高三化学一轮复习原电池的工作原理及其应用.docx

高三化学一轮复习原电池的工作原理及其应用.docx

《高三化学一轮复习原电池的工作原理及其应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三化学一轮复习原电池的工作原理及其应用.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高三化学一轮复习原电池的工作原理及其应用

高三化学一轮复习——原电池的工作原理及其应用

知识梳理

1．概念

原电池是把化学能转化为电能的装置。

反应特点：

自发的氧化还原反应。

2．构成条件

（1）闭合回路

（2）两极有电势差——两个活性不同的电极。

（3）电解质溶液

（4）自发的氧化还原反应

3．工作原理（铜、锌电池简图如下）

提炼图：

原电池中带电微粒移动方向图

[名师点拨]

（1）原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。

（2）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了一个完整的闭合回路。

（3）无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

4．单液原电池（无盐桥）和双液原电池（有盐桥）对比

名称

单液原电池

双液原电池

装置

相同点

正、负极电极反应式，总反应式，电极现象

不同点

还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗

Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长

[提示]　盐桥的两个作用

（1）连接内电路，形成闭合回路。

（2）平衡电荷，保证溶液呈电中性。

5．原电池原理的应用

（1）比较金属的活动性强弱：

原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属（或能导电的非金属）。

（2）加快化学反应速率：

氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

（3）用于金属的防护：

将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。

（4）设计原电池：

①将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

[考在课外]

教材延伸

判断正误

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（√）

（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（×）

（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（×）

（4）带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长（√）

（5）在内电路中，电子由正极流向负极（×）

（6）某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液（×）

拓展应用

下列装置中不能形成原电池的是________。

答案　①③

思维探究

①新型电池——浓度差电池的工作原理：

由于两个半池电解浓液溶度不同而产生电势差，从而产生电池。

②试判断以下四种电池的正负极

答案　①正极：

Al　负极：

Mg　②正极：

Mg　负极：

Al　③正极：

Fe　负极：

Cu　④正极：

Cu　负极：

Fe

[基础点巩固]

1．如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）

A．外电路的电流方向为X→外电路→Y

B．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X>Y

解析　由电子移动方向知X为负极，Y为正极，故电流方向为Y→外电路→X，A项错误；X为负极，Y为正极，X比Y活泼，故X应为铁，B项错误；X为负极，应发生氧化反应，C项错误。

答案　D

2．Al－Ag2O电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。

电池工作时，下列说法错误的是（　　）

A．电子由Al电极通过外电路流向Ag2O/Ag电极

B．电池负极附近溶液pH升高

C．正极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－

D．负极会发生副反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

解析　Al作负极失电子发生氧化反应，由于电解质溶液为NaOH溶液，所以电极反应为：

Al－3e－＋4OH－===AlO

＋2H2O，负极消耗OH－，pH减小，B项错误；Ag2O在正极得电子发生还原反应：

Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，C项正确；电子从负极经外电路流向正极，A项正确。

答案　B

3．一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算Ksp（AgCl）。

工作一段时间后，两电极质量均增大。

下列说法正确的是（　　）

A．右池中的银电极作负极

B．正极反应为Ag－e－===Ag＋

C．总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓

D．盐桥中的NO

向右池方向移动

解析　若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：

Ag－e－===Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。

该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl：

Ag－e－＋Cl－===AgCl，即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag：

Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应：

Ag＋＋Cl－===AgCl↓；综上所述，B项错误，C项正确。

根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO

向负极方向（即左池）移动，D项错误。

答案　C

4．中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池（如图所示），该电池可将可乐（pH＝2.5）中的葡萄糖作为燃料获得能量。

下列说法正确的是（　　）

A．a极为正极

B．随着反应不断进行，负极区的pH不断增大

C．b极的电极反应为MnO2＋2H2O＋2e－===Mn2＋＋4OH－

D．若消耗0.01mol葡萄糖，电路中转移0.02mol电子

解析　由已知结合图示，葡萄糖（C6H12O6）发生氧化反应生成葡萄糖内酯（C6H10O6），所以a极为负极，故A项错误；电解质溶液显酸性，所以负极反应为C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋，随着反应不断进行，负极区的pH不断减小，故B项错误；b极为正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，故C项错误；由负极反应C6H12O6－2e－===C6H10O6＋2H＋可得，1mol葡萄糖失去2mol电子，所以若消耗0.01mol葡萄糖，电路中转移0.02mol电子，故D项正确。

答案　D

[名师点拨]

原电池正、负极的判断方法

[注意]　原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

[能力点提升]

5．（2018·山东烟台自主练习）铬是常见的过渡金属之一，研究铬的性质具有重要意义。

在如图装置中．观察到装置甲铜电极上产生大量的无色气体。

而装置乙中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量红棕色气体。

由此可得到的结论是___________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

答案　由装置甲知铬的金属活动性比铜强；由装置乙知常温下铬在浓硝酸中钝化。

6．（2019·阳泉模拟）某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：

2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。

提供的试剂：

FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。

请回答下列问题：

（1）请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。

（2）发生氧化反应的电极反应式为__________________________________________________________。

（3）反应达到平衡时，外电路导线中________（填“有”或“无”）电流通过。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极为________（填“正”或“负”）极。

解析　

（1）先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。

（2）发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。

（3）反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。

答案　

（1）如图：

（2）2I－－2e－===I2　（3）无　（4）负

7．选择合适的图像：

（1）将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系是________。

（2）将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系是________。

（3）将

（1）中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是________。

（4）在上述实验中能否将CuSO4溶液更换成Cu（NO3）2溶液________。

答案　

（1）A　

（2）B　（3）C　（4）否

[名师点拨]

原电池设计思维模型

[高考真题体验]

8．（2018·浙江自选）锂（Li）空气电池的工作原理如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．金属锂作负极，发生氧化反应

B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动

C．正极的电极反应：

O2＋4e－===2O2－

D．电池总反应：

4Li＋O2＋2H2O===4LiOH

解析　正极氧气得到了电子后与水结合形成氢氧根，电极方程式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C项错误；在锂空气电池中，金属锂失去电子，发生氧化反应，为负极，故A项正确；在负极Li失去电子变成了Li＋，会通过有机电解质向水溶液处（正极）移动，故B项正确；负极的反应式为Li－e－===Li＋，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，电池的总反应则为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，故D项正确。

答案　C

9．（2018·海南化学）一种镁氧电池如图所示，电极材料为金属镁和吸附氧气的活性炭，电解液为KOH浓溶液。

下列说法错误的是（双选）（　　）

A．电池总反应式为：

2Mg＋O2＋2H2O===2Mg（OH）2

B．正极反应式为：

Mg－2e－===Mg2＋

C．活性炭可以加快O2在负极上的反应速率

D．电子的移动方向由a经外电路到b

解析　金属镁作负极，反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg（OH）2，吸附氧气的活性炭作正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池总反应式为：

2Mg＋O2＋2H2O===2Mg（OH）2，A正确，B、C错误；电子的移动方向由负极a经外电路到正极b，D正确。

答案　BC