2017高三化学一轮复习原电池 化学电源

化学第2讲原电池化学电源化学考纲要求:1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。化学考点一:原电池及其工作原理梳理整合1.概念原电池是把能转化为能的装置。化学电2.工作原理以铜锌原电池为例化学(1)原理分析电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应..反应类型反应反应电子流向由Zn沿流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K+移向,Cl-移向.Zn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu氧化还原导线正极负极化学(2)两种装置比较①盐桥作用:a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2+直接反应,使电池效率降低;装置Ⅱ中使Zn与Cu2+隔离,电池效率提高,电流稳定。3.原电池的构成条件(1)两个的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。①负极:活泼性的金属。②正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属。(2)电极均插入中。(3)构成(两电极接触或用导线连接)。(4)能自发地发生氧化还原反应。活泼性不同较强电解质溶液闭合回路化学题组例练题组一原电池工作原理的考查1.有关电化学知识的描述正确的是()A.CaO+H2OCa(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.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D.缠有铜丝的铁片放入CuSO4溶液中也能形成原电池D化学2.“软电池”采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰,在纸内的带电离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为:Zn+2MnO2+H2O2MnO(OH)+ZnO。下列说法正确的是()A.该电池的正极为锌B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C.电池正极反应式:2MnO2+2e-+2H2O2MnO(OH)+2OH-D.当0.1molZn完全溶解时,流经电解液的电子的物质的量为0.2molC化学原电池正、负极的判断题组二1.(2016龙海校级模拟)工业上常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性质的不锈钢,在如图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,则下列叙述正确的是()BA.图1为原电池装置,Cu电极上产生的是O2B.图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为:Cu-2e-Cu2+C.由实验现象可知:金属活动性CuCrD.两个装置中,电子均由Cr电极流向Cu电极化学2.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↑B化学考点二:原电池原理的应用梳理整合1.比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作的金属比作的金属活泼。如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而B极上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,则可以推出金属活动性AB。2.加快氧化还原反应的速率一个进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率。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。负极正极增大自发化学3.用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池而得到保护。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。4.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。正极如:根据反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2设计的原电池为:(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。化学题组例练题组一判断金属的活泼性及反应速率1.有a、b、c、d四种金属,将a与b用导线连接起来,浸入稀硫酸中,电极反应式之一为a-2e-a2+;将a、d分别投入等浓度的盐酸中,d比a反应激烈;又知一定条件下能发生如下离子反应:c2++bb2++c,则四种金属的活动性由强到弱的顺序是()A.dcabB.dabcC.dbacD.badcB2.(2015揭阳二模)等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4中,同时向a中放入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系,其中正确的是()D化学设计原电池题组二1.将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中,发生反应的离子方程式为:Co2+(aq)+Cd(s)Co(s)+Cd2+(aq)(aq表示溶液),若将该反应设计为如图的原电池,则下列说法一定错误的是()CA.Cd作负极,Co作正极B.原电池工作时,电子从负极沿导线流向正极C.根据阴阳相吸原理,盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D.甲池中盛放的是CdCl2溶液,乙池中盛放的是CoCl2溶液化学考点三:化学电源梳理整合1.一次电池(以碱性锌锰干电池为例)负极(Zn),电极反应式:。正极(MnO2),电极反应式:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-总反应:Zn+2MnO2+2H2OZn(OH)2+2MnOOHZn-2e-+2OH-Zn(OH)2化学(1)负极反应:(逆向为充电时阴极反应)。(2)正极反应:(逆向为充电时阳极反应)。Pb(s)-2e-+24SO(aq)PbSO4(s)PbO2(s)+2e-+4H+(aq)+24SO(aq)PbSO4(s)+2H2O(l)(3)总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)(逆向为充电时总反应)。2.二次电池(以铅蓄电池为例)化学3.燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应2H2+O22H2O2H2-4e-4H+2H2+4OH--4e-4H2OO2+4H++4e-2H2OO2+2H2O+4e-4OH-(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供给。外部化学题组例练题组一电极、电池反应式的书写1.(2015潍坊模拟)镁—过氧化氢燃料电池具有比能量高、安全方便等优点,其总反应为Mg+H2O2+H2SO4MgSO4+2H2O,结构示意图如图所示。下列关于该电池的叙述正确的是()A.电池内部可以使用MnO2作填料B.电池工作时,H+向Mg电极移动C.电池工作时,正极的电极反应式为Mg-2e-Mg2+D.电池工作时,电解质溶液的pH将不断变大D化学2.LiSOCl2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4Li+2SOCl24LiCl+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)Li4Li-4e-4Li+(2)2SOCl2+4e-4Cl-+S+SO2化学技法归纳电极反应式的书写方法(1)拆分法:①写出原电池的总反应,如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应,并注明正、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:①写出总反应,如Li+LiMn2O4Li2Mn2O4。②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)。③利用总反应与上述的一极反应相减,即得另一个电极的反应式,即LiMn2O4+Li++e-Li2Mn2O4(正极)。化学燃料电池题组二1.(2015河南二模)甲醇燃料电池体积小巧、洁净环保、比能量高,已在便携式通讯设备、汽车等领域应用。某甲醇燃料电池的总反应式为2CH4O+3O22CO2+4H2O,如图是该燃料电池的示意图。下列说法错误的是()A.a是甲醇,b是氧气B.燃料电池将化学能转化为电能C.质子从M电极区穿过交换膜移向N电极区D.负极反应:CH4O-6e-+H2OCO2↑+6H+A化学2.某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇—氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。(1)其反应式为负极:;正极:。电池反应为。(2)如果将上述电池中电解质“氧化钇—氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动”改为熔融的K2CO3,b极通入的气体为氧气和CO2,负极:;正极:。电池反应为。答案:(1)CO+O2--2e-CO2O2+4e-2O2-2CO+O22CO2(2)2CO-4e-+223CO4CO2O2+4e-+2CO2223CO2CO+O22CO2化学技法归纳根据电极产物判断燃料电池正、负极的方法1.在酸性燃料电池中,有H2O生成的是正极,有CO2生成的是负极。2.在碱性燃料电池中有H2O生成的是负极,其另一极为正极。3.在熔融盐或熔融氧化物燃料电池中,生成CO2的是负极,其另一极为正极。化学新型电池题组三1.(2015大庆二模)光电池是发展性能源。一种光化学电池的结构如图,当光照在表面涂有氯化银的银片上时AgCl(s)Ag(s)+Cl(AgCl),[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面],接着Cl(AgCl)+e-Cl-(aq),若将光源移除,电池会立即恢复至初始状态。下列说法不正确的是()A.光照时,电流由X流向YB.光照时,Pt电极发生的反应为:2Cl-+2e-Cl2C.光照时,Cl-向Pt电极移动D.光照时,电池总反应为:AgCl(s)+Cu+(aq)Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)B化学2.(2015甘肃一诊)电动汽车具有绿色、环保等优点,镍氢电池(NiMH)是电动汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金,电池中主要以KOH溶液作电解液,该电池在充电过程中的总反应方程式是:Ni(OH)2+MNiOOH+MH。下列有关镍氢电池的说法中正确的是()A.充电过程中OH-从阳极向阴极迁移B.充电过程中阴极的电极反应式:H2O+M+e-MH+OH-,H2O中的H被M还原C.电池放电过程中,正极的电极反应式为:NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-D.电池放电过程中,负极附近的溶液pH增大C化学考向1:原电池原理及应用1.(2015新课标全国理综Ⅰ)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()真题再现探究考题感悟考向A.正极反应中有CO2生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O6+6O26CO2+6H2OA化学2.(2013新课标全国理综Ⅱ)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()A.电池反应中有NaCl生成B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C.正极反应为:NiCl2+2e-Ni+2Cl-D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动B化学A.反应CH4+H2O3H2+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-2H2OC.电池工作时,23CO向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-223CO考向2:电极反应、电池反应式的书写与计算3.(2015江苏化学)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()D化学4.(1)(2015新课标全国理综Ⅱ)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、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:溶解度/(g/10