高考化学总复习第六章化学反应与能量变化课时2原电池化学电源练习新人教版.docx

1、高考化学总复习第六章化学反应与能量变化课时2原电池化学电源练习新人教版课时2原电池化学电源2018备考最新考纲1理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能写出电极反应式和电池反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一原电池的工作原理及其应用(考点层次A自学、识记、辨析)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工作原理装置图电极名称

2、负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn 2e=Zn2Cu2 2e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由锌片沿导线流向铜片离子迁移方向阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移电池反应方程式Zn Cu2=Zn2 Cu两类装置的不同点还原剂Zn与氧化剂Cu2直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗Zn与氧化剂Cu2不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长提醒：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。自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发

3、生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。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：教材高考1(RJ选修4P734改编)当铜锌原电池产生电流时，下列说法正确的是()A阳离子移向Z

4、n极，阴离子移向Cu极B电子由Cu电极流向Zn电极C电流由Zn电极流向Cu电极D阴离子移向Zn电极，阳离子移向Cu电极答案D2.(RJ必修2P42“实践活动”改编)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是()A若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2B水果电池的化学能转化为电能C此水果发电的原理是电磁感应D金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片答案C3(溯源题)(2016上海化学，8)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示。铜棒的质量c(Zn2)c(H)c(SO)探源：本考题源于教材RJ选修4 P71“图41锌铜原电池装置”，对原电池的

5、工作原理进行了考查。诊断性题组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=C

6、u(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液()2原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是()A(1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D(4)中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2解析(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH。答案B3(2017广东粤西四校联考)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A一段时间后，铜

7、棒上有红色物质析出B正极反应为：Zn2e=Zn2C在外电路中，电流从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液解析Cu为正极，电极反应为Cu22e=Cu，铜棒上有红色物质析出，A项正确，B项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，C项错误；CuSO4溶液中c(Cu2)降低，故盐桥中的K移向CuSO4溶液，D项错误。答案A4某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。(1)给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。(2)一段时间后，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极产生的主要反应的电极反应式为_。解析铝能够与NaOH

8、溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应，故作原电池的正极。答案(1)如图所示(2)Al4OH3e=AlO2H2O2H2O2e=H22OH【易错警示】规避原电池基础中的6个失分点1原电池的闭合回路有多种形式，如两电极相接触也是一种闭合。2盐桥使两池电解液相连接，构成闭合，但不能用导线替换。3只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池，把多余的能量转化成电能。4在原电池中，电子不能通过电解质溶液。5电解液中的阴阳离子与导线中的电子各自的定向移动，构成一个完整的闭合回路，电子由负极移向正极，电解液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。6两个电极即使都是石墨，也可构成原电池，如一些燃料电池。考

9、点二形形色色的化学电源(考点层次B共研、理解、整合)对应学生用书P1361一次电池碱性锌锰干电池负极材料：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

10、成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池反应式2H2O2=2H2O提醒：原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意溶液的酸碱性。教材高考1(RJ选修4P781改编)碱性锌锰电池总反应为Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2，则其正极反应为MnO2H2Oe=MnOOHOH。2(RJ选修4P783改编)镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，由此判断错误的是()A放电时

11、，Cd作负极B放电时，NiO(OH)作负极C电解质溶液为碱性溶液D放电时，负极反应为Cd2OH2e=Cd(OH)2答案B3(溯源题)(2016课标全国，11)MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。判断下列说法是否正确(1)负极反应式为Mg2e=Mg2()(2)正极反应式为Age=Ag()(3)电池放电时Cl由正极向负极迁移()(4)负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2()探源：本考题源于RJ选修4 P75“一次电池”及其知识拓展，对常见及新型电源的工作原理及电极反应进行了考查。拓展性题组题组一“常考不衰”的燃料电池1科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为

12、电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，下列说法不正确的是()A.通入N2的电极的电极反应式为：N26e8H=2NHB反应过程中溶液的pH会变大，故需要加入盐酸C该电池外电路电流从通入H2的电极流向通入N2的电极D通入H2的电极为负极，A为NH4Cl解析N2与H2反应生成NH3，由于以稀盐酸为电解质，所以总反应为N23H22HCl=2NH4Cl。由“负氧正还”可知N2在正极反应，电极反应式为：N26e8H=2NH，H2在负极反应，电极反应式为3H26e=6H，A、B、D正确，C项错误。答案C2(2017惠州模拟)金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高

13、的能量密度。它无电时也无需充电，只需更换其中的某些材料即可，其工作示意图如下，下列说法正确的是()A放电时，空气极为负极B放电时，电池反应为4LiO2=2Li2OC有机电解液可以是乙醇等无水有机物D在更换锂电极的同时，要更换水性电解液解析A放电时，Li极为负极，错误；B.放电时，电池反应为4LiO22H2O=4LiOH，错误；C.因为有锂存在，就不能用乙醇，锂和乙醇反应，错误；D.水性电解液中有沉淀生成，所以在更换锂电极的同时，要更换水性电解液，正确，所以选D。答案D3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()A电流

14、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=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、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C【思维建模】燃料电池电极方程式书写步骤题组二“起点高、落点低”的压轴选择题：可逆电池4(石

15、家庄模拟)快速充电电池的电解液为LiAlCl4SOCl2，电池的总反应为4LiClSSO24Li2SOCl2。下列说法正确的是()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，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C5镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高且平稳，

16、因此成为人们研制绿色电池所关注的重点。有一种镁二次电池的反应为xMgMo3S4MgxMo3S4。下列说法错误的是()A放电时Mg2向正极移动B放电时正极的电极反应式为Mo3S42xe=Mo3SC放电时Mo3S4发生氧化反应D充电时阴极的电极反应为xMg22xe=xMg答案C【审题建模】以上述第5题为例：微专题 八“盐桥”原电池明原理判装置1(2017河北石家庄高三模拟)综合如图判断，下列说法正确的是()A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2B装置和装置中正极反应均是O22H2O4e=4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大

17、解析装置中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH。由于正极有OH生成，因此溶液的pH增大。装置中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2。正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。答案D2某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A乙烧杯

18、中发生还原反应B甲烧杯中溶液的pH逐渐减小C电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯D外电路的电流方向是从a到b解析由2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极。A项，b为负极，是乙烧杯中发生氧化反应，故A错误；B项，甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO8H5e=Mn24H2O，则pH逐渐增大，故B错误；C项，阴离子向负极移动，则盐桥中的SO移向乙烧杯中，故C错误；D项，由上述分析可知，a为正极，外电路中电流由正极流向负极，即从a流向b，故

19、D正确。答案D【知识归纳】盐桥电池的两大特点1盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流，避免断路时发生化学腐蚀(隔离作用)。2盐桥中有关电极的判断：同原电池电极的判断一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。对于活泼金属和不活泼金属，则活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。可逆反应中的“盐桥”3(2017浙江省高三六校联考)将反应IO5I6H 3I23H2O设计成如下图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流表指针发生偏转，一段时间后，电流表指针回到零，

20、再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，电流表指针再次发生偏转。下列判断不正确的是()A开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应B开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝C电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D两次电流表指针偏转方向相反解析加入少量浓H2SO4时，电极反应式：负极：10I10e=5I2正极：2IO10e12H=I26H2O加入几滴浓NaOH溶液时，电极反应式：负极：5I210e=10I正极：I210e12OH=2IO6H2OB项，根据电极反应可以看出，甲、乙烧杯中均有I2生成，所以甲、乙烧杯中溶液均变蓝。答案B4(原创题)已知反应AsO

21、2I2H AsOI2H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液结果发现电流表指针均发生偏转。试回答下列问题：(1)两次操作过程中指针为什么发生偏转？_。(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。_。(3)操作过程中，盐桥中的K移向_烧杯溶液(填“A”或“B”)。(4)操作过程中，C1棒上发生的反应为_。答案(1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能(2)()加酸，c(H)增大，平衡向正反应方向移动，AsO得电子，I失电子，所以C1极是负极，C2极是正极。()加

22、碱，c(OH)增大，平衡向逆反应方向移动，AsO失电子，I2得电子，此时，C1极是正极，C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动，发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同(3)A(4)2I2e=I2【对比归纳】单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的比较：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溶液在两个池子中，Z

23、n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，而氧化剂在正极区原电池原理及应用1(2013新课标全国卷，10)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是()A处理过程中银器一直保持恒重B银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析铝质容器、变黑的银器及食盐溶液构成原电池

24、装置，铝作负极，变质的银器作正极。负极反应式为Al3e=Al3，正极反应式为Ag2S2e=2AgS2。Al3与S2在溶液中不能大量共存，能发生水解相互促进反应2Al33S26H2O=2Al(OH)23H2S，故原电池总反应为2Al3Ag2S6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S，故B项正确，C项错误；A项，原电池反应是自发进行的氧化还原反应，银器中Ag2S被还原成Ag，质量减轻，A项错误；D项，黑色褪去的原因是黑色的Ag2S转化为Ag，D项错误。答案B2(2015天津理综，4)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

25、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，则有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。

26、答案C3(1)2016江苏化学，20(1)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_。(2)2016天津理综，10(1)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_。(3)2015四川理综，11(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4LiFeS2=Fe2Li2S，正极反应式是_。(4)2015海南化学，15(4)下图所示原电池正极的反应式为_。答案(1)Cr2O14H6e=2Cr37H2O(2)污染小，可再生，来源广，资源丰富，燃烧热值高(任写其中2个)H22OH2e=2H2O(3)FeS24Li4e=Fe2Li2S(或FeS24e=Fe2S2)(4)Age=Ag化学电源4(2016海南化学，10改编)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