2011届高考化学总复习课件（人教）系列 第八章 第2讲 原电池 化学电源

课件100张PPT。一、原电池
自我诊断
1.在如图所示的锌铜原电池中：Zn
为 极，Cu为 极；负
极上发生 反应，电极反应
式为 ，
正极上发生 反应，
电极反应式为 ；基础盘点第2讲 原电池 化学电源 电子流出的极是 极，电子流入的极是_______ 极；电流方向 。
盐桥中的盐溶液是 溶液，其作用为
。
盐桥中的 会移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会 。
答案 负 正 氧化 Zn-2e- Zn2+ 还原Cu2++2e- Cu 负 正 沿导线从Cu极流向Zn极 饱和KCl 提供定向移动的阴、阳离子 Cl-
K+ Zn极减小，Cu极增加基础回归
1.概念
把 转化为 的装置。
2.构成条件
（1）能自发地发生 反应。
（2）电解质溶液（构成电路或参加反应）。
（3）由还原剂和导体构成 极系统，由氧化剂和导体构成 极系统。
（4）形成 （两电极接触或用导线连接）。化学能电能氧化还原负正闭合回路3.工作原理
原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：
原电池内部电解质溶液中离子的移动规律： 误区警示二、化学电源
自我诊断
2.铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根据上述情况判断：
（1）工作时，电解质溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）工作时，电解质溶液中阴离子移向 极。
（3）电流方向从 极流向 极。
（4）写出负极的电极反应式： 。答案 （1）增大 （2）负 （3）正 负
（4）Pb+SO -2e- PbSO4
3.某原电池的总反应是Zn+Cu2+ Zn2++Cu，该原电池的正确组成是 ( )解析 从电极的总反应式看锌为负极，活泼性比锌弱
的电极（本题为铜）为正极，电解液中含有铜离子。B基础回归Zn+2OH--2e-
Zn(OH)2Zn+2MnO2+
2H2O
2MnOOH+
Zn(OH)2Pb(s)-2e-+SO
(aq)
PbSO4(s)PbO2(s)+2e-+
4H+(aq)+SO
(aq)
PbSO4(s)+
2H2O(l)2H2-4e-
4H+酸性：O2+4e-+4H+
2H2O碱性：O2+4e-+2H2O
4OH-
固体：O2+4e- 2O2-迷津指点
1.化学电源优劣的判断标准：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，或输出功率的大小，电池的使用寿命的长短，以及对环境污染程度的大小。
2.燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，电极本身不参与反应，所采用的燃料一般为H2、CH4、CH3OH等，助燃剂一般为O2（或空气）。要点一 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写
1.正、负极的判断要点精讲特别提醒 ①原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。
②判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。2.电极反应式的书写
（1）一般电极反应式的书写
按照负极发生氧化反应，正极发生还
原反应，判断出电极反应产物，找出
得失电子的数量。
电极产物在电解质溶液的环境中，应
能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应
让其结合OH-生成水。
电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、
电子守恒等加以配平。列物质
标得失看环境
配守恒两电极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。两式加
验总式（2）复杂电极反应式的书写：
= -
如CH4酸性燃料电池中，负极反应式为：
CH4+2O2 CO2+2H2O……总反应式
2O2+8H++8e- 4H2O……正极反应式
CH4+2H2O-8e- CO2+8H+……负极反应式复杂电极反应式总反应式较简单一极的
电极反应式特别提醒 原电池中正、负极的电极反应式作为一种
特殊的离子方程式，对于强、弱电解质的书写形式，没
有严格的规定，但必须遵循原子守恒和电荷守恒规律。【典例导析1】 镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质（加入一定量的酸），下列说法不正确的是 （ ）
A.此燃料电池的总反应为：Mg+H2O2
Mg(OH)2
B.正极发生的电极反应为：H2O2+2H++2e-
2H2O
C.工作时，正极周围海水的pH增大
D.电池工作时，溶液中的H+向正极移动 解析 由于电解质溶液中加入一定量的酸，Mg(OH)2
不能存在，电池总反应为：Mg+H2O2+2H+
Mg2++2H2O。负极反应为：Mg-2e- Mg2+;正极反
应为H2O2+2H++2e- 2H2O，消耗H+，工作时正极
周围海水pH增大，溶液中的H+向正极移动。
答案 A迁移应用1 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是 ( )
A.在熔融电解质中，O2-移向负极
B.电池的总反应是：2C4H10+13O2
8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e-
2O2-
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10
+26e-+13O2- 4CO2↑+5H2O 解析 由原电池原理知阴离子移向负极，A正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：2C4H10+13O2 8CO2
+10H2O，且丁烷失电子，O2得电子，故选D。
答案 D迁移应用2 我国首创以铝-空气-海水电池作为能源
的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空
气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放
入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则；
（1）该电源负极材料为 ；正极材料为 。
（2）负极反应为 。
（3）正极反应为 。 解析 Al、O2（空气）之间的氧化还原反应为：4Al+3O2 2Al2O3,首先分析出该反应的还原
剂为Al，作负极；氧化剂为O2，可以用碳棒作
正极，完成O2得电子的反应，然后写出二者得
失电子的情况。负极：4Al-12e- 4Al3+;
正极：3O2+12e- 6O2-。而由于O2-离子半
径太小，会吸引H+而生成OH-。也就是6O2-+
6H2O 12OH-，把二者结合起来就得到正极
反应：3O2+6H2O+12e- 12OH-。答案 （1）铝 石墨 （2）4Al-12e- 4Al3+
(3)3O2+6H2O+12e- 12OH-要点二 原电池原理及其应用
1.原电池原理
利用氧化还原反应可将化学能转变为电能，具体如下：
负极失电子发
生氧化反应电子沿导线传递，从而产生电流
即化学能转化为电能正极得电子发
生还原反应2.原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用
（1）加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反
应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少
量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
（2）比较金属活动性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金
属比作正极的金属活泼。
（3）用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例
如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可
用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 （4）设计制作化学电源
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法
是：
①首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；
②根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找
出正负极材料及电解质溶液。
a.电极材料的选择
在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧
化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必
须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。 b.电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如空气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在锌—铜—硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有Cu2+的溶液中。③按要求画出原电池装置图。
如根据以下反应设计的原电池：碱性溶液特别提醒 应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。【典例导析2】 依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是 ；电解质溶液Y是
； （2）银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；X电极上发生的电极反应为 ；
（3）外电路中的电子是从 电极流向 电极。 解析 根据所给氧化还原反应方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，Cu应作负极，AgNO3溶液为电解质溶液，从而推知：
（1）X的材料为铜，Y是AgNO3溶液。 （2）银为原电池的正极，发生的电极反应式为Ag++e- Ag。X电极上发生的电极反应式为Cu-2e- Cu2+。
（3）外电路中的电子从X（负）电极流向银（正）电极。 答案 （1）铜（或Cu） AgNO3溶液
（2）正 Ag++e- Ag Cu-2e- Cu2+
(3)负(Cu) 正(Ag) 归纳总结 原电池原理的考查主要从三个方面考
查：一是外电路电子定向移动；二是电极上的氧化还原反应；三是溶液中离子运动，溶液中离子定向移动。迁移应用3 利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时，有关说法正确的是 （ ） A.铝罐将逐渐被腐蚀
B.炭粒和炭棒上发生的反应为O2+4e- 2O2-
C.炭棒应与玩具电机的负极相连
D.该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻
解析 在原电池工作时，活泼金属铝作负极，电极反应式为：Al-3e- Al3+,炭棒作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,由此可知炭棒和炭粒的质量不会改变。由于炭棒作正极，因此应与玩具电机的正极相连。
答案 A迁移应用4 X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是 ( )
A.X＞Z＞W＞Y B.Z＞X＞Y＞W
C.X＞Y＞Z＞W D.Y＞W＞Z＞X 解析 在原电池中，活泼金属作为原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为原电
池的正极，得到电子发生还原反应。电子由负极
经导线流向正极，与电流的方向相反，因此，X、
Y相连时，X为负极，则活泼性X＞Y；Z、W相连
时，电流方向是W→Z，则活泼性Z＞W；X、Z相
连时，Z极上产生大量气泡，则活泼性X＞Z；W、
Y相连时，W极发生氧化反应，则W＞Y。综上，
可以得出金属的活泼性顺序是X＞Z＞W＞Y。答案
为A。
答案 A迁移应用5 利用反应Fe+CuSO4 FeSO4+Cu设计一个原电池，画出实验装置图，并指出：
（1）正极材料为 ，电极反应式为
；
（2）负极材料为 ，电极反应式为 ；
（3）电解质溶液为 。
解析 该反应中的氧化反应为：Fe-2e- Fe2+,还原反应为Cu2++2e- Cu。因此，Fe一定是负极，正极可选用Pt棒或C棒等惰性电极。选择含Cu2+的溶液作电解质溶液。
画实验装置图时要注意电极不可全部没入液面以下，以防有副反应发生。答案
实验装置图
（1）稳定金属或C Cu2++2e- Cu
(2)Fe Fe-2e- Fe2+
(3)CuSO4溶液对点训练题组一 原电池原理及其应用
1. 理论上不能用于设计成原电池的反应是（ ）
A.HCl+NaOH NaCl+H2O ΔH＜0
B.2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2（g）
+4H2O（l） ΔH＜0
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) 4Fe(OH)3(s)
ΔH＜0
D.2H2（g）+O2(g) 2H2O(l) ΔH＜0点燃 解析 本题考查原电池形成条件。只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有A项不是氧化还原反应。
答案 A2. 有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。”甲烷作为
燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者
制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个
电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它
在高温下能传导O2-。以下判断错误的是（ ）
A.电池正极发生的反应：O2+4e- 2O2-
B.电池负极发生的反应：CH4+4O2--8e-
CO2+2H2O
C.固体电解质里的O2-的移动方向：由正极流向负极
D.向外电路释放电子的电极：正极（即电子由正极
流向负极） 解析 因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧化反应（元素化合价升高）。所以正极反应式是O2+4e- 2O2-，负极反应式是CH4+4O2--8e- CO2+2H2O。由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“源源不断”地产生O2-，负极反应要持续进行，则需要“持续不断”的O2-供应，故电池内O2-的移动方向是由正极流向负极。电池的负极发生氧化反应，失去电子，故外电路电子从负极流出，所以D错误。
答案 D3.将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V（L）与时间t(min)的关系，其中正确的是
( ) 解析 a中加入CuSO4溶液，被置换出的铜覆盖在Zn的表面，形成原电池，产生H2的速率加快，反应所需时间缩短，但置换铜时消耗了一部分锌，故与稀硫酸反应的锌的质量减少，完全反应后生成的H2的量比b少，答案为A。
答案 A题组二 原电池正负极的判断与电极反应式的书写
4. 燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化
剂。此种电池的能量利用率可高达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溶液，该电池
的负极反应为C2H5OH-12e- 2CO2↑+3H2O
D.甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-
4OH- 解析 氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强碱KOH溶液，因此不可能生成二氧化碳，应该生成CO ，即负极反应为：C2H5OH-12e-+16OH-
2CO +11H2O，故C错误。
答案 C5.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)
公司研制开发的。它以固体氧化锆—氧化钇为电解
质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在
其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔
电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是 （ ） A.有O2放电的a极为电池的负极
B.有H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应为：O2+2H2O+4e-
4OH-
D.该电池的总反应方程式为：2H2+O2 2H2O 解析 H2在O2中燃烧的方程式为2H2+O2
2H2O，所以氢氧燃料电池的总方程式为2H2+O2
2H2O，D对；而O2为氧化剂，在正极反应，所以a极为正极，A错；因反应介质中没有水，所以正极反应式为O2+4e- 2O2-,C错；根据总反应写出负极反应式为2H2+2O2--4e- 2H2O;H2为可燃物，为负极反应物，B错。
答案 D点燃6.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：
2Ag+Zn (OH)2 Ag2O+Zn+H2O
在此电池放电时，负极上发生反应的物质是
（ ）
A.Ag B.Zn(OH)2
C.Ag2O D.Zn
解析 充电是电解过程，放电是原电池反应。充电
放电D7.（1）将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中
组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
Al片（ ） ，
Cu片（ ） 。
（2）若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中
能否组成原电池？ （填“能”或“不能”），
若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
Al片（ ） ，
Cu片（ ） 。 解析 (1)Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子被氧化为
Al3+，Cu为正极，溶液中的H+得电子被还原为H2。
（2）Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中
时，由于铝钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负
极，失电子被氧化为Cu2+。答案 （1）负极 2Al-6e- 2Al3+
正极 6H++6e- 3H2↑
（2）能 正极 2NO +4H++2e- 2NO2↑+2H2O
负极 Cu-2e- Cu2+8. 燃料在电池中直接被氧化而产生电能的装置叫燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子（H2N—NH2）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池反应的电极反应式和总反应式： ；并指出电解质溶液中，OH-向
哪极移动： 。 解析 肼燃料电池总反应为N2H4+O2 N2+2H2O，负极反应为：N2H4-4e-+4OH- N2↑+4H2O,正极反应为：O2+4e-+2H2O 4OH-。负极上消耗OH-，正极上产生OH-，故OH-向负极移动。答案 负极：N2H4-4e-+4OH- N2 ↑+4H2O，
正极：O2+4e-+2H2O 4OH-，
总反应式：N2H4+O2 N2+2H2O
OH-向负极移动9. 金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。
（1）目前市场上某些品牌笔记本电脑（如神舟电脑、IBM电脑等）的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是 。
（多选）
A.降低成本 B.增强美观 C.利于散热
D.增加强度 E.增加运算速度 （2）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。
①给你一只安培表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。

②一段时间后，铝片发生的电极反应式是
；
镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为 。 解析 （1）铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；铝合金材料的
应用与电脑的运算速度没有关系。
（2）铝能够与NaOH溶液反应，
所以作为原电池的负极，而镁
与NaOH溶液不反应作正极。 答案 （1）BCD
（2）①如图所示 ②Al+4OH--3e- AlO
+2H2O 2H2O+2e- H2↑+2OH-一、选择题（本题包括12小题，每小题5分，共60分）
1.（2009·广东理基，34）下列有关电池的说法不正确的是 （ ）
A.手机上用的锂离子电池属于二次电池
B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向
锌电极
C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D.锌锰干电池中，锌电极是负极定时检测 解析 锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故外电路中电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错；电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2+，故作为负极，D项正确。
答案 B2.（2009·福建理综，11）控制适合的条件，将反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2设计成如下图所示的原
电池。下列判断不正确的是 ( )
A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙
中石墨电极为负极 解析 反应开始后，乙中石墨电极上发生的反应为
2I--2e- I2,为氧化反应，A说法正确；甲中石
墨电极上发生的反应为2Fe3++2e- 2Fe2+，Fe3+
被还原，B正确；电流计读数为零时，电极上得到
和失去的电子数相等，反应达到化学平衡状态，C
正确；电流计读数为零（反应达到化学平衡状态）
后，在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向
移动，I2被还原，乙中的石墨电极为正极，D错误。
答案 D3.（2009·江苏，12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是 ( ) A.该电池能够在高温下工作
B.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-
6CO2↑+24H+
C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移
D.在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生
成标准状况下CO2气体 L 解析 高温下，微生物失活，A错误；B正确；放电过程中，H+移向正极区，C错误；葡萄糖燃料电池的总反应式为：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,即
1 mol O2~1 mol CO2,每消耗1 mol O2,理论上生成标
准状况下CO2气体为22.4 L,D错误。
答案 B4.（2008·广东，5）用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 ( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e- Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 解析 铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极电极反应分别为：负极：Cu-2e- Cu2+,正极：2Ag++2e- 2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此C正确。
答案 C5.（2008·宁夏理综，10）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 （ ）
A.CH3OH(g)+O2(g)-2e- H2O(l)+CO2(g)
+2H+(aq)
B.O2(g)+4H+(aq)+4e- 2H2O(l)
C.CH3OH(g)+H2O(l)-6e- CO2(g)+6H+(aq)
D.O2(g)+2H2O(l)+4e- 4OH- 解析 甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。
答案 C6. X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为( )
A.X>Y>Z B.X>Z>Y
C.Y>X>Z D.Y>Z>X
解析 X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，说明活泼性X>Z；X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，说明Y>X，因此X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为Y>X>Z。C7. 在如图所示的8个装置中，属于原电池的是 （ ）
A.①④ B.③④⑤
C.④⑧ D.②④⑥⑦ 解析 根据原电池的构成条件可知：①中一个电
极，③中两电极材料相同，⑤中酒精不是电解质，
⑧中两电极材料相同且无闭合回路，故①③⑤⑧均不能构成原电池。
答案 D8. 在盛有稀硫酸的烧杯中放入导线连接的铜片和锌片，下列叙述正确的是 （ ）
A.正极附近的SO 离子浓度逐渐增大
B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2放出
D.铜片上有H2放出
解析 形成原电池工作时，锌为负极，电子通过导线流向铜极，在铜极上H+放电生成H2逸出，B、C项错误；溶液中靠参与反应的离子的定向移动形成回路，电解质溶液中阴离子向负极移动，故正极附近的SO 浓度降低，A项错误。D9. 如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是 （ ）
A.锌片是负极
B.两个铜片上都发生氧化反应
C.石墨是阴极
D.两个番茄都形成原电池 解析 由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极，右侧番茄形成电解池，Cu作阴极，故选项中只有A正确。
答案 A10.将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( )

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速率甲比乙慢 解析 因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B皆错；因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池，加快了Zn的溶解，故D错；又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H+，故C正确。
答案 C11.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4+10OH--8e- CO +7H2O;通入O2的另一极，其电极反应式是：2O2+4H2O+8e- OH-。下列叙述不正确的是
（ ）
A.通入CH4的电极为负极
B.正极发生氧化反应
C.燃料电池工作时，溶液中的OH-向负极移动
D.该电池使用一段时间后应补充KOH 解析 在原电池中，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，故B项错。
答案 B12.关于铅蓄电池的说法正确的是 （ ）
A.在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+SO
（aq）-2e- PbSO4（s）
B.在放电时，该电池的负极材料是铅板
C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时，阳极发生的反应是PbSO4（s）+2e- Pb（s）+SO （aq） 解析 A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为：PbO2+4H++SO +2e- PbSO4+
2H2O；C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项中电池充电时阳极应发生PbSO4+2H2O-2e-
PbO2+4H++SO 。
答案 B二、非选择题（本题包括4小题，共40分）
13.（8分）（2009·天津理综，10）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化
的主要形式是 ，在导线中
电子流动方向为 （用a、
b表示）。
（2）负极反应式为 。
（3）电极表面镀铂粉的原因是 。 （4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H2 2LiH
Ⅱ.LiH+H2O LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ，反应Ⅱ中的氧化剂是 。 ②已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。
③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为 mol。
解析 （1）氢氧燃料电池是原电池装置，将化学能转化为电能，在燃料电池中通H2的一极发生了氧化反应为负极，所以电子流向为a→b。 （2）书写该原电池的电极反应式时要注意溶液的
酸碱性，KOH为电解质溶液时，负极反应为：H2+2OH--2e- 2H2O。
（3）由题干信息可知电极表面镀铂粉目的是为了
增强铂吸附气体的能力，可加快电极的反应速度。
（4）②
③Ⅰ中消耗H2 10 mol，则生成LiH为20 mol，则Ⅱ
中可生成H2 20 moL，20 mol H2用作燃料电池的负
极反应，则转移40 mol电子，若能量转化率为
80%，则转移32 mol电子。 答案 （1）由化学能转变为电能 由a到b
（2）2H2+4OH--4e- 4H2O或H2+2OH--2e-
2H2O
（3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 （4）①Li H2O ②1/1 148或8.71×10-4 ③3214.(12分)（2008·山东理综，29）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。
（1）丙烷脱氢可得丙烯。
已知：C3H8（g） CH4(g)+HC CH(g)+H2(g)
ΔH1=+156.6 kJ/mol
CH3CH CH2(g) CH4(g)+HC CH(g)
ΔH2=+32.4 kJ/mol
则相同条件下，反应C3H8（g） CH3CH CH2(g)+
H2(g)的ΔH= kJ/mol。 （2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ；
放电时，CO 移向电池的 （填“正”或“负”）极。
（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3 HCO +
H+的平衡常数K1= 。（已知：
10-5.60=2.5×10-6） (4)常温下，0.1 mol/L NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3) c(CO )(填“>”、“=”或“<”)，原因是
（用离子方程式和必要的文字说明）。
解析 （1）由C3H8（g） CH4（g）+
HC≡CH（g）+H2（g） ΔH1=+156.6 kJ/mol ①
CH3CH=CH2（g） CH4（g）+HC≡CH（g）
ΔH=+32.4 kJ/mol ②
①-②可以得到
C3H8（g） CH3CH=CH2（g）+H2（g）
ΔH=ΔH1-ΔH2=156.6 kJ/mol-32.4 kJ/mol
=124.2 kJ/mol （2）电池反应为：C3H8+5O2 3CO2+4H2O
原电池负极失电子，正极得电子，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。
（3）由H2CO3 H++HCO 得平衡常数
K1= 其pH=5.60
则c（H+）=2.5×10-6mol/L=c（HCO ）
因此K1=
=4.2×10-7mol/Lc（H+）·c（HCO ）
c（H2CO3）2.5×10-6×2.5×10-6（mol/L）2
1.5×10-5mol/L （4）由于NaHCO3溶液中HCO 的水解使pH大
于8，又因HCO 也存在电离，即存在两个平衡：
HCO +H2O OH-+H2CO3
HCO H++CO
由于c(H+) 因此c(H2CO3)>c(CO ),即HCO 的水解程度大于电离
程度。 答案 （1）+124.2
(2)C3H8+5O2 3CO2+4H2O 负
（3）4.2×10-7
（4）> HCO +H2O CO +H3O+(或HCO
CO +H+)，HCO +H2O H2CO3
+OH-，HCO 的水解程度大于电离程度15.（8分）新型高能钠-硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na+xS
Na2Sx。
（1）放电时Na发生 反应，S作 极。
（2）充电时Na所在电极与直流电源的 极相连。
（3）放电时负极反应为 ；
充电时阳极反应为 。放电
充电 （4）用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L（标准状况）气体时，消耗金属Na的质量为 g。
解析 该题考查化学“两池”（原电池、电解池）的原理及应用，以新的科技成果即新型高能钠-硫电池为背景，要求考生学会应用原电池的原理解释新问题、新现象。主要考查对知识的应用能力、计算能力、推理能力等。 解答本题要仔细审题，寻找突破口——“电池放电时为原电池”，根据原电池的知识，失电子，发生氧化反应的电极是负极；得电子，发生还原反应的电极是正极。（1）Na作负极，S作正极。负极反应为Na-e- Na+；（2）“充电时为电解池”，根据电解的知识，阳极失电子，发生氧化反应；阴极得电子，发生还原反应。因此Na所在的电极是阴极，与直流电源的负极相连，S所在的电极是阳极，与直流电源的正极相连，阳极反应式为S -
2xe- xS。（4）电解饱和NaCl溶液阳极产生的气体是Cl2，由2Cl--2e- Cl2，又2Na-2e-
2Na+，可列式求得Na的质量为69克。 答案 （1）氧化 正 （2）负
（3）Na-e- Na+ S -2xe- xS
（4）6916.（12分）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 。
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应： ；
负极反应： 。
（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol/L，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤： 。 (4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式： ；
。
劣质不锈钢腐蚀的实验现象： 。解析 （1）该反应是FeCl3氧化金属铜，其离子方程
式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。
（2）将（1）中反应设计成原电池必须是Cu作负极，
选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极，FeCl3溶液作
电解质溶液，装置图如右图：
正极：2Fe3++2e- 2Fe2+，
负极：Cu-2e- Cu2+。（3）根据表中给出的数据可知，把Cu2+中混有的Fe2+、
Fe3+除掉的方法是将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH到
3.2~4.7，Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀，过滤除去。根据
除杂原则，去杂不能加杂，选择氧化剂为Cl2,并加入
CuO调节溶液的pH。
（4）根据题给条件，此不锈钢在盐溶液中腐蚀明
显，可选择的药品为CuO、浓硫酸，先用水稀释浓硫
酸，再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液，不锈钢
与CuSO4溶液反应在不锈钢的表面有紫红色的物质生
成，即可验证劣质不锈钢易被腐蚀。 答案 （1）2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
(2)装置图
2Fe3++2e- 2Fe2+
Cu-2e- Cu2+
(3)①通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;②加入CuO调节溶液的pH至3.2~4.7;③过滤［除去Fe(OH)3］
（4）CuO+H2SO4 CuSO4+H2O
CuSO4+Fe FeSO4+Cu
不锈钢表面有紫红色物质生成返回