浙江选考版高考化学二轮复习 第三编 化学反应原理 专题十 电化学学案.docx
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浙江选考版高考化学二轮复习第三编化学反应原理专题十电化学学案
专题十 电化学
[考试标准]
知识条目
必考要求
加试要求
1.化学能与电能的转化
①原电池的概念
②铜—锌原电池的原理及电极反应式
③原电池的构成条件
④常见化学电源
⑤电解池的概念
⑥电解CuCl2溶液的原理及电极反应式
⑦电解池的构成条件
⑧原电池、电解池的判断
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2.化学能与电能的转化
①原电池的构造与工作原理，盐桥的作用
②判断与设计简单的原电池
③原电池的电极反应式及电池反应方程式
④原电池的正、负极和电子流向的判断
⑤电解池的构造与工作原理
⑥电解池的电极反应式与电解反应方程式
⑦金属冶炼、氯碱工业、电镀在生产生活中的应用
⑧银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值
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3.金属的腐蚀与防护
①金属腐蚀的危害
②金属发生电化学腐蚀的基本原理
③金属的防护
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考点一 原电池、化学电源
1．原电池的工作原理
（1）概念和反应本质
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
①反应原理
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
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Zn片沿导线流向Cu片
②原理归纳
（3）原电池的构成条件
①一看反应：
看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应）。
②二看两电极：
一般是活泼性不同的两电极。
③三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
a．电解质溶液；
b．两电极直接或间接接触；
c．两电极插入电解质溶液中。
（4）盐桥原电池（加试）
①构造
②盐桥的组成和作用
a．盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。
b．盐桥的作用：
连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。
c．盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极。
③单池原电池和盐桥原电池的对比
图1和图2两装置的相同点：
正负极、电极反应、总反应、反应现象。
负极：
Zn－2e－===Zn2＋
正极：
Cu2＋＋2e－===Cu
总反应：
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
不同点：
图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能转化成了电能，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。
图2中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。
关键点：
盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。
2．常见化学电源
（1）碱性锌锰电池——一次电池
电池组成：
锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵
特点：
用途广泛
正极反应：
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
负极反应：
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2；
总反应：
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。
（2）银锌钮扣电池——一次电池
电池组成：
锌、氧化银、氢氧化钾溶液
特点：
放电平稳，电流大
负极反应：
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2；
正极反应：
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：
Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。
（3）铅蓄电池——二次电池
电池组成：
铅、二氧化铅、硫酸
特点：
广泛用于机动车辆
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。
①放电时的反应
a．负极反应：
Pb＋SO－2e－===PbSO4；
b．正极反应：
PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应
a．阴极反应：
PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
b．阳极反应：
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；
总反应：
PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
（4）镍氢电池——二次电池
电池组成：
贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液
特点：
寿命长、性能好、比能量高
①放电时的反应
负极反应：
MH－e－＋OH－===M＋H2O；
正极反应：
NiO（OH）＋e－＋H2O===Ni（OH）2＋OH－。
②充电时的反应
阴极反应：
M＋H2O＋e－===MH＋OH－；
阳极反应：
Ni（OH）2＋OH－－e－===NiO（OH）＋H2O；
总反应：
NiO（OH）＋MHNi（OH）2＋M。
说明 可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
（5）氢氧燃料电池
电池组成：
铂碳/氢气、铂碳/氧气、氢氧化钾溶液（或H2SO4溶液）
特点：
用于航天飞机、牵引车等。
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
种类
酸性
碱性
负极反应式
2H2－4e－===4H＋
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正极反应式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电池总反应式
2H2＋O2===2H2O
题组一 原电池的构成及工作原理
1．下面装置中，能构成原电池的是________（填序号）。
答案 ②④⑥⑦⑨
2．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。
下列叙述不正确的是（ ）
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应：
Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均由蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
答案 D
解析 A项，a、b不连接，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铁上析出铜，正确；B项，a、b用导电连接，形成原电池，铁作负极，铜作正极，铜上铜离子得到电子生成铜，正确；C项，a、b是否连接，铁都溶解，溶液由硫酸铜变成硫酸亚铁，正确；D项，a连接电源的正极，作阳极，铜离子向铁电极移动，错误。
题组二 “盐桥”原电池（加试）
3．下图为一种原电池，下列有关说法中正确的是（ ）
A．甲中盛ZnSO4溶液，乙中盛CuSO4溶液，锌为阴极
B．乙中盛CuSO4溶液，Cu2＋在铜电极上被氧化
C．电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性
D．在Zn极上发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋
答案 D
解析 锌为负极，不是阴极，A项错误；Cu2＋在乙中得电子，被还原成Cu，B项错误；甲中阳离子增多，故盐桥中阴离子进入甲，同理，盐桥中阳离子进入乙，C项错误；金属Zn比Cu活泼，作负极，其电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。
4．某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。
按照实验步骤依次回答下列问题：
（1）导线中电子流向为________（用a、b表示）。
（2）写出装置中锌电极上的电极反应式：
___________________________________。
（3）若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为________（用NA表示）。
（4）装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向的表述正确的是________。
A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动
B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动
C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动
答案
（1）由a流向b
（2）Zn－2e－===Zn2＋（3）0.02NA （4）B
解析
（1）锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。
原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为a→b。
（2）Zn为负极，锌电极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
（3）0.64g铜的物质的量为0.01mol，由电极反应式Cu2＋＋2e－===Cu可知，生成1mol铜，转移2mol电子，故生成0.01mol铜，导线中转移0.02mol电子，电子数目为0.02NA。
（4）左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动。
故选B。
题组三 原电池工作原理应用——化学电源的设计
（一）“常规”化学电源
5．（2017·浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三上学期考试）干电池模拟实验装置如图。
下列说法不正确的是（ ）
A．锌片作负极，碳棒作正极
B．电子从锌片流向碳棒，电流方向则相反
C．NH4Cl是电解质，在锌片逐渐消耗过程中MnO2不断被氧化
D．该电池是一次电池，废旧电池中锌可回收
答案 C
解析 锌是活泼金属，则锌片作负极，碳棒作正极，A项正确；原电池中电子从负极沿导线流向正极，电流从正极流向负极，B项正确；以糊状NH4Cl作电解质，其中加入的MnO2被还原，C项错误；该电池是一次电池，废旧电池中锌可回收，D项正确。
6．（2017·丽水、衢州、湖州三地市9月教学质量检测）锌－空气电池适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时Zn转化为ZnO，其工作原理如图。
下列说法正确的是（ ）
A．氧气在石墨电极上发生氧化反应
B．负极反应为Zn＋H2O－2e－===ZnO＋2H＋
C．放电前后电解质溶液的pH基本不变
D．放电时OH－向石墨电极移动
答案 C
解析 A项，氧气在石墨电极上发生得到电子的还原反应，错误；B项，溶液显碱性，负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，错误；C项，总反应式为O2＋2Zn===2ZnO，因此放电前后电解质溶液的pH基本不变，正确；D项，放电时OH－向负极即向锌电极移动，错误。
（二）新型化学电源
类型一 “燃料”电池
7．（2017·温州市高三9月选考适应性测试）一种酸性“二甲醚（CH3OCH3）直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所示。
下列有关该电池的说法不正确的是（ ）
A．a电极是该电池的负极
B．b电极上发生的反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H＋由a电极向b电极迁移
D．电池工作时，电子从a电极→灯泡→b电极→电解液→a电极
答案 D
解析 二甲醚（CH3OCH3）直接燃料电池通入氧气的一极为正极，所以a是负极、b是正极，故A正确；b是正极，O2得电子发生还原反应：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故B正确；原电池中阳离子移向正极，H＋由a电极向b电极迁移，故C正确；电池工作时，电子从a电极→灯泡→b电极，电解液中没有电子移动，故D错误。
8．（2017·绍兴一中高三限时训练）一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。
下列有关该电池的说法正确的是（ ）
A．CH4＋H2O3H2＋CO,1molCH4参加反应转移12mol电子
B．电极A为正极
C．电池工作时，CO向电极B移动
D．O2在B电极上被还原
答案 D
不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。
主要集中在：
一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。
下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写：
（1）酸性介质，如H2SO4：
CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H
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