高考化学专题复习原电池.docx

1、高考化学专题复习原电池第六章 化学反应与能量 电化学第二节 原电池 化学电源核心知识图命题预测本节的重点内容为原电池工作原理及其应用。原电池工作原理的考查往往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；原电池原理的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀以及解释某些化学现象等。预计实物图分析、新型电池分析、电解池与原电池的联系以及设置趣味电化学实验是近年高考的热点。自主复习一、原电池的工作原理1概念和反应本质原电池是把 转化为 的装置，其反应本质是 。2构成条件(1)有两个 的电极(常见的为金属或石墨)。(2)将电极插入 中。(3)

2、两电极间构成闭合回路。3工作原理如图是CuZn原电池，请填空：(1)电极：负极为 ，正极为 。(2)电极反应：负极： ，正极： 。(3)原电池中的三个方向：电子方向：电子从 流出经外电路流入 ；电流方向：电流从 流出经外电路流入 ；离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向 迁移，阳离子向 迁移。注意：1.盐桥的作用盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液，其作用是平衡两个烧杯中的阴、阳离子而导电，电路接通后，K移向正极，Cl移向负极。2原电池正、负极的判断原电池的正极、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。(1)判断的一般原则：根据电极材料：活泼金属为负极，不活泼金属(或非金属)为正极。根据

3、电极反应：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。根据电子流向：电子流出(失去)的为负极，电子流入(得到)的为正极。根据离子的移动方向：阴离子移向的为负极，阳离子移向的为正极。根据电极现象：质量不断减小(溶解)的为负极，质量增加的为正极。(2)判断电极的注意事项：判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如在强碱性溶液中Al比Mg更易失去电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、Al在浓硝酸中钝化后，比Cu等金属更难失去电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。即时即练1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()ABC D2(2013济南调研)将纯锌片和纯铜片按如图所示方

4、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产生气泡的速率甲比乙慢二、化学电源1一次电池碱性锌锰干电池总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)22二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：负极： 。正极： 总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充电时的反应：阴极： 。阳极： 总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料电池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

5、两种。注意：(1)化学电源的电极反应式一般较为复杂。正、负极反应的加和是总反应方程式，总反应方程式减一极反应方程式可得另一极反应方程式。(2)可充电电池充电时，电池的正极接外接电源的正极，电池的负极接外接电源的负极。(3)可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。(4)书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意溶液的酸碱性。即时即练1下列有关电池的叙述不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极2高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高

6、铁电池的总反应为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是_。(2)放电时，正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2，则正极反应为_。(3)放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。自主评估1如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是()ABC D2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：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnO(OH)

7、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：2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OHC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，锌的质量理论上减少6.5g3(2012哈尔滨高三检测)有关如图所示原电池的叙述不正确的是()A电子沿导线由Cu片流向Ag片B正极的电极反应是Age=AgC盐桥中的K移向AgNO3溶液D用该电池电解饱和食盐水，有3.2g Cu溶解时理论上生成1.12 L Cl24下列关于如图所示甲、乙两装置的叙述，不正确的是()A两装置中锌片发生氧化反应B两装置中溶液的pH均增大C甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中铜片上无

8、气泡生成D甲、乙装置中铜的质量均增大5(2011石家庄市模拟)被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。总反应的化学方程式为：Zn2MnO2H2O=Zn(OH)2Mn2O3下列说法错误的是()A电池工作时，锌失去电子B外电路中每通过0.2mol 电子，锌的质量理论上减小6.5gC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D电池正极的电极反应式为：2MnO2H2O2e=Mn2O32OH6(2012吉林期末质检)实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某化

9、学兴趣小组根据该实验事实设计了如下图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是()A该原电池的正极反应是：Zn2e=Zn2B左烧杯中溶液的红色逐渐褪去C该电池铂电极上有气泡出现D该电池总反应为：3Zn2Fe2=2Fe3Zn27依据氧化还原反应：Cu2(aq)Fe(s)=Fe2(aq)Cu(s)设计的原电池如下图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_。电解质溶液Y是_；(2)X电极上发生的电极反应式为_。(3)针对上述原电池装置，下列说法中，不正确的是()A原电池工作时的总反应Cu2(aq)Fe(s)=Fe2(aq)Cu(s)，一定为放热反应B原电池工作时，X电极流出电子，发生氧化反应C原电

10、池工作时，银电极上发生氧化反应D原电池工作时，盐桥中的阳离子不断移向左池的氯化钠溶液中(4)若Y为氯化钠溶液，则经过一段时间，发现X极上出现锈斑，则此过程中正极的电极反应式为_。8铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极极板是惰性材料，电池总反应式为：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O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，若按右图连接，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_。课

11、堂师生互动考点一 原电池电极反应式的书写【生之思】1从氧化还原角度分析，原电池负极上的材料常作_剂，正极上的材料常作_剂，二者_数目相等。2若电解质溶液呈酸性，电极反应中能否生成OH？若电解质溶液呈碱性，电极反应中能否生成H、CO2?3锂离子电池的总反应为LiLiMn2O4Li2Mn2O4，你能写出该电池的正极反应吗？4你能写出碱性条件下甲烷燃料电池的电极反应式吗？【师之导】书写原电池的电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。1电极反应式书写的一般方法(1)拆分法：写出原电池的总反应。如2Fe3Cu

12、=2Fe2Cu2。把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe32e=2Fe2，负极：Cu2e=Cu2。(2)加减法：写出总反应。如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如Lie=Li(负极)。利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。2燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)

13、的反应式为：CH42O2=CO22H2O，CO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料电池总反应式为CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。第二步：写出电池的正极反应式：根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：a酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O。b碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH。c固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2。d熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O22CO24e=2CO。第三步，根据电池总反应式和正极

14、反应式写出电池的负极反应式：电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。例题1(2013全国课标11)“ZEBRA”蓄电池的结构如下图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A电池反应中有NaCl生成B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为：NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动【考点过关】1下列关于如图所示原电池的说法中正确的是()A当a为Cu、b为含有碳杂质的Al、c为稀硫酸时，b极上没有气体产生B当a为石墨、b为Fe、c为浓硫酸时，不能产生

15、连续的稳定电流C当a为Mg、b为Al、c为NaOH溶液时，根据现象可推知Al的活动性强于Mg的D当a为石墨、b为Cu、c为FeCl3溶液时，a、b之间没有电流通过2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ABC D考点2 原电池原理的应用【生之思】1实验室用Zn与稀H2SO4反应制备H2时，用粗锌反应速率快，还是用纯锌反应速率快？为什么？

16、2X、Y两种金属用导线连接置于稀H2SO4中，发现X极溶解，Y极上有气泡产生，则X、Y的活动性谁强？3为了保护海水中的钢铁闸门，需要连接某种金属，你认为该金属的活动性应比铁的活动性强还是弱？4你能依据原电池原理将反应Fe2FeCl3=3FeCl2设计成一个原电池吗？【师之导】顺利解答原电池应用问题的关键就是理清原电池的工作原理，原电池的应用是多方面的，现破解如下：1比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解而B极上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，则可以判

17、断金属活动性AB。2加快化学反应速率由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应进行。3用于金属的防护使需要被保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4设计制作化学电源设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件。(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活动性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。(3)按要求画出原电池装置图。如根

18、据2Fe3Cu=2Fe2Cu2设计原电池：负极：Cu2e=Cu2正极：2Fe32e=2Fe2例题 2 M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，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()APMNEBENMPCPNME DEPMN【考点过关】3根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：Cu2Ag=Cu22Ag(1)装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置图，注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。(2)写出两个电极上的电极反应。4由A、B、C、D四种金属按下

19、表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_ _。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。学科素养提升原电池工作原理的实验探究了解原电池的工作原理是考试大纲中明确要求的考点，该考点在教材必修2、选修4中都进行了阐述。近年来高考对原电池的工作原理频繁考查，原电池形成闭合回路的分析，大部分学生都能掌握，但解题时，判断失误、概念混淆却非常容易导致丢分，如正、负极反应，电子的流向，离子的迁移方向等。高考命题在教材原图的基

20、础上，变化创新，源于教材但高于教材，很好地考查了考生对原电池工作原理的理解和应用。典型例题(2012福建高考)将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是()ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu路径流动C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色【过关训练】1(2012新课标全国)根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是()A2Ag(s)Cd2(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)2(2010广东)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为：Zn2e=Zn2 B电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极 D盐桥中的K移向ZnSO4溶液