下载文档原格式
课题1原电池1.实验探究实验步骤解释或说明锌与稀硫酸发生置换反应产生氢气，而铜则不能结论：原电池是将能转化为能的装置；原电池的反应本质是反应。
理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池( 正确、不正确) 2．原电池的构造与工作原理（以锌铜原电池为例）(1)有关的实验现象①锌片，铜片，硫酸铜溶液颜色；②电流计的指针，装置中的能量变化是。
(2)反应原理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反应类型电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向极，Cl－移向极(3)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：a.连接（内、外）电路，形成闭合回路；b.提供离子，使由它连接的两溶液保持电中性，使原电池不断产生电流。
优点是：避免与直接接触，提高电池效率，提供持续、的电流。
（4）原电池正负极的判断方法①根据组成原电池的电极材料判断。
一般是活动性较强的金属为______极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为______极。
从更本质上说，氧化反应发生在（正、负）极，还原反应发生在（正、负）极。
②根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由___极经外电路流向___极；电子由___极经外电路流向___极。
③根据电解质溶液离子的移动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子移向__极，阴离子移__极。
④根据两极发生的变化来判断。
原电池的____ 极失电子发生氧化反应，其___极得电子发生还原反应。
⑤根据现象判断。
一般情况下，溶解的一极为______极，增重或有气体逸出的一极为______极。
3.对常见化学电源的认识与理解(判断正误)(1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池()(3)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌铁作电极材料()(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)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能()(6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋()4.金属的腐蚀的本质是金属原子电子变为离子，金属发生反应。
专题7.2 原电池化学电源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。
一、原电池概念及原理1、原电池原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2、构成条件及判断（1）具有两个活性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。
（2）具有电解质溶液。
（3）形成闭合电路 (或在溶液中相互接触)。
（4）是否存在能自发进行的氧化还原反应★☆判断3．原电池工作原理示意图以铜锌原电池为例（1）反应原理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Zn沿导线流向Cu盐桥中离盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极子移向装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
（3）原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：【说明】①在原电池装置中，电子由负极经导线流向正极，阳离子在正极上获得电子，通过电路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。
②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方程式。
③阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。
这是因为：负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。
④不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。
【典型例题1】【安徽屯溪一中2016届第二次月考】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.电池工作一段时间后，甲池的c(SO 42－)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【答案】C【考点定位】考查原电池原理及应用【点评】在高中原电池部分主要考查的知识点涉及原电池工作原理，电极种类、电极反应类型判断、电极反应方程式的书写等知识，本题主要考查原电池原理，关键是理解并掌握原电池相关概念，包括电极的判断、电极反应的判断、离子的移动等，特别需要注意的是交换膜和盐桥的作用，如本题中的阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过阳离子交换膜，需要理解并掌握。
原电池 化学电源原电池1．概念：把化学能转化为电能的装置。
23.常见的化学电源1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)总反应为Zn ＋2MnO 2＋2H 2O===2MnOOH ＋Zn(OH)2。
负极：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2；正极：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －===2MnOOH ＋2OH －。
2．二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO 2(s)＋2H 2SO 4(aq)2PbSO 4(s)＋2H 2O(l)3．燃料电池酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)原电池是将化学能转化为电能的装置( )(2)任何氧化还原反应均可设计成原电池( )(3)原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应( )(4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动( )(5)盐桥中的阳离子向正极移动( )(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧( )【答案】(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×2．(1)下列装置可以形成原电池的是________，并写出形成原电池的电极材料及电极反应式：正极：___________；负极：________________。
(2)根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。
要求：①画出此原电池的装置图，装置采用烧杯和盐桥。
②注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。
【答案】(1)B 银片：2Ag＋＋2e－===2Ag 铜片：Cu－2e－===Cu2＋(2)3．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。
高三化学一轮复习原电池 化学电源一、选择题（每题2分）1．下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( ) A ．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能 B ．锂离子电池放电时，化学能转化成电能 C ．电解质溶液导电时，电能转化成化学能D ．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能2．一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CH 4＋H 2O =====催化剂△3H 2＋CO ，每消耗1 mol CH 4转移12 mol 电子 B ．电极A 上H 2参与的电极反应为H 2＋2OH －－2e －===2H 2OC ．电池工作时，CO 2－3向电极B 移动D ．电极B 上发生的电极反应为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 2－3K]3．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H 2O-CO 2混合气体制备H 2和CO 是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。
下列说法不正确的是( )A ．X 是电源的负极B ．阴极的电极反应式是H 2O ＋2e －===H 2＋O 2－、CO 2＋2e －===CO ＋O 2－C ．总反应可表示为H 2O ＋CO 2=====通电H 2＋CO ＋O 2 D ．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1∶14．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S 8材料，电池反应为：16Li+xS 8=8Li 2S x （2≤x≤8）。
下列说法错误的是( )A ．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S 6+2Li ++2e -=3Li 2S 4B ．电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 gC ．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Li 2S 2的量越多5．X 、Y 、Z 、M 、N 代表五种金属，有以下反应：①Y 与M 用导线连接放入稀硫酸中，M 上冒气泡；②M 、N 为电极，与N 的盐溶液组成原电池，电子从M 极流出，经过外电路，流入N 极； ③Z ＋2H 2O(冷水)===Z(OH)2＋H 2↑；④水溶液中，X ＋Y 2＋===X 2＋＋Y 。
复习：原电池化学电源1.下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( )A B C D硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶1.答案 D 硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A项错误;锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,B项错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C项错误;燃气通过燃气灶发生燃烧反应,如CH4+2O2CO2+2H2O,实现了化学能到热能的转化,D项正确。
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Fe2e Fe2+D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e H2↑2.答案 B 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和浓硝酸反应失去电子,作负极,A、C错误。
②中电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,负极反应式为2Al+8OH6e 2Al O2-+4H2O,则正极反应式为6H2O+6e 6OH+3H2↑,B正确。
④中Cu作正极,电极反应式为O2+2H2O+4e 4OH,D错误。
3.沉积物微生物燃料电池可处理含硫废水,其工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )A.碳棒b的电极反应式为O2+4e+4H+ 2H2OB.光照强度对电池的输出功率有影响C.外电路的电流方向:碳棒a→碳棒bD.酸性增强不利于菌落存活,故工作一段时间后,电池效率降低3.答案 C 由题图可知,碳棒a作负极,碳棒b作正极。
A项,正极O2得电子生成水,电极反应式为O2+4e+4H+ 2H2O,故A正确;B项,CO2在光照和光合菌的作用下反应生成氧气,光照强度对电池的输出功率有影响,故B正确;C项,外电路电流由正极流向负极,即由碳棒b→碳棒a,故C错误;D项,酸性增强会使菌落失活,工作一段时间后,电池效率降低,故D正确。
2021届高三化学一轮复习——原电池化学电源（有答案和详细解析）一、选择题1．(2018·浙江省十校联盟选考3月适应性考试)最近一家瑞典公司发明了一种新型充电器“PowerTrekk”，仅仅需要一勺水，它便可以产生维持10小时手机使用的电量。
其反应原理为Na4Si＋5H2O===2NaOH＋Na2SiO3＋4H2↑，则下列说法正确的是()A．该电池可用晶体硅作电极材料B．Na4Si在电池的负极发生还原反应，生成Na2SiO3C．电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下1.12 L H2答案C解析由该电池的反应原理可知，硅化钠是还原剂，其在负极上发生氧化反应；水是氧化剂，其在正极上发生还原反应；1 mol Na4Si发生该反应转移电子8 mol。
A项，该电池工作时生成氢氧化钠溶液，而硅可以与氢氧化钠反应，所以不能用晶体硅作电极材料，错误；B项，Na4Si在电池的负极发生氧化反应，错误；C项，电池正极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，正确；D项，当电池转移0.2 mol电子时，可生成标准状况下2.24 L H2，错误。
2．(2019·杭州市第二中学选考模拟)锂空气充电电池有望成为电动汽车的实用储能设备。
工作原理示意图如下，下列叙述正确的是()A．该电池工作时Li＋向负极移动B．Li2SO4溶液可作该电池电解质溶液C．电池充电时间越长，电池中Li2O 含量越多D．电池工作时，正极可发生：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2答案D解析原电池中，阳离子应该向正极移动，选项A错误；单质锂会与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以电解质溶液不能使用任何水溶液，选项B错误；题目给出正极反应为：x Li＋＋O2＋x e－===Li x O2，所以当x＝2的时候反应为：2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2，选项D正确。
高考化学一轮复习《原电池化学电源》过关训练试题（考试时间：45分钟满分：100分）一、单项选择题：本题包括10小题，每小题5分，共50分。
1．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c答案：C解析：把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。
综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。
2．利用铜和石墨做电极，在盐酸介质中，铜与氢叠氮酸(HN3)构成原电池，总反应方程式为2Cu＋2Cl－＋HN3＋3H＋===2CuCl(s)＋N2↑＋NH＋4。
下列判断正确的是()A．电子从石墨电极流向铜电极B．溶液中Cl－向石墨电极移动C．每转移1 mol电子，负极质量减少64 gD．正极反应式为HN3＋2e－＋3H＋===N2↑＋NH＋4答案：D解析：该装置为原电池，铜为负极，石墨为正极，电子从铜电极流向石墨电极，A错误；溶液中Cl－向铜电极移动，B错误；负极为铜电极，结合电池反应得到负极的电极反应式为Cu＋Cl－－e－===CuCl(s)，负极生成了CuCl(s)，增重了，C错误；总反应方程式为2Cu＋2Cl－＋HN3＋3H ＋===2CuCl(s)＋N2↑＋NH＋4，负极的电极反应式为Cu＋Cl－－e－===CuCl(s)，用总式减去负极反应式得到正极反应式为HN3＋2e－＋3H＋===N2↑＋NH＋4，D正确。
3．如图为利用电化学方法处理有机废水的原理示意图。
下列说法正确的是()A．a、b极不能使用同种电极材料B．工作时，a极的电势低于b极的电势C．工作一段时间之后，a极区溶液的pH增大D．b极的电极反应式为：CH3COO－＋4H2O－8e－===2HCO－3＋9H＋答案：D解析：根据图示：工作时，b极上CH3COO－→HCO－3，碳原子从0价升至＋4价，b极是原电池的负极，则a极是电池的正极。
新编高考化学备考资料第一节原电池化学电源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。
(高频)2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。
(中频)原电池1．概念：把化学能转化为电能的装置。
2．工作原理：(以铜—锌原电池为例)单液原电池双液原电池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方向流向铜片电池反应方程式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu不同点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Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn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3.构成条件常见的化学电源1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2．二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成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)原电池是将化学能转化为电能的装置()(2)任何氧化还原反应均可设计成原电池()(3)原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应()(4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动()(5)盐桥中的阳离子向正极移动()(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧()【答案】(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×2．(1)下列装置可以形成原电池的是________，并写出形成原电池的电极材料及电极反应式：正极：___________；负极：________________。
课时规范练21原电池化学电源一、选择题:本题共6小题,每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2021广东潮州二模)已知:电流效率=电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。
现有两个电池Ⅰ、Ⅱ,装置如图所示。
下列说法正确的是()A.Ⅰ和Ⅱ的电池反应不同B.Ⅰ和Ⅱ的能量转化形式不同C.Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D.放电一段时间后,Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质2.(2022河南高三模拟)水系锌离子电池由于具有对环境友好、成本低等优点,被认为是电池工业的未来,其放电时的工作原理如图所示。
电池进行放电时,MnO2/Ti电极上生成的是ZnMn2O4。
下列有关说法错误的是()A.放电时,H+向MnO2/Ti电极移动B.放电时,电池总反应方程式为Zn+2MnO2ZnMn2O4C.充电时,当外电路转移1 mol e-时,理论上Zn电极减重32.5 gD.充电时,MnO2/Ti电极上发生反应:ZnMn2O4-2e-Zn2++2MnO23.(2022全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液2-存在]。
电池放电时,下列叙述错误的是()中,Zn2+以Zn(OH)4A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B.Ⅰ区的S O 42-通过隔膜向Ⅱ区迁移C.MnO 2电极反应:MnO 2+4H ++2e -Mn 2++2H 2OD.电池总反应:Zn+4OH -+MnO 2+4H +Zn(OH )42-+Mn 2++2H 2O 4.(2022上海普陀区高三二模)一种利用CH 4消除NO x 污染的工作原理如图所示,装置均用惰性电极,两侧电解质溶液为同浓度的盐酸。
下列说法正确的是( )A.NO 2发生氧化反应B.负极:CH 4+2H 2O-8e -CO 2+8H +C.转移0.8 mol 电子,有0.4 mol H +通过离子交换膜D.工作一段时间,两侧电极室中溶液pH 均减小5.(2021山东泰安四模)锌—空气燃料电池是一种低能耗电池,在生产生活中应用广泛,其装置示意图如图所示。
新教材适用·高考化学第二节原电池__化学电源明考纲要求理主干脉络1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。
2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。
一、原电池1．概念把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件(1)有两上活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。
(2)具有电解质溶液。
(3)两电极间形成闭合回路。
3．工作原理如图是两种CuZn原电池示意图，请填空：(1)电极：负极为Zn，正极为Cu。
(2)电极反应；负极：Zn－2e－===Zn2＋，正极：Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)电子移动方向和电流方向：电子从负极流出经外电路流入正极；电流从正极流出经外电路流入负极。
(4)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。
(5)两种装置的比较：装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ能避免能量损耗；装置Ⅱ中盐桥的作用是提供阴阳离子定向移动的通路，导电。
二、化学电源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)22．二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：①负极：Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)②正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充电时的反应：①阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)②阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)。
③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。
考点一原电池的工作原理1．概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2．原电池的构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
3．工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理(2)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
(3)图Ⅰ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Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn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。
深度思考1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”(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()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×2．能用金属代替盐桥吗？答案不可以，在电路接通的情况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性，琼胶作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的，而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动；若用金属代替盐桥，电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，从而降低了整个电池的电势。
专题7 化学能与电能【考情探究】课标解读考点原电池原理及应用电解原理及应用解读1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式2.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施3.了解常见化学电源的种类及其工作原理理解电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应和总反应方程式考情分析本专题的考题以中等难度的题为主。
设题形式通常有选择题和填空题。
与本专题有关的选择题主要考查电极反应式正误判断、正负极和阴阳极判断、电子和电流流向判断以及电极产物判断等;填空题主要考查电极反应式的书写和电池总反应式的书写、正负极和阴阳极的判断。
通常伴随考查氧化还原反应有关知识备考指导2021年高考备考重点关注新型燃料电池有关知识和与化工生产有密切关系的电化学反应。
熟练掌握基础知识,适当做一些“新颖题”拓展思路,以一种积极的状态备考【真题探秘】基础篇固本夯基【基础集训】考点一原电池原理及应用1.镁—空气电池的工作原理如图所示。
下列说法错误的是( )A.电池工作时电极B上会生成少量气体,该气体可能是H2B.电池工作时,电子由电极A经外电路流向电极BC.若采用阴离子交换膜,能防止负极区形成Mg(OH)2沉淀D.电池工作时的主要反应为:2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2答案 C2.“碳呼吸电池”是一种新型能源装置,其工作原理如下图。
下列说法正确的是( )A.该装置是将电能转变为化学能的装置B.正极的电极反应式为:C2O42--2e-2CO2↑C.每得到1mol草酸铝,电路中转移3mol电子D.利用该装置可捕捉大气中的CO2答案 D3.(2018苏州调研,12)下列说法正确的是( )A.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)的ΔH<0,ΔS<0B.若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀C.用pH均为11的氨水和NaOH溶液分别中和等体积、等浓度的盐酸,消耗氨水的体积大D.H2O与Na2O2反应生成1molO2,反应中转移的电子数为4×6.02×1023答案 A考点二电解原理及应用4.一种生物电化学方法脱除水体中N H4+的原理如下图所示:下列说法正确的是( )A.装置工作时,化学能转化为电能B.装置工作时,a极周围溶液pH降低C.装置内工作温度越高,N H4+脱除率一定越大D.电极b上发生的反应之一是2N O3--2e-N2↑+3O2↑答案 B5.H2S有剧毒,石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。
第35讲原电池化学电源复习目标 1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2.正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。
3.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。
考点一原电池的工作原理及应用1．原电池的概念及构成条件(1)定义：将化学能转化为电能的装置。
(2)原电池的形成条件①能自发进行的氧化还原反应。
②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2．工作原理(以锌铜原电池为例)(1)装置变迁(2)电极反应负极：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应。
正极：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应。
总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。
(3)盐桥的组成和作用①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。
3．原电池的应用(1)设计制作化学电源(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。
(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
1．理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()2．放热反应都可设计成原电池()3．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() 4．两种活动性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极()5．一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()6．实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳()答案 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.√一、原电池原理及电极的判断1．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如图。
原电池化学电源（精讲）【考情分析】原电池的内容是高考的常考知识点之一，常以选择题的形式考查原电池的工作原理，如判断电极反应式和电池反应方程式的正误，电子或阴阳离子的移向，及依据电极反应式判断电极及电解质溶液中的现象；以填空题的形式考查新型原电池电极反应式和电池反应式的书写。
【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想：认识原电池反应的本质是自发的氧化还原反应；能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转换。
2.证据推理与模型认知：能利用典型的原电池装置，分析原电池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与原电池有关的社会热点问题做出正确的价值判断与分析。
【网络构建】【知识梳理】智能点一原电池的工作原理及应用1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。
2.构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
3.工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理①电子移动方向：锌失电子逐渐溶解变成Zn2＋进入溶液，电子从负极经导线流入正极。
②离子移动方向：阴离子向负极移动(如SO2－4)，阳离子向正极移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。
③两极电极反应式负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)。
正极(铜极)：2H＋＋2e－===H2(还原反应)。
总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(2)单液原电池和双液原电池对比比较项目单液原电池双液原电池(3)①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥中离子移向：盐桥含饱和KCl（KNO3）溶液，K＋移向正极，Cl－（NO3－）移向负极③盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。
原电池化学电源原电池的工作原理1.某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶液)。
下列说法正确的是( )A.该原电池的正极反应式为Cu2++2e -CuB.甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C.盐桥中的S移向甲烧杯D.若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,电流表指针反向偏转【解析】选B。
正极Fe3+得电子,发生还原反应,电极反应式为Fe3++e -Fe2+,A错;左边烧杯中发生Fe3++e -Fe2+,则左边烧杯中溶液的红色逐渐变浅,B正确;阴离子向负极移动,C错;若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸,可氧化Cu,Cu为负极,电流表指针偏转方向不变,D错。
2.(2019·顺义区模拟)实验小组探究铝片作电极材料时的原电池反应,实验如下:①②③煮沸冷却后的溶液电流计指针向右偏转,镁片、铝片表面产生无色气泡。
电流计指针迅速向右偏转,逐渐向零刻度恢复,经零刻度后继续向左偏转;镁片表面开始时无明显现象,一段时间后有少量气泡逸出;铝电流计指针向左偏转。
铝片表面有气泡逸出,铜片没有明显现象;约3分钟后,铜片表面有少量气泡产生,铝片表面气泡略有减少。
片表面持续有气泡逸出。
下列说法不正确的是( )A.实验①中,镁片作原电池的负极B.实验②中,初始时的实验现象对应的原电池反应为2Mg+O2+2H2O2Mg(OH) 2C.实验②中,一段时间后,铝片发生的电极反应式为Al-3e-Al3+D.实验①～③可推知,铝片作电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2等因素有关【解析】选C。
实验①中,电解质溶液为盐酸,镁和铝都可以和盐酸反应,但是金属镁更活泼为负极,故A正确;实验②中,初始时镁为负极,失电子发生氧化反应,电极反应式为Mg+2OH--2e-Mg(OH)2↓,Al为正极,溶解的氧气在此电极得电子发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,电池总反应2Mg+O2+2H2O2Mg(OH)2,故B正确;实验②中,一段时间后,铝为负极失电子发生氧化反应,电极反应式为2Al+8OH--6e-2Al+4H2O,镁为正极,氢离子在此电极得电子发生还原反应,电极反应式为6H2O+6e-3H2↑+6OH-,故C错误; 实验①～③可推知,铝片作电极材料时的原电池反应与另一个电极的电极材料、溶液的酸碱性、溶液中溶解的O2等因素有关,故D正确。
考点规范练7原电池化学电源一、选择题1.(2021江苏苏州高三期中)一种Zn-PbO2电池工作原理如装置图所示。
下列说法正确的是()。
A.电池工作时电能转化为化学能B.放电过程中电极a区溶液的pH增大C.电池工作一段时间后K2SO4浓度增大D.b极区的电极反应式为PbO2+4H++4e-Pb2++2H2O2.下图所示原电池的盐桥中装有饱和K2SO4溶液,电池工作一段时间后,甲烧杯中溶液颜色不断变浅。
下列叙述中正确的是()。
A.b极是电池的正极B.甲烧杯中K+经盐桥流向乙烧杯C.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小D.电池总反应的离子方程式为Mn O4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O3.(2020山东卷)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。
现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。
下列说法错误的是()。
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 gD.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶14.(2021吉林长春高三检测)以铅蓄电池为电源,将CO2转化为乙烯的装置如图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。
下列说法正确的是()。
A.a极为铅蓄电池的正极B.电解过程中,阳极区溶液中c(H+)逐渐减小C.阴极反应式:2CO2+12H++12e-C2H4+4H2OD.每生成1 mol乙烯,理论上铅蓄电池中消耗6 molH2SO45.如图为流动电池,其电解质溶液可在电池外部流动,调节电解质,可维持电池内部电解质溶液浓度稳定。
下列关于该电池的说法错误的是()。
A.Cu为该电池的负极B.X为PbSO4,Y为H2SO4C.当消耗1 molPbO2,需分离出320 g CuSO4D.PbO2电极反应式为PbO2+4H++S O42-+2e-PbSO4+2H2O6.(2021河北卷改编)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。
关于该电池,下列说法错误的是()。
A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22D.用此电池为铅蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅蓄电池消耗0.9 g水7.利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是()。
A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动8.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn(3D-Zn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如下图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
下列说法错误的是()。
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,所沉积的ZnO分散度高B.充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区二、非选择题9.根据下图回答下列问题:Ⅰ.(1)若烧杯中溶液为稀硫酸,则观察到的现象是,负极的电极反应式为。
(2)若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液,则负极为(填“Mg”或“Al”),总反应的化学方程式为。
Ⅱ.中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆。
甲醇燃料电池的工作原理如图所示。
(1)该电池工作时,b口通入的物质为,c口通入的物质为。
(2)该电池负极的电极反应式为。
(3)工作一段时间后,当12.8 g甲醇完全反应生成CO2时,有N A个电子转移。
10.酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的构造简图如图所示,比较两者的异同,回答问题:(1)酸性锌锰干电池的负极反应为。
(2)碱性锌锰干电池在放电过程中产生MnOOH,写出正极反应式:。
(3)维持电流强度为0.6 A,电池工作10分钟。
理论消耗Zn g。
(结果保留到小数点后两位,已知1 mol e-的电量为96 500 C)(4)用回收分离出的锌皮制作七水合硫酸锌,需去除少量杂质铁,除杂步骤如下(已知当离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全):①加入足量稀硫酸和溶液将锌皮溶解,此时锌离子浓度为0.1 mol·L-1;②调节溶液的pH为到之间(结果保留到小数点后一位),过滤除去含铁元素的沉淀。
11.(1)甲醇是重要的可再生燃料。
已知在常温常压下:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-1 275.6 kJ·mol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)ΔH=-566.0 kJ·mol-1H2O(g)H2O(l)ΔH=-44.0 kJ·mol-1则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为。
(2)氧化还原反应与生产、生活、科技密切相关。
请回答下列问题:①银制器皿日久表面变黑是因为表面生成了Ag2S的缘故,该现象属于腐蚀。
如果加入一定浓度硝酸将发生反应:3Ag2S+8HNO36AgNO3+3S↓+2NO↑+4H2O,同时Ag与硝酸反应生成AgNO3、NO、H2O,当生成标准状况下22.4 mL的气体时,参加反应的HNO3的物质的量为。
②在如图甲所示的原电池装置中,负极的电极反应为,H+的移动方向为(填“从右向左”或“从左向右”);电池总反应方程式为,当电路中转移0.1 mol e-时,交换膜左侧溶液中离子减少的物质的量为。
甲③电解NO制备NH4NO3原理如图乙所示,接电源正极的电极为(填“X”或“Y”),X电极反应式为,为使电解产物完全转化为NH4NO3,需要补充的物质A的化学式为。
乙考点规范练7原电池化学电源1.C电池工作时化学能转化为电能,A项错误;放电过程中电极a的电极反应式为Zn-2e-+4OH-Zn(OH)42-,消耗OH-,pH变小,B项错误;阳离子(K+)向正极移动,阴离子(S O42-)向负极移动,因为存在阴、阳离子交换膜,致使K+、S O42-留在两个交换膜之间,电池工作一段时间后K2SO4浓度增大,C项正确;b极区的电极反应式为PbO2+4H++2e-+S O42-PbSO4+2H2O,D项错误。
2.D由于Fe2+在a电极失去电子,发生氧化反应,所以a极是电池的负极,A项错误。
K+向正极移动,所以乙烧杯中K+经盐桥流向甲烧杯,B项错误。
甲烧杯中(a电极)Mn O4-获得电子,发生还原反应,Mn元素的化合价降低,电极反应为Mn O4-+8H++5e-Mn2++4H2O,所以甲烧杯中溶液的pH 逐渐增大,C项错误。
由总的电极反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO42MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O可知,反应的离子方程式为Mn O4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,D项正确。
3.B由题图可知,a极变化为CH3COO-CO2,该极的电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2+7H+,a极发生氧化反应,则a极为负极,b极为正极,A项正确。
由于可实现海水淡化,结合原电池原理分析,Cl-应移向a极,Na+应移向b极,故隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项错误。
当转移8mole-时,CH3COO-减少1mol,同时H+增加7mol,应有8molCl-通过隔膜1,则转移1mol电子时理论上可除去1molNaCl,所以C项正确。
工作一段时间后,由于正极反应式为2H++2e-H2↑,故正、负极生成气体的物质的量之比为2∶1,D项正确。
4.C由题图可知,右侧电极上H2O放电生成O2,则右侧电极为阳极,左侧电极为阴极,连接电解池阴极的电极为原电池负极,连接电解池阳极的电极为原电池正极,所以a极为负极、b极为正极,故A项错误;电解过程中阳极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,阳极附近有H+生成,所以电解过程中,阳极区溶液中c(H+)逐渐增大,故B项错误;阴极上CO2得电子和H+反应生成C2H4和H2O,电极反应式为2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O,故C项正确;铅蓄电池总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,串联电路中转移电子相等,生成1molC2H4转移12mol电子,每转移2mol电子消耗2mol硫酸,所以当转移12mol电子时消耗12mol硫酸,故D项错误。
5.C Cu为该电池的负极,PbO2为电池的正极,A项正确。
由正极反应可知X为PbSO4,Y为H2SO4,B项正确。
根据电子得失守恒有CuSO4~2e-~PbO2,则当消耗1molPbO2,需分离出1molCuSO4,即160g,C项错误。
由分析可知PbO2电极反应式为PbO2+4H++S O42-+2e-PbSO4+2H2O,D项正确。
6.D a电极的材料是钾片,为原电池的负极,b电极为原电池的正极,则充电时a电极为阴极、b 电极为阳极。
O2在正极得电子后结合K+生成KO2,所以K+通过隔膜,A项正确;放电时,电子从负极通过外电路流向正极,而电流方向与电子流向相反,即电流由b电极流向a电极,充电时b电极作阳极,B项正确;每生成1molKO2需要消耗1molO2,即生成KO2的质量与消耗O2的质量比约为71g∶32g=2.22,C项正确;消耗3.9g钾时,转移电子的物质的量为0.1mol,依据铅蓄电池反应式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,此时消耗0.1mol水,即1.8g水,D项错误。
7.B该过程是在室温条件下进行的,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A 项正确。
阴极区发生的是得电子的反应,而左池中发生的是失电子的反应,B项错误。
右池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,C项正确。
左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项正确。
8.D三维多孔海绵状Zn类似于活性炭,故表面积较大,可高效沉积ZnO,所沉积的ZnO分散度也高,A项正确。
根据总反应式Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)可知,充电时Ni(OH)2(s)在阳极上发生氧化反应Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-NiOOH(s)+H2O(l),B项正确。
