原电池化学电源
[选题细目表]
考查知识点 1.原电池工作基本原理 2.新型化学电源 3.可充电电池的原理分析 4.原电池电极反应式的书写 一、选择题(本题包括7个小题，每小题6分，共42分，每小题仅有一个选项符合题意) 1．如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( )
基础题 1、2 3 中档题 4 10 5、6 8、9 较难题 11 7
A．外电路的电流方向为： X→外电路→Y
B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁 C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X＞Y
解析：外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应。若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。
答案：D
2．(2016·上海卷)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示( )
图1 图2
A．铜棒的质量
2＋
B．c(Zn)
1
C．c(H)
＋
D．c(SO4)
＋
2－
解析：该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。A项，在正极Cu上溶液中的H获得电子变为氢气，Cu棒的质量不变，错误；B项，由于Zn是负极，不断发生反应Zn－2e===Zn
＋
2＋
＋
＋
－
2
，所以溶液中c(Zn)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H，所以溶液的c(H)逐渐降
2－
低，正确；D项，SO4不参加反应，其浓度不变，错误。
答案：C
3．(2016·全国Ⅱ卷)Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )
A．负极反应式为Mg－2e===Mg B．正极反应式为Ag＋e===Ag C．电池放电时Cl由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应 Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析：根据题意，电池总反应式为：Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag，正极反应为：2AgCl＋2e===2Cl＋2Ag，负极反应为：Mg－2e===Mg，A项正确，B项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。
答案：B
4．根据下图判断，下列说法正确的是( )
－
－
－
2＋
－
＋
－－
2＋
A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是 Fe－2e===Fe
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
解析：装置Ⅰ中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn－2e
－
－
－
－
2＋
===Zn；Fe作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH，由于正极有OH生成，因此溶
－
2＋
2＋－－－
液的pH增大。装置Ⅱ中，Fe作负极，电极反应式为Fe－2e===Fe；Cu作正极，电极反应式为2H＋2e===H2↑，正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大，据此可知A、B皆
＋
－
＋
2
错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。
答案：D
5．锂电池的构造如图所示，电池内部“→”表示放电时Li的迁移方向，电池总反应
充电
可表示为：Li1－xCoO2＋LixC6
放电
LiCoO2＋6C，下列说法错误的是( )
＋
A．该电池的负极为LiCoO2
B．电池中的固体电解质可以是熔融的氯化钠、干冰等 C．充电时的阴极反应： Li1－xCoO2＋xLi＋xe===LiCoO2
D．外电路上的“→”表示放电时的电子流向
解析：根据锂离子的移动方向，确定LiCoO2是负极，碳电极是正极，电子从负极经外电路移向正极，充电时为电解池，阴极发生得电子的还原反应，故A、C、D正确。干冰是固体二氧化碳，属于非电解质，故B错误。
答案：B
6．(2016·南昌模拟)如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是( )
＋
2－
＋
－
A．K与N连接时，能量由电能转化为化学能 B．K与N连接时，H向负极区迁移 C．K与M连接时，所用电源的a极为负极 D．K与M连接时，阳极附近的pH逐渐增大
解析：A项错误，K与N相接时，是原电池，由化学能转化为电能；B项错误，由于形成原电池时正极消耗氢离子，所以氢离子向正极移动；C项正确，充电时，二氧化铅作为原电池的正极连接到电源的正极，所以b是正极，a是负极；D项错误，a极生成二氧化铅和氢离子，pH减小。
答案：C
7．(2017·太原模拟)以氨作为燃料的固体氧化物(含有O)燃料电池，具有全固态结构、
3
2－
＋
能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是( )
A．该电池工作时的总反应： 4NH3＋5O2===4NO＋6H2O
B．固体氧化物的作用是让电子在电池内移动 C．电池工作时，在接触面上发生的电极反应： 2NH3＋3O－6e===N2＋3H2O
D．外电路的电流方向为从电极a流向电极b
解析：该原电池中，负极上氨气失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，所以电池反应式为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，A错误；电子不能在电解质内移动，B错误；放电时，接触面上的电池反应式为2NH3＋3O－6e===N2＋3H2O，C正确；外电路中，电流从正极b沿导线流向负极a，D错误。
答案：C
二、非选择题(本题包括4个小题，共58分)
8．(14分)(1)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为
Ni(OH)2，该电池反应的化学方程式是
2－
－
2－
－
_______________________________________________
_____________________________________________________。
(2)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH。该电池中，负极材料主要是________，与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点是__________
_____________________________________________________。
(3)将氢氧燃料电池中的氢气换成氨气也可以构成燃料电池，其电池反应原理为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。电解质溶液应该呈_____(填“酸性”“碱性”或“中性”)，负极的电极反应式：_____。
解析：(1)根据得失电子守恒有Al＋3NiO(OH)＋NaOH===NaAlO2＋3Ni(OH)2，再由元素守恒得：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2。(2)根据普通锌锰电池放电时发生的主要反应：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH，失去电子的为负极，材料为锌；金属易和酸发生反应，而在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加。
4
(3)NH3与酸反应生成盐，故该电池应选用碱性电解质溶液。
答案：(1)Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋3Ni(OH)2
(2)锌 在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加 (3)碱性 2NH3－6e＋6OH===N2＋6H2O
9．(14分)(1)Fe和KClO4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550～660 ℃的温度，使低熔点盐熔化导电，从而激活电池。这类电池称为热电池。Li/FeS2热电池工作时，Li转变为硫化锂，FeS2转变为铁，该电池工作时，电池总反应为______________________。
(2)铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。 ①某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应式为________________，左侧烧杯中的c(Cl)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
－
－
－
②已知下图中甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料(填“Fe”或“C”)。
甲 乙
(3)用铅蓄电池电解苦卤水(含Cl、Br、Na、Mg)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。下列说法中正确的是________(填序号)。
－
－
＋
2＋
A．铅蓄电池负极的反应式为Pb－2e===Pb B．铅蓄电池放电时，B极质量减轻，A极质量增加 C．铅蓄电池充电时，A极应与外电源负极相连 D．电解苦卤水时，a电极首先放电的是Br
解析：(1)依据信息可知反应物为FeS2、Li，生成物为Fe、Li2S，依据得失电子守恒配
5
－
－
2＋
平即可。(2)①原电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电极反应为2H＋2e
－
－
＋－
===H2↑。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl向负极迁移，故NaCl溶液中c(Cl)增大。②装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(3)负极Pb失电子生成PbSO4，B极质量增大，A、B选项错误；A极为正极，充电时应与电源正极相连，C选项错误；a电极与电源正极相连为电解池阳极，阴离子失电子，D选项正确。
答案：(1)FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S (2)①2H＋2e===H2↑ 增大
②甲中：左—Fe，右—C，乙中：左—Fe，右—C (3)D
10．(15分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：
＋
－
(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。 A．a电极是负极，OH移向负极 B．b电极的电极反应： O2＋2H2O＋4e===4OH
点燃
C．电池总反应式：2H2＋O2=====2H2O D．电解质溶液的pH保持不变
E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 (2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 mol·L AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO3溶液的pH＝________(溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为____________，正极的反应式为______________________________。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为______(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
解析：Ⅰ.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，
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平即可。(2)①原电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电极反应为2H＋2e
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＋－
===H2↑。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl向负极迁移，故NaCl溶液中c(Cl)增大。②装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据电池的总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。(3)负极Pb失电子生成PbSO4，B极质量增大，A、B选项错误；A极为正极，充电时应与电源正极相连，C选项错误；a电极与电源正极相连为电解池阳极，阴离子失电子，D选项正确。
答案：(1)FeS2＋4Li===Fe＋2Li2S (2)①2H＋2e===H2↑ 增大
②甲中：左—Fe，右—C，乙中：左—Fe，右—C (3)D
10．(15分)化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
Ⅰ.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图所示的实验(图中所用电极均为惰性电极)：
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(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是________。 A．a电极是负极，OH移向负极 B．b电极的电极反应： O2＋2H2O＋4e===4OH
点燃
C．电池总反应式：2H2＋O2=====2H2O D．电解质溶液的pH保持不变
E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 (2)上图右边装置中盛有100 mL 0.1 mol·L AgNO3溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112 mL(标准状况下)时，此时AgNO3溶液的pH＝________(溶液体积变化忽略不计)。
Ⅱ.已知甲醇的燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为____________，正极的反应式为______________________________。
理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为______(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
解析：Ⅰ.(1)C项反应条件不是点燃，C项错；随着燃料电池的不断反应，水越来越多，
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