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[题组训练·考能]
题组一 原电池工作原理的分析与推断
1．(2022·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，则电池总反应随之转变
D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约削减0.02 mol离子
解析 A项，Pt为正极发生还原反应：Cl2＋2e－===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，故左侧溶液中约削减0.02 mol离子，正确。
答案 D
2．(2022·大纲卷，9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上进展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是( )。
A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液
C．充电时负极反应为：MH＋OH－―→H2O＋M＋e－
D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高
解析 A项，依据题意可确定该电池的总反应为MH＋NiOOH===M＋Ni(OH)2，MH中M、H均为0价，MH作负极材料，而NiOOH为正极材料，负极反应式为MH－e－＋OH－===M＋H2O，正极反应式为NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，正确；B项，电极材料MH和NiOOH及其反应产物在碱性溶液中均能稳定存在，故电解液可为KOH溶液，正确；C项，依据负极电极反应式可推知充电时阴极的电极反应式为M＋e－＋H2O===MH＋OH－，错误；D项，MH中氢密度越大，单位体积的电极材料放出电量越多，电池的能量密度越高，正确。
答案 C
3．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。
(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AlO，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋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NO得到电子生成NO2。
答案 (1)Al Mg－2e－===Mg2＋
(2)还原 Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
(3)铝―→铜 2H＋＋NO＋e－===H2O＋NO2↑
(4)电解质的性质
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原电池正、负极推断的“五个角度”
题组二 盐桥的作用
4．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。
图Ⅰ 图Ⅱ
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Ⅰ中的反应，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋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Ⅱ B烧杯中加入NaOH溶液，发生反应AsO－2e－＋2H2O===AsO＋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
5．(2022·中山市一模，7)如图所示的原电池工作时，下列叙述正确的是(双选)( )。
A．负极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
B．在外电路中，电流从负极流向正极
C．电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
D．盐桥中的阳离子移向正极
解析 A项，该原电池中，Zn是负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；B项，外电路中电流由正极流向负极；D项，盐桥中，阳离子移向正极。
答案 CD
——————————[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SO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)条件转变，平衡移动发生电子转移；
(2)移动方向转变，电子转移方向转变。
题组三 不同“介质”燃料电池电极反应式的书写
6．(2022·茂名模拟)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，负极材料接受Pt/C，正极材料接受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接受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BH＋8OH－－8e－===BO＋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BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O。每消耗1 mol H2O2，转移的电子为2 mol。
答案 B
7．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示。
(1)推断电极名称：电极(Ⅰ)为________，理由是_________________；
电极(Ⅱ)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(Ⅰ)反应式为______________；电极(Ⅱ)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)不肯定是氧气。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)依据图示知，电极(Ⅰ)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(Ⅰ)为正极；电极(Ⅱ)区域：在微生物作用下，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，碳元素的化合价上升，发生了氧化反应。在原电池中，负极发生氧化反应，电极(Ⅱ)为负极。(2)微生物燃料电池工作效率由微生物的活性打算，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，H＋向正极区迁移，即向电极(Ⅰ)区迁移。(5)该电池总反应式为C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，生成1 mol CO2，转移4 mol电子，n(CO2)＝＝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打算的，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(Ⅰ) 葡萄糖在电极(Ⅱ)失去电子，电子经外电路流向电极(Ⅰ)，使电极(Ⅰ)区带负电荷，因此H＋向电极(Ⅰ)区迁移 (5)0.4 mol (6)H2－2e－＋2OH－===2H2O H2＋Cl2＋2KOH===2KCl＋2H2O
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燃料电池的分析思路
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