全国通用高考化学一轮复习第9章电化学基础第1节原电池化学电源学案.docx

1、全国通用高考化学一轮复习第9章电化学基础第1节原电池化学电源学案第1节原电池化学电源考试说明1.了解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和电池总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。命题规律本节内容是高考的常考点，其考查形式一般以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。考点1原电池及其工作原理知识梳理1.概念原电池是把化学能转化为电能的装置。2构成条件(1)有能自发进行的氧化还原反应发生。(2)活泼性不同的两

2、个电极。(3)形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。3工作原理(以铜一锌原电池为例)装置图电极材料负极：锌片正极：铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由锌片沿导线流向铜片电解质溶液中离子流向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移电流方向由铜片沿导线流向锌片盐桥中离子流向盐桥中含有饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极电池总反应式ZnCu2=Zn2Cu两类装置的不同点还原剂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

3、有化学能转化为电能，减少了能量损耗，故电流稳定，持续时间长(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。(2)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。(3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。(4)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。(5)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流；c.可以提高能量转化效率。1.判断正误，正确的画“”，错误的画“”，错误的指明错因。(1)CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故

4、可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能。()错因：此反应不属于氧化还原反应，故不能设计成原电池。(2)在原电池中，发生氧化反应的电极是正极。()错因：在原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(3)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池没有不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。()错因：其他条件相同时，带有“盐桥”的原电池能量损耗更少，电流持续时间更长。(4)某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。()错因：琼脂中少量的Cl会进入AgNO3溶液和银离子反应。(5)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组

5、成原电池，必是铁作负极、铜作正极。()错因：铁遇浓硝酸钝化，故铁不能作负极。(6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。()错因：活泼金属不一定作负极，如：MgNaOHAl形成的原电池，铝作负极。2. 如图是用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是()A铜片表面有气泡生成B装置中存在“化学能电能光能”的转换C如果将稀硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变答案C解析柠檬汁显酸性也能做电解质溶液，所以将稀硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，所以导线中有电子流动，故C错误。题组训练题组一 原电池的工作原理1在如图所示的8个装置中，属于原

6、电池的是()A BC D答案D解析根据原电池的构成条件可知：中只有一个电极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质，中两电极材料相同且无闭合回路，故不能构成原电池。2如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，作了如下记录，其中合理的是()A B C D答案D解析由图可知，该电池反应为：ZnH2SO4=ZnSO4H2，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路中电流由正极流向负极，、错误；Zn失去电子被氧化成Zn2，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H在正极上得到电子，析出H2，、正确。题组二 原电池正负极的判断3原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中

7、正确的是 ()A(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D(4)中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2答案B解析(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极，正极反应式为2H2OO24e=4OH。4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形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是()在外电路中，电子由铜电极流向银电极正极反应：Age=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍

8、继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A B C D答案B解析该原电池中铜作负极，银作正极，电子由铜电极流向银电极，正确；该原电池中Ag在正极上得到电子，电极反应为Age=Ag，正确；实验过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，错误；该原电池的总反应为Cu2Ag=Cu22Ag，正确。原电池正负极的判断方法考点2原电池原理的应用知识梳理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

9、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含有与电极材料相同的阳离子，如在CuZn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C

10、u2Ag=Cu22Ag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。对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。因此，原电池中负极的金属性不一定比正极活泼。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，不要认为活泼电极一定作负极。1.判断正误，正确的画“”，错误的画“”，错误的指明错因。(1)镀锌铁皮与镀锡铁皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者。()错因：锌比铁活泼，破损后，仍然可以保护铁不被腐蚀。锡没有铁活泼，破损后，会加速铁的腐蚀

11、。(2)生铁比纯铁更耐腐蚀。()错因：生铁中含有杂质，可以形成原电池，加快生铁腐蚀。(3)铁与盐酸反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率不变。()错因：加入少量CuSO4后，Fe与Cu2反应生成Cu，可以形成原电池，反应速率加快。(4)CH2O(g)COH2可设计成原电池。()错因：自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。(5)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能。()错因：将氧化还原反应设计成原电池，物质的化学能部分转化为电能，还有一部分在生成物中以及转化为其他形式的能量，如热能等。2某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()

12、ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3答案D解析由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3得电子生成Fe2知，电解质溶液中必须含有Fe3，同时符合上述两条件的只有D项。题组训练题组一 判断金属的活动性强弱1有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液

13、中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE答案B解析A、B相连时，A为负极，金属活动性：AB；C、D相连时，电流由D导线C，说明C为负极，金属活动性：CD；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，说明C为正极，金属活动性：AC；B、D相连后，D极发生氧化反应，说明D为负极，金属活动性：DB；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，说明金属活动性BE。由此可知，金属活动性：ACDBE，B项正确。2根据下图可判断下列离子方程式中错误的是()A2Ag(s)C

14、d2(aq)=2Ag(aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)答案A解析题图所示装置是原电池的构成装置，左图中Cd为负极，发生的是Cd置换出Co的反应，即Cd的金属活动性强于Co，B正确；右图中Co为负极，Co置换出Ag，说明Co的金属活动性强于Ag，D正确；综上可知，Cd的金属活动性强于Ag，所以Cd可以置换出Ag，C正确，A错误。题组二 改变化学反应速率3一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是 ()A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固体C加入少量NH4HSO4固体D加入少量CuSO4溶液答案D解析由于是一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应，产生H2的量由HCl决定。加入NaOH溶液