版高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 第二单元 原电池 化学电源学案 苏教版.docx

1、版高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 第二单元 原电池 化学电源学案 苏教版第二单元 原电池 化学电源考试标准知识条目必考要求加试要求1.原电池的概念aa2.铜锌原电池的原理及电极反应式bb3.原电池的构成条件ab4.常见化学电源bc5.原电池的构造与工作原理，盐桥的作用b6.判断与设计简单的原电池c7.原电池的电极反应式及电池反应方程式b8.原电池的正、负极和电子流向的判断c9.银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值b考点一原电池的工作原理1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2工作原理(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电

2、极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片(2)原理归纳3原电池的构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，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。4盐桥原电池(加试)(1)构造(2)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。盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移

3、向负极。(3)单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：Zn2e=Zn2正极：Cu22e=Cu总反应：ZnCu2=CuZn2不同点：图1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2中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，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。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。题组一原电池装置的判断及应用1下面装置中，能构成

4、原电池的是_(填序号)。答案2在铜锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_；锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是_；铜片上观察到的现象是_。原电池总反应的离子方程式为_。答案负氧化Zn2e=Zn2锌片溶解正还原Cu22e=Cu铜极变粗ZnCu2=Zn2Cu题组二原电池正、负极的判断(加试)3下列有关原电池的说法中正确的是()A在内电路中，电子由正极流向负极B在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极C原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D原电池工作时，可能会伴随着

5、热能变化答案D解析A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。4分析下图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答案B解析中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=

6、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，D错。题组三盐桥原电池(加试)5根据下图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2答案B解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。6如图所示，杠杆AB

7、两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)()A杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为导体时，A端低B端高D当杠杆为导体时，A端高B端低答案C解析当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为负极：Fe2e=Fe2，正极：Cu22e=Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。7控制适合的条件，将反应2Fe32I 2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确

8、的是()A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原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，乙中的石墨电极为负极答案D解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成Fe2被还原，I失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流计读数为零时，Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe32I 2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，D不正确。考点二原电池原理的“四”个基本应用(加试)1用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。

9、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。2设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)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。3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。4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增大。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。题组一判断金属的活泼性1有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为

10、负极，活动性_；(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C，活动性_；(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性_；(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性_；(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性_。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为_。答案(1)AB(2)CD(3)AC(4)DB(5)BEACDBE2有A、B、C、D四种金属，做如下实验：将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液里，无明

11、显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()AABCD BCDABCDABC DABDC答案C解析A与B用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B不易腐蚀，说明B为原电池的正极，说明金属活动性：AB；A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧烈，说明金属活动性：DA；根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：BCu；Cu能置换出C，说明金属活动性：CuC。则四种金属活动性的排列顺序是DABC。题组二设计原电池，画出装置图3请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极：_，正极：_，并在方框内画出实验

12、装置图，要求用烧杯和盐桥，并标出外电路电子流向。答案Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2题组三Zn与H反应速率的改变4(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。请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。(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，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。(3)将CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。答案(1)(2)(3)1比较金属活动性顺序的思维模型(1)思路归纳依据

13、原理，判断正负极，比较活动性。(2)方法归纳根据原电池：一般情况下，负极大于正极。根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。根据金属活动性顺序表。2“装置图”常见失分点提示(1)不注明电极材料名称或元素符号。(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。提醒只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池将化学能转化成电能。3改变Zn与H反应速率的方法(1)加入Cu或CuSO4，形成原电池，加快反应速率，加入Cu不影响Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H的相对量多少判断。(2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与

14、H反应，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响生成H2的量。4规避原电池工作原理的3个失分点(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。5原电池正、负极判断方法说明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，不要形成“活泼电极一定作负极”的思维定势。6平衡移动与盐桥作用(1)当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流计指针示数为零；当电流计指针往相反方向偏转

15、，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。(2)电子流向的分析方法：改变条件，平衡移动；平衡移动，电子转移；电子转移，判断区域；根据区域，判断流向；根据流向，判断电极。考点三常见化学电源1碱性锌锰电池一次电池电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵特点：用途广泛正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。2银锌钮扣电池一次电池电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液特点：放电平稳，电流大负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反

16、应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。3铅蓄电池二次电池电池组成：铅、二氧化铅、硫酸特点：广泛用于机动车辆铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。(1)放电时的反应负极反应：PbSO2e=PbSO4；正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O。(2)充电时的反应阴极反应：PbSO42e=PbSO；阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；总反应：PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O。4镍氢电池二次电池电池组成：贮氢合金，泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液特点：寿命长、性能好，比能量高(1)放电时的反应负极反应：MHeOH=MH2O正极反应：NiO

17、(OH)eH2O=Ni(OH)2OH(2)充电时的反应阴极反应：MH2Oe=MHOH阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiO(OH)H2O总反应：NiO(OH)MHNi(OH)2M说明(1)MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢。(2)可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。5氢氧燃料电池电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液(或H2SO4溶液)特点：用于航天飞机、牵引车等。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电

18、极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用题组一判断正、负极，书写化学电源电极反应式1LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。(2)电池正极发生的电极反应为_。答案(1)锂4Li4e=4Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2解析分析反应的化合价变化，可知Li失电子，被氧化，为还原剂，SOCl2得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为Li(还原剂)，4Li4e=4Li。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式

19、得到：2SOCl24e=4ClSSO2。2MgAgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgClMg=Mg22Ag2Cl。试书写该电池的正、负极电极反应式。负极：_，正极：_。答案Mg2e=Mg22AgCl2e=2Ag2Cl3铝空气海水电池：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4Al3O26H2O=4Al(OH)3；负极：_；正极：_。答案4Al12e=4Al33O26H2O12e=12OH题组二“一池多变”的燃料电池4以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)负极：_；正极：_

20、；总反应式： _。答案CH48e2H2O=CO28H2O28e8H=4H2OCH42O2=CO22H2O(2)碱性介质(如KOH)负极：_；正极：_；总反应式： _。答案CH48e10OH=CO7H2O2O28e4H2O=8OHCH42O22OH=CO3H2O(3)固体电解质(高温下能传导O2)负极：_；正极：_；总反应式： _。答案CH48e4O2=CO22H2O2O28e=4O2CH42O2=CO22H2O(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下负极：_；正极：_；总反应式： _。答案CH48e4CO=5CO22H2O2O28e4CO2=4COCH42O2=CO22H2O题组三“久考不衰

21、”的可逆电池5一种碳纳米管能够吸附氢气，可作二次电池(如下图所示)的碳电极。该电池的电解质溶液为6 molL1的KOH溶液。(1)写出放电时的正、负极电极反应式。答案负极：H22e2OH=2H2O；正极：2NiO(OH)2H2O2e=2Ni(OH)22OH。(2)写出充电时的阴、阳极电极反应式。答案阴极：2H2O2e=H22OH；阳极：2Ni(OH)22OH2e=2NiO(OH)2H2O。6(2014新课标全国卷，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合

22、价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移答案C解析图示所给出的是原电池装置。A项，由图示分析，金属锂易失电子，由原电池原理可知，含有锂的一端为原电池的负极，即b为负极，a为正极，故正确；B项，电池充电时为电解池，反应式为原电池反应的逆反应，故正确；C项，放电时，a极为原电池的正极，发生还原反应的是锰元素，锂元素的化合价没有变化，故不正确；D项，放电时为原电池，锂离子应向正极(a极)迁移，故正确。1化学电源中电极反应式书写的一般步骤“加减法”书写电极反应式(1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共

23、存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH，若电解质溶液为酸性，则H必须写入正极反应式中，O2生成水。(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，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锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M：Fe等)负极材料：石墨(能吸附锂原子)负极反应：LixCnxe=xLinC正极反应：Li1xMO2xLixe=LiMO2总反应：Li1xMO2LixCnnCLiMO2。1(2015江苏，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是()A反应CH4H2