，下列说法正确的是( )
A．负极上发生还原反应
B．CO2在正极上得电子
C．阳离子由正极移向负极
D．将电能转化为化学能
B [根据题干信息可知，放电时总反应为4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na＋，故A错误；放电时正极上CO2得到电子生成C，故B正确；放电时阳离子移向正极，故C错误；放电时装置为原电池，将化学能转化为电能，故D错误。]
5．(2021·河北，9)K­O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是( )
A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1 Ah电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
D [金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O2通过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；生成1 ml超氧化钾时，消耗1 ml氧气，两者的质量比为(1 ml×71 g·ml－1)∶(1 ml×32 g·ml－1)≈2.22∶1，故C正确；铅酸蓄电池充电时的总反应为2PbSO4＋2H2O===PbO2＋Pb＋2H2SO4，反应消耗2 ml水，转移2 ml电子，由得失电子守恒可知，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为 eq \f(3.9 g,39 g·ml－1) ×18 g·ml－1＝1.8 g，故D错误。]
课时精练(二十八) 原电池 化学电源 eq \a\vs4\al(\f(对应学生,用书P393))
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．新型化学电池Zn­K2FeO4、能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染。下列关于其放电时的说法错误的是( )
A．负极发生失电子的氧化反应
B．将化学能转化为电能
C．K2FeO4在正极得电子
D．阳离子向负极移动
D [A.原电池放电时，负极发生失电子的氧化反应，A正确；B.原电池放电过程是将化学能转化为电能，B正确；C.新型化学电池Zn­K2FeO4中，Zn作负极，K2FeO4在正极得电子，C正确；D.原电池放电时，电解质中的阳离子向正极移动，D错误。]
2．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞P
C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N
A [由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，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；综合上述分析可知，金属活动性：P＞M＞N＞E，A正确。]
3．市售一种可充电电池，由LaLi5H6、NiO(OH)、KOH溶液组成。
LaNi5H6＋6NiO(OH) LaNi5＋6Ni(OH)2有关该电池的叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应为LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O
B．放电时，负极材料是Ni(OH)2
C．充电时，阴极反应为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O
D．充电时，电池负极接充电器电源的正极
A [放电时为原电池，负极发生氧化反应，LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O，A正确；放电时，负极材料是LaNi5H6，B错误；充电时为电解池，阴极发生还原反应，LaNi5＋6H2O＋6e－===LaNi5H6＋6OH－，C错误；充电时电解池的阴极应与电源的负极相连，即电池负极接充电器电源的负极，D错误。]
4．几位同学用相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，得到的实验数据如下表所示，下列说法不正确的是( )
A．该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响
B．能表明水果种类对电流大小有影响的实验编号是②和③
C．上述装置中，锌片作负极，电极反应为：Zn＋2e－===Zn2＋
D．其他条件相同时，改变电极插入水果的深度可能影响水果电池电流大小
C [A项，实验①和②都是西红杮，电极间距离不同，电流大小不同，实验②和③电极间距离相同，水果种类不同，电流大小也不同，所以该实验的目的是探究水果种类和电极间距离对水果电池电流大小的影响，正确；B项，实验②和③电极间距离相同，水果种类不同，电流大小不同，表明水果种类对电流大小有影响，正确；C项，锌比铜活泼，锌作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，错误；D项，其他条件相同时，改变电极插入水果的深度，改变了电极和电解质溶液的接触面积，可能影响水果电池电流的大小，正确。]
5．根据下图判断，下列说法正确的是( )
A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋
B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动
D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大
D [装置Ⅰ中的负极为Zn，A项错误；装置Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；阳离子向正极移动，装置Ⅰ中阳离子向左侧烧杯移动，C项错误。]
6．如图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述错误的是( )
A．①中锌电极发生氧化反应
B．②中电子由a电极经导线流向b电极
C．③中外电路中电流由A电极流向B电极
D．④中LixC6做负极
C [在原电池中阴离子移向负极，所以③中A电极为负极，则外电路中电流应由B电极流向A电极。]
7．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
C [电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，故A不正确；电极Ⅱ为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故B不正确；该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，故C正确；盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子，使溶液保持电中性，故D不正确。]
8．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200 ℃左右时供电，电池总反应式为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，电流由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2H2O＋O2＋4e－===4OH－
B [通入乙醇的一极(a极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，A项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，B项正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，C项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现OH－，D项不正确。]
9．沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水，其工作原理如图。下列说法中错误的是( )
A．碳棒b极电势比碳棒a极电势高
B．光照强度对电池的输出功率无影响
C．碳棒b电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O
D．酸性增强不利于菌落存活，工作一段时间后，电池效率降低
B [根据氢离子的流向可知碳棒b为正极，光合菌产生的O2得电子结合H＋得到H2O，碳棒a为负极，FeSx在硫氧化菌的作用下被氧化为S，S在硫氧化菌的作用下被氧化为硫酸根离子。由以上分析可知b极为正极，a极为负极，正极的电势高于负极，A正确；光照强度增强，光合作用越强，产生的氧气越多，电池的输出功率越大，即光照强度对电池的输出功率有影响，B错误；b为正极，光合菌产生的O2得电子结合H＋得到H2O，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C正确；酸性增强不利于菌落存活，负极失电子发生的氧化反应会减慢，故工作一段时间后，电池效率降低，D正确。]
10．一种新型镁硫电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．使用碱性电解质水溶液
B．放电时，正极反应包括3Mg2＋＋MgS8－6e－===4MgS2
C．使用的隔膜是阳离子交换膜
D．充电时，电子从Mg电极流出
C [Mg为活泼金属，所以放电时Mg被氧化，Mg电极为负极，聚合物电极为正极。碱性电解质水溶液中负极生成的Mg2＋会生成Mg(OH)2沉淀，降低电池效率，A错误；放电时为原电池，原电池正极发生得电子的还原反应，则正极反应包括3Mg2＋＋MgS8＋6e－===4MgS2，B错误；据题图可知Mg2＋要通过隔膜移向正极参与电极反应，所以使用的隔膜是阳离子交换膜，C正确；放电时Mg电极发生氧化反应，充电时Mg电极得电子发生还原反应，即电子流入Mg电极，D错误。]
11．我国科学家开发出了Zn­NO电池系统，该电池同时具有合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法中错误的是( )
A．电极电势：Zn/ZnO电极＜MS2电极
B．Zn/ZnO电极的反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MS2电极
C [A项，Zn/ZnO电极为负极，MS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；B项，Zn/ZnO电极的反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，B正确；C项，MS2电极区NO＋5e－＋5H＋===NH3＋H2O消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会降低，C错误；D项，电子流向：负极→负载→正极，D正确。]
12．某兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下系列实验，结果记录如下：
注：①实验均为常温下完成；②电流计指针偏转方向为正极方向。试根据表中实验现象完成下列问题：
(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极) (填“相同”或“不同”)。
(2)对实验3完成下列填空：
①Al为 极，电极反应式为 。
②石墨为 极，电极反应式为 。
③电池总反应式为 。
(3)实验4中Al作 极，理由是 。
(4)解释实验5中电流计偏向Al的原因 。
(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素有 。
解析： 根据金属活泼性与电解质溶液反应，若两种金属都反应，则活泼性强的为负极，若两种金属中只有一种金属与电解质溶液反应，则反应的金属为负极。
答案： (1)不同 (2)①负 Al－3e－===Al3＋ ②正 2H＋＋2e－===H2↑ ③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)负 Mg和NaOH溶液不反应，Al和NaOH溶液反应，因此Al为负极 (4)Al与浓硝酸发生钝化 (5)金属活泼性和电解质溶液
13．应用电化学原理，回答下列问题。
(1)上述三个装置中，负极反应物化学性质上的共同特点是 。
(2)甲中电流计指针偏转时，盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼脂)中离子移动的方向是 。
(3)乙中正极反应式为 ；
若将H2换成CH4，则负极反应式为 。
(4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将外接电源的负极与铅蓄电池 极相连接。
(5)应用原电池反应可以探究氧化还原反应进行的方向和程度。现连接如图丁装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)，进行实验：
丁
ⅰ.K闭合时，电流计指针偏转。放置一段时间后，电流计指针偏转减小。
ⅱ.随后向U形管左侧逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电流计指针的变化依次为偏转减小→回到零点→逆向偏转。
①实验ⅰ中银作 极。
②综合实验ⅰ、ⅱ的现象，得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式是 。
解析： (1)负极反应物中有元素化合价升高，发生氧化反应，相应物质本身具有还原性，即负极反应物化学性质上的共同特点是易失电子被氧化，具有还原性。(2)原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则盐桥中的钾离子会移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液。(3)乙中装置为碱性氢氧燃料电池，正极上氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－；若将H2换成CH4，则负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O。(4)丙中铅蓄电池放电一段时间后，进行充电时，要将负极中的硫酸铅变成单质铅，发生还原反应，所以应作电解池的阴极，则与电源的负极相连。(5)①亚铁离子失电子发生氧化反应，所以石墨电极作负极，银作正极；②综合实验ⅰ、ⅱ的现象，可知Ag＋和Fe2＋的反应可逆，故得出Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式：Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag。
答案： (1)易失电子被氧化，具有还原性 (2)钾离子移向硫酸铜溶液，氯离子移向硫酸锌溶液 (3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ CH4－8e－＋10OH－===CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋7H2O
(4)负 (5)①正 ②Fe2＋＋Ag＋Fe3＋＋Ag
14．(1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图1，石墨Ⅰ为电池的 极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。
(2)化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水，又能发电，尿素燃料电池结构如图2所示：
回答下列问题：
电池中的负极为 (填“甲”或“乙”)，甲的电极反应式为 ，
电池工作时，理论上每净化1 ml尿素，消耗O2的体积(标准状况下)约为 L。
解析： (1)该燃料电池中，正极上通入O2，石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2N2O5＋4e－===4NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，负极上通入NO2，石墨Ⅰ为负极，电极反应式为NO2＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) －e－===N2O5。(2)根据图示可知，甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和氮气，N元素化合价升高，失电子，为电源的负极，电解质溶液为酸性，则其电极反应式为CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋，该反应的总方程式为2CO(NH2)2＋3O2===2CO2＋2N2＋4H2O，根据关系式2CO(NH2)2～3O2可知，电池工作时，理论上每净化1 ml尿素，消耗O2的体积为1.5 ml×22.4 L·ml－1＝33.6 L。
答案： (1)负 NO2＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) －e－===N2O5
(2)甲 CO(NH2)2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋ 33.6
学生用书第140页电极名称
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沿导线流向Cu
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
电池
酸性
碱性或中性
负极
反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应式
2H2＋O2===2H2O
备注
燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用
离子种类
VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2))
VO2＋
V3＋
V2＋
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色
实验编号
水果种类
电极间距离/cm
电流大小/μA
①
西红杮
1
98.7
②
西红杮
2
72.5
③
苹果
2
7.2
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏移方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨)
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
NaOH溶液
偏向Mg
5
Al、Cu
浓硝酸
偏向Al