届一轮复习人教版 原电池 化学电源 学案.docx

1、届一轮复习人教版 原电池 化学电源 学案学案一原电池工作原理及应用 1概念原电池是把化学能转化为电能的装置。2构成条件反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路电解质溶液两电极直接或间接接触3.工作原理(可用简图表示如下)(1)电子移动方向锌失电子逐渐溶解变成Zn2进入溶液，电子从负极经导线流入正极。(2)离子移动方向阴离子向负极移动(如SO)，阳离子向正极移动(如Zn2和H，溶液中H在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。(3)两极电极反应式负极(锌极)：Zn2e=Zn2(氧化反应)。正极(铜极)：2H2e=H2(

2、还原反应)。总反应：Zn2H=Zn2H2。4单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比比较项目单液原电池双液原电池相同点正负极，电极反应，总反应式，电极现象不同点能量变化化学能转化为电能和热能化学能只转化为电能反应区域两极反应在相同区域两极反应在不同区域对点练习1判断下列说法的正误(正确的打，错误的打)。(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)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()(4)带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池电流持续时间长()(5)在锌硫酸铜溶液铜原电池中，锌为负极，发生还原反

3、应()(6)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()(7)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极()(8)Mg比Al活泼，二者形成原电池时，一定是Mg做负极()(9)电子流出的极是原电池的正极()(10)Al比Cu活泼，二者形成原电池时，一定是Al做负极()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)2双选(2016海南高考)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()AZn为电池的负极B正极反应式为2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时OH向负极迁移解

4、析：选ADA项，根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，发生氧化反应，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；B项，KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH，错误；C项，由电池总反应式3Zn2K2FeO48H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；D项，电池工作时阴离子OH向负极迁移，正确。拓展归纳原电池正、负极的判断 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)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溶解，而B上有气体放出，则说

5、明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性AB。对点练习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 ()AABCDEBACDBECCABDEDBDCAE解析：选B金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。H在正极电极

6、表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，AB原电池，A为负极；CD原电池，C为负极；AC原电池，A为负极；BD原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活动性：ACDBE。由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。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，加快化学反应速率。对点练习2一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溶液解析：选DA中加入NaO

7、H溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；B中加入CH3COONa固体，在溶液中电离出CH3COO会结合H，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H的量，生成的H2会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响H2的生成量，正确。使需要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。对点练习3为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()A与石墨棒相连B与铜板相连C埋在潮湿、疏松的土壤中D与锌板相连解析：选DA项，石墨棒与铁构

8、成原电池，铁活泼，失电子作负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与铁中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子作负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。4.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称_。解析：铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：N牺牲阳极的阴极保护

9、法实例：根据Cu2Ag=Cu22Ag设计电池：对点练习5某原电池总反应为：Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：选D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。6某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe32I 2Fe2I2，设计成盐桥原电池。提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1

10、)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为_。(3)反应达到平衡时，外电路导线中_(填有或无)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_(填正或负)极。解析：(1)先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极是负极，I失电子。(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。答案：(1)(2)2I2e=I2(3)无(4)负学案验

11、收块块过1(2016全国甲卷)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A负极反应式为Mg2e=Mg2B正极反应式为Age=AgC电池放电时Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2解析：选BMgAgCl电池的电极反应：负极Mg2e=Mg2，正极2AgCl2e=2Ag2Cl，A项正确，B项错误。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。2(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

12、()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)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解析：选CA项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，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，错误；C项，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项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。3分析下图

13、所示的四个原电池装置，其中结论正确的是() A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2解析：选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是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH

14、，D错误。4如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A电极上发生还原反应，作原电池的负极B电极的电极反应式为Cu22e=CuC该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选C该原电池的总反应为2Fe3Cu=Cu22Fe2。电极上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe32e=2Fe2，电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu2e=Cu2。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。5如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方

15、向为X外电路YB若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为FeCX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY解析：选D外电路的电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反，A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，活泼性强的作负极，D项正确。6称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上带导管的塞子，一定时间内测定生成H2的体积。甲：加入50 mL、pH3的盐酸；乙：加入50 mL、pH3的醋

16、酸；丙：加入50 mL、pH3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终止时，生成的H2一样多，且无剩余的锌。回答下列问题：(1)开始时反应速率的大小关系为_。(2)三支试管中参加反应的锌的质量大小关系为_。(3)反应终止，所需的时间关系为_。(4)在反应过程中，乙、丙速率不同的原因是_。解析：(1)开始时，溶液中的c(H)相同，因此反应速率相同。(2)由于生成的H2一样多，且无剩余的锌，因此与酸反应的Zn的量相同，考虑到丙中少量的锌与CuSO4发生了反应，因此有甲乙丙。(3)由于丙中形成原电池能加快反应速率，且醋酸在反应过程中不断电离出H，因此反应所需的时间关系为甲乙丙。答案：(1)甲乙丙(2)甲乙丙(

17、3)甲乙丙(4)在丙中Cu2被Zn置换出来后，形成Zn醋酸Cu原电池，使反应速率加快，反应时间缩短学案二化学电源(含电极反应式的书写、新型化学电源) 1一次电池(1)碱性锌锰干电池正极：MnO2；负极：Zn正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)锌银电池锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。 2.二次电池(以铅蓄电池为

18、例) (1)放电时的反应负极：Pb(s)SO (aq)2e=PbSO4(s)(氧化反应)。正极：PbO2(s)4H(aq)SO (aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(还原反应)。总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充电时的反应阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO (aq)(还原反应)。阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO (aq)(氧化反应)。总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。可以把充、放电反应写成一个可逆反应方程式：2PbSO4(s

19、)2H2O(l) Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)3一般电极反应式的书写(1)书写步骤 (2)常见介质常见介质注意事项中性溶液反应物若是H得电子或OH失电子，则H或OH均来自于水的电离酸性溶液反应物或生成物中均没有OH碱性溶液反应物或生成物中均没有H水溶液不能出现O2对点练习1(2017河北衡水中学调研)图a所示的酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程中产生MnOOH，下列说法不正确的是()部分化合物的溶解度数据见下表：温度/化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855

20、.365.677.3ZnCl2343395452488541614A图a中电池的正极反应式为MnO2eH=MnOOHB利用干电池，高温电解H2OCO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11C废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离D废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法解析：选B在干电池中，正极得到电子，电极反应式为MnO2eH=MnOOH，A正确；根据装置图可知阴极是水、二氧化碳得到电子，生成H2和CO，阳极是O2失去电子生成O2

21、，总反应为H2OCO2通电,H2COO2，因此阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是21，B错误；氯化锌和氯化铵的溶解度受温度影响变化不同，两者可以通过重结晶法分离，C正确；在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，所以可以采用加热的方法得到较纯净的二氧化锰，D正确。2(2016四川高考)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()A放电时，Li在电解质中由负极向正极迁移B放电时，负极的电极反应式为LixC6xe=xLiC6C充电时，若转移1 mol e，石墨(C6)

22、电极将增重7x gD充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi解析：选CA项，原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；B项，放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6xe=xLiC6，正确；C项，充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，错误；D项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2xe=Li1xCoO2xLi，正确。规律方法(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，充电时的阳极反应为放电时

23、的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。(3)电极的连接方法。 1氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。酸性碱性负极2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O2.甲烷燃料电池试分析不同环境下的甲烷燃料电池的电极反应式。(1)酸性介质(如H2SO4)负极：CH48e2H2O=CO28H；正极：2O28e8H=4H2O；总反应式：CH42O2=CO22H2O。(2)碱性介质(如KOH)负极：CH48e10OH=CO7H2O；正极：2O28e4H2O=8OH；总反

24、应式：CH42O22OH=CO3H2O。(3)固体电解质(高温下能传导O2)负极：CH48e4O2=CO22H2O；正极：2O28e=4O2；总反应式：CH42O2=CO22H2O。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下负极：CH48e4CO=5CO22H2O；正极：2O28e4CO2=4CO；总反应式：CH42O2=CO22H2O。3三步突破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)的反应式为CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃

25、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是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH；(3)固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2；(4)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反应式，写出负极反应式电池反应的总反应式电池正极反应式电池负极反应式。因为O2不

26、是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。对点练习1如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是()A该电池不能在高温下工作B电池的负极反应为C6H12O66H2O24e=6CO224HC放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H从阳极室进入阴极室D微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广解析：选C高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；

27、结合题给条件分析，D选项正确。2(2016浙江高考)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为4MnO22nH2O=4M(OH)n已知：电池的理论比能量指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)nD在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜解析：选C金属M失电子作负极，由总反应式4MnO22nH2O=4M(OH