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1、-1-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 2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是 ()。A正极反应为 AgCle=AgCl 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：Cl22e=2Cl，错误；B 项，放电时，左侧的电极反应式 AgCle=AgCl，有大量白色沉淀生成，错误；C 项，由于 H
2、、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。-2-(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、_。(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 AlO 2，电极反应式为 Al3e4OH=AlO 22H2O。(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 NO 3得到电子生成 NO2。答案(1)AlMg2e=Mg2 (2)还原Al3e4OH=AlO 22H2O (3)铝铜2HNO 3e=H2ONO2 (4)电解质的性
4、质 思维建模 原电池正、负极判断的“五个角度”-3-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“AsO342I2HAsO33I2H2O”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 烧杯中逐滴加入适量 40%NaOH 溶液。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 I22e=2I 解析装置中的反应，AsO342I2HAsO33I2H2O，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，
5、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 AsO332e2H2O=AsO342H，电子由 C2棒沿导线到 C1棒，发生反应 I22e=2I，所以 C2为负极，C1为正极。答案D-4-42013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
6、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，只在一个烧杯中组装原电池乙，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 插入到 CuSO4(aq)中
7、。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 ZnFeCu，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。-5-答案(1)(或其他合理答案)(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出 (3)甲在甲装置中，负极不和 Cu2接触，避
8、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/ZnSO4Cu/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两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。2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 Na
9、BH4(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-6-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 BH 48OH8e=BO 26H2O 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 BH 48OH8e=BO 26H2O。每消耗 1 mol H2O2，转移的电子为
10、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_ _。(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()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
11、应方程式为_。解析(1)根据图示知，电极()区域：通入氧气，排出水。O2H2O：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：在微生物作用下，葡萄糖转化成二氧化碳。C6H12O6CO2，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-7-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
12、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，H向正极区迁移，即向电极()区迁移。(5)该电池总反应式为 C6H12O66O26CO26H2O，生成 1 mol CO2，转移 4 mol 电子，n(CO2)2.24 L22.4 Lmol10.1 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 H2Cl22KOH=2KCl2H2O。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 3050 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)6O224H24e=12H2OC6H12O624e6H2O=6CO224H(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()区带负电荷，因此 H向电极()区迁移(5)0.4 mol(6)H22e2OH=2H2OH2Cl22KOH=2KCl2H2O 思维建模 燃料电池的分析思路
