届一轮复习人教版 原电池 化学电源 学案Word文件下载.docx

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正误判断，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）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（　　）

（5）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（　　）

（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（　　）

答案　

（1）√　

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）×

　（6）×

题组一　原电池的形成条件及正负极的判断

1．有关电化学知识的描述正确的是（　　）

A．CaO＋H2O===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

B．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成

C．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

D．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生

答案　C

2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是。

答案　②④⑥⑦

3．（2017·

信阳质检）分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）

A．①②中Mg作负极，③④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　②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；

③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；

②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO

＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；

④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。

1．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。

2．判断原电池正、负极的5种方法

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。

题组二　应用原电池原理比较金属活动性强弱

4．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）A>

B　

（2）C>

D　（3）A>

C　（4）D>

B（5）B>

E　A>

C>

D>

B>

E

5．（2016·

襄阳一模）有A、B、C、D四种金属，做如下实验：

①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；

②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；

③将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，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（　　）

A．A＞B＞C＞DB．C＞D＞A＞B

C．D＞A＞B＞CD．A＞B＞D＞C

解析　①A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：

A＞B；

②A、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：

D＞A；

③根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：

B＞Cu，Cu能置换出C，说明金属活动性：

Cu＞C。

则四种金属活动性的排列顺序是D＞A＞B＞C。

题组三　聚焦“盐桥”原电池

6．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2H＋＋2e－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

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：

O2＋2H2O＋4e－===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：

Zn－2e－===Zn2＋。

7．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。

下列判断不正确的是（　　）

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．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流表读数为零后，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；

电流表读数为零时，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2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。

8．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO

＋2I－＋2H＋AsO

＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。

甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；

乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。

下列叙述中正确的是（　　）

A．甲组操作时，电流表（A）指针发生偏转

B．甲组操作时，溶液颜色变浅

C．乙组操作时，C2作正极

D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－

解析　装置Ⅰ中的反应，AsO

＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表（A）指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；

向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：

AsO

－2e－＋2OH－===AsO

＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。

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，电流表指针示数为零；

当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。

考点二　化学电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．日常生活中的三种电池

（1）碱性锌锰干电池——一次电池

正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；

负极反应：

Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2；

总反应：

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。

（2）锌银电池——一次电池

Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。

（3）二次电池（可充电电池）

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

a．负极反应：

Pb＋SO

－2e－===PbSO4；

b．正极反应：

PbO2＋4H＋＋SO

＋2e－===PbSO4＋2H2O；

c．总反应：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

②充电时的反应

a．阴极反应：

PbSO4＋2e－===Pb＋SO

；

b．阳极反应：

PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO

2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。

注　可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。

2．“高效、环境友好”的燃料电池

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

2H2－4e－===4H＋

2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极反应式

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

电池总

反应式

2H2＋O2===2H2O

备注

燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？

答案　

2．

（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。

（2）氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。

答案　

（1）减小　减小　

（2）减小　增大

1．镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd＋2NiOOH＋2H2O

Cd（OH）2＋2Ni（OH）2，有关该电池的说法正确的是（　　）

A．充电时阳极反应：

Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

答案　A

解析　放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd（OH）2作阴极，Ni（OH）2作阳极，电极反应式为Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A项正确；

充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；

放电时负极电极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd（OH）2，Cd电极周围OH－的浓度减小，C项错误；

放电时OH－向负极移动，D项错误。

2．有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。

电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应：

H2＋CO

－2e－===H2O＋CO2。

下列说法正确的是（　　）

A．电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极，形成闭合回路

B．电池放电时，电池中CO

的物质的量将逐渐减少

C．正极反应为：

2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D．放电时CO

向负极移动

解析　电子不能通过熔融的K2CO3，故A项错误；

该电池的正极反应为O2＋4e－＋2CO2===2CO

，根据电子守恒，放电时负极消耗CO

与正极生成CO

的物质的量相等，电池中CO

的物质的量不变，故B、C错误；

放电时阴离子向负极移动，D项正确。

3．铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极板是惰性材料，电池总反应式为

Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO

2PbSO4＋2H2O

请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：

（1）放电时：

正极的电极反应式是

；

电解液中H2SO4的浓度将变；

当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加g。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成，B电极上生成，此时铅蓄电池的正极、负极的极性将。

答案　

（1）PbO2＋2e－＋4H＋＋SO

===PbSO4＋2H2O　小　48

（2）Pb　PbO2　对换

解析　

（1）原电池里正极上得电子，负极上失电子。

根据电池总反应式

负极反应为

－2e－===PbSO4　　质量增加

2mol96g

1molΔm

求得Δm＝48g。

（2）电解池里与电源正极相连的电极（阳极）上失电子，与电源负极相连的电极（阴极）上得电子。

则阳极反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO

阴极反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO

。

根据图示，电解一段时间后，原PbO2极变成Pb，原Pb极变成PbO2，即铅蓄电池的正负极的极性对换。

可充电电池常考查内容

（1）充、放电时电极的判断。

（2）充、放电时电极反应及反应类型的判断。

（3）充、放电时离子（外电路中电子的移动方向的判断）。

（4）充、放电时电解质溶液离子浓度的变化，特别是酸、碱性的变化。

近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”、“高铁电池”、“海洋电池”、“燃料电池”、“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。

解析这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写电极反应式等。

1．电极反应式书写的一般步骤（类似氧化还原反应方程式的书写）

2．已知总方程式，书写电极反应式

（1）书写步骤

①步骤一：

写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目（ne－）。

②步骤二：

找出正、负极，失电子的电极为负极；

确定溶液的酸碱性。

③步骤三：

写电极反应式。

还原剂－ne－===氧化产物

氧化剂＋ne－===还原产物

（2）书写技巧

若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。

如：

CH3OCH3（二甲醚）酸性燃料电池中：

总反应式：

CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O

正极：

3O2＋12H＋＋12e－===6H2O

负极：

CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋

特别提醒　简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。

3．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结

专题训练

题组一　判断正、负极，书写化学电源电极反应式

1．Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

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　4Li－4e－===4Li＋

（2）2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑

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），4Li－4e－===4Li＋。

（2）正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：

2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。

2．Mg－AgCl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2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－

试书写该电池的正、负极电极反应式。

答案　负极：

Mg－2e－===Mg2＋

2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－

3．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4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3；

；

答案　4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===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）

。

答案　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋

2O2＋8e－＋8H＋===4H2O

CH4＋2O2===CO2＋2H2O

（2）碱性介质（如KOH）

。

答案　CH4－8e－＋10OH－===CO

＋7H2O

2O2＋8e－＋4H2O===8OH－

CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

答案　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O

2O2＋8e－===4O2－

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下

答案　CH4－8e－＋4CO

===5CO2＋2H2O

2O2＋8e－＋4CO2===4CO

题组三　根据图示理解新型电源工作原理

5．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。

一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。

该电池总反应为PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。

下列有关说法正确的是（　　）

A．正极反应式：

Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2

B．放电过程中，Li＋向负极移动

C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPb

D．常温时，在正负极间接上电流表，指针不偏转

解析　正极发生还原反应，故为PbSO4＋2e－===Pb＋SO

，A项错误；

放电过程为原电池，阳离子向正极移动，B项错误；

每转移0.1mol电子，生成0.05molPb，质量为10.35g，C项错误；

常温下，电解质不能熔化，不能形成原电池，故指针不偏转，D项正确。

6．一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CH4＋H2O

3H2＋CO，每消耗1molCH4转移12mol电子

B．电极A上H2参与的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O

C．电池工作时，CO

向B电极移动

D．电极B上发生的电极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO

解析　A项，

H4→

O，则该反应中每消耗1molCH4转移6mol电子，错误；

B项，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H2－2e－＋CO

===CO2＋H2O，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O2＋4e－＋2CO2===2CO

，正确。

7．一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6mol·

L－1的KOH溶液。

（1）写出放电时的正、负极电极反应式。

H2－2e－＋2OH－===2H2O；

2NiO（OH）＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－。

（2）写出充电时的阴、阳极电极反应式。

答案　阴极：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；

阳极：

2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===2NiO（OH）＋2H2O。

8．锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由（填字母，下同）极流向极。

（2）电池正极反应式为。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

（填“是”或“否”），原因是

答案　

（1）b　a

（2）MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2

（3）否　电极Li是活泼金属，能与水反应

解析　

（1）结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。

（2）根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。

（3）因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。

1．（2016·

全国卷Ⅱ，11）Mg－AgCl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　根据题意，Mg－海水－AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。

A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；

B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；

C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；

D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，正确。

2．（2016·

全国卷Ⅲ，11）锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn（OH）

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，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

解析　A项，充电时，电解质溶液中K＋向阴极移动，错误；

B项，充电时，总反应方程式为2Zn（OH）

2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，所以电解质溶液中c（OH－）逐渐增大，错误；

C项，在碱性环境中负极Zn失电子生成的Zn2＋将与OH―结合生成Zn（OH）

，正确；

D项，O2～4e－，故电路中通过2mol电子，消耗氧气0.5mol，在标准状况时体积为11.2L，错误。

3．（2015·

全国卷Ⅰ，11）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。

下列有关微生物电池的说法错误的是（　　）

A．正极反应中有CO2生成

B．微生物