精品新高中化学大一轮复习导学案第八章38原电池化学电源及答案.docx
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精品新高中化学大一轮复习导学案第八章38原电池化学电源及答案
案38 原电池 电
[考纲要求] 1了解原电池的工作原，能写出电极反应和电池反应方程式。
2了解常见电的种类及其工作原。
知识点一 原电池
1．概念
把________能转为____能的装置。
2．工作原：
（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
3原电池构成条件
（1）两个____________的电极。
（2）将电极插入______________中。
（3）用导线连接电极构成____________。
（4）能自发进行的____________________。
总之原电池的工作原和电子流向可用下列图示表示：
问题思考
1．在原电池中是否较活泼金属一定作负极？
2．原电池内部阴、阳离子如何移动？
3．怎样判断原电池的正负极？
知识点二 电
1．一次电池
（1）碱性锌锰干电池
负极反应：
________________________________________________________________________；
正极反应：
2MO2＋2H2O＋2－===2MOOH＋2OH－；
总反应式：
＋2MO2＋2H2O===2MOOH＋（OH）2。
（2）锌银电池
负极反应：
________________________________________________________________________；
正极反应：
Ag2O＋H2O＋2－===2Ag＋2OH－；
总反应式：
＋Ag2O＋H2O===（OH）2＋2Ag。
2．二次电池（可充电，可多次重复使用）
如铅蓄电池：
H2SO4作电解质溶液
负极反应：
________________________________________________________________________；
正极反应：
PbO2＋2－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O；
总反应式：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
问题思考
4．可充电电池充电时，电极与外接电的正负极如何连接？
发生什么变？
3．燃料电池
（1）氢氧燃料电池
①用酸性电解质时：
负极：
________________________________________________________________________；
正极：
________________________________________________________________________；
总反应：
H2＋O2===H2O。
②用NOH等碱性溶液时：
负极：
________________________________________________________________________；
正极：
________________________________________________________________________；
总反应：
H2＋O2===H2O。
（2）H4燃料电池：
电解质为OH
负极：
________________________________________________________________________；
正极：
________________________________________________________________________；
总反应：
H4＋2O2＋2OH===2O3＋3H2O。
问题思考
5．氢氧燃料电池在碱性介质中如何反应？
反应后溶液的碱性有何变？
一、原电池电极反应式的书写
1．一般电极反应式的书写步骤
2．复杂电极反应式的书写
如H4酸性燃料电池中，负极反应式为
H4＋2O2―→O2＋2H2O……总反应式①
____________________________……正极反应式②
______________________……负极反应式（①－②）
典例导悟1
工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以P和为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H＋和2＋进行工作。
回答下列问题：
（1）正极材料是________，电极反应是
________________________________________________________________________。
（2）负极材料是________，电极反应是
________________________________________________________________________。
典例导悟2
（2008·广东，16改编）LFPO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。
电池反应为FPO4＋LLFPO4，电池的正极材料是LFPO4，负极材料是石墨，含L＋导电固体为电解质。
下列有关LFPO4电池说法正确的是（ ）
A．可加入硫酸以提高电解质的导电性
B．放电时电池内部L＋向负极移动
．充电过程中，电池正极材料的质量增加
D．放电时电池正极反应为FPO4＋L＋＋－===LFPO4
听课记录：
二、原电池原的应用
1．加快氧还原反应速率
一个自发进行的氧还原反应，设计成原电池时反应速率________。
例如，在与稀H2SO4反应时加入少量SO4溶液能使产生H2的速率________。
典例导悟3
将等质量的两份锌粉、b分别加入过量的稀硫酸，同时向中加少量SO4溶液，下图中产生H2的体积V（L）与时间（）的关系，其中正确的是（ ）
听课记录：
2．比较金属活动性强弱
两种金属作原电池的两极时，其活泼性与正极、负极有什么关系？
典例导悟4
有A、B、、D四种金属。
将A与B用导线连接起，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。
将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。
将铜浸入B的盐溶液里，无明显变。
如果把铜浸入的盐溶液里，有金属析出。
据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A．D、、A、BB．D、A、B、
．D、B、A、D．B、A、D、
听课记录：
3．设计电
（1）设计原电池的一般思维方法是什么？
（2）设计原电池时，对电解质溶液有何要求？
若有盐桥时两个半电池中的电解质溶液是否相同？
（3）在电极材料的选择使用方面有何要求？
电极材料必须参与反应吗？
典例导悟5
根据下列氧还原反应设计一个原电池：
2F3＋F===3F2。
要求：
（1）画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯。
（2）注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。
（3）写出两个电极上发生的电极反应。
题组一 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写
1．（2011·福建综，11）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电。
该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LOH为电解质，使用时加入水即可放电。
关于该电池的下列说法不正确的是（ ）
A．水既是氧剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
．放电时OH－向正极移动
D．总反应为2L＋2H2O===2LOH＋H2↑
2．（2011·安徽综，12）研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MO2＋2Ag＋2N===N2M5O10＋2Ag
下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）
A．正极反应式：
Ag＋－－－===Ag
B．每生成1N2M5O10转移2电子
．N＋不断向“水”电池的负极移动
D．Ag是还原产物
3．（2011·广东综，12）某小组为研究电原，设计如图装置。
下列叙述不正确的是（ ）
A．和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．和b用导线连接时，铜片上发生的反应为2＋＋2－===
．无论和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D．和b分别连接直流电流正、负极，电压足够大时，2＋向铜电极移动
4．（2010·福建综，11）铅蓄电池的工作原为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是（ ）
A．闭合时，d电极反应式：
PbSO4＋2H2O－2－===PbO2＋4H＋＋SO
B．当电路中转移02电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为02
．闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移
D．闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
5．（2010·广东，23改编）铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（ ）
A．正极反应为－2－===2＋
B．电池反应为＋2＋===2＋＋
．在外电路中，电子从正极流向负极
D．盐桥中的＋移向SO4溶液
题号
1
2
3
4
5
答案
题组二 原电池原的应用
6．（2011·江苏，18）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：
在OH溶液中加入适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。
反应方程式为2AgNO3＋4OH＋2S2O8Ag2O2↓＋2NO3＋22SO4＋2H2O
回答下列问题：
（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是
________________________________________________________________________。
（2）银锌碱性电池的电解质溶液为OH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转为Ag，负极的转为2（OH）4，写出该电池反应方程式：
________________________________________________________________________。
（3）准确称取上述制备的样品（设仅含Ag2O2和Ag2O）2588g，在一定条件下完全分解为Ag和O2，得到2240LO2（标准状况下）。
计算样品中Ag2O2的质量分（计算结果精确到小点后两位）。
7．（2009·天津综，10）氢氧燃料电池是符合绿色念的新型发电装置。
如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。
请回答：
（1）
氢氧燃料电池的能量转的主要形式是____________________，在导线中电子流动方向为________（用、b表示）。
（2）负极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）电极表面镀铂粉的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。
因此，大量安全储氢是关键技术之一。
金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原如下：
Ⅰ2L＋H22LH
ⅡLH＋H2O===LOH＋H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________________，反应Ⅱ中的氧剂是________________。
②已知LH固体密度为082g·c－3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LH体积与被吸收的H2体积比为________。
③由②生成的LH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转率为80%，则导线中通过电子的物质的量为________。
题组一 原电池原及其应用
1．论上不能用于设计成原电池的反应是（ ）
A．H＋NOH===N＋H2O ΔH＜0
B．2H3OH（）＋3O2（g）2O2（g）＋4H2O（） ΔH＜0
．4F（OH）2（）＋2H2O（）＋O2（g）===4F（OH）3（） ΔH＜0
D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（） ΔH＜0
2．、Y、都是金属，把投入的硝酸盐溶液中，的表面有析出，与Y组成原电池时，Y为电池的负极，、Y、三种金属的活泼性顺序为（ ）
A．>Y>B．>>Y
．Y>>D．Y>>
3．（2011·吉林模拟）依据氧还原反应：
2Ag＋（q）＋（）===2＋（q）＋2Ag（）设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题：
（1）电极的材料是______；电解质溶液Y是
________________________________________________________________________；
（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
电极上发生的电极反应为
________________________________________________________________________；
（3）外电路中的电子是从________电极流向________电极。
题组二 原电池正、负极的判断和电极反应式的书写
4．将两个铂电极插入OH溶液中，向两极分别通入H4和O2，构成甲烷燃料电池。
已知，通入H4的一极，其电极反应式是H4＋10OH－－8－===O＋7H2O；通入O2的另一极，其电极反应式是2O2＋4H2O＋8－===8OH－。
下列叙述不正确的是（ ）
A．通入H4的电极为负极
B．正极发生氧反应
．燃料电池工作时，溶液中的OH－向负极移动
D．该电池使用一段时间后应补充OH
5．家成功开发出便携式固体氧物燃料电池，它以丙烷气体为燃料。
电池中的一极通入空气，另一极通入丙烷气体，电解质是固态氧物，在熔融状态下能传导O2－。
下列对该燃料电池的说法不正确的是（ ）
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．该电池的总反应是3H8＋5O2===3O2＋4H2O
．电路中每通过5电子，约有56L标准状况下的丙 烷被完全氧
D．通入丙烷的电极为电池负极，发生的电极反应为
3H8－20－＋10O2－===3O2＋4H2O
6．（2011·宁波质检）一种燃料电池中发生的反应为：
在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧碳。
该电池负极发生的反应是（ ）
A．H3OH（g）＋O2（g）－2－===H2O（）＋O2（g）＋2H＋（q）
B．O2（g）＋4H＋（q）＋4－===2H2O（）
．H3OH（g）＋H2O（）－6－===O2（g）＋6H＋（q）
D．O2（g）＋2H2O（）＋4－===4OH－
题号
1
2
4
5
6
答案
7
（1）将A片和片用导线相连，插入稀H2SO4中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
A片
（ ）________________________________________________________________________，
片
（ ）________________________________________________________________________。
（2）若将A片和片用导线相连，插入浓HNO3中能否组成原电池？
________（填“能”或“不能”），若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：
A片
（ ）________________________________________________________________________，
片
（ ）________________________________________________________________________。
题组三 综合探究
8．LSO2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LA4－SO2。
电池的总反应可表示为4L＋2SO2===4L＋S＋SO2↑。
请回答下列问题：
（1）电池的负极材料为________________，发生的电极反应为
________________________________________________________________________；
（2）电池正极发生的电极反应为
________________________________________________________________________；
（3）SO2易挥发，实验室中常用NOH溶液吸收SO2，有N2SO3和N生成。
如果把少量水滴到SO2中，实验现象是
________________________________________________________________________，
反应的方程式为
________________________________________________________________________；
（4）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
案38 原电池 电
【课前准备区】
知识点一
1． 电
2
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
－2－===2＋
2＋＋2－===
反应类型
氧反应
还原反应
电子流向
由沿导线流向
3
（1）活泼性不同
（2）电解质溶液 （3）闭合回路 （4）氧还原反应
知识点二
1．
（1）＋2OH－－2－===（OH）2
（2）＋2OH－－2－===（OH）2
2．Pb＋SO－2－===PbSO4
3．
（1）①H2－2－===2H＋
O2＋2H＋＋2－===H2O
②H2＋2OH－－2－===2H2O
O2＋H2O＋2－===2OH－
（2）H4＋10OH－－8－===O＋7H2O
2O2＋4H2O＋8－===8OH－
问题思考
1．不一定，例如将Mg和A用导线连接插入NOH溶液中，A作负极，Mg作正极。
2．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原可知，在电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。
3．
（1）根据电子流动方向判断。
在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。
（2）根据两极材料判断。
一般活泼性较强金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
（4）根据原电池两极发生的变判断。
负极总是失去电子，发生氧反应，正极总是得到电子，发生还原反应。
（5）根据现象判断。
溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。
4
5．负极反应：
2H2＋4OH－－4－===4H2O
正极反应：
O2＋2H2O＋4－===4OH－
总反应式：
2H2＋O2===2H2O
从上述反应可以看出，虽然OH－反应前后的量不变，但有水生成，介质溶液的碱性减弱。
【课堂活动区】
一、1氧反应 还原反应 电荷 质量 得失电子
2．总反应式 较简单一极的电极反应式 2O2＋8H＋＋8－===4H2O H4＋2H2O－8－===O2＋8H＋
二、1加快 加快
2．一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3．
（1）一般思维方法：
①首先将已知氧还原反应拆分为两个半反应；
②根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料（负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨）及电解质溶液。
③按要求画出原电池装置图。
（2）电解质溶液的要求：
电解质是使负极放电的物质。
因此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（如空气中的氧气）。
但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。
如在锌铜原电池中，负极金属锌浸泡在含有2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有2＋的溶液中。
但H2—OH—O2构成的电池中两个半电池中可都用OH溶液。
（3）电极材料的选择
在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧性较强的物质作为正极。
并且，原电池的电极必须导电。
电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料（也可以是还原性较强的非金属材料如H2、H4等）。
典例导悟
1．
（1）P O2＋2H2O＋4－===4OH－
（2） 2－4－===22＋
解析 比P活泼，作为原电池的负极，失去电子，P作为原电池的正极，因人的体内液体不可能呈较强酸性，故正极上O2得到电子，发生还原反应。
2．D [由于L能和稀H2SO4、H2O反应，因此电解质不能用硫酸；放电过程为原电池原，在原电池中，阴离子向着负极移动，阳离子向着正极移动；充电过程是电解的过程，电解池的阳极失电子，即LFPO4－－===L＋＋FPO4，因此阳极材料（LFPO4）质量会减少；将电解池阳极反应倒过就是原电池的正极反应。
综合上述分析可知D正确。
]
3．A [中加入SO4溶液，被置换出的铜覆盖在的表面，形成原电池，产生H2的速率加快，反应所需时间缩短，但置换铜时消耗了一部分锌，故与稀硫酸反应的锌的质量减少，完全反应后生成的H2的量比b少，答案为A。
]
4．B [A、B形成原电池，B不易腐蚀，则A为负极，B为正极，活泼性：
A>B；A、D放入H中，D比A反应剧烈，则活泼性：
D>A；不能置换B而能置换，则活泼性：
B>>。
总的活泼性：
D>A>B>。
]
5．
（1）装置图如下：
（2）电池的正、负极及外电路中电子的流向如图所示。
（3）负极（F）：
F－2－===F2＋；
正极（）：
2F3＋＋2－===2F2＋。
解析 根据原电池的构成条件——发生还原反应的物质作正极（或在正极上发生还原反应），发生氧反应的物质作负极（或在负极上发生氧反应）。
在上述反应里，固体铁中铁元素的合价升高，发生氧反应，应作原电池的负极；F3中铁元素的合价降低，发生还原反应，但因F3易溶于水，不能直接作电极，所以要选用一种活动性比铁弱且与F3溶液不反应的固体作辅助电极，这里可以采用石墨棒等。
【课后练习区】
高考集训
1． [根据题给信息知锂水电池的总反应为2L＋2H2O===2LOH＋H2↑，D正确；在反应中氢元素的合价降低，因此H2O作氧剂，同时又起到溶剂的作
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