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1、专项四第2讲专项四第2讲【2019备考】最新考纲：1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型电池的分析，涉及正负极判断、离子电子流向、两极反应，如2019年碳酸盐燃料电池，2019年MgH2O2电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极方程式的书写，如2019年T20(1)、2019年T20(3)AlAg2O电池总反应等。预测2019年高考延续这一命题特点，一是在选择题考查新型电池的分析，二是在填空题中考查电极反应方程式的书写，特别关注新型电

2、池的分析。考点一原电池的工作原理知识梳理1.原电池的概念：将化学能转化为电能的装置。2.原电池的构成条件(1)能自发地发生氧化还原反应。(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。负极：活泼性较强的金属。正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。(3)电极均插入电解质溶液中。(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。3.工作原理例如：铜锌原电池电极反应负极(锌)：Zn2e=Zn2(氧化反应)正极(铜)：Cu22e=Cu(还原反应)总反应式：ZnCu2=CuZn2名师助学：辨明三个移动方向：电子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极沿导线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，

3、阳离子向正极迁移。在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如MgAlNaOH溶液组成的原电池，Al作负极。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。4.原电池原理的三大应用(1)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。(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)设计制作化学电源首先将氧化还原反应

4、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。如：根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计的原电池为：题组诊断原电池的工作原理1.基础知识判断，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)其他条件均相同，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)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生()(6)CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可

5、把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能()(7)在内电路中，电子由正极流向负极()(8)某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液()2.如下图，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下图，关于该装置的以下说法正确的选项是()A.外电路的电流方向为：X外电路YB.假设两电极分别为Fe和碳棒，那么X为碳棒，Y为FeC.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D.假设两电极都是金属，那么它们的活动性顺序为XY解析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；假设两电极分别为Fe和

6、碳棒，那么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，谁活泼谁作负极，D项正确。答案D3.分析以下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的选项是()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，那么Fe作正极，A、C错误；中电池总反应为2

7、Al2NaOH2H2O=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。答案B【归纳总结】1.原电池正、负极判断方法2.原电池正、负极判断的注意点(1)原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。(2)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，如题3图。原电池工作原理的应用4.四种金属片两两相连浸入稀硫

8、酸中都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()A. B.C. D. 解析相连，电流从流出，金属活动性：；相连，为正极，金属活动性：；相连，上有气泡逸出，那么上为H放电，为正极，金属活动性：；相连，的质量减少，那么为负极，金属活动性：。故金属活动性：，B项正确。答案B5.把适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

9、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，那么图像是 。解析加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率。(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COOHCH3COOH，a中c(H)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。答案(1)A(2)B(3)C6.依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的

10、原电池如下图。请回答以下问题：(1)电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 ；(2)银电极为电池的 极，发生的电极反 ；X电极上发生的电极反应为 ；(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。解析原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应式表示为，负极：Cu2e=Cu2，正极Age=Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。答案(1)铜(或Cu)AgNO3溶液(2)正2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)负(Cu)正(Ag)考点二化学电源知识梳理1.一次电池碱性锌锰干电池负极材料：

11、Zn电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极材料：碳棒电极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2锌银电池负极材料：Zn电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag2.二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)3.燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：总反应式：2H2O2=2H2O(1)酸性介质负极：2H24e=4H正极：O24H4e=2H

12、2O(2)碱性介质负极：2H24OH4e=4H2O正极：O22H2O4e=4OH(3)熔融的金属氧化物作介质负极：2H24e2O2=2H2O正极：O24e=2O2(4)碳酸盐作介质负极：2H24e2CO=2H2O2CO2正极：O24e2CO2=2CO提醒：原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应，O2在正极发生还原反应。书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响(溶液的酸碱性、传导离子)。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。题组诊断常考不衰的燃料电池1.如下图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。以下

13、说法不正确的选项是()A.电子由O2所在的铂电极流出B.O2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=2CO212HD.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解析燃料电池，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，电流由正极流向负极，A错误、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价)，生成物为CH3COOH(碳元素的化合价平均显0价)，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。答案AC2.(2019南京学情调研)锌空气燃料电池可用作

14、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)，以下说法正确的选项是()A.充电时，电解质溶液中K向阳极移动B.充电时，电解质溶液中c(OH)逐渐减小C.放电时，负极的电极反应式为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)解析放电时，Zn为负极，发生反应：Zn4OH2e=2Zn(OH)，O2在正极反应：O24e2H2O=4OH；充电时，阴极反应：Zn(OH)2e=Zn4OH，阳极反应：4OH4e=O22H2O。A项，充电时，OH移向阳极，错误；B项，充电时，总反应为：2Zn(OH)=2ZnO

15、24OH2H2O，c(OH)增大，错误；D项，电路中通过2 mol 电子时，消耗0.5 mol O2，错误。答案C3.(2019江苏化学，10)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。以下有关该电池的说法正确的选项是()A.反应CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B.电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e=2H2OC.电池工作时，CO向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为：O22CO24e=2CO解析A项，H4O，那么该反应中每消耗1 mol CH4转移6 mol电子，错误；该电池的传导介质为熔融的碳酸盐，所以A电极即负极上H2参与的电极反应为：H22eCO

16、=CO2H2O，错误；C项，原电池工作时，阴离子移向负极，而B极是正极，错误；D项，B电极即正极上O2参与的电极反应为：O24e2CO2=2CO，正确。答案D【方法技巧】新型充电电池4.(2019南京盐城一模)最近我国科学家发明 可充电钠二氧化碳电池(如以下图)，放电时电池总反应为：4Na3CO2=2Na2CO3C。以下说法错误的选项是()A.充电时，钠箔与外接电源的负极相连B.电池工作温度可能在200 以上C.放电时，Na向正极移动D.放电时，正极的电极反应为：4Na3CO24e=2Na2CO3C解析从电池的总反应可知，钠单质为电源的负极，充电时接电源的负极，A项正确；钠的熔点低，高温下会熔

17、化，B项错误；放电时，发生原电池反应，负极：Nae=Na，正极： 3CO24e4Na=2Na2CO3C，Na在负极生成，正极消耗，移向正极，C、D正确。答案B5.(2019通扬泰淮三调)一种钒多卤化物电池结构示意图如下图，电池和储液罐均存储有反应物和酸性电解质溶液。电池中发生的反应为2VCl2BrCl2VCl3Br。以下说法正确的选项是()A.VCl2存储在正极储液罐内B.放电时H从负极区移至正极区C.充电时电池的负极与电源的正极相连D.充电时阳极反应为Br2Cl2e=BrCl 解析放电时原电池反应，V由2价升高到3价，发生氧化反应：V2e=V3，作负极；正极发生还原反应：BrCl2e=Br2

18、Cl。VCl2存储在负极储液罐内，A错误；正极区，阴离子数增多，H移向正极平衡电荷，B项正确；充电时负极接电源的负极，C错误；充电时阳极反应为正极的逆反应，正确。答案BD【归纳总结】可充电电池原理示意图1.判断正、负极反应物，正确推断生成物(1)金属单质参加反应一般作负极参加反应。(2)还可以从电子流向、反应类型(负氧正还)等判断。(3)燃料电池燃料在负极反应，O2在正极反应。推断生成物一是要注意溶液的性质，如碱性条件下，不能生成CO2，应生成CO；二是注意题给图示或信息，如Zn作负极反应，在不同的条件下产物可能是Zn2、ZnO、Zn(OH)2等。2.根据化合价升降配平得失电子数目。3.根据溶

19、液的性质及电荷守恒补项平衡电荷。注意利用传导离子(碱性溶液中的OH、酸性溶液中的H、熔融金属氧化物中的O2、熔融碳酸盐中的CO)平衡电荷，传导离子往往在一极生成，另一极消耗。选择题中经常考查离子的移动方向，判断的前提依然是正、负两极电极反应式的书写。例如乙醇氧气燃料电池在酸性、熔融金属氧化物、熔融碳酸盐作介质下负极反应式， C2H6O 12e 2CO2，反应物总带12个正电荷，生成物无负电荷，利用传导离子平衡电荷分别有：C2H6O 12e 2CO212H、C2H6O 12e6CO 8CO2、C2H6O 12e6O2 2CO2，再根据原子守恒配平。4.根据原子守恒补H2O等配平，检查三大守恒。电

20、极方程式的书写1.按要求完成以下填空(1)化学家正在研究尿素动力燃料电池，用这种电池直接去除城市废水中的尿素，既能产生净化的水又能发电。尿素燃料电池结构如图1所示，写出该电池的负极反应式： 。(2)甲醇燃料电池的工作原理如图2所示，那么该电池负极的电极反应式为 。(3)镁次氯酸盐燃料电池的装置如图3所示，该电池的正极反应式为 。 (4)图4是直接硼氢化钠过氧化氢燃料电池示意图。该电池工作时，正极附近的pH将 (填增大减小或不变)，负极的电极反应式为 。 (5)(2019无锡一模)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如以下图5所示，在使用过程中石墨电极反应生成一种氧化物Y，那么该电极

21、反应式为 。 (6)(2019江苏化学)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O转化为Cr3，其电极反应式为 解析(1)由图1可知O2在正极反应，那么H2NCONH2在负极和H2O反应生成CO2和N2：H2NCONH2H2ON2CO2，N的化合价从3升高到0价，由电子守恒有：H2NCONH2H2O6eN2CO2，利用H平衡电荷：H2NCONH2H2O6e=N2CO26H。(2)同理CH3OH在负极反应生成CO2。(3)ClO在正极发生还原反应生成Cl。(4)正极：H2O22e=2OH，pH增大。负极BH(H显1价) BO。(5)NO2

22、和O2生成一种氧化物(N2O5)。电极上O2发生还原反应，电极上NO2发生氧化反应生成N2O5：NO2eN2O5，利用传导离子NO平衡电荷：NO2NOe=N2O5。(6)Cr2O得6e生成Cr3，溶液呈酸性，有：Cr2O6e14H=2Cr37H2O。答案(1)CO(NH2)2H2O6e=CO2N26H(2)CH3OHH2O6e=CO26H(3)ClO2eH2O=Cl2OH(4)增大BH 8e8OH=BO6H2O(5)NO2NO e=N2O5(6)Cr2O6e14H=2Cr37H2O新型电池分析2.(2019徐宿连三模)以N2和H2为反应物、溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池

23、，原理如下图。以下说法不正确的选项是()A.b电极为负极，发生氧化反应B.a电极发生的反应为N28H6e=2NHC.A溶液中所含溶质为NH4ClD.当反应消耗1 mol N2时，那么消耗的H2为67.2 L解析A项，b极H2发生氧化反应，为负极，正确；B项，a极N2发生还原反应，由于溶液呈酸性，生成NH ，正确；C项，N2和H2生成氨气，由于加入盐酸，生成NH4Cl，所以A为NH4Cl，正确；D项，没有状态，无法计算H2的体积，错误。答案D3.(2019苏锡常镇一调)碳呼吸电池是一种新型能源装置，其工作原理如以下图。以下说法正确的选项是()A.该装置是将电能转变为化学能B.正极的电极反应为：C

24、2O2e=2CO2C.每得到1 mol草酸铝，电路中转移3 mol电子D.利用该技术可捕捉大气中的CO2解析原电池将化学能转化为电能，A项错误；正极发生得电子的还原反应：2CO24e=C2O，B项错误；得到1 mol Al2(C2O4)3转移6 mol 电子，C项错误。答案D4.(2019南京三模)锂空气电池充放电基本原理如下图，以下说法不正确的选项是()A.充电时，锂离子向阴极移动B.充电时阴极电极反应式为Lie=LiC.放电时正极电极反应式为O24e2H2O=4OHD.负极区的有机电解液可以换成水性电解液解析A项，放电时，负极：Lie=Li，正极：O24e2H2O=4OH。因此充电时，阴极

25、：Lie=Li，阳极：4OH 4e=2H2OO2，充电时，锂离子向阴极移动，A、B、C正确。D项，假设换成水性电解质，锂能与水反应生成LiOH和H2，错误。答案D【知识网络回顾】1.(2019天津理综，4)锌铜原电池装置如下图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，以下有关表达正确的选项是()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)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A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离

26、子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu22e=Cu，同时甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，那么有Cu2Zn2，由于M(Zn2)M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2通过交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。答案C2.(2019苏州期中) NO2是大气的主要污染物之一，某研究小组设计如下图的装置对NO2进行回收利用，装置中a、b均为多孔石墨电极。以下说法正确的选项是()A.a为电池的负极，发生还原反应B.电子流向a电极用电器b电极溶液a电极C.一段时间后，b极附近HNO

27、3浓度增大D.电池总反应为4NO2O22H2O=4HNO3解析A项，燃烧电池，O2在正极发生还原反应，NO2在负极发生氧化反应，错误；B项，电子不入水，溶液中是离子的定向移动，错误；C项，b极区发生反应：O24H4e=2H2O，负极区发生反应：4NO24e4H2O=8H4NO，错误。答案D3.(2019盐城质检)快速充电电池的电解液为LiAlCl4SOCl2，电池的总反应为4LiClSSO24Li2SOCl2。以下说法正确的选项是()A.该电池的电解质可为LiCl水溶液B.该电池放电时，负极发生还原反应C.充电时阳极反应式为4ClSSO24e=2SOCl2D.放电时电子从负极经外电路流向正极，

28、再从正极经电解质溶液流向负极解析A项，该电池的电解质溶液不能是LiCl的水溶液，因为Li能和水发生反应，错误；B项，电池放电时，负极发生氧化反应，错误；D项，放电时，电子从负极经外电路流向正极，电解质溶液中移动的是阴、阳离子而不是电子，错误。答案C4.(1)H2S是一种无色、有毒且有恶臭味的气体。煤的低温焦化，含硫石油开采、提炼，橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有H2S产生。有人研究设计了一种硫化氢空气燃料电池，总反应式为2H2SO2=2S2H2O，简易结构如图1所示。硫化氢应通入到电极 (填a或b)。 b极发生的电极反应为 。(2)(2019苏北四市一模)天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。科学家用氮化镓材料与铜组装如图2的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。写出铜电极表面的电极反应式 。 为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量 (填盐酸或硫酸)。 (3)GET公司开发的LiSO2Cl2军用电池，其示意图如图3所示，电池总反应为2LiSO2Cl2=2LiClSO2，那么电池工作时，正极的电极反应式为 。 (4)(2019泰州一模)利用固体氧化物