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易錯點12 原電池 瞄準高考 1．（2018課標Ⅱ）我國科學家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機溶劑作為電解液，鈉和負載碳納米管的鎳網分別作為電極材料，電池的總反應為：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯誤的是 A. 放電時，ClO4－向負極移動 B. 充電時釋放CO2，放電時吸收CO2 C. 放電時，正極反應為：3CO2+4e? ＝2CO32－+C D. 充電時，正極反應為：Na++e?＝Na 【答案】D 2．（2018課標Ⅲ）一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當電池放電時，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x（x=0或1）。下列說法正確的是 A. 放電時，多孔碳材料電極為負極 B. 放電時，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極 C. 充電時，電解質溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移 D. 充電時，電池總反應為Li2O2-x=2Li+（1－）O2 【答案】D 3．（2018北京）驗證犧牲陽極的陰極保護法，實驗如下（燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液）。 ① ② ③ 在Fe表面生成藍色沉淀 試管內無明顯變化 試管內生成藍色沉淀 下列說法不正確的是 A. 對比②③，可以判定Zn保護了Fe B. 對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化 C. 驗證Zn保護Fe時不能用①的方法 D. 將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑 【答案】D 【解析】A項，對比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]無明顯變化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]產生藍色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保護，A項正確；B項，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面產生藍色沉淀，Fe表面產生了Fe2+，對比①②的異同，①可能是K3[Fe（CN）6]將Fe氧化成Fe2+，B項正確；C項，對比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面產生藍色沉淀，①也能檢驗出Fe2+，不能用①的方法驗證Zn保護Fe，C項正確；D項，由實驗可知K3[Fe（CN）6]可能將Fe氧化成Fe2+，將Zn換成Cu不能用①的方法證明Fe比Cu活潑，D項錯誤。 4．（2017課標Ⅲ）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應為：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列說法錯誤的是 A．電池工作時，正極可發(fā)生反應：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4 B．電池工作時，外電路中流過0.02 mol電子，負極材料減重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性 D．電池充電時間越長，電池中的Li2S2量越多 【答案】D 鎖定考點 一．原電池工作原理 1．工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例) 2．原電池電極的判斷 3. 原電池的負極 一般，在原電池反應中活潑金屬作負極包含兩層含義： (1) “活潑”是指相對活潑而不是絕對活潑。 (2) 在大部分原電池反應中，金屬活動性較強的一極作負極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，例如： ① 冷的濃硝酸作電解質溶液，金屬鐵或鋁與金屬銅作電極時，鐵或鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動性弱的銅與濃硝酸發(fā)生氧化反應作負極。 ② NaOH溶液作電解質溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時，因鋁能與NaOH溶液反應，作負極，而金屬活動性強的鎂只能作正極。 4. 原電池的設計 從理論上講，能自發(fā)進行的氧化還原反應均可以設計成原電池，實際設計時應注意以下幾點： ⑴ 負極(還原性較強的物質)； ⑵ 正極是活動性較差的金屬或能導電的非金屬； ⑶ 電解質溶液：兩電極浸入電解質溶液中，陰離子移向負極，陽離子移向正極。 二．原電池原理的應用 1．加快氧化還原反應的速率 例如：在鋅與稀硫酸反應時加入少量CuSO4溶液，能使產生H2的速率加快。 2．比較金屬活動性強弱 3．設計化學電池 例如：以Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu為依據，設計一個原電池。 (1) 將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極的電極反應式。 負極：Fe－2e－===Fe2＋， 正極：Cu2+＋2e－===Cu。 (2) 確定電極材料 若發(fā)生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接作負極；若發(fā)生氧化反應的為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負極。發(fā)生還原反應的電極材料一般不如負極材料活潑。 本例中可用Fe作負極，用鉑絲或碳棒作正極。 (3) 確定電解質溶液 一般選用反應物中的電解質溶液即可，如本例中可用CuCl2溶液作電解液。 (4) 構成閉合回路：將電極用導線連接，使之構成閉合回路。 4．電化學防護：犧牲陽極的陰極保護法——利用原電池原理 ① 負極(陽極)是作保護材料的金屬； ② 正極(陰極)是被保護的金屬設備。 三．電極反應式的書寫 總的原則同化學方程式的書寫：先寫反應物，再寫生成物，根據化合價標出得失電子數，再根據電荷守恒和物料守恒配平，同時注意溶液的酸堿性。 1. 先確定原電池的正、負極，列出正、負極上的反應物質，并標出相同數目電子的得失。 2. 注意負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質溶液中的陰離子應寫入負極反應式；若正極上的反應物質是O2，且電解質溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應式中，且O2生成OH－，若電解質溶液為酸性，則H＋必須寫入正極反應式中，O2生成水。 3. 正、負極反應式相加得到電池反應的總反應式。若已知電池反應的總反應式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應式，然后在電子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式，即得到較難寫出的另一極的電極反應式。 4. 燃料電池電極反應中，酸性溶液中不能出現OH－，堿性溶液中不能出現H＋，水溶液中不能出現 O2－，而熔融電解質中O2被還原為O2－。 小題快練 1．根據圖判斷下列說法錯誤的是 A． 鹽橋中的陽離子會移向a池 B． Fe為正極，電極反應為O2＋4H＋＋4e－2H2O C． 電池總反應為2Zn＋O2＋2H2O2Zn2＋＋4OH－ D． 該裝置中通入的N2可用氬氣來代替 【答案】B 2．利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機的理想方法之一。某研究小組設計了如下圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實現光分解水制氫。反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供，下列說法正確的是（ ） A． 反應體系中I2和Fe2+可循環(huán)使用 B． 光電池是原電池 C． 光催化反應池中的反應方程式為：2I—+2Fe3+ I2+2Fe2+ D． 進入電解池B的溶液與從電解池B排出的溶液pH相同 【答案】A 【解析】電解池A中反應為2H++2I-H2↑+I2，電解池B中反應為4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2↑，光催化反應池中的反應為I2+2Fe2+2Fe3++2I-。A，循環(huán)過程中總反應為2H2O2H2↑+O2↑，I2和Fe2+可循環(huán)使用，A項正確；B，光電池將太陽能轉化為電能，不是原電池，B項錯誤；C，光催化反應池中反應方程式為I2+2Fe2+2Fe3++2I-，C項錯誤；D，電解池B中反應為4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2↑，進入電解池B的溶液的pH大于從電解池B排出的溶液的pH，D項錯誤。 3．某原電池以銀、鉑為電極，用含Ag+的固體作電解質,Ag+可在固體電解質中自由移動。電池反應為2Ag+Cl2=2AgCl。利用該電池可以測定空氣中Cl2的含量。下列說法錯誤的是 A． 空氣中c(Cl2)越大,消耗Ag的速率越大 B． 電子移動方向：銀→固體電解質→鉑 C． 電池工作時電解質中Ag+總數保持不變 D． 鉑極的電極反應式為Cl2+2e-+2Ag+=2AgCl 【答案】B 4．下列裝置為某實驗小組設計的 Cu－Zn 原電池，關于其說法錯誤的是 A． 裝置甲中電子流動方向為：Zn→電流表→Cu B． 裝置乙比裝置甲提供的電流更穩(wěn)定 C． 裝置乙鹽橋中可用裝有瓊膠的 Na2CO3飽和溶液 D． 若裝置乙中鹽橋用鐵絲替代，反應原理發(fā)生改變 【答案】C 【解析】A，裝置甲中，Zn作原電池的負極，Cu作原電池的正極，電子由負極經導線流向正極，故A正確；B、裝置乙使用了鹽橋，起著平衡電荷的作用，比裝置甲提供的電流穩(wěn)定，故B正確；C、裝置乙鹽橋中若用 Na2CO3飽和溶液代替KCl飽和溶液，則電池工作時，CO32-移向ZnSO4溶液，Zn2+和CO32-發(fā)生反應，產生沉淀堵塞鹽橋，不能形成閉合回路，使原電池停止工作，故C錯誤；D、若裝置乙中鹽橋用鐵絲替代，右側中形成Fe、Cu和硫酸銅溶液的原電池，左側為電解池，反應原理發(fā)生改變，故D正確。 5．如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進行現場酒精檢測，下列說法不正確的是 A． 電流由O2所在的鉑電極經外電路流向另一電極 B． O2所在的鉑電極處發(fā)生還原反應 C． 該電池的負極反應式為：CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+ D． 微處理器通過檢測電流大小而計算出被測氣體中酒精的含量 【答案】C 6．熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結構如圖所示，其中作為電解質的無水混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為。下列有關說法正確的是 A． 正極反應式： B． 放電過程中，向負極移動 C． 常溫時，在正負極間接上電流表或檢流計，指針發(fā)生偏轉 D． 每轉移0．1mol電子，理論上生成10．35gPb 【答案】D 【解析】A.正極發(fā)生還原反應,電極方程式為PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，故A錯誤； B.放電過程中陽離子向正極移動，Li+向正極移動，故B錯誤；C.常溫下，電解質不是熔融態(tài)，離子不能移動，不能產生電流,因此連接電流表或檢流計，指針不偏轉，故C錯誤；D.根據電極方程式PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，可以知道每轉移0.1mol電子，理論上生成0.05molPb，質量為10.35g，所以D選項是正確的。 7．下圖是采用新能源儲能器件將CO2轉化為固體產物，實現CO2的固定和儲能靈活應用的裝置。儲能器件使用Li-CO2電池，組成為：釕電極/CO2飽和的LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法不正確的是 A． Li-CO2電池的電解液由LiClO4和DMSO溶于水得到 B． CO2的固定中，每轉移8 mol e-，生成6 mol氣體 C． 過程Ⅱ中化學能轉化為電能 D． 過程Ⅰ的釕電極的電極反應式為2Li2CO3+C-4e-═4Li++3CO2↑ 【答案】A 8．一種新型的電池，總反應為: 3Zn+2FeO42－+8H2O=2Fe(OH)3↓+3Zn(OH)2↓+4OH—，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是 A． Zn極是負極，發(fā)生氧化反應 B． 隨著反應的進行，溶液的pH增大 C． 電子由Zn極流出到石墨電極，再經過溶液回到Zn極，形成回路 D． 石墨電極上發(fā)生的反應為：FeO42—+3e—+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH— 【答案】C 9．下列關于銅鋅原電池（如圖所示）的說法正確的是（　?。? A． Zn是負極，發(fā)生還原反應 B． Cu是負極，發(fā)生氧化反應 C． 銅片上有氣體逸出 D． 電子由銅片通過導線流向鋅片 【答案】C 【解析】A.該裝置是原電池,Zn易失電子發(fā)生氧化反應而作負極、Cu作正極,故A錯誤; B.Cu作正極,發(fā)生還原反應,故B錯誤；C.銅是正極,氫離子在正極得電子發(fā)生還原反應:2H++2e-=H2↑,所以C選項是正確；D.負極上失電子、正極上得電子,該裝置中Zn是負極、Cu是正極,所以電子從Zn沿導線流向正極Cu,故D錯誤。 10．某學習小組的同學查閱相關資料知，氧化性：Cr2O72－＞Fe3＋，設計了如圖所示的鹽橋原電池。鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2SO4溶液。下列敘述中正確的是 A． 甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應 B． 外電路的電流方向是從b到a C． 電池工作時，鹽橋中的SO42—移向乙燒杯 D． 乙燒杯中發(fā)生的電極反應為：2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2O72－＋14H＋ 【答案】B 11．如圖裝置(Ⅰ)為一種可充電電池的示意圖，其中的離子交換膜只允許K+通過，該電池放電、充電的化學方程式為2K2S2+KI3K2S4 +3KI。裝置(Ⅱ)為電解池的示意圖，當閉合開關K時，電極X附近溶液先變紅。則閉合K時，下列說法不正確的是( ) A． K+從左到右通過離子交換膜 B． 電極A上發(fā)生的反應為I3-+2e-=3I- C． 電極Y上發(fā)生的反應為2Cl--2e-=Cl2↑ D． 當有0.1 molK+通過離子交換膜，X電極上產生1.12L氣體(標準狀況) 【答案】B 【解析】當閉合開關K時，X附近溶液先變紅，即X附近有氫氧根生成，所以在X極上得電子析出氫氣，X極是陰極，Y極是陽極。與陰極連接的是原電池的負極，所以A極是負極，B極是正極。則A、閉合K時，A是負極，B是正極，電子從A極流向B極，根據異性電荷相吸原理可知K+從左到右通過離子交換膜，A正確；B、閉合K時，A是負極，負極上失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為2S22--2e-＝S42-，B錯誤；C、閉合K時，Y極是陽極，在陽極上溶液中的氯離子放電生成氯氣，所以電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，C正確；D、閉合K時，當有0.1molK+通過離子交換膜，即有0.1mol電子產生，根據氫氣與電子的關系式知，生成氫氣的物質的量是0.05mol，體積為1.12L(標況下)，D正確。 12．以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示．關于該電池的敘述不正確的是（ ） A． 該電池能夠在高溫下工作 B． 電池的負極反應為：C6H12O6＋6H2O－24e－＝6CO2＋24H+ C． 放電過程中，質子（H+）從負極區(qū)向正極區(qū)遷移 D． 在電池反應中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體22.4 L 【答案】A 13．目前，科學家提出了一種經濟而且理想的獲得氫能源的循環(huán)體系(如圖)。關于此循環(huán)體系，下列說法中錯誤的是( ) A． 燃料電池能夠使化學反應產生的能量轉化為電能 B． 燃料電池中通入H2的一極作負極，發(fā)生氧化反應 C． 在此循環(huán)中發(fā)生了反應:2H2O 2H2↑+ O2↑ D． 目前化學家急需解決的問題是尋找合適的光照條件下分解水的催化劑 【答案】C 【解析】氫氧燃料電池的負極通入H2，發(fā)生氧化反應；正極通入O2，發(fā)生還原反應，故B正確。原電池都是將化學能轉化為電能的裝置，故A正確。推廣氫能的關鍵是尋找合適的催化劑，利用太陽能分解水。 14．利用人工模擬光合作用合成甲酸的原理為：2CO2+2H2O 2HCOOH+O2，裝置如圖所示，下列說法不正確的是（　 ?。? A． 電子由電極1經過負載流向電極2 B． 若將質子膜換成陰離子交換膜，該電池依然能夠正常工作 C． 電極2的反應式：CO2+2H++2e﹣=HCOOH D． 該裝置能將太陽能轉化為化學能和電能 【答案】B 15．某同學利用右圖實驗裝置探究鹽橋式原電池的工作原理，鹽橋中除添加瓊脂外,還要添加KCl的飽和溶液。下列敘述正確的是( ) A． 導線中電子流向為b→a B． 電池工作時，電流方向a→b C． 電池工作時，鹽橋中的K+向右側燒杯移動,Cl-向左側燒杯移動 D． 電池工作時，鹽橋中的K+向左側燒杯移動,Cl-向右側燒杯移動 【答案】C 【解析】鋅銅原電池中，鋅比銅活潑，故鋅為負極，銅為正極。A. 原電池中，電子由負極流向正極，導線