版高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第2节原电池化学电源学案Word格式文档下载.docx

1、Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应 （2）原电池中的三个方向 电子方向：从负极流出沿导线流入正极； 电流方向：从正极沿导线流向负极； 离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 （3）两种装置的比较 图中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和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，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。 （4）盐桥作用 连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断

2、产生电流。4原电池原理的三个应用 （1）设计制作化学电源 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 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。 （2）比较金属活动性强弱 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。 （3）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溶液能使产生H2的反应速率加快。应用体验正误判断（正确的打“”，错误的打“”）。 （1）在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。（） （2）原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 （3）M

3、gAl形成的原电池，Mg一定作负极。 （4）Cu、Al、浓HNO3构成的原电池的负极反应为Al3e=Al3。 （5）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。 （6）相同情况下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。 （） （7）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。 （8）化学电源工作时，内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。 （9）实验室制备H2时，用粗锌（含Cu、Fe等）代替纯锌与盐酸反应效果更佳。 （10）原电池反应时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。 【答案】（1）（2）（3）（4）（5）（6

4、）（7）（8）（9）（10）高考命题点突破 命题点1原电池的构成和设计1在如图所示的8个装置中，不能形成原电池的是_（填序号），并指出原因_ _。 【答案】中不存在两极；两极金属相同；中酒精不是电解质溶液，不导电；中没有构成闭合回路2设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。 （1）负极反应式：_。 （2）正极反应式： （3）电池总反应方程式：_。 （4）在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液： 不含盐桥 含盐桥 【答案】（1）Cu2e=Cu2 （2）2Fe32e=2Fe2 （3）2Fe3Cu=2Fe2Cu2 （4） 1 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

5、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。 2 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选择与电极材料相同的阳离子。 3 画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。 命题点2原电池原理3（2015天津高考）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（） A铜电极上发生氧化反应 B电池工作一段时间后，甲池的c（SO

6、）减小 C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 CACu作正极，电极上发生还原反应，错误；B电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c（SO）基本不变；C电池工作时，甲池反应为Zn2e=Zn2，乙池反应为Cu22e=Cu，甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。4分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（） 【导学号：97500107】 A中Mg作负

7、极，中Fe作负极 B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2 C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2 D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2 B中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子作负极；中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应，失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；中电池总反应式为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错误。5（2018厦门模拟）将反应2Fe32I

8、2Fe2I2设计成如图所示的原电池。 下列说法不正确的是 （） A盐桥中的K移向FeCl3溶液 B反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 DA项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移，正确；B项，反应开始时，乙中I失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2，导致平衡逆向移动，则Fe2失去电子生成Fe3，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。注：若有盐桥，盐桥中的

9、阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。若反应为可逆反应，改变条件，平衡移动方向改变时电流方向也改变，正、负极颠倒。 命题点3原电池原理的应用6M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 （） APMNE BEP CPE DEPN A由知，金属活动性：N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属

10、活动性：M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：E。7把符合题意的图像填在横线上（用A、B、C、D表示） （1）将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，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_。 （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_。 【解析】（1）a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率

11、加快。 （2）a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。 （3）CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。 【答案】（1）A（2）B（3）C考点2| 常见化学电源及其工作原理（对应学生用书第117页） 方法思路突破1化学电源中电极反应书写的一般方法思路 （1）明确两极的反应物； （2）明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； （3）确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； （4）配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 注意：H在碱性环境中不存在；O2在水溶液中

12、不存在，在酸性环境中结合H，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH；若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。2示例 与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为FeO3e4H2O= Fe（OH）35OH，Zn作负极材料的电极反应式为Zn2e2OH=Zn（OH）2，该电池总反应的离子方程式为2FeO8H2O3Zn=2Fe（OH）33Zn（OH）24OH。电源分类突破一次电池碱性锌锰干电池负极材料：电极反应：Zn

13、2OH2e=Zn（OH）2正极材料：碳棒2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn（OH）2锌银电池Ag2OAg2OH2O2e=2Ag2OHZnAg2OH2O=Zn（OH）22Ag对点训练1（2018兰州模拟）被称为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片（在其一边镀锌，在其另一边镀二氧化锰）作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为Zn2MnO2H2O=ZnO2MnOOH。下列说法正确的是（） A该电池的正极为锌 B该电池反应中二氧化锰起催化剂作用 C当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数约为1.2041

14、023 D电池正极反应式为MnO2eH2O=MnOOHOH DA项，由电池反应知，Zn元素化合价由0变为2，Zn失电子作负极，错误；B项，该电池中二氧化锰参加反应且作氧化剂，错误；C项，电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过离子定向移动形成电流，错误；D项，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2eH2O=MnOOHOH，正确。二次电池充电电池1铅蓄电池是最常见的二次电池 总反应式为 2二次电池充电时的电极连接典例导航（2016全国卷）锌空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2ZnO24OH2H2O=2Zn（OH）。 A充电时，电解质溶液中K向

15、阳极移动 B充电时，电解质溶液中c（OH）逐渐减小 C放电时，负极反应为：Zn4OH2e=Zn（OH） D放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L（标准状况） 审题指导 2ZnO24OH2H2O2Zn（OH） 负极：2Zn4e8OH=2Zn（OH）阴极：2Zn（OH）4e=2Zn 8OH 正极：O24e2H2O=4OH阳极：4OH4e=O22H2O 放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移 充电时阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移 消耗1 mol O2转移4 mol e 【答案】C （1）充电时，OH向_极移动。 （2）放电时，负极附近的溶液的pH变_（填“大”或“小”）。 （3

16、）充电时，阳极反应式为_。 【答案】（1）阳（2）小（3）4OH4e=O22H2O2（2018信阳市一模）某充电宝锂离子电池的总反应为xLiLi1xMn2O4LiMn2O4，某手机镍氢电池总反应为NiOOHMHMNi（OH）2（M为储氢金属或合金），有关上述两种电池的说法不正确的是（） A锂离子电池放电时，Li向正极迁移 B镍氢电池放电时，正极的电极反应式：NiOOHH2Oe=Ni（OH）2 OH C如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电 D锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：LiMn2O4xe=Li1xMn2O4 xLi DA项，锂离子电池放电时阳离子移向正极，所以Li向正极迁移，故A正确；B项

17、，放电时，正极发生还原反应，方程式为NiOOHeH2O=Ni（OH）2OH，故B正确；C项，题图表示用锂离子电池为放电过程，而镍氢电池为充电过程，故负极Li接M极发生MHe=MH，故C正确；D项，锂离子电池充电时，阴极的电极反应式：Lie=Li，故D错误。3已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行： 请回答下列问题： （1）放电时，负极反应式为_， 正极反应式为_。 （2）充电时，阴极反应式为_， 阳极反应式为_。 （3）放电时，K向_极迁移，负极的溶液pH的变化为_。 （4）充电时，镍镉电池的阴极应与外接电源的_极相连。 【答案】（1）Cd2e2OH=Cd（OH）2 2N

18、iOOH2e2H2O=2Ni（OH）22OH （2）Cd（OH）22e=Cd2OH 2Ni（OH）22OH2e=2NiOOH2H2O （3）正减小（4）负 1 充电电池是既能将化学能转化为电能 放电 ，又能将电能转化为化学能 充 电 的一类特殊电池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。 2 充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。燃料电池1氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。介质酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO2

19、2H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O 注：燃料电池的电极不参加电极反应，通入的燃料发生负极反应，O2发生正极反应。 书写电极反应式时，注意介质参与的反应。2燃料电池中的常见燃料有烃（CH4、C2H6）、烃的衍生物（甲醇、乙醇）、CO、金属（Al、Li等），燃料在电池中的负极反应。3以CO为燃料气，请分别写出电解质符合下列条件的正、负极的电极反应式和总反应式（填入表格中）。电解质电极反应式或总反应式酸性介质总反应碱性介质固体氧化物（其中O2可以在固体介质中自由移动）熔融碳酸盐（CO） 【答案】O24e4H=2H2O 2CO4e2H2O=2CO24H 2COO2=2CO2 O24e

20、2H2O=4OH 2CO4e8OH=2CO4H2O 2COO24OH=2CO2H2O O24e=2O2 2CO4e2O2=2CO2 O24e2CO2=2CO 2CO4e2CO=4CO24如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是 （） 97500108】 A电流由O2所在的铂电极流出 BO2所在的铂电极处发生还原反应 C该电池的负极反应式为CH3CH2OH3H2O12e=2CO212H D微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 C燃料电池，燃料在负极反应，氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应，电流由正极流

21、向负极，A、B正确；由图可知负极反应物为CH3CH2OH（碳元素的化合价平均显2），生成物为CH3COOH（碳元素的化合价平均显0），由质子交换膜可知溶液呈酸性，负极的电极反应式为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，C项错误。5（1）燃料电池是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲烷、肼等。如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： 电池的负极是_（填“a”或“b”）电极，该极的电极反应式为_。 电池工作一段时间后电解质溶液的pH_（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）肼分子（H2NNH2）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KO

22、H溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池的负极反应式：_， 正极反应式：_， 总反应式：_。 （3）以甲醇（CH3OH）为燃料，空气为氧化剂，以熔融K2CO3为电解质环境的燃料电池，负极反应式为_ _， 正极反应式为_ 【解析】（1）甲烷失去电子，甲烷在负极通入，因此电池的负极是a电极，该极的电极反应式为CH410OH8e=CO7H2O。 由于反应后产生Na2CO3，即电池工作过程中消耗OH，因此电池工作一段时间后电解质溶液的pH减小。 （2）肼在负极发生失去电子的氧化反应，该电池负极反应式为N2H44e4OH=4H2ON2。 （3）甲醇为燃料在负极发生氧化反应，空气中的O2在正极上发生还原反应，但注意电解质中CO的参与。 【答案】（1）aCH410OH8e=CO7H2O减小 （2）N2H44e4OH=4H2ON2 O24e2H2O=4OH N2H4O2=N22H2O （3）CH3OH6e3CO=4CO22H2OO26e3CO2=3CO 1 首先写出正极反应式酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O；碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH；固体氧化物电解质 高温下能传导O2 环境下电极反应式：O24e=2O2；熔融碳酸盐 如熔融K2CO3 环境下电极反应式：O22CO24e=2CO 2 根据总反应式减去正极反应式确定负极反应式。