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第二十七讲 原电池及其应用
1.了解原电池工作的基本原理，理解原电池的构成条件及电池设计
2.正确判断原电池的两极，正确书写电极反应及总反应。
3.了解常见的化学电源，能够认识和书写几种新型电池的电极及电极反应。。
4．利用原电池的知识判断金属活动性的强弱。
一、原电池及其工作原理
1．定义
原电池是把 能转化为 的装置，其反应本质是 。
2．工作原理
以锌铜原电池为例：
电极名称
负极
正极
电极材料


电极反应


反应类型


电子流向
由 沿导线流向
离子移向(内电路)
阴离子向 极移动，阳离子向 极移动；盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向 极，Cl－移向 极
装置区别
装置Ⅰ：还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗，装置效率很低。
装置Ⅱ：还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗
3.构成条件
电极
两极为导体，且存在活动性差异，一般活泼性 的金属作负极，活泼性 的金属或非金属导体作正极
溶液
两极插入 溶液中
回路
形成闭合回路或两极直接接触，形成闭合回路需三个条件：
① 溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入 溶液中。
本质
地发生 反应
　构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。
4．盐桥原电池的组成和作用
(1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
(2)盐桥的作用
①连接内电路，形成闭合回路；
②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
5．三个方向
电子移动方向
从 极流出沿导线流入 极
电流方向
从 极沿导线流向 极
离子迁移方向
电解质溶液中，阴离子向 极迁移，阳离子向 极迁移
二、化学电源
（一）化学电源的类型及其电极反应式
一次电池
碱性锌锰电池
正极材料： 正极反应式：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH +2OH－
负极材料： 负极反应式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2
总反应方程式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
锌银电池
正极材料： ，正极反应式：Ag2O + H2O+ 2e－ =2Ag+ 2OH－
负极材料： ，负极反应式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2
总反应方程式：Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag
二次电池
铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)
放电
正极反应式：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e-?＝PbSO4↓＋2H2O
负极反应式：Pb＋SO42－－2e-?＝PbSO4↓
充电
阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e-?＝PbO2＋4H+＋SO42－
阴极反应式：PbSO4＋2e-?＝Pb＋SO42－
总反应方程式
PbO2＋Pb＋2H2SO4?2PbSO4↓＋2H2O
放电时，电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
燃料电池
酸性环境
正极反应式：O2+4H++4e-=2H2O
负极反应式：2H2-4e-=4H+
碱性环境
正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
负极反应式：2H2-4e-+4OH-=4H2O
固体电解质
（能传导O2－）
正极反应式：O2＋4e－===2O2－
负极反应式：2H2-4e-+2O2－=4H2O
熔融碳酸盐
(熔融K2CO3)
正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32-
负极反应式：2H2-4e-+2 CO32-=4H2O＋2CO2
总反应方程式
2H2+O2=2H2O
（二）电极反应式书写步骤及原则
1．书写步骤
首先明确电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式的物质拆分的规则。
(1)先写出电极反应式的主要框架(待配平)
①酸性电解质
负极：还原剂－xe－―→氧化产物＋H＋
正极：氧化剂＋xe－＋H＋―→还原产物
②非酸性电解质(包括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物)
负极：还原剂－xe－＋阴离子―→氧化产物
正极：氧化剂＋xe－―→阴离子＋还原产物
(2)依据化合价变化分别标出氧化剂与电子的比例、还原剂与电子的比例，也就是配平氧化剂、还原剂和电子的系数。
(3)根据电荷守恒配平离子，注意要把得电子看作负电荷，失电子看作正电荷处理。
(4)最后根据元素守恒配平其余物质。
2．书写原则
(1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应。
(2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH－(电解质为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加H2O(电解质为碱性或中性时)或H＋(电解质为酸性时)。
(3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。
三、原电池原理的应用
1．比较金属活泼性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作 的金属比作 的金属活泼。
2．加快氧化还原反应的速率
一个 进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率 。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
3．设计制作化学电源
(1)必须是能自发进行且放热的 反应。
(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性 的金属作为负极；活泼性 的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。
(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与 发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，这样可减少离子极化作用，便于电子和离子的移动，如在Cu－Zn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：
4．用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池的 而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的 极。
1.并不是所有的氧化还原反应都能设计成原电池，只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池，将化学能转化为电能。
2.原电池电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成一个完整的闭合回路，电子由负极沿导线移向正极，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。原电池的闭合回路有多种形式，如两电极相接触也是一种闭合。
3.无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。
4.原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。
5.盐桥使两半电池相连接，构成闭合回路，但不能用导线替换。
6.两个电极即使都是石墨，也可构成原电池，如一些燃料电池。
7.原电池装置图常见失分点
(1)没有注明电极材料名称或元素符号。
(2)没有画出电解质溶液或画出但不标注。
(3)误把盐桥画成导线。
(4)不能连成闭合回路。
8.二次电池的充、放电不能理解为可逆反应。
考向一 原电池工作原理
典例1：某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶
液)。下列说法正确的是(　　)
A．该原电池的正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
B．甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅
C．盐桥中的SO移向甲烧杯
D．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转
变式训练1.锌银(Zn-Ag2O)电池多应用于军事、航空、移动的通信设备、电子仪器和人造卫星、宇宙航行等方面，用如图所示装置模拟其工作原理，下列说法正确的是
A. K+向a极移动
B. b 极的电极反应式为 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
C. 用该电池给铁棒镀铜，则铁棒与 b 极相连
D. 电池工作一段时间后，电解液的pH减小
考向二 原电池的设计
典例2：一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是(　　)
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Zn
Fe
CuCl2
变式训练2.某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　)
A
B
C
D
电极材料
Cu、Zn
Cu、C
Fe、Zn
Cu、Ag
电解液
FeCl3
Fe(NO3)2
CuSO4
Fe2(SO4)3
考向三 利用原电池原理比较金属的活动性及对反应速率的影响
典例3：①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
变式训练3. 10 mL浓度为 1 mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率且氢气生成量减少的是(　　)
A．K2SO4 B．CH3COONa
C．CuSO4 D．Na2CO3
考向四 化学电源
典例4：一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
C．电池工作时，CO向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO
变式训练4.金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是(　　)
A．放电时，空气极为负极
B．放电时，电池反应为4Li＋O2===2Li2O
C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物
D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液
1.【2018新课标Ⅱ卷】 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是

A. 放电时，ClO4－向负极移动 B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C. 放电时，正极反应为：3CO2+4e? ＝2CO32－+C D. 充电时，正极反应为：Na++e?＝Na
2.【2018新课标Ⅰ卷13】最近我国科学家设计了一种，CO?+H?S协同转化装置，实现对天然气中
CO?和H?S的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H?S=2H++S+2EDTA+Fe2+ ,该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO?+2H++2e-=CO+H?O
B.协同转化总反应：CO?+H?S=CO+H?O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低
D.若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+，溶液需为酸性
3.【2018新课标Ⅲ卷】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是

A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1-）O2
4.【2018江苏卷10】 下列说法正确的是
A. 氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B. 反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C. 3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D. 在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
5.【2017天津卷3】下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是
A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能
B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能
C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能
D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能
6.【2017新课标Ⅲ卷11】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-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．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
7.【2016新课标Ⅱ卷】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-=Mg2+
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↑
8．【2016海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42?+ 10H++6e?=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
9.【2016新课标Ⅲ卷】锌?空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。下列说法正确的是（ ）
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－
D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
10．【2016四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：
Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C．充电时，若转移1 mol e-，石墨C6电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+x Li+
11．【2016浙江卷】金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在Mg–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
12.【2016上海卷】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(SO42-)
13.【2018天津卷10】 CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：________。电池的正极反应式：6O2+6e?6O2?;6CO2+6O2?3C2O42?
反应过程中O2的作用是________。该电池的总反应式：________。
14.【2016北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一。
（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
①作负极的物质是________。②正极的电极反应式是_________。
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
接近100%
＜50%
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO3—的去除率低。其原因是________。
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
约10%
约3%
1小时pH
接近中性
接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因：__________。
15.【2016江苏卷】铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–转化为Cr3＋，其电极反应式为_____________。
第二十七讲 原电池及其应用
1.了解原电池工作的基本原理，理解原电池的构成条件及电池设计
2.正确判断原电池的两极，正确书写电极反应及总反应。
3.了解常见的化学电源，能够认识和书写几种新型电池的电极及电极反应。。
4．利用原电池的知识判断金属活动性的强弱。
一、原电池及其工作原理
1．定义
原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2．工作原理
以锌铜原电池为例：
电极名称
负极
正极
电极材料
Zn
Cu
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由负极沿导线流向正极
离子移向(内电路)
阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
装置区别
装置Ⅰ：还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗，装置效率很低。
装置Ⅱ：还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗
3.构成条件
电极
两极为导体，且存在活动性差异，一般活泼性较强的金属作负极，活泼性较弱的金属或非金属导体作正极
溶液
两极插入电解质溶液中
回路
形成闭合回路或两极直接接触，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
本质
自发地发生氧化还原反应
　构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。
4．盐桥原电池的组成和作用
(1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
(2)盐桥的作用
①连接内电路，形成闭合回路；
②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
5．三个方向
电子移动方向
从负极流出沿导线流入正极
电流方向
从正极沿导线流向负极
离子迁移方向
电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移
二、化学电源
（一）化学电源的类型及其电极反应式
一次电池
碱性锌锰电池
正极材料：MnO2正极反应式：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH +2OH－
负极材料：Zn负极反应式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2
总反应方程式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
锌银电池
正极材料：Ag2O，正极反应式：Ag2O + H2O+ 2e－ =2Ag+ 2OH－
负极材料：Zn，负极反应式：Zn+2OH－—2e—= Zn(OH)2
总反应方程式：Zn＋Ag2O＋H2O = Zn(OH)2＋2Ag
二次电池
铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)
放电
正极反应式：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e-?＝PbSO4↓＋2H2O
负极反应式：Pb＋SO42－－2e-?＝PbSO4↓
充电
阳极反应式：PbSO4＋2H2O－2e-?＝PbO2＋4H+＋SO42－
阴极反应式：PbSO4＋2e-?＝Pb＋SO42－
总反应方程式
PbO2＋Pb＋2H2SO4?2PbSO4↓＋2H2O
放电时，电解质溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。
燃料电池
酸性环境
正极反应式：O2+4H++4e-=2H2O
负极反应式：2H2-4e-=4H+
碱性环境
正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
负极反应式：2H2-4e-+4OH-=4H2O
固体电解质
（能传导O2－）
正极反应式：O2＋4e－===2O2－
负极反应式：2H2-4e-+2O2－=4H2O
熔融碳酸盐
(熔融K2CO3)
正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO32-
负极反应式：2H2-4e-+2 CO32-=4H2O＋2CO2
总反应方程式
2H2+O2=2H2O
（二）电极反应式书写步骤及原则
1．书写步骤
首先明确电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式的物质拆分的规则。
(1)先写出电极反应式的主要框架(待配平)
①酸性电解质
负极：还原剂－xe－―→氧化产物＋H＋
正极：氧化剂＋xe－＋H＋―→还原产物
②非酸性电解质(包括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物)
负极：还原剂－xe－＋阴离子―→氧化产物
正极：氧化剂＋xe－―→阴离子＋还原产物
(2)依据化合价变化分别标出氧化剂与电子的比例、还原剂与电子的比例，也就是配平氧化剂、还原剂和电子的系数。
(3)根据电荷守恒配平离子，注意要把得电子看作负电荷，失电子看作正电荷处理。
(4)最后根据元素守恒配平其余物质。
2．书写原则
(1)共存原则：因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应。
(2)得氧失氧原则：得氧时，在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH－(电解质为碱性或中性时)；失氧时，在反应物中加H2O(电解质为碱性或中性时)或H＋(电解质为酸性时)。
(3)中性吸氧反应成碱原则：在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。
三、原电池原理的应用
1．比较金属活泼性强弱
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
2．加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
3．设计制作化学电源
(1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。
(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。
(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，这样可减少离子极化作用，便于电子和离子的移动，如在Cu－Zn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：
4．用于金属的防护
使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
1.并不是所有的氧化还原反应都能设计成原电池，只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池，将化学能转化为电能。
2.原电池电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成一个完整的闭合回路，电子由负极沿导线移向正极，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。原电池的闭合回路有多种形式，如两电极相接触也是一种闭合。
3.无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。
4.原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。
5.盐桥使两半电池相连接，构成闭合回路，但不能用导线替换。
6.两个电极即使都是石墨，也可构成原电池，如一些燃料电池。
7.原电池装置图常见失分点
(1)没有注明电极材料名称或元素符号。
(2)没有画出电解质溶液或画出但不标注。
(3)误把盐桥画成导线。
(4)不能连成闭合回路。
8.二次电池的充、放电不能理解为可逆反应。
考向一 原电池工作原理
典例1：某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶
液)。下列说法正确的是(　　)
A．该原电池的正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
B．甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅
C．盐桥中的SO移向甲烧杯
D．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转
【答案】B
【解析】
A项，正极Fe3＋得电子，发生还原反应，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，故A错；
B项，左边烧杯中发生Fe3＋＋e－===Fe2＋，则左边烧杯中溶液的红色逐渐变浅，故B正确；
C项，阴离子向负极移动，故C错；
D项，若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，可氧化Cu，Cu为负极，电流表指针偏转方向不变，故D错。
1.图解原电池工作原理
2.原电池中正、负极的判断
判断原电池的正、负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析，如图：
（注意)　原电池的正负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极。
变式训练1.锌银(Zn-Ag2O)电池多应用于军事、航空、移动的通信设备、电子仪器和人造卫星、宇宙航行等方面，用如图所示装置模拟其工作原理，下列说法正确的是
A. K+向a极移动 B. b 极的电极反应式为 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
C. 用该电池给铁棒镀铜，则铁棒与 b 极相连 D. 电池工作一段时间后，电解液的pH减小
【答案】B
【解析】
A.电子由a极流出，a是负极、b是正极，K+向b极移动，故A错误；
B.b 极是正极，氧化银得电子，电极反应式为 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，故B正确；
C.镀件与负极相连，用该电池给铁棒镀铜，则铁棒与 a 极相连，故C错误；
D.电池总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，电池工作一段时间后，电解液的pH不变，故D错误。
考向二 原电池的设计
典例2：一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是(　　)
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Zn
Fe
CuCl2
【答案】C
【解析】原电池中，相对活泼的金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。所以根据原电池的总反应的离子方程式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu知，该原电池中，锌为负极，活泼性比Zn弱的金属或非金属导体为正极，铜盐溶液作电解质溶液，则选项C正确。
变式训练2.某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　)
A
B
C
D
电极材料
Cu、Zn
Cu、C
Fe、Zn
Cu、Ag
电解液
FeCl3
Fe(NO3)2
CuSO4
Fe2(SO4)3
【答案】D
【解析】根据原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，可以得出负极材料为Cu，排除A、C选项，电解质溶液中是Fe3＋参加反应，又可以排除B选项，故选D.
考向三 利用原电池原理比较金属的活动性及对反应速率的影响
典例3：①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(　　)
A．①③②④ B．①③④②
C．③④②① D．③①②④
【答案】B
【解析】电流方向与电子流向相反，①②相连时，电流由②流向①，则金属活动性①>②；①③相连时，③为正极，则金属活动性①>③；②④相连时，②上有气泡逸出，则金属活动性④>②；③④相连时，③的质量减少，则金属活动性③>④。综上分析，可得金属活动性顺序为①>③>④>②。
变式训练3. 10 mL浓度为 1 mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率且氢气生成量减少的是(　　)
A．K2SO4 B．CH3COONa
C．CuSO4 D．Na2CO3
【答案】D
【解析】
A.Zn与盐酸反应，若减慢反应速率，则c(H＋)减小，加入K2SO4溶液，相当于稀释，氢气生成量不变，A错误；
B.CH3COONa与HCl反应生成CH3COOH，使溶液中c(H＋)减小，反应速率减慢，因发生2CH3COOH＋Zn===(CH3COO)2Zn＋H2↑，氢气生成量不变，B错误；
C.加入CuSO4溶液与Zn反应CuSO4＋Zn===Cu＋ZnSO4，生成的Cu与Zn和盐酸构成原电池，加快反应速率，C错误；
D.加入Na2CO3溶液与盐酸反应消耗了HCl，c(H＋)减小，反应速率减慢，氢气生成量减少，D正确。
考向四 化学电源
典例4：一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是(　　)
A．反应CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子
B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O
C．电池工作时，CO向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO
【答案】D
【解析】
A选项，甲烷中的C为－4价，一氧化碳中的C为＋2价，每个碳原子失去6个电子，因此每消耗1 mol甲烷失去6 mol电子，所以错误；
B选项，熔融盐中没有氢氧根离子，因此氢氧根离子不能参与电极反应，电极反应式应为H2＋CO＋2CO－4e－===3CO2＋H2O，所以错误；
C选项，碳酸根离子应向负极移动，即向电极A移动，所以错误；
D选项，电极B上氧气得电子与二氧化碳反应生成碳酸根离子，所以正确。
燃料电池电极反应式书写步骤

变式训练4.金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是(　　)
A．放电时，空气极为负极
B．放电时，电池反应为4Li＋O2===2Li2O
C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物
D．在更换锂电极的同时，要更换水性电解液
【答案】D
【解析】
A.放电时，Li极为负极，错误；
B.放电时，电池反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，错误；
C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；
D.水性电解液中有沉淀生成，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确。
1.【2018新课标Ⅱ卷】 我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是

A. 放电时，ClO4－向负极移动 B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C. 放电时，正极反应为：3CO2+4e? ＝2CO32－+C D. 充电时，正极反应为：Na++e?＝Na
【答案】D
【解析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。
A. 放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；
B. 电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；
C. 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e?＝2CO32－+C，C正确；
D. 充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，
反应为2CO32－+C－4e?＝3CO2，D错误。
答案选D。
2.【2018新课标Ⅰ卷13】最近我国科学家设计了一种，CO?+H?S协同转化装置，实现对天然气中
CO?和H?S的高效去除。示意图如右所示，其中电极分别为ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA-Fe2+-e-=EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H?S=2H++S+2EDTA+Fe2+
该装置工作时，下列叙述错误的是（ ）
A.阴极的电极反应：CO?+2H++2e-=CO+H?O
B.协同转化总反应：CO?+H?S=CO+H?O+S
C.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低
D.若采用Fe2+/Fe3+取代EDTA-Fe2+/EDTA-Fe3+，溶液需为酸性
【答案】C
【解析】
A.在ZnO石墨烯上CO2转变为CO，发生还原反应，因此该电极是阴极，阴极电极反应式为：CO2 + 2H+ + 2e- = CO + H2O，A不符合题意。
B. 由图可知总反应市CO2+H2S=CO+H2O+S，B不符合题意。
C. 石墨烯是阳极，电势高于阴极，因此C符合题意。
D. 三价铁离子和亚铁离子再碱性环境中会形成沉淀，因此溶液需为酸性，因此D不符合题意。
故答案为:C
3.【2018新课标Ⅲ卷】一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是

A．放电时，多孔碳材料电极为负极
B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1-）O2
【答案】D
【解析】
A.放电时，多孔碳材料为正极，锂电极为负极，A不符合题意；
B.中，放电时，外电路中电子由负极（锂电极）经导线流向正极（多孔碳材料电极），B项不符合题意；
C.充电时，阳离子（Li+）移向阴极（锂电极），C项不符合题意；
D. 充电过程和放电过程相反，该总反应书写符合题意，
故答案为：D。
4.【2018江苏卷10】 下列说法正确的是
A. 氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B. 反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C. 3 mol H2与1 mol N2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023
D. 在酶催化淀粉水解反应中，温度越高淀粉水解速率越快
【答案】C
【解析】
氢氧燃料电池放电时化学能不能全部转化为电能，理论上能量转化率高达85%~90%，A项错误；B项，反应4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）的ΔS0，该反应常温下可自发进行，该反应为放热反
应，B项错误；
C项，N2与H2的反应为可逆反应，3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子数小于6mol，转移电子数小于66.021023，C项正确；
D项，酶是一类具有催化作用的蛋白质，酶的催化作用具有的特点是：条件温和、不需加热，具有高度的专一性、高效催化作用，温度越高酶会发生变性，催化活性降低，淀粉水解速率减慢，D项错误；
答案选C。
5.【2017天津卷3】下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是
A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能
B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能
C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能
D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能
【答案】A
【解析】
硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础，利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应，与氧化
还原反应无关；
B、锂离子电池工作时，涉及到氧化还原反应；
C、电解质溶液导电实质是电解的过程，与氧化还原反应有关；
D、葡萄糖供能时，涉及到生理氧化过程。
故选A。
6.【2017新课标Ⅲ卷11】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-=3Li2S4
B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g
C．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.电池工作时为原电池，其电解质中的阳离子向正极移动，根据图示中Li+移动方向可知，电极a为正极，正极发生还原反应，根据总反应可知正极依次发生S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2的还原反应，故A正确；
B.原电池工作时，转移0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B正确；
C.石墨能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，故C正确；
D．电池充电时为电解池，此时电池反应为8Li2Sx =16Li+xS8（2≤x≤8），电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li越多，所以 Li2S2的量越来越少，故D错误。
7.【2016新课标Ⅱ卷】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-=Mg2+
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↑
【答案】B
【解析】根据题意，电池总反应式为：Mg+2AgCl=MgCl2+2Ag，
A.负极反应为：Mg-2e=Mg2+，A项正确
B.正极反应为：2AgCl+2e-= 2Cl-+ 2Ag，B项错误；
C.对原电池来说，在电池工作过程中，阴离子由正极移向负极，C项正确；
D.由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑，D项正确；
答案选B。
8．【2016海南卷】某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解溶质溶液。下列说法正确的是
A．Zn为电池的负极
B．正极反应式为2FeO42?+ 10H++6e?=Fe2O3+5H2O
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变
D．电池工作时向负极迁移
【答案】A D
【解析】
根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；
B．KOH溶液为电解质溶液，则正极反应式为2FeO42? +6e?+8H2O =2Fe(OH)3+10OH?，错误；
C．该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；
D．电池工作时阴离子OH?向负极迁移，正确；
故选A D。
9.【2016新课标Ⅲ卷】锌?空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－。下列说法正确的是（ ）
A．充电时，电解质溶液中K+向阳极移动
B．充电时，电解质溶液中c(OH-)逐渐减小
C．放电时，负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－
D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）
【答案】C
【解析】充电是电解池，阳离子在阴极上放电，阴离子在阳极上放电，即阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，对可充电池来说，充电时原电池的正极接电源正极，原电池的负极接电源的负极，掌握原电池和电解池反应原理是本题解答的关键。
A 充电（电解池）时阳离子K+向阴极移动，故A错误;
B 充电（电解池）时的电池反应是原电池电池反应式的逆过程，电池的反应为
2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)42－，所以c(OH–)增大，故B错误；
C? 电极反应式的书写一般先写出还原剂（氧化剂）和氧化产物（还原产物），然后标出电子转移的数目，最后根据原子守恒和电荷守恒完成缺项部分和配平反应方程式，所以负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)42－，故C正确；
D 消耗标准状况下的氧气22.4L，相当于消耗1mol氧气，电路中对应转移4mol电子，故D错误；
10．【2016四川卷】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为：
Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+ C6(x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移
B．放电时，负极的电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6
C．充电时，若转移1 mol e-，石墨C6电极将增重7x g
D．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+x Li+
【答案】D
【解析】
A项，放电时，Li+在负极生成，由负极向正极迁移，正确；
B项，负极发生氧化反应，LixC6失去电子，电极反应式为LixC6-xe-= xLi++ C6，正确；
C项中，充电时，总反应为LiCoO2+ C6=Li1-xCoO2+LixC6，石墨电极的电极反应式为，由反应关系可知，每转移1 mole-，生成1/x?molLixC6，增重7 g，错误；
D项中，充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应式为LiCoO2-xe-=Li1-xCoO2+xLi+,正确。
故选C。
11．【2016浙江卷】金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在Mg–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
【答案】C
【解析】
A.反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；
B.电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为Mg：Al：?Zn：，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故B正确；
C.正极上氧气得电子和水反应生成OH-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；
D.负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg（OH）2，则阴极区溶液不能含有大量OH-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；
故选 C 。
12.【2016上海卷】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(SO42-)
【答案】C
【解析】该装置构成原电池，Zn是负极，Cu是正极。
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．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．由于反应不断消耗H+，所以溶液的c(H+)逐渐降低，正确；
D．SO42-不参加反应，其浓度不变，错误。
13.【2018天津卷10】 CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图4所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。
电池的负极反应式：________。
电池的正极反应式：6O2+6e?6O2?
6CO2+6O2?3C2O42?
反应过程中O2的作用是________。
该电池的总反应式：________。
【答案】
(3).Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+） 催化剂 2Al+6CO2=Al2(C2O4)3
【解析】
(3)根据电极材料，可以判断电池的负极为Al，所以反应一定是Al失电子，该电解质为氯化铝离子液体，所以Al失电子应转化为Al3+，方程式为：Al–3e–=Al3+（或2Al–6e–=2Al3+）。根据电池的正极反应，氧气再第一步被消耗，又在第二步生成，所以氧气为正极反应的催化剂。将方程式加和得到，总反应为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3。
14.【2016北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一。
（1）Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
①作负极的物质是________。
②正极的电极反应式是_________。
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
接近100%
＜50%
24小时pH
接近中性
接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO3—的去除率低。其原因是________。
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO3—的去除率和pH，结果如下：
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
约10%
约3%
1小时pH
接近中性
接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO3—去除率和铁的最终物质形态不同的原因：__________。
【答案】
（1）①铁 ②NO3－+8e－+10H+=NH4++3H2O
（2）因为铁表面生成不导电的FeO(OH)，阻止反应进一步发生
（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全，初始pH高时，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3—去除率和铁的最终物质形态不同。
【解析】
（1）①Fe是活泼的金属，根据还原水体中的NO3-的反应原理图可知，Fe被氧化作负极；
②正极发生得到电子的还原反应，因此正极是硝酸根离子被还原为NH4+，该溶液为酸性电解质溶液，结合元素和电荷守恒可知电极反应式为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；21*cnjy*com
（2）从pH对硝酸根去除率的影响来看，初始pH=4.5时去除率低，主要是因为铁离子容易水解生成FeO(OH)，同时生成的Fe3O4产率降低，且生成的FeO(OH)不导电，所以NO3-的去除率低；
（4）Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，初始pH较小，氢离子浓度高，产生的Fe2+浓度大，促使FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，使反应进行的更完全；初始pH高时，由于Fe3+的水解，Fe3+越容易生成FeO(OH)，产生的Fe2+浓度小，从而造成NO3—去除率和铁的最终物质形态不同。
15.【2016江苏卷】铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–转化为Cr3＋，其电极反应式为_____________。
【答案】
（1）Cr2O72–+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O
【解析】
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72–的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72–获得电子，发生还原反应，被还原产生Cr3＋， 结合电荷守恒书写电极方程式，则正极上发生的电极反应式为Cr2O72–+6e－+14H+＝2Cr3++7H2O

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