2020屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)原電池化學(xué)電源學(xué)案 (1)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

一、體系構(gòu)建

二、原電池的工作原理及應(yīng)用
1.概念和反應(yīng)本質(zhì)
原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。
2.構(gòu)成條件
(1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。
(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：
①電解質(zhì)溶液；
②兩電極直接或間接接觸；
③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。
3.工作原理
以鋅銅原電池為例

(1)反應(yīng)原理
電極名稱
負(fù)極
正極
電極材料
鋅片
銅片
電極反應(yīng)
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反應(yīng)類型
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
電子流向
由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片
鹽橋中離子移向
鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極

(2)鹽橋的組成和作用
①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。
②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。
4.原電池原理的應(yīng)用
(1)比較金屬的活動性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動性較強(qiáng)的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或非金屬)。
(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率加快。
(3)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的正極而受到保護(hù)。
(4)設(shè)計制作化學(xué)電源
①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。
②根據(jù)原電池的工作原理，結(jié)合兩個半反應(yīng)，選擇正、負(fù)電極材料以及電解質(zhì)溶液。
三、常見化學(xué)電源及工作原理
（一）一次電池：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用
1.堿性鋅錳干電池
總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

負(fù)極材料：Zn。
電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正極材料：碳棒。
電極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2.紐扣式鋅銀電池
總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

電解質(zhì)是KOH。
負(fù)極材料：Zn。
電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正極材料：Ag2O。
電極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
3.鋰電池
Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)負(fù)極材料為________，電極反應(yīng)為_________________________________________。
(2)正極的電極反應(yīng)為_______________________________________________________。
答案　(1)鋰　8Li－8e－===8Li＋
(2)3SOCl2＋8e－===2S＋SO＋6Cl－
（二）二次電池：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用
1.鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)放電時——原電池
負(fù)極反應(yīng)：Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s)；
正極反應(yīng)：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充電時——電解池
陰極反應(yīng)：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq)；
陽極反應(yīng)：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)。
2.圖解二次電池的充放電

3.二次電池的充放電規(guī)律
(1)充電時電極的連接：充電的目的是使電池恢復(fù)其供電能力，因此負(fù)極應(yīng)與電源的負(fù)極相連以獲得電子，可簡記為負(fù)接負(fù)后作陰極，正接正后作陽極。
(2)工作時的電極反應(yīng)式：同一電極上的電極反應(yīng)式，在充電與放電時，形式上恰好是相反的；同一電極周圍的溶液，充電與放電時pH的變化趨勢也恰好相反。
（三）“高效、環(huán)境友好”的燃料電池
1.氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。
種類
酸性
堿性
負(fù)極反應(yīng)式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正極反應(yīng)式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
電池總反應(yīng)式
2H2＋O2===2H2O
備注
燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用

2.解答燃料電池題目的思維模型

3.解答燃料電池題目的幾個關(guān)鍵點
(1)要注意介質(zhì)是什么？是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。
(2)通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧氣。
(3)通過介質(zhì)中離子的移動方向，可判斷電池的正負(fù)極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。
【典題精練】
考點1、考查原電池的工作原理
例1．下列有關(guān)原電池的說法中正確的是(　　)
A．在內(nèi)電路中，電子由正極流向負(fù)極
B．在原電池中，一定是相對較活潑的金屬作負(fù)極，不活潑的金屬作正極
C．原電池工作時，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生
D．原電池工作時，可能會伴隨著熱能變化
解析：A項，內(nèi)電路中不存在電子的移動；B項，若是由鋁、鎂、氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池，則負(fù)極是鋁；C項，若是由鋅、銅、硫酸銅溶液構(gòu)成的原電池，則正極表面析出銅，沒有氣泡產(chǎn)生。
答案：D
誤區(qū)警示：規(guī)避原電池工作原理的3個失分點
(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個電極，也可以是兩電極相接觸。
(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動，與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。
(3)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。
考點2、考查原電池正負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫
例2．分析下圖所示的四個原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(　　)

A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極
B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑
解析：②中Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子作負(fù)極；③中Fe在濃HNO3中鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，則Fe作正極A、C錯；②中電池總反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正確；④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D錯誤。
答案：B
練后歸納：判斷原電池正、負(fù)極的5種方法

說明：原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢。
考點3、考查原電池原理的應(yīng)用
例3.4．某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計實驗驗證Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成有關(guān)實驗項目：
方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為__________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計成原電池，以確定它們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。
正極反應(yīng)式：__________________________________
負(fù)極反應(yīng)式：__________________________________
方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識，幫助他們再設(shè)計一個驗證Fe、Cu活動性的簡單實驗方案：____________(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：________。
解析：方案Ⅰ：鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，F(xiàn)e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而銅與酸不反應(yīng)。
方案Ⅱ：設(shè)計原電池時以鐵、銅為電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸或鹽酸等溶液。實驗現(xiàn)象是鐵溶解，而銅極上有無色氣泡產(chǎn)生。
在負(fù)極：Fe失去電子變?yōu)镕e2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋；在正極，溶液中的H＋獲得電子變?yōu)镠2,2H＋＋2e－===H2↑。
方案Ⅲ：設(shè)計簡單實驗時注意原理與方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且現(xiàn)象明顯，操作簡單。
將鐵片置于CuSO4溶液，若鐵片表面覆蓋一層銅，說明Fe比Cu活動性強(qiáng)，離子方程式為Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(合理即可)
答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：裝置如圖所示

2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：將鐵片置于CuSO4溶液，若鐵片表面覆蓋一層銅，說明Fe比Cu活動性強(qiáng)　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
方法技巧：利用原電池原理比較A、B兩種金屬活潑性的方法
將A、B兩種金屬用導(dǎo)線連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A溶解，而B上有氣體放出，則說明A作負(fù)極，B作正極，即可以斷定金屬活潑性A>B。
考點4、考查新型電池——可充電電池的工作原理
例4．“天宮一號”飛行器白天靠太陽能帆板產(chǎn)生電流向鎳氫電池充電，夜間鎳氫電池向飛行器供電。鎳氫電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。若電池總反應(yīng)為2Ni(OH)22NiOOH＋H2。則下列說法正確的是(　　)

A．放電時，NiOOH發(fā)生氧化反應(yīng)
B．充電時，a電極的pH增大，K＋移向b電極
C．充電時，a電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．放電時，負(fù)極反應(yīng)為NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
解析：放電時，NiOOH在正極上放電，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；充電時，a電極作陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a電極，B錯誤、C正確；放電時，負(fù)極上H2放電，D錯誤。
答案：C
解題技巧：4方面突破可充電電池

考點5、考查新型電池——燃料電池的工作原理
例5．如圖所示為以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。關(guān)于該電池的敘述不正確的是(　　)

A．該電池不能在高溫下工作
B．電池的負(fù)極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放電過程中，電子從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)每轉(zhuǎn)移1 mol，便有1 mol H＋從陽極室進(jìn)入陰極室
D．微生物燃料電池具有高能量轉(zhuǎn)換效率、原料廣泛、操作條件溫和、有生物相容性等優(yōu)點，值得研究與推廣
解析：高溫條件下微生物會死亡，電池不能正常工作，A選項正確；電池的負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，即葡萄糖失電子生成CO2氣體，B選項正確；放電過程中，電子從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)轉(zhuǎn)移，C選項錯誤；結(jié)合題給條件分析，D選項正確。
答案：C
解題規(guī)律：特定燃料電池電極反應(yīng)式的書寫與判斷
第一步：寫出電池總反應(yīng)式。
燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。
如甲烷燃料電池(電解質(zhì)：NaOH溶液)的反應(yīng)式為
CH4＋2O2===CO2＋2H2O　①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O?、?br /> ①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式。
根據(jù)燃料電池的特點，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，電解質(zhì)溶液不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實，我們只要熟記以下四種情況：
(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，寫出負(fù)極反應(yīng)式。電池的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式。注意在將兩個反應(yīng)式相減時，要約去正極的反應(yīng)物O2。
【名校新題】
1．（2019·山東師范大學(xué)附中高考模擬）下圖為利用電化學(xué)方法處理有機(jī)廢水的原理示意圖。下列說法正確的是

A．a(chǎn)、b極不能使用同種電極材料
B．工作時，a極的電勢低于b極的電勢
C．工作一段時間之后，a極區(qū)溶液的pH增大
D．b極的電極反應(yīng)式為：CH3 COO－+4H2O－8e－=2HCO3－+9H+
【答案】D
【解析】圖中連接負(fù)載（用電器）的裝置為原電池，根據(jù)電極上的物質(zhì)變化，判斷得或失電子、電極名稱，寫出電極反應(yīng)式。A項：電極a、b上發(fā)生的反應(yīng)不同，因而兩極間形成電勢差，故電極材料可同可異，A項錯誤；B項：工作時，電極b上CH3COO-→HCO3-，碳元素從平均0價失電子升至+4 價，電極b是原電池的負(fù)極，則電極a是電池的正極，a極的電勢高于b極的電勢，B項錯誤；C項：電極a（正極）電極反應(yīng)為+H++2e-　→　＋Cl-，正極每得到2mol電子時，為使溶液電中性，必有2molＨ+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入a極溶液，同時電極反應(yīng)消耗1molＨ+。故工作一段時間之后，a極區(qū)溶液中H+濃度增大，pH減小，C項錯誤；D項：據(jù)圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化，考慮到質(zhì)量守恒和電荷守恒關(guān)系，電極b（負(fù)極）反應(yīng)為CH3 COO－+4H2O－8e－=2HCO3－+9H+，D項正確。本題選D。
2．（2019·山東高考模擬）一種釕（Ru）基配合物光敏染料敏化太陽能電池的示意圖如圖。電池工作時電極上發(fā)生的反應(yīng)為：RuIIRuII*(激發(fā)態(tài)) RuII*→RuIII I3﹣+2e﹣→3I﹣下列關(guān)于該電池的敘述正確的是:

A．電池工作時，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
B．電池工作時，電解質(zhì)溶液中I﹣和I3﹣濃度不斷減少
C．透明導(dǎo)電玻璃上的電勢比鍍Pt導(dǎo)電玻璃上的電勢高
D．電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)：2Ru3++3I﹣═2Ru2++I3﹣
【答案】D
【解析】A.根據(jù)圖示可知，該電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，A錯誤；
B.電池工作時，電解質(zhì)溶液中I-和I3-濃度不變，B錯誤；C.根據(jù)裝置圖可知，電子由透明導(dǎo)電玻璃上通過用電器轉(zhuǎn)移至鍍Pt導(dǎo)電玻璃上，所以透明導(dǎo)電玻璃上的電勢比鍍Pt導(dǎo)電玻璃上的電勢低，C錯誤；D.電池工作時，在電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)：2Ru3++3I-=2Ru2++I3-，D正確；故合理選項是D。
3．（2019·山東高三期末）金屬-硫電池價格低廉，使用壽命長，能量密度高，因而在電池研究領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。常溫下新型Mg-S電池放電時的總反應(yīng)為：Mg+nS=MgSn。下列關(guān)于該電池的說法中正確的是
A．負(fù)極材料為金屬鎂，正極材料為固體硫
B．電解質(zhì)溶液可選用硫酸銅溶液
C．放電時，溶液中的陽離子向負(fù)極移動
D．將金屬鎂換成金屬鈉或鋰也可以形成原電池
【答案】D
【解析】A.根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，在反應(yīng)中Mg失去電子，所以金屬鎂作原電池的負(fù)極，而固態(tài)S不能導(dǎo)電，因此不能作電極，A錯誤；B.若電解質(zhì)溶液選用硫酸銅溶液，則在正極上就不能是S獲得電子變?yōu)殛庪x子，B錯誤；C.在原電池放電時，溶液中的陽離子向負(fù)電荷較多的正極移動，C錯誤；D.若將金屬鎂換成金屬鈉或鋰，由于這兩種金屬的活動性也很強(qiáng)，因此也可以形成原電池，D正確；故合理選項是D。
4．（2019·山東高三期末）某新型水系鈉離子電池工作原理如下圖所示。TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，充電時 Na2S4轉(zhuǎn)化為 Na2S。下列說法正確的是

A．充電時，太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能
B．放電時，a極為正極
C．充電時，陽極的電極反應(yīng)式為3I--2e-=I3-
D．M可以使用陰離子交換膜
【答案】C
【解析】A.根據(jù)題意：TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，所以充電時，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A錯誤；B.充電時Na2S4還原為Na2S，放電和充電互為逆過程，所以a是負(fù)極，B錯誤；C.在充電時，陽極b上失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示知道電極反應(yīng)為：3I--2e-═I3-，故C正確；D.根據(jù)圖示可以知道交換膜允許鈉離子自由通過，所以應(yīng)該是陽離子交換膜，D錯誤；故合理選項是C。
5．（2019·山東省濟(jì)南市長清第一中學(xué)高三月考）通過膜電池可除去廢水中的乙酸鈉和對氯苯酚（），其原理如下圖所示，下列說法正確的是

A．B為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．電流方向從B極沿導(dǎo)線經(jīng)小燈泡流向A極
C．A極的電極反應(yīng)式為:
D．當(dāng)外電路中有0.2mol e- 轉(zhuǎn)移時，A極區(qū)增加的H+ 的數(shù)目為0.1NA
【答案】D
【解析】原電池中陽離子移向正極，根據(jù)原電池中氫離子的移動方向可知A為正極，正極有氫離子參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，電流從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，則A．B為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯誤；B．電流從正極A沿導(dǎo)線流向負(fù)極B，B錯誤；C．A為正極，正極有氫離子參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，C錯誤；D．據(jù)電荷守恒，當(dāng)外電路中有0.2mole-轉(zhuǎn)移時，通過質(zhì)子交換膜的H+的個數(shù)為0.2NA，而發(fā)生，則A極區(qū)增加的H+的個數(shù)為0.1NA，D正確；答案選D。
6．（2019·山東濟(jì)寧一中高三開學(xué)考試）中國科學(xué)家用蘸墨汁書寫后的紙張作為空氣電極，設(shè)計并組裝了輕型、柔性、能折疊的可充電鋰空氣電池如下圖1，電池的工作原理如下圖2。下列有關(guān)說法正確的是

A．放電時，紙張中的纖維素作鋰電池的正極
B．開關(guān)K閉合給鋰電池充電，X為直流電源負(fù)極
C．放電時，Li+由正極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向負(fù)極
D．充電時，陽極的電極反應(yīng)式為：Li2O2+2e-=O2↑+2Li+
【答案】B
【解析】可充電鋰空氣電池放電時，紙張中的石墨作鋰電池的正極，活潑的鋰是負(fù)極，電解質(zhì)里的陽離子負(fù)極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向正極；開關(guān)K閉合給鋰電池充電，電池負(fù)極接電源的負(fù)極，充電時陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)。A、可充電鋰空氣電池放電時，紙張中的石墨作鋰電池的正極，故A錯誤；B、開關(guān)K閉合給鋰電池充電，電池負(fù)極接電源的負(fù)極，X為直流電源負(fù)極，故B正確；C、放電時，Li+由正極經(jīng)過有機(jī)電解質(zhì)溶液移向正極，故C錯誤；D、充電時陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)
Li2O2-2e-=O2↑+2Li+，故D錯誤；故選B。
7．（2019·臨猗縣臨晉中學(xué)高三月考）某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列說法正確的是

A．正極反應(yīng)為AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－
B．放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變
D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子
【答案】D
【解析】A項正確的正極反應(yīng)式為Cl2＋2e－＝2Cl－，錯誤；B項由于陽離子交換膜只允許陽離子通過，故在左側(cè)溶液中才會有大量白色沉淀生成，錯誤；C項若用NaCl溶液代替鹽酸，電池總反應(yīng)不變，錯誤；D項當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e－時，交換膜左側(cè)產(chǎn)生0.01 mol Ag＋與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生AgCl沉淀，同時約有0.01 mol H＋通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)溶液中，故左側(cè)溶液共約0.02 mol離子減少，正確。故選D。
8．（2019·山東高考模擬）利用微生物燃料電池進(jìn)行廢水處理，實現(xiàn)碳氮聯(lián)合轉(zhuǎn)化。其工作原理如下圖所示，其中M、N為厭氧微生物電極。

下列有關(guān)敘述錯誤的是
A．負(fù)極的電極反應(yīng)為CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+
B．電池工作時，H+由M極移向N極
C．相同條件下，M、N兩極生成的CO2和N2的體積之比為3：2
D．好氧微生物反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為NH4++2O2==NO3-+2H++H2O
【答案】C
【解析】圖示分析可知：N極NO3-離子得到電子生成氮氣、發(fā)生還原反應(yīng)，則N極正極。M極CH3COO-失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，則M極為原電池負(fù)極，NH4+在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO3-，A．M極為負(fù)極，CH3COO-失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，電極反應(yīng)為CH3COO-—8e-+2H2O==2CO2↑+7H+，故A正確；B．原電池工作時，陽離子向正極移動，即H+由M極移向N極，故B正確；C．生成1molCO2轉(zhuǎn)移4mole-，生成1molN2轉(zhuǎn)移10mol e-，根據(jù)電子守恒，M、N兩極生成的CO2和N2的物質(zhì)的量之比為10mol：4mol=5:2，相同條件下的體積比為5:2，故C錯誤；D．NH4+在好氧微生物反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為NO3-，則反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為NH4++2O2==NO3-+2H++H2O，故D正確；故答案為C。
9．（2019·山東高考模擬）已知過氧化氫在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO2-存在。我國研究的Al-H2O2燃料電池可用于深海資源的勘查、軍事偵察等國防科技領(lǐng)域，裝置示意圖如下。下列說法錯誤的是

A．電池工作時，溶液中OH-通過陰離子交換膜向Al極遷移
B．Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O=3OH-
C．電池工作結(jié)束后，電解質(zhì)溶液的pH降低
D．Al電極質(zhì)量減輕13.5g，電路中通過9.03×1023個電子
【答案】C
【解析】A.根電池裝置圖分析，可知Al較活潑，作負(fù)極，而燃料電池中陰離子往負(fù)極移動，因而可推知OH-（陰離子）穿過陰離子交換膜，往Al電極移動，A正確；
B.Ni為正極，電子流入的一端，因而電極附近氧化性較強(qiáng)的氧化劑得電子，又已知過氧化氫在強(qiáng)堿性溶液中主要以HO2-存在，可知HO2-得電子變?yōu)镺H-，故按照缺項配平的原則，Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，B正確；
C.根電池裝置圖分析，可知Al較活潑，Al失電子變?yōu)锳l3+，Al3+和過量的OH-反應(yīng)得到AlO2-和水，Al電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O，Ni極的電極反應(yīng)式是HO2-+2e-+H2O=3OH-，因而總反應(yīng)為2Al+3HO2-=2AlO2-+H2O+ OH-，顯然電池工作結(jié)束后，電解質(zhì)溶液的pH升高，C錯誤；D.A1電極質(zhì)量減輕13.5g，即Al消耗了0.5mol，Al電極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH- = AlO2-+2H2O，因而轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.5×3NA=9.03×1023，D正確。
故答案選C。
10．（2019·山東高考模擬）中國是一個嚴(yán)重缺水的國家，污水治理越來越引起人們重視，可以通過膜電池除去廢水中的乙酸鈉和對氯苯酚，其原理如圖所示，下列說法不正確的是

A．電流方向從A極沿導(dǎo)線經(jīng)小燈泡流向B極
B．B極為電池的陽極，電極反應(yīng)式為CH3COO—— 8e? + 4H2O ═ 2HCO3—+9H+
C．當(dāng)外電路中有0.2 mol e?轉(zhuǎn)移時，通過質(zhì)子交換膜的H+的個數(shù)為0.2NA
D．A極的電極反應(yīng)式為+ H++2e? ═ Cl?+
【答案】B
【解析】原電池中陽離子移向正極，根據(jù)原電池中氫離子的移動方向可知A為正極，正極有氫離子參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為+2e-+H+═+Cl-，B為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+4H2O?═2HCO3-+9H+，A．原電池工作時，電流從正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，即電流方向從A極沿導(dǎo)線經(jīng)小燈泡流向B極，故A正確；B．B極為電池的負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+4H2O?═2HCO3-+9H+，B極不是陽極，故B錯誤；C．根據(jù)電子守恒可知，當(dāng)外電路中有0.2mole-轉(zhuǎn)移時，通過質(zhì)子交換膜的H+的個數(shù)為0.2NA，故C正確；D．A為正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，正極有氫離子參與反應(yīng)，電極反應(yīng)式為+2e-+H+═+Cl-，故D正確；答案選B。
11．（2019·山東高考模擬）國內(nèi)某科技研究小組首次提出一種新型的Li+電池體系，原理示意圖如下。該體系正極采用含有I-、Li+的水溶液，負(fù)極采用固體有機(jī)聚合物，電解質(zhì)溶液采用LiNO3溶液，聚合物陽離子交換膜作為隔膜將液態(tài)正極和固態(tài)負(fù)極分隔開(已知在水溶液中呈黃色)。下列有關(guān)判斷正確的是

A．左圖是原電池工作原理圖
B．放電時，Li+從右向左通過聚合物離子交換膜
C．放電時，正極區(qū)電解質(zhì)溶液的顏色變深
D．充電時，陰極的電極反應(yīng)式為：
【答案】B
【解析】題目已知負(fù)極采用固體有機(jī)聚合物，左圖是電子流向固體有機(jī)聚合物，左圖是電池充電原理圖，右圖是原電池工作原理圖，放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：
正極的電極反應(yīng)式為：I3-+2e-= 3I-。A.左圖是電子流向固體有機(jī)聚合物，則左圖是電池充電原理圖，故A項錯誤；B.放電時，Li+由負(fù)極向正極移動，即Li+從右向左通過聚合物離子交換膜，B正確；C.放電時，正極液態(tài)電解質(zhì)溶液的I3-得電子被還原成I-，使電解質(zhì)溶液的顏色變淺，故C項錯誤；D.充電時，陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故陰極的電極反應(yīng)式為：，故D錯誤；答案：B。
12．（2019·山東高考模擬）我國科學(xué)家發(fā)明了一種“可固氮”的鋰-氮二次電池，將可傳遞Li+的醚類作電解質(zhì)，電池的總反應(yīng)為。下列說法正確的是

A．固氮時，鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)
B．脫氮時，釕復(fù)合電極的電極反應(yīng)：2Li3N-6e-=6Li++N2↑
C．固氮時，外電路中電子由釕復(fù)合電極流向鋰電極
D．脫氮時，Li+向釕復(fù)合電極遷移
【答案】B
【解析】據(jù)總反應(yīng)可知：放電時鋰失電子作負(fù)極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為6Li-6e-═6Li+，Li+移向正極，氮氣在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為6Li++N2+6e-═2Li3N，充電是放電的逆過程，A. 固氮時，鋰電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯誤；B.脫氮時，釕復(fù)合電極的電極反應(yīng)為正極反應(yīng)的逆反應(yīng)：2Li3N-6e-=6Li++N2↑，故B正確；C.固氮時，外電路中電子由鋰電極流向釕復(fù)合電極，故C錯誤；D.脫氮時，Li+向鋰電極遷移，故D錯誤；答案：B
13．（2019·山東新泰市第一中學(xué)高三月考）砷(As)是第四周期第V A族元素，用化學(xué)用語回答問題：
（1）砷的最高價氧化物對應(yīng)的水化物化學(xué)式是_________,氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性ASH3________(填寫“大于”或“小于”)NH3。
（2）砷在自然界中主要以硫化物形式（如雄黃As4S4、雌黃As2S3等)存在。雄黃和雌黃的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖1所示：
①氣體物質(zhì)a是_____________(填化學(xué)式)。
②第I步反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。

（3）Na2HAsO3溶液呈堿性，原因是_______________(用離子方程式表示)，該溶液中c(H2AsO3-)______ c(AsO33-) (填“>”、“ （4）AsO43-+2e- +H2O= AsO33-+2OH- I2 + 2e- =2I-
【解析】 (1) 砷(As)是第四周期第V A族元素，砷的最高價氧化物對應(yīng)的水化物化學(xué)式為H3AsO4，同一主族，從上到下，元素的非金屬性逐漸減弱，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱，穩(wěn)定性ASH3小于NH3，故答案為：H3AsO4；小于；
(2) ①Ⅱ中，As4S4反應(yīng)后生成As2O3，根據(jù)化合價升降守恒，硫元素的化合價需要升高，因此氣體物質(zhì)a為二氧化硫，故答案為： SO2；
②Ⅰ中Sn的化合價升高，As的化合價降低，所以As2S3在反應(yīng)中得電子作氧化劑，反應(yīng)的離子方程式為2As2S3+4H++2Sn2+=2H2S+2Sn4++As4S4，故答案為：2As2S3+4H++2Sn2+=2H2S+2Sn4++As4S4；
(3) Na2HAsO3溶液呈堿性，是因為Na2HAsO3屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，存在HAsO32-+H2OH2AsO3-+OH-，Na2HAsO3溶液呈堿性，說明水解程度大于電離沉淀，因此溶液中c(H2AsO3-)＞c(AsO33-) ，故答案為：HAsO32-+H2OH2AsO3-+OH-；＞；
(4) P池中溶液由無色變成藍(lán)色，說明P池Pt極為負(fù)極，則Q池中Pt極為正極．發(fā)生的電極反應(yīng)為AsO43-+H2O+2e-=AsO33-+2OH-，平衡后，加入NaOH溶液，反應(yīng)逆向進(jìn)行，此時Q池中Pt極為負(fù)極， P中Pt極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為I2 + 2e- =2I-，故答案為：AsO43-+H2O+2e-=AsO33-+2OH-；I2 + 2e- =2I-。
14.(1)微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示：

①HS－在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO的反應(yīng)式是_______________________________。
②若維持該微生物電池中兩種細(xì)菌的存在，則電池可以持續(xù)供電，原因是__________。
(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

①放電過程中，Li＋向________(填“負(fù)極”或“正極”)移動。
②負(fù)極反應(yīng)式為____________________________________________________________。
③電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，理論上生成________g Pb。
(3)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?。氨氧燃料電池工作原理如下圖所示。

①a電極的電極反應(yīng)式是_____________________________________________________；
②一段時間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，請依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因是_______________。
答案：(1)①HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋?、贖S－、SO濃度不會發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子
(2)①正極?、贑a＋2Cl－－2e－===CaCl2　③20.7
(3)①2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O?、诎l(fā)生4NH3＋3O2===2N2＋6H2O反應(yīng)，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以要補(bǔ)充KOH
解析：(1)①酸性環(huán)境中反應(yīng)物為HS－，產(chǎn)物為SO，利用質(zhì)量守恒和電荷守恒進(jìn)行配平，電極反應(yīng)式：HS－＋4H2O－8e－===SO＋9H＋；②從質(zhì)量守恒角度來說，HS－、SO濃度不會發(fā)生變化，只要有兩種細(xì)菌存在，就會循環(huán)把有機(jī)物氧化成CO2放出電子。
(2)③根據(jù)方程式，電路中每轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，生成0.1 mol Pb，即20.7 g。
(3)①a電極是通入NH3的電極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以該電極作負(fù)極，電極反應(yīng)式是2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O；②一段時間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，原因是發(fā)生4NH3＋3O2===N2＋6H2O反應(yīng)，有水生成，使得溶液逐漸變稀，為了維持堿的濃度不變，所以要補(bǔ)充KOH。