1、化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门】：免注册， 不收费！ http:/ 考点一 原电池的工作原理及新型化学电源的分析 题组训练 考能 题组一 原电池工作原理的分析与判断 1 (2014福建理综， 11)某原电池装置如图所示，电池总反应为 2Ag Cl2=2AgCl。 下列说法正确的是 ( )。 A正极反应为 AgCl e =Ag Cl B放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C若 用 NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D当电路中转移 0.01 mol e 时，交换膜左侧溶液中约减少 0.02 mol离子 解析 A项， Pt为正极发生还原反应： Cl2 2e
2、=2Cl ，错误； B项，放电时，左侧的电极反应式 Ag Cl e =AgCl ，有大量白色沉淀生成，错误； C项，由于 H 、 Na 均不参与电极反应，则用 NaCl代替盐酸，电池总反应不变，错误； D项，当电路中转移 0.01 mol e 时，左侧产生 0.01 mol Ag 与 Cl 结合为AgCl沉淀，右侧产生 0.01 mol Cl ，为保持溶液的电中性，左侧约有 0.01 mol H 通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少 0.02 mol离子，正确。 答案 D 2如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。 化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门
3、】：免注册， 不收费！ http:/ (1)若 a 为镁、 b 为 CuCl2，则正极材料为 _，负极上的电极反应式为_。 (2)若 a 为镁、 b 为 NaOH，则 Mg极上发生 _反 应 (填 “ 氧化 ” 或 “ 还原 ” )，负极上的电极反应式为 _。 (3)若 a 为铜、 b 为浓硝酸，则电流的方向为 _，正极上的电极反应式为 _。 (4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑 _。 解析 (1)镁、铝均能与 CuCl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子作负极。(2)铝能与 NaOH 溶液反应而镁不能，铝作负极失去电子变成 AlO2，电极反应
4、式为 Al 3e 4OH =AlO2 2H2O。 (3)常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子作负极，正极上是 NO3得到电子生成 NO2。 答案 (1)Al Mg 2e =Mg2 (2)还原 Al 3e 4OH =AlO2 2H2O (3)铝 铜 2H NO3 e =H2O NO2 (4)电解质的性质 思维建模 原电池正、负极判断的 “ 五个角度 ” 题组二 盐桥的作用与化学平衡移动 3下图 、 分别是甲、乙两组同学将反应 “ AsO34 2I 2H AsO33 I2H2O” 设计成的原电池装 置，其中 C1、 C2 均为碳棒。甲组向图 烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图 B烧杯中逐滴加入
5、适量 40%NaOH 溶液。 化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门】：免注册， 不收费！ http:/ 图 图 下列叙述中正确的是 ( )。 A甲组操作时，电流计 (G)指针发生偏转 B甲组操作时，溶液颜色变浅 C乙组操作时， C2 作正极 D乙组操作时， C1 上发生的电极反应为 I2 2e =2I 解析 装置 中的反应， AsO34 2I 2H AsO33 I2 H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作，电流计 (G)指针不会发生偏转，但由于 I2 浓度增大，所以溶液颜色变深。向装置 B烧杯中加入 NaOH溶液，发生反应 A
6、sO33 2e 2H2O=AsO34 2H ，电子由 C2棒沿导线到 C1棒，发生反应 I2 2e = 2I ，所以 C2为负极， C1为正极。 答案 D 4 2013广东理综 ， 33(2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备 Cl2 是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。 限选材料： ZnSO4(aq)， FeSO4(aq)， CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。 (1)完成原电池甲的装置示意图 (见上图 )，并作相应标注，要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 (2)以铜片为电极之一， CuSO4(aq)为电解质溶液
7、，只在 一个烧杯中组装原电池化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门】：免注册， 不收费！ http:/ 乙，工作一段时间后，可观察到负极 _。 (3)甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是 _，其原因是_。 解析 (1)根据题给条件和原电池的构成条件可得： 若用 Zn、 Cu、 CuSO4(aq)、 ZnSO4(aq)组成原电池， Zn作负极， Cu作正极，Zn插入到 ZnSO4(aq)中， Cu插入到 CuSO4(aq)中。 若用 Fe、 Cu、 FeSO4(aq)、 CuSO4(aq)组成原电池， Fe 作负极， Cu作正极，Fe插入到 FeSO4(aq)中， Cu
8、插入到 CuSO4(aq)中。 注意，画图时要注意电极名称，电极材料，电解质溶液名称 (或化学式 )，并形成闭合回路。 (2)由于金属活动性 Zn Fe Cu，锌片或铁片作负极，由于 Zn 或 Fe 直接与CuSO4溶液接触，工作一段时间后，负极逐渐溶解，表面有红色固体析出。 (3)带有盐桥的甲原电池中负极没有和 CuSO4溶液直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能 ，几乎全部转化为电能；而原电池乙中的负极与 CuSO4溶液直接接触，两者会发生置换反应，部分化学能转化为热能，化学能不可能全部转化为电能。 答案 (1) (或其他合理答案 ) (2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析
9、出 (3)甲 在甲装置中，负极不和 Cu2 接触，避免了 Cu2 直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 总结归纳 1 盐桥的作用 (1)使整个装置构成闭合回路，代替两 溶液直接接触。 (2)平衡电荷。如在 Zn/ZnSO4 Cu/CuSO4原电池中 Zn失去电子， Zn2 进入 ZnSO4溶液， ZnSO4 溶液中因 Zn2 增多而带正电荷。同时， CuSO4 溶液则由于 Cu2变成 Cu，使得 SO24 相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门】：免注册， 不收费！ http:/ 两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。 2
10、 电子流向与平衡移动的关系 (1)条件改变，平衡移动发生电子转移； (2)移动方向改变，电子转移方向改变。 题组三 不同 “ 介质 ” 燃料电池电极反应式的书写 5据 报道，以硼氢化合物 NaBH4(B 元素的化合价为 3 价 )和 H2O2 作原料的燃料电池可用作空军通信卫星电源，负极材料采用 Pt/C，正极材料采用 MnO2，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 ( )。 A电池放电时 Na 从 b 极区移向 a 极区 B电极 b 采用 MnO2， MnO2 既作电极材料又有催化作用 C每消耗 1 mol H2O2，转移的电子为 1 mol D该电池的正极反应为 BH4 8OH 8e =B
11、O2 6H2O 解析 由装置图可 知， H2O2得电子化合价降低，所以 b为正极， a为负极。原电池中阳离子向正极移动。负极反应为 BH4 8OH 8e =BO2 6H2O。每消耗 1 mol H2O2，转移的电子为 2 mol。 答案 B 6以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。 (1)判断电极名称：电极 ( )为 _，理由是 _； 电极 ( )为 _，理由是 _。 (2)微生物燃料电池需要选择合适的温度，理由是 _ 化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门】：免注册， 不收费！ http:/ _。 (3)写出该微生物燃料电池的电极反应式：电极 ( )反应式为 _；电极
12、( )反应式为 _。 (4)“ 质子交换膜 ” 允许溶液中 H 向 _(电极名称 )迁移，理由是_。 (5)若该电池生成 2.24 L CO2(标准状况 )，转移电子的物质的量为 _。 (6)燃料电池中，助燃剂 (氧化剂 )不一定是氧气。例如，以铂为电极，氢气氯气在 KOH 溶液 中构 成燃 料电 池， 该 燃料 电池 中负 极反 应式 为_。燃料电池的总反应方程式为 _。 解析 (1)根据图示知，电极 ( )区域：通入氧气，排出水。 O2 H2O：氧元素由 0 价降至 2 价，氧元素的化合价降低，发生还原反应。在原电池中，正极发生还原反应，故电极 ( )为正极；电极 ( )区域：在微生物作用
13、下，葡萄糖转化成二氧化碳。 C6H12O6 CO2，葡萄糖中碳元素的平均化合价为 0，二氧化碳中碳元素的化合价为 4 价，碳元素的化合价升高，发生了氧化反应。在原电池中，负极发生氧化反应，电极 ( )为负极。 (2)微生物燃料电池工作效率由微生物的活性决定，在高温下微生物 (主要由蛋白质组成 )会发生变性，失去活 性；温度太低也影响微生物的活性，导致电池工作效率低。 (3)正极区，氧气得电子变成氧离子，氧离子与 H 结合生成水；负极区，葡萄糖失去电子，生成二氧化碳和 H ，正极、负极得失电子总数相等。 (4)负极发生氧化反应，失去电子，电子经外电路流向正极，所以负极区带正电荷，正极区带负电荷，
14、 H向正极区迁移，即向电极 ( )区迁移。 (5)该电池总反应式为 C6H12O66O2 6CO2 6H2O，生成 1 mol CO2，转移 4 mol电子， n(CO2) 2.24 L22.4 Lmol 1 0.1 mol 时，则 n(e ) 0.4 mol。 (6)氢气在负极发生氧化反应， KOH参与反应，电池的总反应式为 H2 Cl2 2KOH=2KCl 2H2O。 答案 (1)正极 氧气发生还原反应 负极 葡萄糖发生氧化反应 (2)微生物燃料电池的放电效率是由微生物的活性决定的，而微生物一般在 30 50 活性最高，温度过高或过低均影响其活性，从而导致电池工作效率低 (3)6O2 24H 24e =12H2O C6H12O6 24e 6H2O=6CO2 24H (4)电极 ( ) 葡萄糖在电极 ( )失去 电子，电子经外电路流向电极 ( )，使电极 ( )化学备课大师 【全免费】 “备课大师 “全科【 9 门】：免注册， 不收费！ http:/ 区带负电荷，因此 H 向电极 ( )区迁移 (5)0.4 mol (6)H2 2e 2OH=2H2O H2 Cl2 2KOH=2KCl 2H2O 思维建模 燃料电池的分析思路
