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《高考12题逐题突破》：电化学基础——原电池原理及化学电源【核心突破】1．构建原电池模型，类比分析原电池工作原理2．原电池正、负极判断的“五个角度”3．化学电源中电极反应式书写的思维模板(1)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。(2)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。(3)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。注意①H＋在碱性环境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH－；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。解答新型化学电源的步骤(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的一极为负极。(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。【经典例题】1．(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A．甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加B．乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降答案A2．(2019·全国卷Ⅰ，12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。下列说法错误的是()A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案B解析由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。3．微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是()A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O答案A解析根据微生物电池工作原理示意图可知，C6H12O6在负极发生氧化反应生成CO2，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋；O2在正极得电子发生还原反应，电极反应式为6O2＋24H＋＋24e－===12H2O，A项错误；微生物促进了反应中电子的转移，B项正确；H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区，C项正确；电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D项正确。4．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx(2≤x≤8)。下列说法错误的是()A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多答案D解析A项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li＋移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，正确；B项，电池工作时负极电极方程式为Li－e－===Li＋，当外电路中流过0.02mol电子时，负极消耗的Li的物质的量为0.02mol，其质量为0.14g，正确；C项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a的导电能力，正确；D项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li2Sx=====电解16Li＋xS8(2≤x≤8)，故Li2S2的量会越来越少，错误。【提升训练27题答案+解析】1．(2019·武汉二模)Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是()A．SO2－4从右向左迁移B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===PbC．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变D．若有6.5g锌溶解，有0.1molSO2－4通过离子交换膜答案B解析装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO2－4从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4，B项错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5g锌溶解，转移0.2mole－，电解液中有0.2mol负电荷通过离子交换膜，即有0.1molSO2－4通过离子交换膜，D项正确。2．下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置，下列说法中正确的是()A．两个装置中石墨Ⅰ和石墨Ⅱ作负极B．碘元素在装置①中被还原，在装置②中被氧化C．①中MnO2极的电极反应式为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－D．装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5答案D解析装置①中碘离子失去电子，石墨Ⅰ是负极，装置②中碘酸钠得到电子，石墨Ⅱ作正极，A项错误；根据A项分析可知，碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被还原，B项错误；①中MnO2得到电子，溶液呈酸性，则电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，C项错误；①中1mol碘化钠失去1mol电子，②中1mol碘酸钠得到5mol电子，则装置①、②中生成等量的I2时，导线上通过的电子数之比为1∶5，D项正确。3．甲醇燃料电池是目前应用比较广泛的一种燃料电池，其工作原理如下图所示：下列说法正确的是()A．N为正极，发生氧化反应B．a气体为氧气，b气体为甲醇C．甲池溶液pH增大，乙池溶液pH减小D．若有1molCO2生成，则有6molH＋从甲池透过交换膜进入乙池答案D解析燃料电池工作时，燃料发生氧化反应，失去电子，故M电极为负极，a气体为甲醇，电极反应式为：CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，甲醇在负极被氧化生成CO2。有1molCO2生成，则有6molH＋生成，甲池溶液pH减小。N电极为正极，在其表面发生还原反应；电池中，阳离子从负极移向正极，H＋从甲池通过交换膜进入乙池。4．锂-铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，下列说法错误的是()A．放电时，Li＋透过固体电解质向Cu极移动B．放电时，正极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2OD．整个反应过程中，氧化剂为O2答案B解析因为原电池放电时，阳离子移向正极，所以Li＋透过固体电解质向Cu极移动，A正确；由总反应方程式可知Cu2O中Cu元素化合价降低，被还原，正极反应式应为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－，B错误；放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－，可知通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，C正确；由C项分析知，Cu先与O2反应生成Cu2O，放电时Cu2O重新生成Cu，则整个反应过程中，Cu相当于催化剂，O2为氧化剂，D正确。．镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O放电充电Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，由此判断错误的是()A．放电时，Cd作负极B．放电时，NiO(OH)作负极C．电解质溶液为碱性溶液D．放电时，负极反应为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2解析：选B镉镍电池放电时，Cd作负极，电板反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2；NiO(OH)作正极，电解质溶液为KOH等碱性溶液，B项错误。5．由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰石墨为两极，其电池反应为Al＋3MnO2＋3H2O===3MnO(OH)＋Al(OH)3。下列有关该电池放电时的说法不正确的是()A．二氧化锰石墨为电池正极B．负极反应式为Al－3e－＋3NH3·H2O===Al(OH)3＋3NH＋4C．OH－不断由负极向正极移动D．每生成1molMnO(OH)转移1mol电子解析：选C由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为Al(OH)3，A、B正确；阴离子移向负极，OH－应不断由正极向负极移动，C错误；由反应中锰元素价态变化知D正确。7.银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是()A．Zn电极是负极B．Ag2O电极发生还原反应C．Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2D．放电前后电解质溶液的pH保持不变解析：选D由电池的总反应Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag知，Zn从0价变为＋2价，化合价升高，失去电子，故Zn电极为负极，A正确；Ag2O中Ag从＋1价变为0价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，B正确；在碱性条件下，Zn2＋与OH－结合生成Zn(OH)2，故Zn电极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，C正确；根据总反应可知，反应中H2O被不断地消耗，电解质溶液中OH－浓度增大，所以放电后电解质溶液的pH增大，D错误。8.某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是()A．锌片作正极B．铜片上有气泡产生C．将电能转化为化学能D．电子由铜片经导线流向锌片解析：选B根据原电池的工作原理，活泼金属作负极，锌比铜活泼，锌片作负极，A错误；铜片作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铜片上有气泡冒出，B正确；该装置为原电池装置，是将化学能转化成电能的装置，C错误；根据原电池的工作原理，电子从负极经导线流向正极，即电子从锌片经导线流向铜片，D错误。9.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()A．铜棒的质量B．c(Zn2＋)C．c(H＋)D．c(SO2－4)解析：选C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－===Zn2＋，所以溶液中c(Zn2＋)增大，错误；C项，由于反应不断消耗H＋，所以溶液的c(H＋)逐渐降低，正确；D项，SO2－4不参加反应，其浓度不变，错误。10．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是()A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑解析：选B①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。11．如图所示为锌铜原电池。下列叙述中，正确的是()A．盐桥的作用是传导离子B．外电路电子由铜片流向锌片C．锌片上的电极反应式为Zn2＋＋2e－===ZnD．外电路中有0.2mol电子通过时，铜片