(共25张PPT)
微专题 大素养① 章末共享
微专题一 新型电源中电极反应式的书写
首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反应方程式减去较简单一极的电极反应式，从而得到较复杂一极的电极反应式。
【微训练一】
1．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，用下图装置处理有机废水(以含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 mol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
答案：B
解析：结合图示可知放电时的电极反应如下：
根据上述分析可知，A项正确；该电池工作时，Cl－向a极移动，Na＋向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路中转移1 mol电子时，向a极和b极分别移动1 mol Cl－和1 mol Na＋，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，C项正确；电池工作时负极产生CO2，正极产生H2，结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。
电极名称 电极反应
负极(a极) CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
正极(b极) 2H＋＋2e－===H2↑
2．(双选)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是( )
A．电池总反应式为
2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D．电子的移动方向由a经外电路到b
答案：BC
解析：A对，电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。B错，正极是氧气得电子，发生还原反应，反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。C错，氧气在正极参与反应。D对，电子由负极a经外电路移向正极b。
3．我国科学家设计了一种智能双模式海水电池，满足水下航行器对高功率和长续航的需求，负极为Zn，正极放电原理如图。
下列说法错误的是( )
A．电池以低功率模式工作时，NaFe[Fe(CN)6]作催化剂
B．电池以低功率模式工作时，Na＋的嵌入与脱嵌同时进行
C．电池以高功率模式工作时，正极反应式为NaFe[Fe(CN)6]＋e－＋Na＋===Na2Fe[Fe(CN)6]
D．若在无溶解氧的海水中，该电池仍能实现长续航的需求
答案：D
解析：A对，电池以低功率模式工作时，负极是Zn－2e－===Zn2＋，正极上是NaFe[Fe(CN)6]获得电子，然后与吸附在它上面的氧气发生反应，方程式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，OH－从NaFe[Fe(CN)6]上析出，NaFe[Fe(CN)6]的作用是作催化剂。B对，电池以低功率模式工作时，电子进入NaFe[Fe(CN)6]时Na＋嵌入；当形成OH－从NaFe[Fe(CN)6]析出时，Na＋从NaFe[Fe(CN)6]脱嵌，因此Na＋的嵌入与脱嵌同时进行。C对，电池以高功率模式工作时，正极上NaFe[Fe(CN)6]获得电子被还原为Na2Fe[Fe(CN)6]，正极的电极反应式为NaFe[Fe(CN)6]＋e－＋Na＋===Na2Fe[Fe(CN)6]。D错，若在无溶解氧的海水中，低功率模式工作时需要氧气参与反应，因此该电池不能实现长续航的需求。
4．镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有良好的应用前景。如图是镁—空气燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A．该电池Mg作负极，发生还原反应
B．该电池的正极反应式为
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电池工作时，电子通过导线由碳电极
流向Mg电极
D．当电路中通过0.2 mol电子时，消耗O2
的体积为1.12 L
答案：B
解析：A错，该电池Mg作负极，发生氧化反应。B对，该电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。C错，电池工作时，电子通过导线由Mg电极流向碳电极。D错，状况不知，无法求气体的体积。
微专题二 多池串联组合装置的解题方法
1．有外接电源电池类型的判断方法
有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：
则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。
2．无外接电源电池类型的判断方法
(1)直接判断
非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池，则其他装置为电解池。如图所示，A为原电池，B为电解池。
(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和—个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示，B为原电池，A为电解池。
(3)根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示，C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。
【微训练二】
1．如图所示是一个化学过程的示意图。
(1)图中甲池是________(填“电解池”或“原电池”)装置，其中OH－移向________(填“CH3OH”或“O2”)极。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：
__________________________________。
原电池
CH3OH
===＋6H2O
解析：(1)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，通入甲醇的电极为负极，通入O2的电极为正极，原电池工作时溶液中的阴离子向负极移动。
(2)在碱性条件下甲醇的氧化产物为，由此写出电极反应式：＋6H2O。
(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为____ (填“C”或“Ag”)电极，并写出此电极的反应式：
____________________________________________。
(4)乙池中总反应的离子方程式为
_____________________________________________。
C
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋
解析： (3)(4)C电极与原电池正极相连，则为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Ag电极与原电池负极相连，为阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，电解过程的总反应式为4Ag＋＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4H＋，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为C电极。
(5)当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是___ (若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是____ (填字母)。
A.MgSO4溶液 B．CuSO4溶液
C．NaCl溶液 D．AgNO3溶液
1
BD
解析：当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H＋的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH＝1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，转移的电子为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，选项B正确。若丙池中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液不足时，金属Ag全部析出后再电解水，析出Ag的质量也可能为1.60 g，选项D正确。
2．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 ( )
A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区
B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O===4OH－
D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
答案：A
解析：燃料电池中，通入甲醚的电极是负极，通入氧气的电极是正极，所以Fe电极为阴极，C电极为阳极，精铜为阴极，粗铜为阳极；乙中Fe为阴极，阴极上氢离子放电生成氢气，所以乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区，故A正确；乙装置中铁电极为阴极，阴极上溶液中的氢离子得电子，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；正极上氧气得电子生成氢氧根离子，发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C错误；丙装置中阳极上活泼性比铜强的金属先失电子，阴极上只有铜离子得电子，由于两极上得失电子数目相等，所以溶解的Cu与生成的Cu的量不相等，溶液中铜离子浓度减小，故D错误。
3．关于如图所示装置的判断，下列叙述正确的是( )
A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池
B．该装置中铜为正极，锌为负极
C．当铜片的质量变化12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
D．装置中电子的流向：a→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b
答案：C
解析：左边装置是原电池，右边装置是电解池，故A错误；通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，所以锌是阴极，铜是阳极，故B错误；根据得失电子守恒可知，当铜片的质量变化12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝2.24 L，故C正确；装置中电子的流向是b→Zn，Cu→a，故D错误。
4．如图所示：甲池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该电池工作时的说法错误的是 ( )
A．该装置工作时，石墨电极上有气体生成
B．甲池中负极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O
C．甲池和乙池中溶液的pH均减小
D．当甲池中消耗0.1 mol N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体
答案：D
解析：甲池为碱性燃料电池，通入N2H4的电极为负极，通入O2的电极为正极，所以石墨电极为阳极，阳极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故A正确；甲池中负极上N2H4发生失电子的氧化反应生成N2，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，故B正确；甲池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，反应生成水导致溶液中KOH浓度降低，溶液pH减小，乙池中OH－放电，溶液中H＋浓度增大，溶液pH减小，故C正确；甲池中消耗0.1 mol N2H4时，转移0.4 mol电子，乙池中阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，根据得失电子守恒可知，阴极产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，故D错误。微专题·大素养①章末共享
微专题一 新型电源中电极反应式的书写
首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反应方程式减去较简单一极的电极反应式，从而得到较复杂一极的电极反应式。
【微训练一】
1．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，用下图装置处理有机废水(以含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 mol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
2．(双选)一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。下列说法错误的是( )
A．电池总反应式为
2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2
B．正极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率
D．电子的移动方向由a经外电路到b
3．我国科学家设计了一种智能双模式海水电池，满足水下航行器对高功率和长续航的需求，负极为Zn，正极放电原理如图。下列说法错误的是( )
A．电池以低功率模式工作时，NaFe[Fe(CN)6]作催化剂
B．电池以低功率模式工作时，Na＋的嵌入与脱嵌同时进行
C．电池以高功率模式工作时，正极反应式为NaFe[Fe(CN)6]＋e－＋Na＋===Na2Fe[Fe(CN)6]
D．若在无溶解氧的海水中，该电池仍能实现长续航的需求
4．镁燃料电池作为一种高能化学电源，具有良好的应用前景。如图是镁—空气燃料电池工作原理示意图。下列有关该电池的说法正确的是( )
A．该电池Mg作负极，发生还原反应
B．该电池的正极反应式为
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．电池工作时，电子通过导线由碳电极流向Mg电极
D．当电路中通过0.2 mol电子时，消耗O2的体积为1.12 L
微专题二 多池串联组合装置的解题方法
1．有外接电源电池类型的判断方法
有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：
则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。
2．无外接电源电池类型的判断方法
(1)直接判断
非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池，则其他装置为电解池。如图所示，A为原电池，B为电解池。
(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和—个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示，B为原电池，A为电解池。
(3)根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示，C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。
【微训练二】
1．如图所示是一个化学过程的示意图。
(1)图中甲池是________(填“电解池”或“原电池”)装置，其中OH－移向________(填“CH3OH”或“O2”)极。
(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为________(填“C”或“Ag”)电极，并写出此电极的反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)乙池中总反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙池中的某盐溶液可能是________(填字母)。
A.MgSO4溶液 B．CuSO4溶液
C．NaCl溶液 D．AgNO3溶液
2．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是 ( )
A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区
B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为O2－4e－＋2H2O===4OH－
D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
3．关于如图所示装置的判断，下列叙述正确的是( )
A．左边的装置是电解池，右边的装置是原电池
B．该装置中铜为正极，锌为负极
C．当铜片的质量变化12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
D．装置中电子的流向：a→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b
4．如图所示：甲池的总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该电池工作时的说法错误的是 ( )
A．该装置工作时，石墨电极上有气体生成
B．甲池中负极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O
C．甲池和乙池中溶液的pH均减小
D．当甲池中消耗0.1 mol N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体
微专题·大素养① 章末共享
【微训练一】
1．解析：结合图示可知放电时的电极反应如下：
电极名称 电极反应
负极(a极) CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
正极(b极) 2H＋＋2e－===H2↑
根据上述分析可知，A项正确；该电池工作时，Cl－向a极移动，Na＋向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B项错误；电路中转移1 mol电子时，向a极和b极分别移动1 mol Cl－和1 mol Na＋，则模拟海水理论上可除盐58.5 g，C项正确；电池工作时负极产生CO2，正极产生H2，结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。
答案：B
2．解析：A对，电池总反应式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。B错，正极是氧气得电子，发生还原反应，反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。C错，氧气在正极参与反应。D对，电子由负极a经外电路移向正极b。
答案：BC
3．解析：A对，电池以低功率模式工作时，负极是Zn－2e－===Zn2＋，正极上是NaFe[Fe(CN)6]获得电子，然后与吸附在它上面的氧气发生反应，方程式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，OH－从NaFe[Fe(CN)6]上析出，NaFe[Fe(CN)6]的作用是作催化剂。B对，电池以低功率模式工作时，电子进入NaFe[Fe(CN)6]时Na＋嵌入；当形成OH－从NaFe[Fe(CN)6]析出时，Na＋从NaFe[Fe(CN)6]脱嵌，因此Na＋的嵌入与脱嵌同时进行。C对，电池以高功率模式工作时，正极上NaFe[Fe(CN)6]获得电子被还原为Na2Fe[Fe(CN)6]，正极的电极反应式为NaFe[Fe(CN)6]＋e－＋Na＋===Na2Fe[Fe(CN)6]。D错，若在无溶解氧的海水中，低功率模式工作时需要氧气参与反应，因此该电池不能实现长续航的需求。
答案：D
4．解析：A错，该电池Mg作负极，发生氧化反应。B对，该电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。C错，电池工作时，电子通过导线由Mg电极流向碳电极。D错，状况不知，无法求气体的体积。
答案：B
【微训练二】
1．解析：(1)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，通入甲醇的电极为负极，通入O2的电极为正极，原电池工作时溶液中的阴离子向负极移动。(2)在碱性条件下甲醇的氧化产物为，由此写出电极反应式：＋6H2O。(3)(4)C电极与原电池正极相连，则为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Ag电极与原电池负极相连，为阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，电解过程的总反应式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊溶液，附近变红的电极为C电极。(5)当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H＋的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH＝1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中Ag电极的质量增加5.40 g时，转移的电子为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，选项B正确。若丙池中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液不足时，金属Ag全部析出后再电解水，析出Ag的质量也可能为1.60 g，选项D正确。
答案：(1)原电池 CH3OH
===＋6H2O
(3)C 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
(4)4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋
(5)1 BD
2．解析：燃料电池中，通入甲醚的电极是负极，通入氧气的电极是正极，所以Fe电极为阴极，C电极为阳极，精铜为阴极，粗铜为阳极；乙中Fe为阴极，阴极上氢离子放电生成氢气，所以乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区，故A正确；乙装置中铁电极为阴极，阴极上溶液中的氢离子得电子，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；正极上氧气得电子生成氢氧根离子，发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C错误；丙装置中阳极上活泼性比铜强的金属先失电子，阴极上只有铜离子得电子，由于两极上得失电子数目相等，所以溶解的Cu与生成的Cu的量不相等，溶液中铜离子浓度减小，故D错误。
答案：A
3．解析：左边装置是原电池，右边装置是电解池，故A错误；通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，所以锌是阴极，铜是阳极，故B错误；根据得失电子守恒可知，当铜片的质量变化12.8 g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为×22.4 L·mol－1＝2.24 L，故C正确；装置中电子的流向是b→Zn，Cu→a，故D错误。
答案：C
4．解析：甲池为碱性燃料电池，通入N2H4的电极为负极，通入O2的电极为正极，所以石墨电极为阳极，阳极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故A正确；甲池中负极上N2H4发生失电子的氧化反应生成N2，电极反应为N2H4－4e－＋4OH－===N2＋4H2O，故B正确；甲池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O，反应生成水导致溶液中KOH浓度降低，溶液pH减小，乙池中OH－放电，溶液中H＋浓度增大，溶液pH减小，故C正确；甲池中消耗0.1 mol N2H4时，转移0.4 mol电子，乙池中阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，根据得失电子守恒可知，阴极产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，故D错误。
答案：D
