高考化学《原电池原理》考点例析及高分冲刺强化训练.docx
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高考化学《原电池原理》考点例析及高分冲刺强化训练
高考化学《原电池原理》考点例析及高分冲刺强化训练
、考点例析
【基本考点自查及例析】
考点聚焦
1.通过进行化学能转化为电能的探究活动，了解原电池工作原理.
2.能正确书写原电池的正、负极的电极反应式及电池反应方程式。
知识梳理
1：
组成原电池的条件。
1有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）。
2电极材料均插入电解质溶液中。
3两电极相连形成闭合电路。
2．原电池的原理
负极----较活泼的金属---电子------发生反应
正极----较不活泼的金属----电子----发生反应
试题枚举
【例1】下列叙述中正确的是
A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。
B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。
C．马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。
D．铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。
解析：
两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。
在原电池中，活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极。
镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀。
铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn–2e==Zn2+，1molZn失去2mol电子,0.2mol锌（质量为13克）被溶解电路中有0.4mol电子通过。
故选D。
答案：
D
【例2】把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。
若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。
则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为
A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞B＞DC．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A
解析：
金属组成原电池，相对活泼金属失去电子作负极，相对不活泼金属作正极。
负极被氧化质量减轻，正极上发生还原反应，有物质析出，由题意得活泼性 A＞B、A＞C、C＞D、D＞B，故正确答案为B。
答案：
B
【例3】电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：
Zn+2OH--2e＝ZnO+H2OAg2O+H2O+2e＝2Ag+2OH-
下列判断正确的是
A．锌为正极，Ag2O为负极。
B．锌为负极，Ag2O为正极。
C．原电池工作时，负极区溶液PH减小。
D．原电池工作时，负极区溶液PH增大。
解析：
本题考查原电池和PH的概念。
原电池中失去电子的极为负极，所以锌为负极，Ag2O为正极。
B是正确答案。
因为Zn+2OH--2e＝ZnO+H2O，负极区域溶液中[OH-]不断减少，故PH减小，所以C也正确。
故选B、C。
答案：
BC
【变式】化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd+2NiO（OH）+2H2O
2Ni（OH）2+Cd（OH）2已知Ni（OH）2和Cd（OH）2均难溶于水但能溶于酸，
以下说法中正确的是
①以上反应是可逆反应②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能④放电时化学能转变为电能
A．①③B．②④C．①④D．②③
（2）．废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。
在酸性土壤中这种污染尤为严重。
这是因为
。
（3）．另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7），由于它的比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。
它的负极用金属锂制成，电池总反应可表示为：
Li+MnO2→LiMnO2试回答：
锂电池比容量特别大的原因是。
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？
请用化学方程式表示其原因。
答案：
（1）B
（2）Ni（OH）2和Cd（OH）2能溶于酸性溶液。
（3）锂的摩尔质量小；2Li+2H2O→2LiOH+H2↑
【考点分析及例析】
1．重点
1．原电池的电极名称及电极反应式，
2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，
3．原电池原理的应用。
4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。
2．难点聚焦
[复习提问]氧化还原反应的特征是什么？
氧化还原反应的本质是什么？
（答）元素化合价发生升降
（答）电子的转移
复习旧知识，引入新知识。
温故而知新
[多媒体展示]原电池在当今生产、生活和科技发展中广泛的用途
观看屏幕
从教材中吸取信息，重视教材、阅读教材，培养紧扣教材的思想
[讲述]尽管这些电池大小、用途、功效各有不同，但设计原理是相同的
提出课题
第四节原电池原理及其应用
一、原电池原理
[设问]Mg条在空气中燃烧现象如何？
过程中发生的能量变化有哪些？
（答）发出耀眼的强光，同时放出大量的热
（答）化学能转变为光能、化学能转变为热能
树立能量转化观点
[讲述]这是一个氧化还原反应，Mg直接失电子给氧，设想如果把Mg失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？
该过程就是化学能转变成电能了。
那么到底通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？
原电池装置是将化学能转变为电能的装置
原电池装置就是帮助我们来实现这种转变的装置
[分组实验]
[1]锌粒放入稀硫酸中
[2]铜片放入稀硫酸中
[3]锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中
[4]锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上
[5]用干电池证明[4]的正负极
动手实验
描述现象
分析讨论
现象解释
锌、铜原电池原理
观察、分析
[多媒体动画模拟]原电池组成实验装置的改变：
a、溶液相同，电极变化：
b、电极相同，溶液变化：
c、断路：
思考：
原电池装置构成必须具备哪些条件？
类比，归纳、总结
原电池组成条件：
（-）较活泼的金属
（a）电极
（+）较不活泼的金属或非金属
（b）电解质溶液
（c）闭合回路
从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下：
原电池原理
原电池原理：
电子
负极正极
（导线）
流出电子流入电子
发生氧化反应发生还原反应
[设问]那么电极上的反应如何写？
书写时要注意什么？
以Zn-Cu原电池为例
练电极反应式和电池总反应
电极反应：
（-）Zn-2e=Zn2+
（+）2H++2e=H2↑
电池总反应：
Zn+2H+=H2↑+Zn2+
练：
Zn-Ag-CuSO4
宏观上看到了两极上的变化，从微观上探讨
分析
原电池中的微粒运动
微粒流向：
外电路：
电子：
负极导线正极
内电路：
离子：
阳离子向正极移动
[小结]原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。
结合原电池条件，将
Fe+Cu2+=C+Fe2+设计成一个原电池
分析
3．例题精讲
1．确定金属活动性顺序
例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。
据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）
A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞C
C．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C
解析：
根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。
另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。
故答案为B项。
2．比较反应速率
例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）
A．加入适量的6mol·L-1的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析：
向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。
加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。
向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。
本题答案为B项。
3．书写电极反应式、总反应式
例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳极反应式：
2CO+2CO32--4e-==4CO2
阴极反应式：
_________________，
电池总反应式：
_______________。
解析：
作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。
本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：
2CO+O2==2CO2。
用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：
O2+2CO2+4e-==2CO32-。
4．分析电极反应
例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。
氢镍电池的总反应式是：
（1/2）H2+NiO（OH）Ni（OH）2
根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原
D．电池放电时，H2是负极
解析：
电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO（OH）和Ni（OH）2都会溶解。
这样可写出负极反应式：
H2+2OH--2e-==2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。
放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。
故答案为C、D项。
例5．（2000年全国高考理综题）钢铁
发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）
A．2H++2e-==H2B．2H2O+O2+4e-==4OH-
C．Fe-2e-==Fe2+D．4OH-+4e-==2H2O+O2
解析：
钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。
当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：
Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：
2H2O+O2+4e-==4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：
Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：
2H++2e-==H2。
钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。
故答案为C项。
5．判断原电池的电极
例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
由此可知，该电池放电时的负极材料是（）
A．Cd（OH）2B．Ni（OH）2
C．CdD．NiO（OH）
解析：
此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。
本题答案为C项。
例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）
A．阴极B．正极C．阳极D．负极
解析：
铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。
答案为D项。
6．原电池原理的综合应用
例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：
4OH--4e-==2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
解析：
分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：
2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：
O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：
2H2+O2==2H2O。
H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。
故答案为B项。
例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）==
Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）
下列说法错误的是（）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e-==Mn2O3（s）+2OH-（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
解析：
该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：
Zn（s）+2OH-（aq）-2e-==Zn（OH）2（s），用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e-==Mn2O3（s）+2OH-（aq）。
Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。
1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。
故答案为C项。
【高考真题训练】
．（08广东卷）用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。
以下有关该原电池的叙述正确的是（）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：
Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①②B．②③C．②④D．③④
．（08广东卷）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（）
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
．（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：
在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是（）
A．CH3OH（g）+O2（g）=H2O
（1）+CO2（g）+2H+（aq）+2e－
B．O2（g）+4H+（aq）+4e－=2H2O
（1）
C．CH3OH（g）+H2O
（1）=CO2（g）+6H+（aq）+6e－
D．O2（g）+2H2O
（1）+4e－=4OH－
．（08重庆卷）如题图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是（）
A．a中铁钉附近呈现红色
B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应
D．b中铝条附近有气泡产生
．（08广东卷）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。
下列有关电池的叙述正确的是（）
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化
D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
．（08北京卷）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在奥运会期间为运动员提供服务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。
下列有关电池的叙述不正确的是（）
A．正极反应式为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：
2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移
7．（07广东卷）钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：
2Fe＋2H2O＋O2=2Fe2＋＋4OH－。
以下说法正确的是（）
A．负极发生的反应为：
Fe－2e－=Fe2＋
B．正极发生的反应为：
2H2O＋O2＋2e－=4OH－
C．原电池是将电能转变为化学能的装置
D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
8．（07广东卷）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池负极反应为（）
A．H2＋2OH－＝2H2O＋2e－B.O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
C．H2＝2H＋＋2e－D.O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
9．（07广东卷）为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）
A.将青铜器放在银质托盘上B.将青铜器保存在干燥的环境中
C.将青铜器保存在潮湿的空气中D.在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
10．（07全国卷
）在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）
A.正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大
B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.正极有O2逸出
D.铜片上有H2逸出
11．（07天津卷）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。
锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。
电池反应为LiCoO2＋C6
CoO2＋LiC6，下列说法正确的是（）
A.充电时，电池的负极反应为LiC6－e－=Li＋＋C6
B.放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－=LiCoO2
C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D.锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低
12．（06上海卷）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
13．（05上海卷）关于如图所示装置的叙述，正确的是（）
A．铜是阳极，铜片上有气泡产生
B．铜片质量逐渐减少
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．氢离子在铜片表面被还原
14．（06天津卷）我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。
电池总反应为：
4A1＋3O2＋6H2O＝4A1（OH）3，下列说法不正确的是（）
A．正极反应式为：
O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
B．电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C．以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D．该电池通常只需更换铝板就可继续使用
15．（05广东卷）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。
下列对该燃料电池说法正确的是（）
A．在熔融电解质中，O2－由负极移向正极
B．电池的总反应是：
2C4H10＋13O2→8CO2＋10H2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：
O2＋4e－＝2O2－
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：
C4H10＋26e－＋13O2－＝4CO2＋5H2O
16．（05江苏卷）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为：
3Zn＋2K2FeO4＋8H2O
3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH
下列叙述不正确的是（）
A．放电时负极反应为：
Zn－2e＋2OH＝Zn（OH）2
B．充电时阳极反应为：
Fe（OH）3－3e＋5OH－＝FeO42－＋4H2O
C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
17．（04天津卷）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：
4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
18．（04江苏卷）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）＝Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s），下列说法错误的是（）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e—＝Mn2O3（s）+2OH－（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
19．（06重庆卷）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－
2PbSO4＋2H2O
请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
（1）放电时：
正极的电极反应式是；
电解液中H2SO4的浓度将变；当外电路通过1mol电子
时，理论上负极板的质量增加g。
（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，
则在A电极上生成、B电极上生成，此时
铅蓄电池的正负极的极性将。
20．（07海南卷）依据氧化还原反应：
2Ag＋（aq）＋Cu（s）=Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X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______________________________；
X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。
21．（07宁夏卷）
（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应：
_____________________________________；
银片上发生的电极反应：
______________________________________。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：
产生氢气的体积（标准状况）；
通过导线的电量。
（已知NA=6.02×1023/mol，电子电荷为1.60×10－19C）
22．（07四川卷）二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，它清洁、高效，具有优良的环保性能。
四川是利用天然气生产二甲醚的重要基地之一。
请填写下列空白：
（1）与二甲醚相对分子质量相等且元素种类相同的有机物
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