届一轮复习人教版 原电池 化学电源 学案 1Word文档格式.docx

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）

（2）在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极。

（√）

（3）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。

（4）某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu（NO3）2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。

（5）因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极、铜作正极。

（6）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极。

题组一原电池的工作原理

1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是（　　）

A．①④B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦

答案　D

解析　根据原电池的构成条件可知：

①中只有一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精不是电解质，⑧中两电极材料相同且无闭合回路，故①③⑤⑧不能构成原电池。

2．如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上作了如下记录，其中合理的是（　　）

A．①②③B．④⑤⑥C．③④⑤D．②③⑥

解析　由图可知，该电池反应为：

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；

外电路中电流由正极流向负极，①、④、⑤错误；

Zn失去电子被氧化成Zn2＋，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H＋在正极上得到电子，析出H2，②、③、⑥正确。

题组二原电池正负极的判断

3．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6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．（3）中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．（4）中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

答案　B

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，Fe作负极。

4．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（　　）

①在外电路中，电子由铜电极流向银电极

②正极反应：

Ag＋＋e－===Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④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

A．①②B．①②④C．②③D．①③④

解析　该原电池中铜作负极，银作正极，电子由铜电极流向银电极，①正确；

该原电池中Ag＋在正极上得到电子，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，②正确；

实验过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，③错误；

该原电池的总反应为Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，④正确。

原电池正负极的判断方法

考点2　原电池原理的应用

1．比较金属活泼性强弱

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。

2．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加快。

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。

3．设计制作化学电源

（1）必须是能自发进行的氧化还原反应。

（2）正、负极材料的选择：

根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；

活泼性较弱的金属或可导电的非金属（如石墨等）作为正极。

（3）电解质溶液的选择：

电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如溶解于溶液中的空气）。

但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，如在CuZn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。

实例：

根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：

4．用于金属的防护

使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。

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。

对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。

因此，原电池中负极的金属性不一定比正极活泼。

（1）电工操作中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜、铝在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成断路。

（2）镀锌铁皮与镀锡铁皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者。

（3）生铁比纯铁更耐腐蚀。

（4）铁与HCl反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率加快。

（5）C＋H2O===CO＋H2可设计成原电池。

（6）将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能。

题组一判断金属的活动性强弱

1．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；

②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；

③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；

④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；

⑤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（　　）

A．A>

B>

C>

D>

EB．A>

E

C．C>

A>

ED．B>

解析　①A、B相连时，A为负极，金属活动性：

B；

②C、D相连时，电流由D→导线→C，说明C为负极，金属活动性：

D；

③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，说明C为正极，金属活动性：

C；

④B、D相连后，D极发生氧化反应，说明D为负极，金属活动性：

⑤用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，说明金属活动性B>

E。

由此可知，金属活动性：

E，B项正确。

2．根据下图可判断下列离子方程式中错误的是（　　）

A．2Ag（s）＋Cd2＋（aq）===2Ag＋（aq）＋Cd（s）

B．Co2＋（aq）＋Cd（s）===Co（s）＋Cd2＋（aq）

C．2Ag＋（aq）＋Cd（s）===2Ag（s）＋Cd2＋（aq）

D．2Ag＋（aq）＋Co（s）===2Ag（s）＋Co2＋（aq）

答案　A

解析　题图所示装置是原电池的构成装置，左图中Cd为负极，发生的是Cd置换出Co的反应，即Cd的金属活动性强于Co，B正确；

右图中Co为负极，Co置换出Ag，说明Co的金属活动性强于Ag，D正确；

综上可知，Cd的金属活动性强于Ag，所以Cd可以置换出Ag，C正确，A错误。

题组二改变化学反应速率

3．一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　由于是一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应，产生H2的量由HCl决定。

加入NaOH溶液，消耗HCl，使c（H＋）减小，n（H＋）减小，速率减慢且H2量减少，故A错误；

加入CH3COONa，c（H＋）减小，速率减慢，故B错误；

加入NH4HSO4，c（H＋）增大，n（H＋）增大，速率加快，且H2量增多，故C错误；

加入CuSO4，Zn可置换出Cu，形成原电池加快速率，n（H＋）不变，生成H2量不变，故D正确。

4．选择合适的图像：

（1）将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，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，则图像是________。

答案　

（1）A　

（2）B　（3）C

解析　

（1）当加入少量CuSO4溶液，Zn可以置换Cu，构成原电池，速率加快，但由于部分Zn参与置换Cu的反应，H2的量减少，故选A。

（2）Zn与CuSO4溶液反应置换Cu，Zn、Cu、H2SO4构成原电池，加快反应速率，但由于Zn足量，n（H＋）不变，H2的量不变，故选B。

（3）加入CH3COONa，c（H＋）减少，但n（H＋）不变，故速率减慢，H2的量不变，故选C。

题组三设计原电池

5．能量之间可相互转化：

电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。

设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：

ZnSO4（aq），FeSO4（aq），CuSO4（aq）；

铜片，铁片，锌片和导线。

（1）完成原电池甲的装置示意图（见下图），并作相应标注。

要求：

在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

（2）以铜片为电极之一，CuSO4（aq）为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极__________。

（3）甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是________，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案　

（1）

（2）电极逐渐溶解　（3）甲　电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；

电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小

解析　

（1）设计原电池时，应选用活泼性不同的两种金属，电解质溶液应含有与电极材料相同的金属阳离子。

（2）由所给电极材料可知，当铜片作电极时，Cu一定是正极，则负极是活泼的金属失去电子发生氧化反应，反应现象是电极逐渐溶解。

（3）以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥则除了电化学反应外还发生Zn和Cu2＋的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2＋的接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。

设计制造原电池的过程

考点3　化学电源

1．一次电池

2．二次电池

铅蓄电池（电解质溶液为30%H2SO4溶液）

（1）放电时的反应

负极反应：

Pb－2e－＋SO

===PbSO4，

正极反应：

PbO2＋2e－＋SO

＋4H＋===PbSO4＋2H2O，

总反应：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

电解质溶液的pH增大（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）充电时的反应

阴极反应：

PbSO4＋2e－===Pb＋SO

，

阳极反应：

PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO

2PbSO4＋2H2O

Pb＋PbO2＋2H2SO4。

3．燃料电池——氢氧燃料电池

（1）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。

（2）燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。

（1）化学电源电极反应式的书写

书写电极反应式时，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。

电极反应式书写的一般方法有：

①拆分法

a．写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

b．把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，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：

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

负极：

Cu－2e－===Cu2＋

②加减法

a．写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。

b．写出其中容易写出的一个半反应（正极或负极），如Li－e－===Li＋（负极），

c．利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===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）的反应式为：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O①

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②

①式＋②式得燃料电池总反应式为

CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

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：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

b．碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

c．固体电解质（高温下能传导O2－）环境下电极反应式：

O2＋4e－===2O2－。

d．熔融碳酸盐（如：

熔融K2CO3）环境下电极反应式：

O2＋2CO2＋4e－===2CO

。

第三步：

根据电池总反应式和正极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。

（1）碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。

（2）手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。

（3）铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。

（4）固体电解质（高温下能传导O2－），甲醇燃料电池负极反应式：

2CH3OH－12e－＋6O2－===2CO2＋4H2O。

（5）氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋。

（6）熔融碳酸盐（如：

熔融K2CO3）环境下，甲烷燃料电池

正极电极反应式：

3O2＋12e－＋6CO2===6CO

题组一一次电池

1．纸电池是一种有广泛应用的“软电池”，如图所示碱性纸电池采用薄层纸片作为载体和传导体，纸的两面分别附着锌和二氧化锰。

下列有关该纸电池的说法不合理的是（　　）

A．Zn为负极，发生氧化反应

B．电池工作时，电子由MnO2流向Zn

C．正极反应：

MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－

D．电池总反应：

Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn（OH）2＋2MnOOH

解析　Zn是活泼金属，作该电池的负极，失去电子发生氧化反应，A正确；

电池工作时，电子由负极流向正极，即电子由Zn流向MnO2，B错误；

类似于锌锰干电池，MnO2在正极上得电子被还原生成MnOOH，则正极的电极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；

负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2，结合正、负极反应式及得失电子守恒可知，该电池的总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn（OH）2＋2MnOOH，D正确。

2．酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2和NH4Cl等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOH。

（1）该电池的正极反应式为____________________，电池反应的离子方程式为____________________________。

（2）两种锌锰电池的构造如图所示。

与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池的优点及其理由是

________________________________________________________________________。

答案　

（1）MnO2＋H＋＋e－===MnOOH（或MnO2＋NH

＋e－===MnOOH＋NH3↑）　2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋

（2）消耗的负极改装在电池的内部，碱性电池不易发生电解质泄漏；

碱性电池使用寿命较长，金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高（答一条即可）

解析　

（1）反应物MnO2中Mn是＋4价，生成物MnOOH中Mn是＋3价，锰元素化合价降低，根据“正极是氧化剂得到电子生成还原产物”可写出：

MnO2＋e－―→MnOOH，NH4Cl水解显“酸性”提供H＋，再依据电荷守恒和质量守恒，在左边补充“H＋”（或左边补充“NH

”右边补充“NH3”）：

MnO2＋H＋＋e－===MnOOH（或MnO2＋NH

＋e－===MnOOH＋NH3↑）。

根据“负极为还原剂失去电子生成氧化产物”可写出负极反应式：

Zn－2e－===Zn2＋，正极反应式乘以2与负极反应式相加得到总反应式：

2MnO2＋Zn＋2H＋===2MnOOH＋Zn2＋。

（2）锌负极由外壳改装到电池内部，避免了因锌筒的腐蚀而发生电解质泄漏的问题；

金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性高，锌由与酸性电解质接触改为与碱性电解质接触，防止电池不工作时锌直接被酸性介质氧化，延长了电池的使用寿命。

题组二二次电池——可充电电池

3．我国科学家最近发明“可充电NaCO2电池”，示意图如图。

该电池的工作原理为4Na＋3CO2

2Na2CO3＋C。

下列说法错误的是（　　）

A．放电时，Na＋由钠箔端向多壁碳纳米管端移动

B．放电时，正极的电极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－===2Na2CO3＋C

C．该电池不宜在高温下使用

D．放电时，电子由多壁碳纳米管经四甘醇二甲醚溶液流向钠箔

解析　放电时为原电池，钠箔上Na失电子生成Na＋，故钠箔为负极，多壁碳纳米管为正极，原电池中阳离子向正极移动，即Na＋由钠箔端向多壁碳纳米管端移动，故A正确；

放电时正极发生还原反应，二氧化碳得电子生成单质碳，电极反应式为4Na＋＋3CO2＋4e－===2Na2CO3＋C，故B正确；

钠箔在高温下易熔化，所以温度不能过高，故C正确；

放电时，电子由钠箔经负载流向多壁碳纳米管，故D错误。

题组三燃料电池

4．直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。

下列有关该电池的说法正确的是（　　）

A．通入氧气的电极是正极，氧气发生氧化反应

B．正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

C．该燃料电池可直接将化学能全部转化为电能

D．负极的电极反应式为2NH3－6e－＋3O2－===N2＋3H2O

解析　通入O2的电极是正极，O2发生还原反应，A错误；

该电池的电解质是固态氧化物，其中自由移动的阴离子是O2－，正极的电极反应式应为O2＋4e－===2O2－，B错误；

该燃料电池的能量转化效率较高，但不能将化学能全部转化为电能，C错误；

在负极NH3发生氧化反应生成N2和水，D正确。

5．乙烯催化氧化成乙醛可设计成如图所示的燃料电池，能在制备乙醛的同时获得电能，其总反应为2CH2===CH2＋O2―→2CH3CHO。

下列有关说法正确的是（　　）

A．a电极发生还原反应

B．放电时，每转移2mol电子，理论上需要消耗28g乙烯

C．b极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．电子移动方向：

电极a→磷酸溶液→电极b

解析　由题图可以看出a极通入乙烯，作负极，放电时乙烯发生氧化反应生成乙醛，A错误；

CH2===CH2―→CH3CHO中碳元素化合价变化，可以看出每转移2mol电子有1mol乙烯被氧化，B正确；

电解质溶液显酸性，b极通入氧气，放电后生成水，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C错误；

放电时电子从负极通过外电路向正极移动，D错误。

原电池中电极反应式的书写

（1）书写一般步骤

（2）复杂电极反应式的书写

＝

－

1.[2017·

全国卷Ⅲ]全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

解析　原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－===Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－===2Li2S2等，A正确；

电池工作时，外电路中流过0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，B正确；

石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性，C正确；

电池充电时电极a发生反应：

2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少，D错误。

2．[2016·

全国卷Ⅱ]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Mg－2e－===Mg2＋

B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑

解析　MgAgCl电池中，Mg为负极，Ag