解析 以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液的电池中,Zn为负极,发生反应:Zn-2e+2OH===Zn(OH)2,K2FeO4为正极,发生反应:FeO4+4H2O+3e===Fe(OH)3↓+5OH,放电过程中有OH生成,则电解质溶液的浓度增大,OH向负极迁移,故A正确。 答案 A 备考策略
判断电池的正、负极是解决原电池题目的基础,在此基础上我们可以解决诸如被氧化或被还原问题,电子、电流流向问题,溶液中离子流向问题。我们一般可以通过以下方法来判断原电池的正、负极:
(1)根据组成原电池的两极材料判断
一般相对较活泼的金属为负极,相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向判断
在外电路,电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。 (3)根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断 在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。 (4)根据原电池两极发生的变化判断
原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应。 (5)根据X极质量变化判断
工作后,X极质量增加,说明X极有物质析出,X极为正极;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。 (6)根据X极有无气体产生判断
工作后,X极上有气体产生,一般是发生了析出H2的电极反应,说明X极为正极。 (7)根据X极附近pH的变化判断
析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而工作后,X极附近pH增大了,说明X为正极。 考向二 原电池工作原理
2.(2019·浙江名师预测卷)nature期刊报道一例CH3OH—O2在新型聚合物催化下的原电池反应,其装置如图。下列说法不正确的是( )
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A.A为负极,CH3OH发生氧化反应
B.外电路中每转移3 mol电子,溶液中生成6 mol H C.电极B为正极,电极方程式为O2+2e+H=== HO2
D.使用新型聚合物催化,可以提高电池的放电效率,增加电池寿命
解析 A.从结构上分析A为负极,CH3OH失电子,发生氧化反应,正确;B.根据负极反应CH3OH+H2O-6e=== CO2+6H可知每转移3 mol电子,溶液中生成3 mol H,错误;C.B为正极,电极方程式为O2+2e+H=== HO2,正确;D描述正确。 答案 B 备考策略
在以往的选考题中,命题者经常在电流或电子流向,溶液中离子的移动,被氧化或被还原,正负极的反应现象等方面进行考查,我们只有深刻理解了原电池的工作原理的基础上才能轻松作答,具体可以参考以下总结。
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考向三 电极、电池反应式的书写
3.Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( ) A.负极反应式为Mg-2e===Mg B.正极反应式为Ag+e===Ag C.电池放电时Cl由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
解析 根据题意,Mg-海水-AgCl电池总反应式为Mg+2AgCl===MgCl2+2Ag。A项,负极反应式为Mg-2e===Mg,正确;B项,正极反应式为2AgCl+2e===2Cl+2Ag,错误;C项,对原电池来说,阴离子由正极移向负极,正确;D项,由于镁是活泼金属,则负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑,正确。
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答案 B
4.(2018·河南省焦作市测试题)通过CO传感器可监测CO的含量,总反应为2K2FeO4+3CO+2KOH+2H2O===2Fe(OH)3+3K2CO3,其工作原理示意图如右,下列说法正确的是( ) A.Pt电极为负极,可以用Fe电极代替 B.工作时OH向K2FeO4电极移动
C.每转化3 mol CO,有2 mol K2FeO4被氧化
D.K2FeO4电极上的电极反应式是2FeO4+8H2O+6e===2Fe(OH)3↓+10OH
解析 A项,若铁作为负极,铁失电子而不是一氧化碳失电子产生碳酸根离子,选项A错误;B项,一氧化碳在铂电极上失电子产生碳酸根离子,则铂电极为负极,K2FeO4电极为正极,原电池中阴离子OH向负极铂电极移动,B错误;C项,根据总反应2K2FeO4+3CO+2KOH+2H2O===2Fe(OH)3+3K2CO3可知,每消耗3 mol CO,有2 mol K2FeO4被还原,选项C错误;D项,K2FeO4电极上K2FeO4得电子产生Fe(OH)3,电极反应式是2FeO4+8H2O+6e===2Fe(OH)3↓+10OH,D正确。 答案 D 备考策略
电极方程式的书写是原电池题目的难点所在,要写出符合实际和题意的电极方程式需要考虑以下几个方面:1.正负极材料;2.电解质溶液中的离子,尤其是酸碱性;3.电极方程式;4.氧化还原中的化合价知识;具体可以参照以下方法和步骤:
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在书写电极方程式时一定要注意以下问题:
1.正负电极反应式中的电子得失数目保持相等。例如Al-Cu-CuSO4构成的原电池的正极反应可表示为:3Cu+6e===3Cu,负极反应式为:2Al-6e===2Al。
2.看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存,若不能共存,则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Zn-Ag-KOH溶液构成的原电池中,因Zn失去电子生成的Zn能与OH反应,故负极上发生的反应为:Zn-2e+2OH===Zn(OH)2。 3.要注意电解质溶液的性质。当正极上的反应物质为O2时,若溶液为碱性或中性时,电极反应式中不能出现H,电极反应式只能为O2+2H2O+4e===4OH;若溶液为酸性时,电极反应式中不能出现OH,电极反应式为:O2+4H+4e===2H2O 考向四 交换膜的作用
5.一种锂铜可充电电池,工作原理如下图。在该电池中,非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(Li交换膜)隔开。下列说法不正确的是( )
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A.陶瓷片允许Li通过,不允许水分子通过 B.放电时,N极为电池的正极
C.充电时,阳极反应为:Cu-2e===Cu D.充电时,接线柱A应与外接电源的正极相连
解析 A.非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(Li交换膜)隔开,则陶瓷片允许Li通过,不允许水分子通过,故A正确;B.放电时,金属锂是负极,发生失电子的氧化反应,M是负极,N为电池的正极,故B正确;C.充电时,阳极反应和放电时的正极反应互为逆过程,电极反应为:Cu-2e===Cu,故C正确;D.充电时,接线柱A 应与M极相连,M是负极,所以A外接电源的负极,故D错误;故选D。 答案 D 备考策略
在原电池的考查中,经常涉及到各种交换膜,对于交换膜我们要注意以下知识点: 1.离子交换膜的功能:
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