人教版高中化学一轮复习-原电池

[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。基础精讲练考点一原电池工作原理1知识梳理1.原电池：将化学能转化为电能的装置。2．构成条件(1)能自发地发生氧化还原反应(原电池必备条件)。(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)。①负极：活泼性较强的金属。②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(以锌铜原电池为例)装置图电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋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[深化]两种原电池装置的不同点名称单液原电池双液原电池装置图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，持续时间长备注盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻，有导电和平衡电荷作用。[回扣自测](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)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－硫酸铜溶液－铜”原电池中，锌为负极，发生还原反应()(6)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()(7)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极()√××√×××2对点速练练点一原电池基础判断1．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：C2．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↑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。答案：B练点二盐桥原电池3．有关下图所示原电池的叙述不正确的是()A．电子沿导线由Cu片流向Ag片B．正极的电极反应是Ag＋＋e－===AgC．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液解析：该装置是原电池装置，实质上发生的是Cu与硝酸银的反应，所以Cu失去电子，发生氧化反应，则Cu是负极，Ag是正极，电子从负极流向正极，A正确；正极是Ag＋发生还原反应，得到电子生成Ag，B正确；根据以上分析，Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应，C正确；原电池中，阳离子向正极移动，所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，D错误。答案：D4．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＋。答案：B练点三创新型原电池5．利用如图所示原电池可测量空气中Cl2含量，其中电解质是Ag＋可以自由移动的固体物质。下列分析不正确的是()A．电子经外电路流向Pt电极B．电池工作时，电解质中Ag＋数目减少C．正极反应：Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgClD．空气中c(Cl2)越大，Ag极消耗速率越快解析：Ag的金属活泼性强于Pt，则Ag电极是负极，Ag失去电子，则电子经外电路流向Pt电极，A正确；正极是Cl2得到电子，与Ag＋结合生成AgCl，即电极反应式为Cl2＋2e－＋2Ag＋===2AgCl，但由于负极Ag失去电子转化为Ag＋，所以电池工作时，电解质中Ag＋数目不变，B错误，C正确；空气中c(Cl2)越大，则得到的电子数越多，因此消耗的银越多，则Ag极消耗速率越快，D正确。答案：B6．气体的自动化检测中常常应用原电池原理的传感器。下图为电池的工作示意图：气体扩散进入传感器，在敏感电极上发生反应，传感器就会接收到电信号。下表列出了待测气体及敏感电极上部分反应产物。则下列说法中正确的是()待测气体部分电极反应产物NO2NOCl2HClCOCO2H2SH2SO4A.上述气体检测时，敏感电极均作电池正极B．检测分别含H2S和CO体积分数相同的两份空气样本时，传感器上产生的电流大小相同C．检测H2S时，对电极充入空气，对电极上的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．检测Cl2时，敏感电极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－解析：原电池中的正极发生还原反应，得到电子，元素的化合价降低，而待测气体为CO时，反应产物为二氧化碳，C元素的化合价升高，发生氧化反应，所以此时敏感电极作电池负极，同理，待测气体为H2S时，S元素的化合价也升高，敏感电极作电池负极，A错误；H2S和CO体积分数相同，则二者物质的量相同，二者失去的电子的物质的量不同，CO失去2个电子，而H2S中S则失去8个电子，所以在气体的扩散速度相同的前提下，传感器上产生的电流大小不同，B错误；检测H2S时，因为电极产物为H2SO4，所以电解质溶液为硫酸，对电极为正极，发生还原反应，充入空气，则正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C错误；检测Cl2时，Cl元素的化合价降低，所以敏感电极作正极，则敏感电极的电极反应式是Cl2＋2e－===2Cl－，D正确。答案：D练点四原电池的设计7．某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性：Cr2O2－7Fe3＋，设计了盐桥式的原电池，如图。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A．甲烧杯的溶液中发生还原反应B．乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2O2－7＋14H＋C．外电路的电流方向是从b到aD．电池工作时，盐桥中的SO2－4移向乙烧杯解析：因为氧化性：Cr2O2－7Fe3＋，所以该原电池反应是Cr2O2－7将Fe2＋氧化为Fe3＋，所以甲烧杯发生氧化反应，A错误；乙烧杯发生还原反应，电极反应为Cr2O2－7＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，B错误；根据以上分析，a是负极，b是正极，则电流方向是从正极向负极流动，C正确；原电池中的阴离子向负极移动，所以SO2－4向甲烧杯移动，D错误。答案：C方法技巧1.正、负极的判断方法2.原电池的设计和制作①首先将氧化还原反应分成两个半反应。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。如：根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为：考点二化学电源1知识梳理1.一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正极材料：碳棒电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2锌银电池负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag2．二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应①负极反应：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4；②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O；③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。(2)充电时的反应①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4；②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4；③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。3．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－电极总反应式2H2＋O2===2H2O[深化]二次电池充放电时电极对应关系[回扣自测](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铅蓄电池放电时，铅做正极()(2)可充电电池充电时，外接电源正极，内接它的负极()(3)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(4)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()(5)氢氧燃料电池以KOH做电解质溶液时，工作一段时间，pH将变大()(6)氢氧燃料电池以H2SO4做电解质溶液时，工作一段时间，pH将变大()(7)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()(8)手机、电脑中使用的锂电池属于一次性电池()××√××√××2对点速练练点一二次电池的充放电过程1．[2019·柳州模拟]锌—空气燃料电池可作电动车的动力电源，电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋2H2O＋4OH－===2Zn(OH)2－4。下列说法正确的是()A．放电时，电解质溶液中K＋移向负极B．放电时，电解质溶液的pH不变C．充电时，阴极的反应为Zn(OH)2－4＋2e－===Zn＋4OH－D．充电时，当有4.48L氧气(标准状况下)释放出来时，则析出固体Zn为13g解析：放电时，为原电池，溶液中阳离子向正极移动，即K＋向正极移动，故A错误；放电时，消耗氢氧根离子，碱性减弱，pH减小，故B错误；充电时，阴极上发生得电子的还原反应，则阴极反应为Zn(OH)2－4＋2e－===Zn＋4OH－，故C正确；产生1mol氧气，转移电子为4mol，充电时，当有4.48L氧气(标准状况下)释放出来时，转移电子的物质的量为4.48L22.4L·mol－1×4＝0.8mol，根据Zn～2e－，则析出固体Zn：0.8mol2×65g·mol－1＝26g，故D错误。答案：C2．“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应。其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给“天宫一号”，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用。如图为镍氢电池构造示意图(氢化物电极为储氢金属，可看作H2直接参加反应)。下列说法正确的是()A．充电时阴极区电解质溶液pH降低B．在使用过程中此电池要不断补充水C．放电时NiOOH在电极上发生氧化反应D．充电时阳极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O解析：充电时，阴极的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，A项错误；由题意可知该电池的总反应为2NiOOH＋H2===2Ni(OH)2，没有消耗水，无需补充水，B项错误；放电时，NiOOH在电极上得电子，化合价降低，发生还原反应，C项错误；充电时原电池的正极作阳极，故阳极反应式为Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O，D项正确。答案：D练点二燃料电池的分析3．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是()A．b电极发生氧化反应B．a电极的电极反应式为N2H4＋4O