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【同步讲义】高中化学（沪科版2020）必修第二册--5.3 化学变化的能量变化 （第2课时） 讲义
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这是一份【同步讲义】高中化学（沪科版2020）必修第二册--5.3 化学变化的能量变化 （第2课时） 讲义，文件包含同步讲义高中化学沪科版2020必修第二册--53化学变化的能量变化第2课时学生版docx、同步讲义高中化学沪科版2020必修第二册--53化学变化的能量变化第2课时教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共73页， 欢迎下载使用。
5.3.2 化学能与电能的转化
学习聚焦
知识精讲
知识点01 原电池
原电池
1、原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。
2、形成原电池的条件：
① 电极：有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（或非金属）为正极。电解质溶液：电极材料均插入电解质溶液中。
② 整个装置必须形成闭合电路。
③ 自发进行的氧化还原反应
3、原电池的化学原理：
（1）自发进行的氧化还原反应在两极进行
（2）电子从负极（较活泼的金属）流向正极（较不活泼的金属或非金属），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。电子只在导线上定向流动，电解质溶液中有离子的定向移动，从而形成闭合回路
如：Cu─H2SO4─Zn原电池：
正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 正极得电子，发生还原反应
负极： Zn - 2e- = Zn2+ 负极失电子，发生氧化反应
总反应式： Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
举例2：
实验现象：锌电极不断溶解，在铜电极上会有红色物质生成，铜的质量增加，蓝色溶液逐渐变浅。
总结：
Nm+-me-→N
M-ne-→Mn+
提问：原电池的形成需要哪些条件呢？
（1）把硫酸溶液换成酒精
硫酸溶液
乙醇溶液
现象：左图中正极（Cu电极）有气泡产生，电流表发生偏转；右图无明显现象。
结论：条件之一是电极必须插入电解质溶液中。
（2）断开电池的闭合回路
硫酸溶液
硫酸溶液
硫酸溶液
现象：左图中正极（Cu电极）有气泡产生，电流表发生偏转；右图锌电极有气泡产生，电流表无偏转。
结论：条件之二是必须形成闭合回路。
（3）把铜电极换成锌电极
硫酸溶液
硫酸溶液
现象：左图中正极（Cu电极）有气泡产生，电流表发生偏转；右图两极均产生气泡现象，电流表无偏转。
结论：氧化还原是核心。
总结：构成原电池的条件：
要形成原电池必须同时满足(1)、(2)、(3)三个条件：
（1）能自动发生氧化一还原反应；（2）活泼性不同的两种导体做电极；（3）电解质溶液（能导电的溶液），形成闭合回路。
【即学即练1】微生物脱盐电池既可以处理废水中和，又可以实现海水淡化，原理如下图所示。下列说法不正确的是
A．生物电极b为电池的正极
B．电极a的电极反应式为
C．离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜
D．每生成标准状况下时，电路中转移电子
【答案】C
【解析】A．由分析可知，生物电极b为电池的正极，A正确；
B．电极a上发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，B正确；
C．原电池中阳离子向正极、阴离子向负极运动，则氯离子向左侧移动、钠离子向右侧移动，中间室得到淡水，故离子交换膜b为阳离子交换膜，离子交换膜a为阴离子交换膜，C错误；
D．NO得到电子发生还原反应生成氮气，电子转移为，每生成标准状况下（为0.1mol）时，电路中转移0.6mol电子，D正确；
故选C。
知识点02 原电池的正负极电极反应方程式
（1）．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
总反应式：2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe（OH)2
（2）．氢氧燃料电池（中性介质）：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极：2H2 - 4e- = 4H+
总反应式：2H2 + O2 = 2H2O
（3）．氢氧燃料电池（酸性介质）：正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
负极：2H2 - 4e- = 4H+
总反应式：2H2 + O2 = 2H2O
（4）．氢氧燃料电池（碱性介质）：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极：2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O
总反应式：2H2 + O2 = 2H2O
（5）．铅蓄电池（放电）：正极 (PbO2) ： PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O
负极 (Pb) ：Pb - 2e-+ (SO4)2-= PbSO4
总反应式：Pb + PbO2 + 4H+ + 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O
（6）．Al─NaOH─Mg原电池：正极：6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH-
负极：2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O
总反应式：2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑
【即学即练2】
可同步实现除污脱氮和产电的双阴极微生物燃料电池的工作原理如图，下列说法不正确的是
A．工作过程中由厌氧室分别向缺氧室和好氧室迁移
B．理论上，厌氧室消耗1 mol，外电路转移24 mol e-
C．缺氧室中电极发生的反应为
D．好氧室在电极上得电子的微粒有和
【答案】D
【解析】A．该装置为原电池，阳离子移向正极，左侧缺氧室和右侧好氧室均为正极，则由厌氧室分别向缺氧室和好氧室迁移，故A正确；
B．厌氧阳极上葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-═6CO2+24H+，消耗1 mol，外电路转移24 mol e-，故B正确；
C．左侧缺氧室NO→N2中N元素化合价降低，得电子发生还原反应，电极反应式为2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O，故C正确；
D．“由图可知，厌氧阳极上提供的电子分别转移到“好氧阴极”和“缺氧阴极”上，并且“好氧阴极”发生反应为O2+4e-+4H+=2H2O，电极附近还发生+3H2O-8e-=NO+10H+，其中失电子，故D错误；
故选：D。
知识点03 电解池
电解池
1、电解池：一种将电能转化为化学能的装置。
2、电解：电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极发生氧化还原反应过程。
3、电解池反应原理：
阴极：与电源负极相连，本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。
阳极：与电源正极相连，发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子
电子的流向：负极—阴极—阳极—正极
电流的流向：正极—阳极—阴极—负极
4、电解反应中反应物的判断——放电顺序
⑴阴极
A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。
B.阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表：K+
A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ＞ OH- ＞ NO3- 等含氧酸根离子 ＞F-
B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。
原电池和电解池的比较：
装置
原电池
电解池
实例
原理
原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经过导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行
使电流通过电解质溶液而在阴,阳两极上引起氧化还原反应的过程.
形成条件
①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反应。
①电源；
②电极（惰性或非惰性）；
③电解质（水溶液或熔化态）。
反应类型
自发的氧化还原反应
非自发的氧化还原反应
电极名称
由电极本身性质决定：
正极：材料性质较不活泼的电极；
负极：材料性质较活泼的电极。
由外电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极；
电极反应
负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）
正极：2H++2e-=H2↑（还原反应）
阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应）
电子流向
负极(外电路) →正极
阳极→电源正极
阴极←电源负极
电流方向
正极(外电路) →负极
阳极←电源正极
阴极→电源负极
能量转化
化学能→电能
电能→化学能
应用
①抗金属的电化腐蚀；
②实用电池。
①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。
5、电解原理的应用
（1）、铜的电解精炼
阳极（粗铜棒）：Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（精铜棒）：Cu2＋＋2e－＝Cu
电解质溶液：含铜离子的可溶性电解质
分析：因为粗铜中含有金、银、锌、铁、镍等杂质，电解时，比铜活泼的锌、铁、镍会在阳极放电形成阳离子进入溶液中，Zn－2e－ = Zn2+ 、Fe－2e－ = Fe2+ 、Ni－2e－ =Ni2+，Fe2+、Zn2+、Ni2+不会在阴极析出，最终留存溶液中，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均会改变。还原性比铜差的银、金等不能失去电子，它们以单质的形式沉积在电解槽溶液中，成为阳极泥。阳极泥可再用于提炼金、银等贵重金属。
（2）、电镀
阳极（镀层金属）：Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（镀件）：Cu2＋＋2e－＝Cu
电镀液：含镀层金属的电解质
分析：因为由得失电子数目守恒可知，
阳极放电形成的Cu2＋离子和阴极Cu2＋离子放电的量相等，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均不会改变。
注意：
A、电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极，待镀金属制品为阴极，含镀层金属离子为电镀液。
B、电镀过程的特点：牺牲阳极；电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。
（3）电解饱和食盐水——氯碱工业
氯碱工业所得的NaOH、Cl 2 、H2 都是重要的化工生产原料，进一步加工可得多种化工产品，涉及多种化工行业，如：有机合成、医药、农药、造纸、纺织等，与人们的生活息息相关。
阳极：石墨或金属钛 2Cl――2e＝Cl2↑
阴极：铁网 2H＋＋2e＝H2↑
电解质溶液：饱和食盐水
总方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
分析：在饱和食盐水中接通直流电源后，溶液中带负电的OH—和Cl—向阳极移动，由于Cl—比OH—容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出；溶液中带正电的Na+和H+向阴极移动，由于H+比Na+容易失去电子，在阴极被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子放出；在阴极上得到NaOH。
（1）饱和食盐水的精制：
原因：除去NaCl中的MｇCl2、Na2SO4等杂质，防止生成氢氧化镁沉淀影响
溶液的导电性，防止氯化钠中混有硫酸钠影响烧碱的质量。试剂加入的顺序：先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加入过量的Na2CO3，过滤，加盐酸调节pH为7。
（2）隔膜的作用：防止氢气和氯气混合发生爆炸；防止氯气和氢氧化钠反应影响烧碱的质量。
（4）、电解法冶炼活泼金属：
（1）电解熔融的氯化钠制金属钠：
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
（2）电解熔融的氯化镁制金属镁：
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
（3）电解熔融的氧化铝制金属铝：
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
分析：在金属活动顺序表中K、Ca、Na、Mg、Al等金属的还原性很强，这些金属都很容易失电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用电解其化合物熔融状态方法来冶炼。
注意：电解熔融NaCl和饱和NaCl溶液的区别；不能用MgO替代MgCl2的原因；不能用AlCl3替代Al2O3的原因。
【即学即练3】
Fe3O4中含有亚铁离子、铁离子，分别表示为Fe(II)、Fe(III)，以Fe3O4/Pd为催化材料，可实现用H2消除酸性废水中的致癌物，其反应过程示意图如图所示，下列说法错误的是
A．用该法处理后水体的pH降低。
B．反应过程中被Fe(II)还原为N2
C．Pd上发生的电极反应为
D．Fe(II)与Fe(III)的相互转化起到了传递电子的作用
【答案】A
【解析】A．总反应为，用该法处理后，由于消耗水体中的氢离子，故pH升高，A错误；
B．反应过程中被Fe(II)还原为N2，B正确；
C．根据分析可知，Pd上发生的电极反应为，C正确；
D．由图中信息可知，Fe(II)与Fe(III)是该反应的催化剂，其相互转化起到了传递电子的作用，D正确；
故答案选A。
知识点04 化学电源的分类
一次电池普通干电池大都是锰锌电池，中间是正极碳棒，外包石墨和二氧化锰的混合物，再外是一层纤维网.网上涂有很厚的电解质糊，其构成是氯化氨溶液和淀粉，另有少量防腐剂。最外层是金属锌皮做的筒，也就是负极，电池放电就是氯化氨与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒。
蓄电池又称为二次电池，是指放电之后可再充电反复使用的化学电池，如作为机动车电源的铅酸蓄电池、广泛使用的锂离子电池等都属于二次电池。
燃料电池是将氢气、甲醇等燃料的化学能直接转化成电能的化学电池，其燃料可以从外部供给，从而可以长期不间断的工作，大大的提高了燃料的利用率，例如氢燃料电池、甲醇燃料电池就是一些高校、环境友好的燃料电池。
【即学即练4】
2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，如图是某科研团队设计的光电催化反应器，可由制得异丙醇。其中A、B均是惰性电极，下列说法正确的是
A．A为负极
B．若A极产生4g，则B极产生16g
C．电子从B极通过合成蛋白质纤维膜到A极
D．A极上参与的反应为：
【答案】D
【解析】A．B极氧元素价态升高失电子，发生氧化反应，故B极为负极，A错误；
B．A极为正极，二氧化碳和氢离子都在正极放电，根据得失电子数守恒可知，A极反应式：2H++ 2e-=H2↑，若A极产生4g(2mol)，B极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+则B极产生氧气的质量大于 ， B错误；
C．原电池工作时，电子从负极(B)经外电路流向正极(A)，不经过合成蛋白质纤维膜，C错误；
D．A极为正极，二氧化碳和氢离子都在正极放电，电极反应式为，D正确；
答案选D。
常见考法
常见考法一 原电池中的涉及氧化还原反应及计算
【例1】某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如图所示。工作时，下列说法中不正确的是
A．盐桥中向Y电极移动
B．该装置将化学能转化为电能
C．电子由X电极沿导线流向Y电极
D．Y电极发生的反应为，周围增大
【答案】A
【解析】A．NH3转化为N2，氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，X电极作负极；转化为N2，氮元素化合价降低，得电子，发生还原反应，Y电极作正极，盐桥中Cl-向负极(X电极)移动，故A错误；
B．垃圾在微生物的作用下，发生氧化还原反应，形成了原电池，化学能转化为电能，故B正确；
C．根据分析可知X电极作负极，Y电极作正极，电子由负极(X电极)沿导线流向正极(Y电极)，故C正确；
D．Y电极为正极，发生的电极反应为，反应生成氢氧根离子，pH增大，故D正确；
故选A。
【同步练习1】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极Ⅰ为负极
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
【答案】B
【解析】A．电极Ⅰ为负极，A正确；
B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B错误；
C．电池总反应为：，C正确；
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确；
故选B。
常见考法二 如何构成原电池
【例2】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是和，电解质溶液为溶液，总反应式为。下列说法不正确的是
A．是正极，是负极
B．工作时，电池负极区溶液减小
C．工作时，电极上反应式为
D．工作时，电子由极经外电路流向极
【答案】C
【解析】结合总反应为Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag，可知Zn发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；氧化银发生得到电子的还原反应，为正极，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，据此分析解答。
A．由分析可知锌是负极，氧化银是正极，A正确；
B．负极上电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，由于氢氧根离子参加反应而导致负极附近氢氧根离子浓度降低，负极区溶液的pH减小，B正确；
C．氧化银作正极，得电子，结合总反应可知正极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，C错误；
D．锌作负极，氧化银作正极，电子从负极锌沿导线流向正极氧化银，D正确；
故选C。
【同步练习2】我国最近在太阳能光电催化——化学耦合分解硫化氢的研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是
A．该工艺中光能最终主要转化为化学能
B．该装置工作时，由a极区流向b极区
C．a极上发生的电极反应为
D．a极区无需补充含和的溶液
【答案】C
【解析】根据图示，b极上氢离子转化为氢气，得电子，发生还原反应，a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，氢离子通过质子交换膜向b电极移动，据此分析解答。
A．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故A正确；
B．根据图示，该装置工作时，H+由b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，故B正确；
C．a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，电极反应为Fe2+-e- = Fe3+，故C错误；
D．a极区Fe2+和Fe3+可相互转化，不需补充含Fe2+和Fe3+的溶液，故D正确；
故选C。
常见考法三 燃料电池
将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是
A．上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质
B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用
C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-=2CO2↑＋3H2O
D．以KOH溶液作电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应O2＋2H2O＋4e-=4OH-
【答案】C
【解析】A．燃料电池中，燃料做负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，A正确；
B、航天飞行器中氢氧燃料电池的总反应为O2+2H2=2H2O，反应产物是水，经过处理之后可供宇航员使用，B正确；
C、乙醇燃料电池的电解质用KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极发生反应C2H5OH-12e-+16OH-=2+11H2O，C错误；
D、燃料电池中正极上氧气得电子，碱性环境下，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；
故答案为：C。
【同步练习3】
某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能，其结构与工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．该装置将电能转化为化学能
B．电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ
C．在电解液中迁移的微粒X可能是电子
D．电极Ⅱ的电极反应式可能是：O2+H2O+4e-→4OH-
【答案】B
【解析】从图中可以看出，电极Ⅰ中CH3CH2OH转化为CH3COOH，-CH2-中的C元素由-1价升高到+3价，则其为负极；电极Ⅱ中O2得电子产物与电解质作用生成H2O，其为正极。负极反应为CH3CH2OH-4e-+H2O→CH3COOH+4H+，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O。
A．由分析可知，电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，则该装置为原电池，将化学能转化为电能，A不正确；
B．在原电池中，电流由正极沿导线流入负极，则该装置中，电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ，B正确；
C．在电解液中，负极产生H+，电解质溶液中的H+通过分隔膜迁移到正极，所以微粒X是H+，电子不可能在溶液中迁移，C不正确；
D．由分析知，电极Ⅱ的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，D不正确；
故选B。
分层提分
题组A 基础过关练
1．如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是
A．b电池是碱性锌锰电池 B．二者的电极反应不完全相同
C．两种电池都是一次电池 D．两种电池的负极反应式都是
【答案】D
【分析】a电池为普通锌锰电池，总反应为：，则负极反应为：，正极反应为：；b电池为碱性锌锰电池，总反应为：，则负极反应为：，正极反应为：，据此分析作答。
【解析】A．由分析可知，b电池的电解质为KOH，是碱性锌锰电池，A项正确；
B．由分析可知，二者的电极反应不完全相同，B项正确；
C．一次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池都是一次电池，C项正确；
D．a电池的负极反应为，b电池的负极反应为，D项错误；
答案选D。
2．一种可逆电池实现了对的高效可逆利用，其原理如图所示。下列说法中错误的是
A．转化为过程中，多孔电极的电势低于电极
B．充电时，电极反应式为
C．多孔电极可能具有催化作用，使更易转化为，同时防止放电
D．当外电路通过电子时，双极膜中离解水的物质的量为
【答案】A
【解析】A．CO2转化为HCOOH时为放电过程，Zn电极为负极，多孔Pd电极为正极，负极电势较低，即多孔电极的电势高于电极，A错误；
B．充电时，Zn为阴极，得到电子，电极反应为，B正确；
C．由分析，多孔电极为正极，正极H+也可放电生成H2，结合电池原理图可推知Pt电极可能具有催化作用，使更易转化为，同时防止放电，C正确；
D．复合膜层间的H2O解离成H+和OH-，根据总的电极反应：Zn+2OH-+2H2O+CO2=+HCOOH，锌的化合价从0价升高到+2价，外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H2O解离，D正确；
答案选A。
3．新一代电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。锂硒电池具有优异的循环稳定性。下列有关说法不正确的是
A．电极I为该电池的负极，被氧化
B．电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2
C．锂硒电池放电时正极的电极反应式为2Li++xSe+2e-=Li2Sex
D．该电池放电时，电子由电极I经电解质溶液通过LAGP隔膜流向电极II
【答案】D
【解析】A．电极I上Li失电子，为该电池的负极，被氧化，故A正确；
B．电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得，H2SeO3中Se得电子，作氧化剂，二氧化硫作还原剂，H2SeO3中Se为+4价，反应为：H2SeO3+2SO2+H2O=Se+2H2SO4则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，故B正确；
C．锂硒电池放电时Se失电子，正极的电极反应式为：2Li++xSe+2e-=Li2Sex，故C正确；
D．该电池放电时，电子不能进入溶液，故D错误；
故选：D。
4．化学与我们的生活息息相关，下列说法错误的是
A．钙钛矿太阳能电池和锂离子电池的工作原理不同
B．燃料电池是利用燃料和氧气反应，将化学能转化为电能的化学电
C．补充氟元素能够防止龋齿，应当大力提倡使用含氟牙膏源
D．使用纯碱溶液清洗餐具比使用洗涤剂更环保
【答案】C
【解析】A．钙钛矿太阳能电池和锂离子电池的工作原理不同，选项A正确；
B．燃料电池是利用燃料和氧气反应，将化学能转化为电能的化学电源，选项B正确；
C．氟元素摄入过多会导致氟斑牙，因此水中含氟量较高的地区的人不适合用含氟牙膏，选项C错误；
D．洗涤剂长期使用对人体有害，碳酸钠无毒，油脂在碳酸钠中水解成可溶于水的物质，选项D正确；
答案选C。
5．一种检测空气中甲醛含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．传感器工作时，工作电极为原电池的正极
B．工作时，通过交换膜向工作电极附近移动
C．工作时，对电极上的反应式为
D．当导线中通过电子，进入传感器的甲醛为
【答案】C
【解析】电化学传感器工作时，HCHO在工作电极上发生失电子的氧化反应生成CO2，工作电极作负极，对电极作正极，负极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，O2在正极上得电子生成H2O，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，原电池工作时，电子由负极流出经导线流向正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
A．由上述分析可知，传感器工作时，工作电极为负极，对电极作正极，A错误；
B．传感器工作时，工作电极为负极，对电极作正极，阳离子移向正极，即H+通过交换膜向对电极附近移动，B错误；
C．传感器工作时对电极为正极，正极上的反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，C正确；
D．负极反应式为HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，电路中转移1.2×10-6mol电子时，消耗HCHO的物质的量为3×10-7mol，则HCHO质量为3×10-7mol×30g/mol=9×10-3mg，D错误；
故答案选C。
6．回答下列问题
(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为___________。
A．铝片、铝片 B．铜片、铜片 C．铝片、铜片 D．铜片、铝片
(2)雾霾中含有氮的氧化物，利用反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)制作如图所示的电池，用以消除氮氧化物的污染。电极甲是___________极，电池工作时，OH－定向移向___________电极(填“甲”或“乙”)，写出负极电极反应式：___________，若一段时间内测得外电路中有1.2mol电子通过，则负极比正极产生的气体多___________L(标准状况下)。
【答案】(1)D
(2) 负 甲 2NH3−6e－＋6OH－＝6H2O＋N2 1.12
【解析】（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，Al浓硝酸发生钝化，Cu和浓硝酸反应，因此Cu为负极，Al为正极，一组插入烧碱溶液中，Al与氢氧化钠溶液反应，Cu与氢氧化钠溶液不反应，Al为负极，Cu为正极，因此在这两个原电池中，负极分别为Cu和Al；故答案为：D。
（2）雾霾中含有氮的氧化物，利用反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)制作如图所示的电池，用以消除氮氧化物的污染。
分析反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)，二氧化氮中氮化合价降低，在原电池中作正极，氨气中氮化合价升高，在原电池中作负极，因此电极甲是负极，电池工作时，根据原电池“同性相吸”，则OH－定向移向负极即甲电极，则负极电极反应式：2NH3−6e－＋6OH－＝6H2O＋N2，正极电极反应式为2NO2＋8e－＋4H2O＝N2＋8OH－，若一段时间内测得外电路中有1.2mol电子通过，负极生成0.2mol氮气，正极生成0.15mol，则负极比正极产生的气体多0.05mol，标准状况下0.05mol×22.4 L∙mol−1＝1.12L；故答案为：负；甲；2NH3−6e－＋6OH－＝6H2O＋N2；1.12。
题组B 能力提升练
7. “太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为电极，b为Pt电极，c为电极，电解质溶液为的溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有保护。下列关于该电池的说法正确的是
A．若用导线连接b、c，b电极附近pH增大，可实现太阳能向电能转化
B．若用导线连接b、c，c电极为正极，可实现转化为
C．若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH减小
D．若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为
【答案】C
【解析】A．用导线连接b、c，b电极发生O2→H2O，为正极，电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，b电极附近pH增大，可实现化学能向电能转化，故A错误；
B．c电极为负极，发生反应：HxWO3−xe−=WO3+xH+，可实现HxWO3转化为WO3，故B错误；
C．由图可知，连接a、c时，a电极上H2O→O2，发生失电子的氧化反应，则a电极为负极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成H+，a电极附近pH减小，故C正确；
D．由图可知，连接a、c时，a电极为负极，c电极为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为WO3+xH++xe−=HxWO3，故D错误；
答案选C。
8．《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确的是
A．a极为正极，发生还原反应
B．X膜为阳离子交换膜
C．当外电路通过4mole-时，消耗22.4LO2
D．该装置可实现化学能与电能间的完全转化
【答案】B
【解析】本题中通入H2的a极发生氧化反应，是原电池的负极，其电极反应式为：H2-2e-=2H+。通入O2的b极发生还原反应，是原电池的正极，考虑到最终产物为H2O2，故其电极反应式为：H2O+O2+2e-=HO+OH-。负极生成的H+通过阳离子交换膜进入到电解质中，正极生成的HO通过阴离子交换膜进入到电解质中，二者结合得到H2O2。据此可分析各个选项。
A．在该原电池中，a极通入氢气，发生氧化反应，是原电池的负极，A错误；
B．a极生成的H+需要穿过X膜进入到电解质中与HO结合，X膜是阳离子交换膜，B正确；
C．当外电路流过4mol e-时，根据b极的电极反应式可知需要消耗2mol O2，但本题中未指明是否为标准状况，不能确定O2体积一定为44.8L，C错误；
D．原电池不可能实现化学能与电能的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能，D错误；
答案选B。
9．有关电化学知识的描述正确的是
A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
B．某原电池反应为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，当负极质量减少6.4克时装置中流经电解质溶液的电子为0.2mol
C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
【答案】A
【解析】A．构成原电池的条件是自发的发生氧化还原反应，所以理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池，A正确；
B．电子不能经过溶液传导，只能在外电路传导，电解质溶液中通过离子的移动导电，B错误；
C．原电池的两极，可能是由活动性不同的两种金属组成，也可能是由一种较活泼的金属和导电的非金属组成，C错误；
D．能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，D错误；
答案选A。
10．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是
A．工作时负极区溶液的pH减小
B．电池工作时，电子由Zn极通过外电路流向MnO2极
C．电池负极的电极反应式为：2MnO2(s)+2e-+H2O(l)=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
【答案】C
【解析】锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：，其中Zn元素化合价升高，被氧化，作电池的负极，电极反应式为，则作为电池的正极，其电极反应式为；
A．根据电池的总反应可知，Zn元素化合价升高，被氧化，作电池的负极，电极反应式为，降低，pH减小，故A正确；
B．电池工作时，电子从负极流出，经外电路流向正极，该电池中Zn为负极，作为电池的正极，即电子由Zn极通过外电路流向MnO2极，故B正确；
C．根据电池的总反应可知，Zn元素化合价升高，被氧化，作电池的负极，电极反应式为，故C错误；
D．根据负极电极反应式，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小，故D正确；
故选C。
11．关于如图所示装置的叙述中正确的是
A．铜是正极
B．溶液中的Fe3+向铜棒移动
C．电子从铜片经导线流向碳棒
D．碳棒上有红色铜生成
【答案】C
【解析】因为Cu的金属活动性大于C，且Cu能与FeCl3溶液发生反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，所以Cu作负极，C作正极。
A．由分析可知，铜是负极，A不正确；
B．由分析可知，铜棒为负极，碳棒为正极，电池工作时，溶液中的Fe3+向碳棒移动，B不正确；
C．电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，即从铜片经导线流向碳棒，C正确；
D．碳棒为正极，发生反应Fe3++e- =Fe2+，则没有红色铜生成，D不正确；
故选C。
12．锌—空气电池(原理如下图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是
A．将电能转化为化学能 B．氧气在石墨电极上发生还原反应
C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极 D．该电池放电时OH—向石墨电极移动
【答案】B
【解析】由图可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极。
A．由分析可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误；
B．由分析可知，石墨电极为电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；
C．由分析可知，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，故C错误；
D．由分析可知，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极，则电池放电时阴离子氢氧根离子向锌电极移动，故D错误；
故选B。
13．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag，其装置如图所示。下列说法不正确的是
A．锌是负极
B．Zn 电极的电极反应式：Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2
C．Ag2O 电极发生氧化反应
D．电子从锌电极经外电路转移到Ag2O电极
【答案】C
【解析】A．活泼金属锌为负极，A正确；
B．碱性条件下，负极Zn电极上发生的反应为：Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2，B正确；
C．Ag2O电极是电源的正极，发生的反应为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，发生还原反应，C错误；
D．活泼金属锌为负极，．Ag2O电极是电源的正极，电子由负极向正极移动，D正确；
故选C。
14.能源、资源问题是当前人类社会面临的一项重大课题。直接利用物质燃烧提供热能在当今社会仍然占很大比重，但存在利用率低的问题。燃料电池将能量转化效率比直接燃烧效率高，H2、CH4、CH3OH都是重要的能源物质。
(1)其中氢氧燃料电池是常见的燃料电池，如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。
①使用时，空气从_____口通入(填“A”或“B”)；负极是_____(填“a”或“b”)。电流由_____流向_____(填“a”或“b”)。其总反应方程式为_____，在碱性条件下，负极反应式为_____。
②假设使用的“燃料”是甲烷(酸性条件下)，a极的电极反应为：_____。
(2)某同学设计如图的原电池，负极实验现象为_____，则正极的电极反应式为：_____，当导线中有3.01×1023个电子流过，溶液质量变化为_____g。
(3)能把硫酸铜溶液改成氢氧化钠溶液吗_____(填“能”或“不能”)，为什么_____。
【答案】(1) B a b a 2H2+O2=2H2O H2-2e-+2OH-=2H2O CH4-8e-+10OH-=+7H2O
(2) 铁不断溶解 Cu2++2e-=Cu 2 g
(3) 不能 没有自发进行的氧化还原反应
【解析】（1）①根据图示可知：在氢氧燃料电池中，电子是由电极a通过电流计A流向电极b，则a电极为负极，A口通入H2；b为正极，B口通入空气。因此使用时空气从B口通入；电流方向规定是正电荷的移动方向，则电流由正极b流经电流计A向负极a；氢氧燃料电池反应的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O；在碱性条件下H2失去电子产生的H+与溶液中的OH-结合形成H2O，则在碱性条件下，负极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
②假设使用的“燃料”是甲烷(酸性条件下)，负极a极上CH4失去电子变为CO2气体，则负极a的电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
（2）在该原电池中，Fe为负极，Fe失去电子变为Fe2+进入溶液，因此会看到负极铁不断溶解，因而负极质量会不断减少；在正极石墨上Cu2+得到电子被还原为单质Cu：Cu2++2e-=Cu，总反应方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，根据总反应方程式可知：每反应转移2 mol电子，溶解56 g Fe变为Fe2+进入溶液，同时会由1 mol Cu2+得到电子析出64 g Cu，使溶液的质量减轻64 g，则溶液质量减轻△m=64 g-56 g=8 g。现在导线中有3.01×1023个电子流过，n(e-)=，则溶液质量减轻△m=；
（3）若把硫酸铜溶液换成氢氧化钠溶液，则无发自发进行的氧化还原反应，不能形成原电池。
15．回答下列问题：
(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作____极，表面发生的电极反应为____。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为____极，Y极反应式为_____。
②Y极生成1molCl2时，____molLi+移向____(填“X”或“Y”)极。
(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为____；正极反应式为____。
(4)Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl-。
①负极反应式为_____；
②正极反应式为_____。
【答案】(1) 正 CO2+2e-+2H+=HCOOH
(2) 正 2Cl--2e-=Cl2 2 X
(3) N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-
(4) Mg-2e-=Mg2+ 2AgCl+2e-=2Ag+2Cl-
【解析】（1）在原电池中，电极b中CO2得电子转化为HCOOH，所以电极b是正极，电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH；
（2）①电极X加入稀盐酸，H+得电子生成H2，所以电极X是正极，Y电极是负极，电极反应为2Cl--2e-=Cl2；②Y极生成1molCl2时，由负极电极反应可知，负极失去2mol电子，根据电荷守恒，2molLi+移向正极；
（3）该燃料电池N2H4失电子生成N2做负极，电极反应N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，O2得电子转化为OH-做正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；
（4）Mg－AgCl电池的电解质为海水，Mg做负极，电极反应为Mg-2e-=Mg2+；AgCl做正极，电极反应为2AgCl+2e-=2Ag+2Cl-
16．高锰酸钾和双氧水都是常见的消毒试剂，在日常生活和工业生产中都有广泛的应用。回答下面问题：
(1)H2O2是一种二元弱酸，与反应的化学方程式为，写出H2O2的电离方程式_______(只写第一步)。在酸性条件下H2O2的分解速度变大，利用平衡移动的原理进行解释：_______。
(2)新型甲醇和O2燃料电池，利用甲醇和水做燃料，装置如下图所示：
①a处的多孔碳电极是_______(填“正极”或“负极”)，发生的电极反应是_____。
②b处的多孔碳电极上发生的电极反应____。有1mol甲醇发生反应转移的质子数是_____。
(3)现有燃料电池，装置如下图所示：
①关闭电键K，电流表指针发生偏转。A电极是Al，写出A电极的电极反应式_______，反应后B电极区溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②电子从_______电极流向_______电极(填“A”或“B”)。
(4)某化学兴趣小组为了探究KMnO4与H2O2氧化性强弱，设计了如下实验装置：
①当闭合电键K时，电流表指针向左偏转，甲烧杯中溶液颜色逐渐变浅，则石墨电极a上发生_______反应(填“氧化”或“还原”)，石墨电极b上发生的电极反应为_______。
②反应一段时间后，向甲烧杯中滴加KOH溶液，同时向乙烧杯中滴加硫酸溶液，发现电流表指针逐渐翻转，最后向右偏转，说明KMnO4与H2O2氧化性与_______有关。
【答案】(1) H2O2⇌H++HO 酸性条件增大了H+浓度，使H2O2的电离平衡逆向移动，增大了H2O2的浓度，分解反应速率增大
(2) 正极 O2+4H++4e-=2H2O CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ 6
(3) Al+4OH--3e-=+2H2O 增大 A B
(4) 还原 HO-2e-+OH-=O2↑+H2O 溶液的酸碱性和浓度有关
【解析】（1）H2O2是一种二元弱酸，分两步电离，第一步H2O2电离生成的电离方程式：；在酸性条件下H2O2的分解速度变大的原因是：酸性条件增大了H+浓度，使H2O2的电离平衡逆向移动，增大了H2O2的浓度，分解反应速率增大；
（2）①a处O2生成H2O，氧元素化合价降低，得电子发生还原反应，则多孔碳电极是正极，介质为酸性，则电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O；
②b处CH3OH反应生成CO2，碳元素化合价升高，失电子发生氧化反应，发生的电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；碳元素化合价从-2升高至+4，则1mol甲醇发生反应转移的质子数是6NA；
（3）①关闭电键K，形成原电池装置，A电极是Al，Al和NaOH反应失电子生成偏铝酸根离子，A电极的电极反应式为：Al+4OH--3e-=+2H2O；B电极的反应式为：，氢氧根离子浓度增大，则反应后B电极区溶液的pH增大；
②电子从负极流向正极，Al为负极，石墨为正极，则电子从A电极流向B电极；
（4）①当闭合电键K时，电流表指针向左偏转，甲烧杯中溶液颜色逐渐变浅，说明发生还原反应生成Mn2+，则石墨电极a上发生还原反应，石墨电极b为负极，失电子生成氧气，发生的电极反应为-2e-+OH-=O2↑+H2O；
②反应一段时间后，向甲烧杯中滴加KOH溶液，同时向乙烧杯中滴加硫酸溶液，发现电流表指针逐渐翻转，最后向右偏转，说明KMnO4与H2O2氧化性与溶液的酸碱性和浓度有关有关。
题组C 培优拔尖练
17．一种水性电解液离子选泽双隔膜电池如下图所示，已知在KOH溶液中，以存在。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极反应：
B．Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．若有1molZn参与反应，则有1mol发生迁移
D．电池总反应：
【答案】C
【解析】A．MnO2电极做正极，电极反应为：，A正确；
B．Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移，Ⅱ区中 K2SO4溶液的浓度增大，B正确；
C．放电时锌电极是负极，负极发生电极反应为：，所以当1molZn参与反应时，理论上有2mol K+发生迁移，C错误；
D．保持正负极得失电子数相同，将正负极反应相加即可得总反应为：，D正确；
故选C。
18．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是
A．火力发电
B．碱性锌锰电池
C．电解饱和食盐水
D．氢氧燃料电池
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A．火力发电将化学能转化为内能，再由内能转化为动能，由动能转化为电能，故A不符合题意；
B．碱性锌锰电池将化学能转化为电能，故B不符合题意；
C．电解饱和食盐水为电解池装置，将电能转化为化学能，故C符合题意；
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能，故D不符合题意；
故选C。
19．验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是A．对比①②，可能将Fe氧化
B．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
C．用酸性溶液代替溶液，也可验证牺牲阳极法
D．将Zn换成Cu，用①的方法无法判断Fe比Cu活泼
【答案】C
【解析】A．①②相比较，可知铁棒表面被氧化，但溶液中没有亚铁离子，可能的原因为K3[Fe（CN）6]将Fe氧化，A正确；
B．②中铁没有被腐蚀，而③铁腐蚀，可说明铁连接锌后，锌保护了铁，B正确；
C．由于电解质溶液中含有Cl-，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故用KMnO4酸性溶液代替K3[Fe(CN)6]溶液，即使溶液褪色也不能说明生成了Fe2+，且酸性高锰酸钾溶液本身也能氧化Fe，故不可验证牺牲阳极法， C错误；
D．实验①可说明铁被氧化，说明方法存在缺陷，不能比较金属的活泼性，则换成铜，也不能证明金属的活泼性，D正确；
故答案为：C。
20．铜锌原电池的装置如下图，其中盐桥为内含的琼脂凝胶，下列说法不正确的是
A．是负极反应物，发生氧化反应 B．电子从锌片流向铜片
C．铜电极上发生反应 D．盐桥中进入溶液
【答案】D
【解析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜。
A．由分析可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，故A正确；
B．由分析可知，锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，电子从锌片流向铜片，故B正确；
C．由分析可知，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，故C正确；
D．由分析可知，锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，盐桥中的氯离子进入硫酸锌溶液，故D错误；
故选D。
21．化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：
序号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验
现象
铁钉周边出现_________色
锌片周边未见明显变化
铁钉周边出现蓝色
铜片周边略显红色
下列说法不正确的是A．实验Ⅰ中铁钉周边出现红色
B．实验I中负极的电极反应式：
C．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
D．对比实验I、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀
【答案】B
【解析】A．实验Ⅰ中锌做负极，铁做正极，铁钉极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，溶液显碱性周边出现红色，故A正确；
B．实验I中锌做负极，负极的电极反应式：，故B错误；
C．实验Ⅱ中铜不活泼，铜作正极，正极的电极反应式：，故C正确；
D．对比实验I、Ⅱ可知，锌能保护铁，而铜铁形成原电池会加速铁锈蚀，故生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，故D正确；
故选B。
22．日常所用锌—锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状作电解质，电极反应：，。下列说法不正确的是
A．锌筒为负极反应物 B．糊状起到离子导体的作用
C．为正极材料 D．干电池可实现化学能向电能的转化
【答案】C
【解析】锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应：Zn-2e-═Zn2+，2MnO2+2+2e-═Mn2O3+2NH3+H2O，Zn作负极，石墨碳棒电极为正极，原电池工作时，电子由负极经过导线流向正极，据此分析解答。
A．干电池中较活泼的金属锌作负极，故A正确；
B．糊状NH4Cl起到离子导体的作用，阴阳离子定向移动形成电流，故B正确；
C．干电池工作时，正极材料是石墨棒，故C错误；
D．干电池是一次电池，可实现化学能向电能的转化，故D正确；
故选：C。
23．铜锌原电池是人类最早研究的化学电源之一，其简易装置如图所示，可观察到的现象是锌片溶解，铜片表面产生气泡，电流计指针偏向铜电极，根据上述原理，以下各种原电池的分析正确的是
选项
A
B
C
D
装置
分析
Al电极为负极，H+在该极发生还原反应
电流计指针偏向Al，溶液中的OH-移向Mg电极
电流由Cu电极流向Zn电极，Cu片表面产生气泡
电子由Fe电极流向Cu电极，Fe发生氧化反应
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．该原电池中Al易失电子作负极，石墨作正极，H+在正极上得电子发生还原反应，故A错误；
B．Mg、Al和NaOH溶液构成原电池，该碱溶液中Al易失电子作负极，则Mg作正极，电解质溶液中Na+移向正极，OH-移向负极，故B错误；
C．该装置缺少盐桥，未形成闭合回路，没有电流产生，故C错误；
D．Fe、Cu和硫酸铜溶液构成原电池，活泼金属Fe做负极，Cu做正极，Fe失去电子，发生氧化反应，电子由负极即Fe电极经过外电路流向正极即Cu电极，故D正确；
故选：D。
24．下列化学反应的原理不能设计成原电池的是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】放热的氧化还原反应可以设计为原电池，据此分析解答。
A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，该反应可以设计为原电池，A不符合题意；
B．C完全燃烧的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，故该反应可以设计为原电池，B不符合题意；
C．酸、碱中和反应是放热反应，但反应过程中元素化合价不变，因此该反应不能设计为原电池，C符合题意；
D．FeCl3与Cu反应产生FeCl2和CuCl2，该反应是氧化还原反应，反应发生放出热量，因此可以设计为原电池，D不符合题意；
故合理选项是C。
25．如图装置所示，是用氢氧燃料电池B进行的某电解实验：
(1)若电池B使用了亚氨基锂(Li2NH)固体作为储氢材料，其储氢原理是：Li2NH+H2=LiNH2+LiH，则下列说法中正确的是_____。
A．Li2NH中N的化合价是-1
B．该反应中H2既是氧化剂又是还原剂
C．Li+和H+的离子半径相等
D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同
(2)在电池B工作时：
①若用固体Ca(HSO4)2为电解质传递H+，则电子由_____极流出，H+向_____极移动。(填“a”或“b”)
②b极上的电极反应式为：____。
③外电路中，每转移0.1mol电子，在a极消耗____L的H2(标准状况下)。
(3)若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则B工作时：
①电解池中X极上的电极反应式是____，在X极这边观察到的现象是_____。
②检验Y电极上反应产物的方法是____。
③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，可实现的实验目的是_____。
【答案】(1)B
(2) a b 1.12
(3) 溶液由无色变为红色 将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成 制备
【解析】（1）A．对于反应，中Li为+1价，H为+1价，则N为-3价，故A错误；
B．已知，从到和 LiH，氢元素部分升高为+1，部分降低为-1，所以既是氧化剂又是还原剂，故B正确；
C．H和Li属于同一主族，离子半径从上到下，依次减小，所以的半径小于的半径，故C错误；
D．对于储氢为化学方法，钢瓶储氢为物理方法，它们的原理不同，故 D 错误；
故填B；
（2）①在原电池中，电子由负极流出，经外电路流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以电子由a极流出，向b极移动，故填a；b；
②石墨电极，即b极，为正极，氧气在正极得电子，电极反应式为，故填；
③装置B为原电池，a极，即多孔不锈钢为电池负极，氢气在负极放电，电极反应式为，外电路中，每转移0.1mol电子，消耗0.05mol氢气，标况下的体积为1.12L，故填1.12；
（3）若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则该装置为电解饱和食盐水的装置，即氯碱工业，总反应为，阴极(X极)反应式为：，氯离子在阳极放电，即Y极电极反应式为；
①该装置为电解饱和食盐水，电极X与电池a极相连为电解池阴极，电极反应式为，电极X区域有氢氧根离子生成，呈碱性，酚酞遇碱变红，故填；溶液由无色变为红色；
②Y极为阳极，电极反应式为，可用湿润的KI淀粉试纸检验，其操作为：将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成，故填将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成；
③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，因氢氧根离子向阳极移动，则Y极电极反应式为，可以制备沉淀，故填制备。
26．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)，设计如图所示的原电池。
①两个电极一个是铜，一个是铝，电极X的化学式为_______。
②盐桥中的阴离子向_______(填化学式)溶液中移动。
(2)新型电池中的铝电池类型较多。Li-Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe。放电时的正极反应式为_______。
(3)钢铁发生电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，可以采用电化学手段进行防腐。
①写出钢铁在酸性较强的环境中发生电化学腐蚀的正极反应式：_______。
②为了减缓水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用下图乙所示的方案：
其中连接在铁闸门上的固体材料R可以采用_______(填写字母序号)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
【答案】(1) Cu Al2(SO4)3
(2)2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe## FeS+2e-=S2-+Fe
(3) 2H+ +2e- =H2↑ C
【解析】（1）①根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)设计原电池，Al作负极，则根据装置图可知，电极X为Cu，作正极，电极Y为Al；
②原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子向Al2(SO4)3溶液中移动；
（2）Li－Al/FeS是一种二次电池，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe，由化合价变化可知，Li作负极，FeS作正极，则放电时的正极反应式为2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe；
（3）①钢铁在酸性较强的环境中发生电化学腐蚀是析氢腐蚀，在正极石墨电极上，溶液中的H+得到电子变为H2逸出，故正极的电极反应式为2H++2e-=H2↑；
②为了减缓水库铁闸门被腐蚀的速率，在构成的原电池中钢闸门应该为正极，连接在铁闸门上的固体材料R为负极，活动性要比Fe强，且不能与水发生反应。根据金属活动性顺序可知，金属只有Zn符合要求，故选C。
27．请仔细观察下列三种装置的构造示意图。根据要求回答问题：
(1)电解精炼铜(如图1)时，a极材料是_________(填“纯铜”或“粗铜”)；其电解质溶液能否用CuCl2替代？答：_________(“能”或“否”)。
(2)碱性锌锰电池(如图2)的总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，该电池的负极反应式为_________。若有6.5g锌参与了电池反应，则转移电子的物质的量为_________mol。
(3)铅-硫酸蓄电池(如图3)放电过程中，正极的电极反应式为_________，充电时，Pb电极应接电源的_________极(填“正”或“负”)。
【答案】(1) 纯铜 能
(2) Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 0.2
(3) PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4 +2H2O 负
【解析】（1）与电源正极相连的是阳极，所以b为阳极，精炼铜是粗作阳极，电解质含有可溶的铜盐，可以是硫酸铜、氯化铜和硝酸铜，故答案为：粗铜；能。
（2）负极发生氧化反应,锌失电子,电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，0.65g锌是0.01mol，而1mol的锌失去2mol的电子，所以转移电子的物质的量为0.02mol，故答案为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；0.02。
（3）铅蓄电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4 +2H2O，充电时是电解池的阴极，与电源的负极相连，故答案为：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4 +2H2O；负。
28．NH3和O2可以形成碱性燃料电池，结构如图所示。
(1)电极A是_______(填“正极”或“负极”)，其电极反应式为_______。
(2)若反应生成28 gN2，则该燃料电池理论上消耗的O2的体积(在标准状况下)为_______L。
(3)若用该电池电解精炼铜，通氧气一端的电极应接_______(填“纯铜”或“粗铜”)。若用CuSO4溶液做电解液电解精练铜，则电解一段时间后CuSO4溶液的浓度_______(填增大、变小、不变)。
【答案】(1) 负极 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
(2)33.6
(3) 粗铜 变小
【解析】（1）根据装置图可知：A电极上NH3失去电子被氧化变为N2，则A电极为负极，则负极A的电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
（2）28 g N2的物质的量n(N2)=，根据电极反应式：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O可知：每反应产生1 mol N2，反应过程中转移6 mol电子，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，可知反应过程中B电极上消耗O2的物质的量n(O2)=，故该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积V(O2)=1.5 mol×22.4 L/mol=33.6 L；
（3）若用该电池电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极。通氧气一端的电极是正极，应接粗铜；
若用CuSO4溶液作电解液电解精炼铜，阳极上是Cu及活动性比Cu强的金属如Zn、Fe等失去电子变为金属阳离子进入溶液，活动性比Cu弱的金属会沉淀在阳极底部形成阳极泥，在阴极上只有Cu2+得到电子被还原为Cu单质。由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以电解一段时间后CuSO4溶液的浓度变小。
5.3.2 化学能与电能的转化
学习聚焦
知识精讲
知识点01 原电池
原电池
1、原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。
2、形成原电池的条件：
① 电极：有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（或非金属）为正极。电解质溶液：电极材料均插入电解质溶液中。
② 整个装置必须形成闭合电路。
③ 自发进行的氧化还原反应
3、原电池的化学原理：
（1）自发进行的氧化还原反应在两极进行
（2）电子从负极（较活泼的金属）流向正极（较不活泼的金属或非金属），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。电子只在导线上定向流动，电解质溶液中有离子的定向移动，从而形成闭合回路
如：Cu─H2SO4─Zn原电池：
正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 正极得电子，发生还原反应
负极： Zn - 2e- = Zn2+ 负极失电子，发生氧化反应
总反应式： Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
举例2：
实验现象：锌电极不断溶解，在铜电极上会有红色物质生成，铜的质量增加，蓝色溶液逐渐变浅。
总结：
Nm+-me-→N
M-ne-→Mn+
提问：原电池的形成需要哪些条件呢？
（1）把硫酸溶液换成酒精
硫酸溶液
乙醇溶液
现象：左图中正极（Cu电极）有气泡产生，电流表发生偏转；右图无明显现象。
结论：条件之一是电极必须插入电解质溶液中。
（2）断开电池的闭合回路
硫酸溶液
硫酸溶液
硫酸溶液
现象：左图中正极（Cu电极）有气泡产生，电流表发生偏转；右图锌电极有气泡产生，电流表无偏转。
结论：条件之二是必须形成闭合回路。
（3）把铜电极换成锌电极
硫酸溶液
硫酸溶液
现象：左图中正极（Cu电极）有气泡产生，电流表发生偏转；右图两极均产生气泡现象，电流表无偏转。
结论：氧化还原是核心。
总结：构成原电池的条件：
要形成原电池必须同时满足(1)、(2)、(3)三个条件：
（1）能自动发生氧化一还原反应；（2）活泼性不同的两种导体做电极；（3）电解质溶液（能导电的溶液），形成闭合回路。
【即学即练1】微生物脱盐电池既可以处理废水中和，又可以实现海水淡化，原理如下图所示。下列说法不正确的是
A．生物电极b为电池的正极
B．电极a的电极反应式为
C．离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜
D．每生成标准状况下时，电路中转移电子
【答案】C
【解析】A．由分析可知，生物电极b为电池的正极，A正确；
B．电极a上发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为，B正确；
C．原电池中阳离子向正极、阴离子向负极运动，则氯离子向左侧移动、钠离子向右侧移动，中间室得到淡水，故离子交换膜b为阳离子交换膜，离子交换膜a为阴离子交换膜，C错误；
D．NO得到电子发生还原反应生成氮气，电子转移为，每生成标准状况下（为0.1mol）时，电路中转移0.6mol电子，D正确；
故选C。
知识点02 原电池的正负极电极反应方程式
（1）．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+
总反应式：2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe（OH)2
（2）．氢氧燃料电池（中性介质）：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极：2H2 - 4e- = 4H+
总反应式：2H2 + O2 = 2H2O
（3）．氢氧燃料电池（酸性介质）：正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
负极：2H2 - 4e- = 4H+
总反应式：2H2 + O2 = 2H2O
（4）．氢氧燃料电池（碱性介质）：正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
负极：2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O
总反应式：2H2 + O2 = 2H2O
（5）．铅蓄电池（放电）：正极 (PbO2) ： PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O
负极 (Pb) ：Pb - 2e-+ (SO4)2-= PbSO4
总反应式：Pb + PbO2 + 4H+ + 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O
（6）．Al─NaOH─Mg原电池：正极：6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH-
负极：2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O
总反应式：2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑
【即学即练2】
可同步实现除污脱氮和产电的双阴极微生物燃料电池的工作原理如图，下列说法不正确的是
A．工作过程中由厌氧室分别向缺氧室和好氧室迁移
B．理论上，厌氧室消耗1 mol，外电路转移24 mol e-
C．缺氧室中电极发生的反应为
D．好氧室在电极上得电子的微粒有和
【答案】D
【解析】A．该装置为原电池，阳离子移向正极，左侧缺氧室和右侧好氧室均为正极，则由厌氧室分别向缺氧室和好氧室迁移，故A正确；
B．厌氧阳极上葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO2和H+，电极反应式为C6H12O6+6H2O-24e-═6CO2+24H+，消耗1 mol，外电路转移24 mol e-，故B正确；
C．左侧缺氧室NO→N2中N元素化合价降低，得电子发生还原反应，电极反应式为2NO+12H++10e-=N2↑+6H2O，故C正确；
D．“由图可知，厌氧阳极上提供的电子分别转移到“好氧阴极”和“缺氧阴极”上，并且“好氧阴极”发生反应为O2+4e-+4H+=2H2O，电极附近还发生+3H2O-8e-=NO+10H+，其中失电子，故D错误；
故选：D。
知识点03 电解池
电解池
1、电解池：一种将电能转化为化学能的装置。
2、电解：电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极发生氧化还原反应过程。
3、电解池反应原理：
阴极：与电源负极相连，本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。
阳极：与电源正极相连，发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子
电子的流向：负极—阴极—阳极—正极
电流的流向：正极—阳极—阴极—负极
4、电解反应中反应物的判断——放电顺序
⑴阴极
A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。
B.阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表：K+
A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ＞ OH- ＞ NO3- 等含氧酸根离子 ＞F-
B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。
原电池和电解池的比较：
装置
原电池
电解池
实例
原理
原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经过导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行
使电流通过电解质溶液而在阴,阳两极上引起氧化还原反应的过程.
形成条件
①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反应。
①电源；
②电极（惰性或非惰性）；
③电解质（水溶液或熔化态）。
反应类型
自发的氧化还原反应
非自发的氧化还原反应
电极名称
由电极本身性质决定：
正极：材料性质较不活泼的电极；
负极：材料性质较活泼的电极。
由外电源决定：
阳极：连电源的正极；
阴极：连电源的负极；
电极反应
负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）
正极：2H++2e-=H2↑（还原反应）
阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应）
电子流向
负极(外电路) →正极
阳极→电源正极
阴极←电源负极
电流方向
正极(外电路) →负极
阳极←电源正极
阴极→电源负极
能量转化
化学能→电能
电能→化学能
应用
①抗金属的电化腐蚀；
②实用电池。
①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。
5、电解原理的应用
（1）、铜的电解精炼
阳极（粗铜棒）：Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（精铜棒）：Cu2＋＋2e－＝Cu
电解质溶液：含铜离子的可溶性电解质
分析：因为粗铜中含有金、银、锌、铁、镍等杂质，电解时，比铜活泼的锌、铁、镍会在阳极放电形成阳离子进入溶液中，Zn－2e－ = Zn2+ 、Fe－2e－ = Fe2+ 、Ni－2e－ =Ni2+，Fe2+、Zn2+、Ni2+不会在阴极析出，最终留存溶液中，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均会改变。还原性比铜差的银、金等不能失去电子，它们以单质的形式沉积在电解槽溶液中，成为阳极泥。阳极泥可再用于提炼金、银等贵重金属。
（2）、电镀
阳极（镀层金属）：Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（镀件）：Cu2＋＋2e－＝Cu
电镀液：含镀层金属的电解质
分析：因为由得失电子数目守恒可知，
阳极放电形成的Cu2＋离子和阴极Cu2＋离子放电的量相等，所以电解质溶液的浓度、质量、pH均不会改变。
注意：
A、电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极，待镀金属制品为阴极，含镀层金属离子为电镀液。
B、电镀过程的特点：牺牲阳极；电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。
（3）电解饱和食盐水——氯碱工业
氯碱工业所得的NaOH、Cl 2 、H2 都是重要的化工生产原料，进一步加工可得多种化工产品，涉及多种化工行业，如：有机合成、医药、农药、造纸、纺织等，与人们的生活息息相关。
阳极：石墨或金属钛 2Cl――2e＝Cl2↑
阴极：铁网 2H＋＋2e＝H2↑
电解质溶液：饱和食盐水
总方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
分析：在饱和食盐水中接通直流电源后，溶液中带负电的OH—和Cl—向阳极移动，由于Cl—比OH—容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出；溶液中带正电的Na+和H+向阴极移动，由于H+比Na+容易失去电子，在阴极被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子放出；在阴极上得到NaOH。
（1）饱和食盐水的精制：
原因：除去NaCl中的MｇCl2、Na2SO4等杂质，防止生成氢氧化镁沉淀影响
溶液的导电性，防止氯化钠中混有硫酸钠影响烧碱的质量。试剂加入的顺序：先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加入过量的Na2CO3，过滤，加盐酸调节pH为7。
（2）隔膜的作用：防止氢气和氯气混合发生爆炸；防止氯气和氢氧化钠反应影响烧碱的质量。
（4）、电解法冶炼活泼金属：
（1）电解熔融的氯化钠制金属钠：
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
（2）电解熔融的氯化镁制金属镁：
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑
（3）电解熔融的氧化铝制金属铝：
2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑
分析：在金属活动顺序表中K、Ca、Na、Mg、Al等金属的还原性很强，这些金属都很容易失电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，只能用电解其化合物熔融状态方法来冶炼。
注意：电解熔融NaCl和饱和NaCl溶液的区别；不能用MgO替代MgCl2的原因；不能用AlCl3替代Al2O3的原因。
【即学即练3】
Fe3O4中含有亚铁离子、铁离子，分别表示为Fe(II)、Fe(III)，以Fe3O4/Pd为催化材料，可实现用H2消除酸性废水中的致癌物，其反应过程示意图如图所示，下列说法错误的是
A．用该法处理后水体的pH降低。
B．反应过程中被Fe(II)还原为N2
C．Pd上发生的电极反应为
D．Fe(II)与Fe(III)的相互转化起到了传递电子的作用
【答案】A
【解析】A．总反应为，用该法处理后，由于消耗水体中的氢离子，故pH升高，A错误；
B．反应过程中被Fe(II)还原为N2，B正确；
C．根据分析可知，Pd上发生的电极反应为，C正确；
D．由图中信息可知，Fe(II)与Fe(III)是该反应的催化剂，其相互转化起到了传递电子的作用，D正确；
故答案选A。
知识点04 化学电源的分类
一次电池普通干电池大都是锰锌电池，中间是正极碳棒，外包石墨和二氧化锰的混合物，再外是一层纤维网.网上涂有很厚的电解质糊，其构成是氯化氨溶液和淀粉，另有少量防腐剂。最外层是金属锌皮做的筒，也就是负极，电池放电就是氯化氨与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒。
蓄电池又称为二次电池，是指放电之后可再充电反复使用的化学电池，如作为机动车电源的铅酸蓄电池、广泛使用的锂离子电池等都属于二次电池。
燃料电池是将氢气、甲醇等燃料的化学能直接转化成电能的化学电池，其燃料可以从外部供给，从而可以长期不间断的工作，大大的提高了燃料的利用率，例如氢燃料电池、甲醇燃料电池就是一些高校、环境友好的燃料电池。
【即学即练4】
2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标，如图是某科研团队设计的光电催化反应器，可由制得异丙醇。其中A、B均是惰性电极，下列说法正确的是
A．A为负极
B．若A极产生4g，则B极产生16g
C．电子从B极通过合成蛋白质纤维膜到A极
D．A极上参与的反应为：
【答案】D
【解析】A．B极氧元素价态升高失电子，发生氧化反应，故B极为负极，A错误；
B．A极为正极，二氧化碳和氢离子都在正极放电，根据得失电子数守恒可知，A极反应式：2H++ 2e-=H2↑，若A极产生4g(2mol)，B极反应式：2H2O-4e-=O2↑+4H+则B极产生氧气的质量大于 ， B错误；
C．原电池工作时，电子从负极(B)经外电路流向正极(A)，不经过合成蛋白质纤维膜，C错误；
D．A极为正极，二氧化碳和氢离子都在正极放电，电极反应式为，D正确；
答案选D。
常见考法
常见考法一 原电池中的涉及氧化还原反应及计算
【例1】某种利用垃圾渗透液发电的装置示意图如图所示。工作时，下列说法中不正确的是
A．盐桥中向Y电极移动
B．该装置将化学能转化为电能
C．电子由X电极沿导线流向Y电极
D．Y电极发生的反应为，周围增大
【答案】A
【解析】A．NH3转化为N2，氮元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，X电极作负极；转化为N2，氮元素化合价降低，得电子，发生还原反应，Y电极作正极，盐桥中Cl-向负极(X电极)移动，故A错误；
B．垃圾在微生物的作用下，发生氧化还原反应，形成了原电池，化学能转化为电能，故B正确；
C．根据分析可知X电极作负极，Y电极作正极，电子由负极(X电极)沿导线流向正极(Y电极)，故C正确；
D．Y电极为正极，发生的电极反应为，反应生成氢氧根离子，pH增大，故D正确；
故选A。
【同步练习1】直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极Ⅰ为负极
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异
【答案】B
【解析】A．电极Ⅰ为负极，A正确；
B．电极Ⅱ为正极发生还原反应：，B错误；
C．电池总反应为：，C正确；
D．该电池的设计利用了在酸碱性不同条件下氧化性、还原性的差异，D正确；
故选B。
常见考法二 如何构成原电池
【例2】电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是和，电解质溶液为溶液，总反应式为。下列说法不正确的是
A．是正极，是负极
B．工作时，电池负极区溶液减小
C．工作时，电极上反应式为
D．工作时，电子由极经外电路流向极
【答案】C
【解析】结合总反应为Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag，可知Zn发生失去电子的氧化反应，为负极，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2；氧化银发生得到电子的还原反应，为正极，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，据此分析解答。
A．由分析可知锌是负极，氧化银是正极，A正确；
B．负极上电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，由于氢氧根离子参加反应而导致负极附近氢氧根离子浓度降低，负极区溶液的pH减小，B正确；
C．氧化银作正极，得电子，结合总反应可知正极反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-，C错误；
D．锌作负极，氧化银作正极，电子从负极锌沿导线流向正极氧化银，D正确；
故选C。
【同步练习2】我国最近在太阳能光电催化——化学耦合分解硫化氢的研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是
A．该工艺中光能最终主要转化为化学能
B．该装置工作时，由a极区流向b极区
C．a极上发生的电极反应为
D．a极区无需补充含和的溶液
【答案】C
【解析】根据图示，b极上氢离子转化为氢气，得电子，发生还原反应，a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，氢离子通过质子交换膜向b电极移动，据此分析解答。
A．该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，故A正确；
B．根据图示，该装置工作时，H+由b极区放电生成氢气，由a极区流向b极区，故B正确；
C．a极上亚铁离子转化为铁离子，失电子，发生氧化反应，电极反应为Fe2+-e- = Fe3+，故C错误；
D．a极区Fe2+和Fe3+可相互转化，不需补充含Fe2+和Fe3+的溶液，故D正确；
故选C。
常见考法三 燃料电池
将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是
A．上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质
B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用
C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-=2CO2↑＋3H2O
D．以KOH溶液作电解质溶液，甲烷燃料电池的正极反应O2＋2H2O＋4e-=4OH-
【答案】C
【解析】A．燃料电池中，燃料做负极，负极反应物可以是氢气、甲烷、乙醇等物质，A正确；
B、航天飞行器中氢氧燃料电池的总反应为O2+2H2=2H2O，反应产物是水，经过处理之后可供宇航员使用，B正确；
C、乙醇燃料电池的电解质用KOH时，生成的二氧化碳会和其反应生成碳酸盐，负极发生反应C2H5OH-12e-+16OH-=2+11H2O，C错误；
D、燃料电池中正极上氧气得电子，碱性环境下，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，D正确；
故答案为：C。
【同步练习3】
某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能，其结构与工作原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．该装置将电能转化为化学能
B．电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ
C．在电解液中迁移的微粒X可能是电子
D．电极Ⅱ的电极反应式可能是：O2+H2O+4e-→4OH-
【答案】B
【解析】从图中可以看出，电极Ⅰ中CH3CH2OH转化为CH3COOH，-CH2-中的C元素由-1价升高到+3价，则其为负极；电极Ⅱ中O2得电子产物与电解质作用生成H2O，其为正极。负极反应为CH3CH2OH-4e-+H2O→CH3COOH+4H+，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O。
A．由分析可知，电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，则该装置为原电池，将化学能转化为电能，A不正确；
B．在原电池中，电流由正极沿导线流入负极，则该装置中，电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ，B正确；
C．在电解液中，负极产生H+，电解质溶液中的H+通过分隔膜迁移到正极，所以微粒X是H+，电子不可能在溶液中迁移，C不正确；
D．由分析知，电极Ⅱ的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，D不正确；
故选B。
分层提分
题组A 基础过关练
1．如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是
A．b电池是碱性锌锰电池 B．二者的电极反应不完全相同
C．两种电池都是一次电池 D．两种电池的负极反应式都是
【答案】D
【分析】a电池为普通锌锰电池，总反应为：，则负极反应为：，正极反应为：；b电池为碱性锌锰电池，总反应为：，则负极反应为：，正极反应为：，据此分析作答。
【解析】A．由分析可知，b电池的电解质为KOH，是碱性锌锰电池，A项正确；
B．由分析可知，二者的电极反应不完全相同，B项正确；
C．一次电池是放电后不能再充电使其复原的电池，普通锌锰电池和碱性锌锰电池都是一次电池，C项正确；
D．a电池的负极反应为，b电池的负极反应为，D项错误；
答案选D。
2．一种可逆电池实现了对的高效可逆利用，其原理如图所示。下列说法中错误的是
A．转化为过程中，多孔电极的电势低于电极
B．充电时，电极反应式为
C．多孔电极可能具有催化作用，使更易转化为，同时防止放电
D．当外电路通过电子时，双极膜中离解水的物质的量为
【答案】A
【解析】A．CO2转化为HCOOH时为放电过程，Zn电极为负极，多孔Pd电极为正极，负极电势较低，即多孔电极的电势高于电极，A错误；
B．充电时，Zn为阴极，得到电子，电极反应为，B正确；
C．由分析，多孔电极为正极，正极H+也可放电生成H2，结合电池原理图可推知Pt电极可能具有催化作用，使更易转化为，同时防止放电，C正确；
D．复合膜层间的H2O解离成H+和OH-，根据总的电极反应：Zn+2OH-+2H2O+CO2=+HCOOH，锌的化合价从0价升高到+2价，外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol H2O解离，D正确；
答案选A。
3．新一代电池体系是化学、物理等学科的基础理论研究与应用技术的前沿。锂硒电池具有优异的循环稳定性。下列有关说法不正确的是
A．电极I为该电池的负极，被氧化
B．电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2
C．锂硒电池放电时正极的电极反应式为2Li++xSe+2e-=Li2Sex
D．该电池放电时，电子由电极I经电解质溶液通过LAGP隔膜流向电极II
【答案】D
【解析】A．电极I上Li失电子，为该电池的负极，被氧化，故A正确；
B．电极材料Se可由SO2通入亚硒酸(H2SeO3)溶液中反应制得，H2SeO3中Se得电子，作氧化剂，二氧化硫作还原剂，H2SeO3中Se为+4价，反应为：H2SeO3+2SO2+H2O=Se+2H2SO4则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2，故B正确；
C．锂硒电池放电时Se失电子，正极的电极反应式为：2Li++xSe+2e-=Li2Sex，故C正确；
D．该电池放电时，电子不能进入溶液，故D错误；
故选：D。
4．化学与我们的生活息息相关，下列说法错误的是
A．钙钛矿太阳能电池和锂离子电池的工作原理不同
B．燃料电池是利用燃料和氧气反应，将化学能转化为电能的化学电
C．补充氟元素能够防止龋齿，应当大力提倡使用含氟牙膏源
D．使用纯碱溶液清洗餐具比使用洗涤剂更环保
【答案】C
【解析】A．钙钛矿太阳能电池和锂离子电池的工作原理不同，选项A正确；
B．燃料电池是利用燃料和氧气反应，将化学能转化为电能的化学电源，选项B正确；
C．氟元素摄入过多会导致氟斑牙，因此水中含氟量较高的地区的人不适合用含氟牙膏，选项C错误；
D．洗涤剂长期使用对人体有害，碳酸钠无毒，油脂在碳酸钠中水解成可溶于水的物质，选项D正确；
答案选C。
5．一种检测空气中甲醛含量的电化学传感器的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．传感器工作时，工作电极为原电池的正极
B．工作时，通过交换膜向工作电极附近移动
C．工作时，对电极上的反应式为
D．当导线中通过电子，进入传感器的甲醛为
【答案】C
【解析】电化学传感器工作时，HCHO在工作电极上发生失电子的氧化反应生成CO2，工作电极作负极，对电极作正极，负极反应为HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，O2在正极上得电子生成H2O，正极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，原电池工作时，电子由负极流出经导线流向正极，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
A．由上述分析可知，传感器工作时，工作电极为负极，对电极作正极，A错误；
B．传感器工作时，工作电极为负极，对电极作正极，阳离子移向正极，即H+通过交换膜向对电极附近移动，B错误；
C．传感器工作时对电极为正极，正极上的反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，C正确；
D．负极反应式为HCHO+H2O-4e-=CO2+4H+，电路中转移1.2×10-6mol电子时，消耗HCHO的物质的量为3×10-7mol，则HCHO质量为3×10-7mol×30g/mol=9×10-3mg，D错误；
故答案选C。
6．回答下列问题
(1)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为___________。
A．铝片、铝片 B．铜片、铜片 C．铝片、铜片 D．铜片、铝片
(2)雾霾中含有氮的氧化物，利用反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)制作如图所示的电池，用以消除氮氧化物的污染。电极甲是___________极，电池工作时，OH－定向移向___________电极(填“甲”或“乙”)，写出负极电极反应式：___________，若一段时间内测得外电路中有1.2mol电子通过，则负极比正极产生的气体多___________L(标准状况下)。
【答案】(1)D
(2) 负 甲 2NH3−6e－＋6OH－＝6H2O＋N2 1.12
【解析】（1）将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，Al浓硝酸发生钝化，Cu和浓硝酸反应，因此Cu为负极，Al为正极，一组插入烧碱溶液中，Al与氢氧化钠溶液反应，Cu与氢氧化钠溶液不反应，Al为负极，Cu为正极，因此在这两个原电池中，负极分别为Cu和Al；故答案为：D。
（2）雾霾中含有氮的氧化物，利用反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)制作如图所示的电池，用以消除氮氧化物的污染。
分析反应NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)，二氧化氮中氮化合价降低，在原电池中作正极，氨气中氮化合价升高，在原电池中作负极，因此电极甲是负极，电池工作时，根据原电池“同性相吸”，则OH－定向移向负极即甲电极，则负极电极反应式：2NH3−6e－＋6OH－＝6H2O＋N2，正极电极反应式为2NO2＋8e－＋4H2O＝N2＋8OH－，若一段时间内测得外电路中有1.2mol电子通过，负极生成0.2mol氮气，正极生成0.15mol，则负极比正极产生的气体多0.05mol，标准状况下0.05mol×22.4 L∙mol−1＝1.12L；故答案为：负；甲；2NH3−6e－＋6OH－＝6H2O＋N2；1.12。
题组B 能力提升练
7. “太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为电极，b为Pt电极，c为电极，电解质溶液为的溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有保护。下列关于该电池的说法正确的是
A．若用导线连接b、c，b电极附近pH增大，可实现太阳能向电能转化
B．若用导线连接b、c，c电极为正极，可实现转化为
C．若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH减小
D．若用导线连接a、c，则c电极的电极反应式为
【答案】C
【解析】A．用导线连接b、c，b电极发生O2→H2O，为正极，电极反应式为O2+4H++4e−=2H2O，b电极附近pH增大，可实现化学能向电能转化，故A错误；
B．c电极为负极，发生反应：HxWO3−xe−=WO3+xH+，可实现HxWO3转化为WO3，故B错误；
C．由图可知，连接a、c时，a电极上H2O→O2，发生失电子的氧化反应，则a电极为负极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成H+，a电极附近pH减小，故C正确；
D．由图可知，连接a、c时，a电极为负极，c电极为正极，正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为WO3+xH++xe−=HxWO3，故D错误；
答案选C。
8．《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示。下列说法正确的是
A．a极为正极，发生还原反应
B．X膜为阳离子交换膜
C．当外电路通过4mole-时，消耗22.4LO2
D．该装置可实现化学能与电能间的完全转化
【答案】B
【解析】本题中通入H2的a极发生氧化反应，是原电池的负极，其电极反应式为：H2-2e-=2H+。通入O2的b极发生还原反应，是原电池的正极，考虑到最终产物为H2O2，故其电极反应式为：H2O+O2+2e-=HO+OH-。负极生成的H+通过阳离子交换膜进入到电解质中，正极生成的HO通过阴离子交换膜进入到电解质中，二者结合得到H2O2。据此可分析各个选项。
A．在该原电池中，a极通入氢气，发生氧化反应，是原电池的负极，A错误；
B．a极生成的H+需要穿过X膜进入到电解质中与HO结合，X膜是阳离子交换膜，B正确；
C．当外电路流过4mol e-时，根据b极的电极反应式可知需要消耗2mol O2，但本题中未指明是否为标准状况，不能确定O2体积一定为44.8L，C错误；
D．原电池不可能实现化学能与电能的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能，D错误；
答案选B。
9．有关电化学知识的描述正确的是
A．理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
B．某原电池反应为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，当负极质量减少6.4克时装置中流经电解质溶液的电子为0.2mol
C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
D．CaO+H2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
【答案】A
【解析】A．构成原电池的条件是自发的发生氧化还原反应，所以理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池，A正确；
B．电子不能经过溶液传导，只能在外电路传导，电解质溶液中通过离子的移动导电，B错误；
C．原电池的两极，可能是由活动性不同的两种金属组成，也可能是由一种较活泼的金属和导电的非金属组成，C错误；
D．能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，D错误；
答案选A。
10．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是
A．工作时负极区溶液的pH减小
B．电池工作时，电子由Zn极通过外电路流向MnO2极
C．电池负极的电极反应式为：2MnO2(s)+2e-+H2O(l)=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
【答案】C
【解析】锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：，其中Zn元素化合价升高，被氧化，作电池的负极，电极反应式为，则作为电池的正极，其电极反应式为；
A．根据电池的总反应可知，Zn元素化合价升高，被氧化，作电池的负极，电极反应式为，降低，pH减小，故A正确；
B．电池工作时，电子从负极流出，经外电路流向正极，该电池中Zn为负极，作为电池的正极，即电子由Zn极通过外电路流向MnO2极，故B正确；
C．根据电池的总反应可知，Zn元素化合价升高，被氧化，作电池的负极，电极反应式为，故C错误；
D．根据负极电极反应式，外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小，故D正确；
故选C。
11．关于如图所示装置的叙述中正确的是
A．铜是正极
B．溶液中的Fe3+向铜棒移动
C．电子从铜片经导线流向碳棒
D．碳棒上有红色铜生成
【答案】C
【解析】因为Cu的金属活动性大于C，且Cu能与FeCl3溶液发生反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，所以Cu作负极，C作正极。
A．由分析可知，铜是负极，A不正确；
B．由分析可知，铜棒为负极，碳棒为正极，电池工作时，溶液中的Fe3+向碳棒移动，B不正确；
C．电池工作时，电子由负极沿导线流向正极，即从铜片经导线流向碳棒，C正确；
D．碳棒为正极，发生反应Fe3++e- =Fe2+，则没有红色铜生成，D不正确；
故选C。
12．锌—空气电池(原理如下图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是
A．将电能转化为化学能 B．氧气在石墨电极上发生还原反应
C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极 D．该电池放电时OH—向石墨电极移动
【答案】B
【解析】由图可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极。
A．由分析可知，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误；
B．由分析可知，石墨电极为电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；
C．由分析可知，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，故C错误；
D．由分析可知，锌电极为电池的负极，石墨电极为电池的正极，则电池放电时阴离子氢氧根离子向锌电极移动，故D错误；
故选B。
13．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理为Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag，其装置如图所示。下列说法不正确的是
A．锌是负极
B．Zn 电极的电极反应式：Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2
C．Ag2O 电极发生氧化反应
D．电子从锌电极经外电路转移到Ag2O电极
【答案】C
【解析】A．活泼金属锌为负极，A正确；
B．碱性条件下，负极Zn电极上发生的反应为：Zn-2e-＋2OH-=Zn(OH)2，B正确；
C．Ag2O电极是电源的正极，发生的反应为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，发生还原反应，C错误；
D．活泼金属锌为负极，．Ag2O电极是电源的正极，电子由负极向正极移动，D正确；
故选C。
14.能源、资源问题是当前人类社会面临的一项重大课题。直接利用物质燃烧提供热能在当今社会仍然占很大比重，但存在利用率低的问题。燃料电池将能量转化效率比直接燃烧效率高，H2、CH4、CH3OH都是重要的能源物质。
(1)其中氢氧燃料电池是常见的燃料电池，如图为氢氧燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。
①使用时，空气从_____口通入(填“A”或“B”)；负极是_____(填“a”或“b”)。电流由_____流向_____(填“a”或“b”)。其总反应方程式为_____，在碱性条件下，负极反应式为_____。
②假设使用的“燃料”是甲烷(酸性条件下)，a极的电极反应为：_____。
(2)某同学设计如图的原电池，负极实验现象为_____，则正极的电极反应式为：_____，当导线中有3.01×1023个电子流过，溶液质量变化为_____g。
(3)能把硫酸铜溶液改成氢氧化钠溶液吗_____(填“能”或“不能”)，为什么_____。
【答案】(1) B a b a 2H2+O2=2H2O H2-2e-+2OH-=2H2O CH4-8e-+10OH-=+7H2O
(2) 铁不断溶解 Cu2++2e-=Cu 2 g
(3) 不能 没有自发进行的氧化还原反应
【解析】（1）①根据图示可知：在氢氧燃料电池中，电子是由电极a通过电流计A流向电极b，则a电极为负极，A口通入H2；b为正极，B口通入空气。因此使用时空气从B口通入；电流方向规定是正电荷的移动方向，则电流由正极b流经电流计A向负极a；氢氧燃料电池反应的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O；在碱性条件下H2失去电子产生的H+与溶液中的OH-结合形成H2O，则在碱性条件下，负极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O；
②假设使用的“燃料”是甲烷(酸性条件下)，负极a极上CH4失去电子变为CO2气体，则负极a的电极反应为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；
（2）在该原电池中，Fe为负极，Fe失去电子变为Fe2+进入溶液，因此会看到负极铁不断溶解，因而负极质量会不断减少；在正极石墨上Cu2+得到电子被还原为单质Cu：Cu2++2e-=Cu，总反应方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，根据总反应方程式可知：每反应转移2 mol电子，溶解56 g Fe变为Fe2+进入溶液，同时会由1 mol Cu2+得到电子析出64 g Cu，使溶液的质量减轻64 g，则溶液质量减轻△m=64 g-56 g=8 g。现在导线中有3.01×1023个电子流过，n(e-)=，则溶液质量减轻△m=；
（3）若把硫酸铜溶液换成氢氧化钠溶液，则无发自发进行的氧化还原反应，不能形成原电池。
15．回答下列问题：
(1)将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。电极b作____极，表面发生的电极反应为____。
(2)浓差电池中的电动势是由于电池中存在浓度差而产生的。某浓差电池的原理如图所示，该电池从浓缩海水中提取LiCl的同时又获得了电能。
①X为____极，Y极反应式为_____。
②Y极生成1molCl2时，____molLi+移向____(填“X”或“Y”)极。
(3)一种以肼(N2H4)为液体燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质。负极反应式为____；正极反应式为____。
(4)Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl+Mg=Mg2++2Ag+2Cl-。
①负极反应式为_____；
②正极反应式为_____。
【答案】(1) 正 CO2+2e-+2H+=HCOOH
(2) 正 2Cl--2e-=Cl2 2 X
(3) N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O O2+4e-+2H2O=4OH-
(4) Mg-2e-=Mg2+ 2AgCl+2e-=2Ag+2Cl-
【解析】（1）在原电池中，电极b中CO2得电子转化为HCOOH，所以电极b是正极，电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH；
（2）①电极X加入稀盐酸，H+得电子生成H2，所以电极X是正极，Y电极是负极，电极反应为2Cl--2e-=Cl2；②Y极生成1molCl2时，由负极电极反应可知，负极失去2mol电子，根据电荷守恒，2molLi+移向正极；
（3）该燃料电池N2H4失电子生成N2做负极，电极反应N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，O2得电子转化为OH-做正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；
（4）Mg－AgCl电池的电解质为海水，Mg做负极，电极反应为Mg-2e-=Mg2+；AgCl做正极，电极反应为2AgCl+2e-=2Ag+2Cl-
16．高锰酸钾和双氧水都是常见的消毒试剂，在日常生活和工业生产中都有广泛的应用。回答下面问题：
(1)H2O2是一种二元弱酸，与反应的化学方程式为，写出H2O2的电离方程式_______(只写第一步)。在酸性条件下H2O2的分解速度变大，利用平衡移动的原理进行解释：_______。
(2)新型甲醇和O2燃料电池，利用甲醇和水做燃料，装置如下图所示：
①a处的多孔碳电极是_______(填“正极”或“负极”)，发生的电极反应是_____。
②b处的多孔碳电极上发生的电极反应____。有1mol甲醇发生反应转移的质子数是_____。
(3)现有燃料电池，装置如下图所示：
①关闭电键K，电流表指针发生偏转。A电极是Al，写出A电极的电极反应式_______，反应后B电极区溶液的pH_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②电子从_______电极流向_______电极(填“A”或“B”)。
(4)某化学兴趣小组为了探究KMnO4与H2O2氧化性强弱，设计了如下实验装置：
①当闭合电键K时，电流表指针向左偏转，甲烧杯中溶液颜色逐渐变浅，则石墨电极a上发生_______反应(填“氧化”或“还原”)，石墨电极b上发生的电极反应为_______。
②反应一段时间后，向甲烧杯中滴加KOH溶液，同时向乙烧杯中滴加硫酸溶液，发现电流表指针逐渐翻转，最后向右偏转，说明KMnO4与H2O2氧化性与_______有关。
【答案】(1) H2O2⇌H++HO 酸性条件增大了H+浓度，使H2O2的电离平衡逆向移动，增大了H2O2的浓度，分解反应速率增大
(2) 正极 O2+4H++4e-=2H2O CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+ 6
(3) Al+4OH--3e-=+2H2O 增大 A B
(4) 还原 HO-2e-+OH-=O2↑+H2O 溶液的酸碱性和浓度有关
【解析】（1）H2O2是一种二元弱酸，分两步电离，第一步H2O2电离生成的电离方程式：；在酸性条件下H2O2的分解速度变大的原因是：酸性条件增大了H+浓度，使H2O2的电离平衡逆向移动，增大了H2O2的浓度，分解反应速率增大；
（2）①a处O2生成H2O，氧元素化合价降低，得电子发生还原反应，则多孔碳电极是正极，介质为酸性，则电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O；
②b处CH3OH反应生成CO2，碳元素化合价升高，失电子发生氧化反应，发生的电极反应式为：CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；碳元素化合价从-2升高至+4，则1mol甲醇发生反应转移的质子数是6NA；
（3）①关闭电键K，形成原电池装置，A电极是Al，Al和NaOH反应失电子生成偏铝酸根离子，A电极的电极反应式为：Al+4OH--3e-=+2H2O；B电极的反应式为：，氢氧根离子浓度增大，则反应后B电极区溶液的pH增大；
②电子从负极流向正极，Al为负极，石墨为正极，则电子从A电极流向B电极；
（4）①当闭合电键K时，电流表指针向左偏转，甲烧杯中溶液颜色逐渐变浅，说明发生还原反应生成Mn2+，则石墨电极a上发生还原反应，石墨电极b为负极，失电子生成氧气，发生的电极反应为-2e-+OH-=O2↑+H2O；
②反应一段时间后，向甲烧杯中滴加KOH溶液，同时向乙烧杯中滴加硫酸溶液，发现电流表指针逐渐翻转，最后向右偏转，说明KMnO4与H2O2氧化性与溶液的酸碱性和浓度有关有关。
题组C 培优拔尖练
17．一种水性电解液离子选泽双隔膜电池如下图所示，已知在KOH溶液中，以存在。电池放电时，下列说法不正确的是
A．电极反应：
B．Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．若有1molZn参与反应，则有1mol发生迁移
D．电池总反应：
【答案】C
【解析】A．MnO2电极做正极，电极反应为：，A正确；
B．Ⅰ区的通过隔膜向Ⅱ区迁移，Ⅱ区中 K2SO4溶液的浓度增大，B正确；
C．放电时锌电极是负极，负极发生电极反应为：，所以当1molZn参与反应时，理论上有2mol K+发生迁移，C错误；
D．保持正负极得失电子数相同，将正负极反应相加即可得总反应为：，D正确；
故选C。
18．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是
A．火力发电
B．碱性锌锰电池
C．电解饱和食盐水
D．氢氧燃料电池
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A．火力发电将化学能转化为内能，再由内能转化为动能，由动能转化为电能，故A不符合题意；
B．碱性锌锰电池将化学能转化为电能，故B不符合题意；
C．电解饱和食盐水为电解池装置，将电能转化为化学能，故C符合题意；
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能，故D不符合题意；
故选C。
19．验证牺牲阳极法，实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是A．对比①②，可能将Fe氧化
B．对比②③，可以判定Zn保护了Fe
C．用酸性溶液代替溶液，也可验证牺牲阳极法
D．将Zn换成Cu，用①的方法无法判断Fe比Cu活泼
【答案】C
【解析】A．①②相比较，可知铁棒表面被氧化，但溶液中没有亚铁离子，可能的原因为K3[Fe（CN）6]将Fe氧化，A正确；
B．②中铁没有被腐蚀，而③铁腐蚀，可说明铁连接锌后，锌保护了铁，B正确；
C．由于电解质溶液中含有Cl-，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故用KMnO4酸性溶液代替K3[Fe(CN)6]溶液，即使溶液褪色也不能说明生成了Fe2+，且酸性高锰酸钾溶液本身也能氧化Fe，故不可验证牺牲阳极法， C错误；
D．实验①可说明铁被氧化，说明方法存在缺陷，不能比较金属的活泼性，则换成铜，也不能证明金属的活泼性，D正确；
故答案为：C。
20．铜锌原电池的装置如下图，其中盐桥为内含的琼脂凝胶，下列说法不正确的是
A．是负极反应物，发生氧化反应 B．电子从锌片流向铜片
C．铜电极上发生反应 D．盐桥中进入溶液
【答案】D
【解析】由图可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜。
A．由分析可知，锌为原电池的负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，故A正确；
B．由分析可知，锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，电子从锌片流向铜片，故B正确；
C．由分析可知，铜为正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，电极反应式为，故C正确；
D．由分析可知，锌为原电池的负极，铜为正极，则电池工作时，盐桥中的氯离子进入硫酸锌溶液，故D错误；
故选D。
21．化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：
序号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验
现象
铁钉周边出现_________色
锌片周边未见明显变化
铁钉周边出现蓝色
铜片周边略显红色
下列说法不正确的是A．实验Ⅰ中铁钉周边出现红色
B．实验I中负极的电极反应式：
C．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
D．对比实验I、Ⅱ可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀
【答案】B
【解析】A．实验Ⅰ中锌做负极，铁做正极，铁钉极氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，溶液显碱性周边出现红色，故A正确；
B．实验I中锌做负极，负极的电极反应式：，故B错误；
C．实验Ⅱ中铜不活泼，铜作正极，正极的电极反应式：，故C正确；
D．对比实验I、Ⅱ可知，锌能保护铁，而铜铁形成原电池会加速铁锈蚀，故生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀，故D正确；
故选B。
22．日常所用锌—锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状作电解质，电极反应：，。下列说法不正确的是
A．锌筒为负极反应物 B．糊状起到离子导体的作用
C．为正极材料 D．干电池可实现化学能向电能的转化
【答案】C
【解析】锌-锰干电池的电极分别为锌筒和石墨棒，以糊状NH4Cl作电解质，电极反应：Zn-2e-═Zn2+，2MnO2+2+2e-═Mn2O3+2NH3+H2O，Zn作负极，石墨碳棒电极为正极，原电池工作时，电子由负极经过导线流向正极，据此分析解答。
A．干电池中较活泼的金属锌作负极，故A正确；
B．糊状NH4Cl起到离子导体的作用，阴阳离子定向移动形成电流，故B正确；
C．干电池工作时，正极材料是石墨棒，故C错误；
D．干电池是一次电池，可实现化学能向电能的转化，故D正确；
故选：C。
23．铜锌原电池是人类最早研究的化学电源之一，其简易装置如图所示，可观察到的现象是锌片溶解，铜片表面产生气泡，电流计指针偏向铜电极，根据上述原理，以下各种原电池的分析正确的是
选项
A
B
C
D
装置
分析
Al电极为负极，H+在该极发生还原反应
电流计指针偏向Al，溶液中的OH-移向Mg电极
电流由Cu电极流向Zn电极，Cu片表面产生气泡
电子由Fe电极流向Cu电极，Fe发生氧化反应
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】A．该原电池中Al易失电子作负极，石墨作正极，H+在正极上得电子发生还原反应，故A错误；
B．Mg、Al和NaOH溶液构成原电池，该碱溶液中Al易失电子作负极，则Mg作正极，电解质溶液中Na+移向正极，OH-移向负极，故B错误；
C．该装置缺少盐桥，未形成闭合回路，没有电流产生，故C错误；
D．Fe、Cu和硫酸铜溶液构成原电池，活泼金属Fe做负极，Cu做正极，Fe失去电子，发生氧化反应，电子由负极即Fe电极经过外电路流向正极即Cu电极，故D正确；
故选：D。
24．下列化学反应的原理不能设计成原电池的是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】放热的氧化还原反应可以设计为原电池，据此分析解答。
A．H2与Cl2反应产生HCl的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，该反应可以设计为原电池，A不符合题意；
B．C完全燃烧的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，因此反应属于氧化还原反应，故该反应可以设计为原电池，B不符合题意；
C．酸、碱中和反应是放热反应，但反应过程中元素化合价不变，因此该反应不能设计为原电池，C符合题意；
D．FeCl3与Cu反应产生FeCl2和CuCl2，该反应是氧化还原反应，反应发生放出热量，因此可以设计为原电池，D不符合题意；
故合理选项是C。
25．如图装置所示，是用氢氧燃料电池B进行的某电解实验：
(1)若电池B使用了亚氨基锂(Li2NH)固体作为储氢材料，其储氢原理是：Li2NH+H2=LiNH2+LiH，则下列说法中正确的是_____。
A．Li2NH中N的化合价是-1
B．该反应中H2既是氧化剂又是还原剂
C．Li+和H+的离子半径相等
D．此法储氢和钢瓶储氢的原理相同
(2)在电池B工作时：
①若用固体Ca(HSO4)2为电解质传递H+，则电子由_____极流出，H+向_____极移动。(填“a”或“b”)
②b极上的电极反应式为：____。
③外电路中，每转移0.1mol电子，在a极消耗____L的H2(标准状况下)。
(3)若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则B工作时：
①电解池中X极上的电极反应式是____，在X极这边观察到的现象是_____。
②检验Y电极上反应产物的方法是____。
③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，可实现的实验目的是_____。
【答案】(1)B
(2) a b 1.12
(3) 溶液由无色变为红色 将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成 制备
【解析】（1）A．对于反应，中Li为+1价，H为+1价，则N为-3价，故A错误；
B．已知，从到和 LiH，氢元素部分升高为+1，部分降低为-1，所以既是氧化剂又是还原剂，故B正确；
C．H和Li属于同一主族，离子半径从上到下，依次减小，所以的半径小于的半径，故C错误；
D．对于储氢为化学方法，钢瓶储氢为物理方法，它们的原理不同，故 D 错误；
故填B；
（2）①在原电池中，电子由负极流出，经外电路流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以电子由a极流出，向b极移动，故填a；b；
②石墨电极，即b极，为正极，氧气在正极得电子，电极反应式为，故填；
③装置B为原电池，a极，即多孔不锈钢为电池负极，氢气在负极放电，电极反应式为，外电路中，每转移0.1mol电子，消耗0.05mol氢气，标况下的体积为1.12L，故填1.12；
（3）若A中X、Y都是惰性电极，电解液W是滴有酚酞的饱和NaCl溶液，则该装置为电解饱和食盐水的装置，即氯碱工业，总反应为，阴极(X极)反应式为：，氯离子在阳极放电，即Y极电极反应式为；
①该装置为电解饱和食盐水，电极X与电池a极相连为电解池阴极，电极反应式为，电极X区域有氢氧根离子生成，呈碱性，酚酞遇碱变红，故填；溶液由无色变为红色；
②Y极为阳极，电极反应式为，可用湿润的KI淀粉试纸检验，其操作为：将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成，故填将湿润的KI淀粉试纸靠近Y极出气口，试纸变蓝，则说明有氯气生成；
③若A中其它均不改变，只将电极Y换成铁棒，因氢氧根离子向阳极移动，则Y极电极反应式为，可以制备沉淀，故填制备。
26．铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域也发挥着举足轻重的作用。回答下列问题：
(1)某同学根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)，设计如图所示的原电池。
①两个电极一个是铜，一个是铝，电极X的化学式为_______。
②盐桥中的阴离子向_______(填化学式)溶液中移动。
(2)新型电池中的铝电池类型较多。Li-Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe。放电时的正极反应式为_______。
(3)钢铁发生电化学腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，可以采用电化学手段进行防腐。
①写出钢铁在酸性较强的环境中发生电化学腐蚀的正极反应式：_______。
②为了减缓水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用下图乙所示的方案：
其中连接在铁闸门上的固体材料R可以采用_______(填写字母序号)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
【答案】(1) Cu Al2(SO4)3
(2)2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe## FeS+2e-=S2-+Fe
(3) 2H+ +2e- =H2↑ C
【解析】（1）①根据氧化还原反应：2Al(s)+3Cu2+(aq)=2Al3+(aq)+3Cu(s)设计原电池，Al作负极，则根据装置图可知，电极X为Cu，作正极，电极Y为Al；
②原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子向Al2(SO4)3溶液中移动；
（2）Li－Al/FeS是一种二次电池，其电池总反应为2Li+FeS=Li2S+Fe，由化合价变化可知，Li作负极，FeS作正极，则放电时的正极反应式为2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe或 FeS+2e-=S2-+Fe；
（3）①钢铁在酸性较强的环境中发生电化学腐蚀是析氢腐蚀，在正极石墨电极上，溶液中的H+得到电子变为H2逸出，故正极的电极反应式为2H++2e-=H2↑；
②为了减缓水库铁闸门被腐蚀的速率，在构成的原电池中钢闸门应该为正极，连接在铁闸门上的固体材料R为负极，活动性要比Fe强，且不能与水发生反应。根据金属活动性顺序可知，金属只有Zn符合要求，故选C。
27．请仔细观察下列三种装置的构造示意图。根据要求回答问题：
(1)电解精炼铜(如图1)时，a极材料是_________(填“纯铜”或“粗铜”)；其电解质溶液能否用CuCl2替代？答：_________(“能”或“否”)。
(2)碱性锌锰电池(如图2)的总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2，该电池的负极反应式为_________。若有6.5g锌参与了电池反应，则转移电子的物质的量为_________mol。
(3)铅-硫酸蓄电池(如图3)放电过程中，正极的电极反应式为_________，充电时，Pb电极应接电源的_________极(填“正”或“负”)。
【答案】(1) 纯铜 能
(2) Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 0.2
(3) PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4 +2H2O 负
【解析】（1）与电源正极相连的是阳极，所以b为阳极，精炼铜是粗作阳极，电解质含有可溶的铜盐，可以是硫酸铜、氯化铜和硝酸铜，故答案为：粗铜；能。
（2）负极发生氧化反应,锌失电子,电极反应式为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，0.65g锌是0.01mol，而1mol的锌失去2mol的电子，所以转移电子的物质的量为0.02mol，故答案为：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2；0.02。
（3）铅蓄电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4 +2H2O，充电时是电解池的阴极，与电源的负极相连，故答案为：PbO2+2e-+4H++SO=PbSO4 +2H2O；负。
28．NH3和O2可以形成碱性燃料电池，结构如图所示。
(1)电极A是_______(填“正极”或“负极”)，其电极反应式为_______。
(2)若反应生成28 gN2，则该燃料电池理论上消耗的O2的体积(在标准状况下)为_______L。
(3)若用该电池电解精炼铜，通氧气一端的电极应接_______(填“纯铜”或“粗铜”)。若用CuSO4溶液做电解液电解精练铜，则电解一段时间后CuSO4溶液的浓度_______(填增大、变小、不变)。
【答案】(1) 负极 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
(2)33.6
(3) 粗铜 变小
【解析】（1）根据装置图可知：A电极上NH3失去电子被氧化变为N2，则A电极为负极，则负极A的电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；
（2）28 g N2的物质的量n(N2)=，根据电极反应式：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O可知：每反应产生1 mol N2，反应过程中转移6 mol电子，根据同一闭合回路中电子转移数目相等，可知反应过程中B电极上消耗O2的物质的量n(O2)=，故该燃料电池理论上消耗的O2在标准状况下的体积V(O2)=1.5 mol×22.4 L/mol=33.6 L；
（3）若用该电池电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极。通氧气一端的电极是正极，应接粗铜；
若用CuSO4溶液作电解液电解精炼铜，阳极上是Cu及活动性比Cu强的金属如Zn、Fe等失去电子变为金属阳离子进入溶液，活动性比Cu弱的金属会沉淀在阳极底部形成阳极泥，在阴极上只有Cu2+得到电子被还原为Cu单质。由于同一闭合回路中电子转移数目相等，所以电解一段时间后CuSO4溶液的浓度变小。
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