2020高考化学考点剖析 原电池中正负极的判断(原卷版)
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高考化学原电池知识点归纳(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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原电池原理•原电池:
1.定义:将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理:
以铜-锌原电池为例
(1)装置图:
(2)原理图:
3.实质:化学能转化为电能。
4.构成前提:能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应:
负极:失去电子;氧化反应;流出电子
正极:得到电子;氧化反应;流入电子
6.原电池正负极判断的方法:
①由组成原电池的两级材料判断,一般是活泼金属为负极,活泼性较弱的金属或能
导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断,电流是由正极流向负极,电子流动方向是由
负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向,在原电池的电解质溶液中,阳
离子移向正极,阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正
极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重:X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,反
之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。
⑥X极有气泡冒出:发生可析出氢气的反应,说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化:析氢或吸氧的电极发生反应后,均能使该电极附近电解质溶
液的pH增大,X极附近的pH增大,说明X极为正极。
•原电池中的电荷流动:
在外电路(电解质溶液以外),电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极,使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。
在内电路(电解质溶液中),阳离子(带正电荷)向正极移动,阴离子(带负电荷)向负极移动。
这样形成了电荷持续定向流动,电性趋向平衡的闭合电路。
专题10电极反应式的正确书写【考向分析】电化学专题是化学基本理论中的重要内容,是每年高考的必考点。
由于电化学试题题材广、信息新、陌生度大。
虽然该类试题貌似新颖,但应用的解题原理还是原电池的知识,只要细心分析,实际上得分相对比较容易。
此类题型主要考查角度有电池正、负极的判断,电极产物的判断,溶液pH的变化,电池充、放电时电极反应式的书写,电子(电流)方向的判断,离子移动方向的判断及电化学有关计算等。
其中电极反应式书写是电化学的核心考点,也是易错点。
电极反应属于氧化还原反应的半反应,高考主要从下面三个方面进行考查,根据给出两个电极反应式,写总反应式;给出总反应式,写出电极反应式;根据信息给予知识,写电极反应式和总反应式。
【考点归纳】电极反应式是指在电化学反应中,原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)发生的还原、氧化反应得失电子的离子反应式(包括极区溶液中的微粒参加的反应在内)。
其实质均是将氧化还原反应分割成氧化和还原两个半反应的反应式,并且伴随着电子的得失和转移。
1.电极反应式和总反应式的书写规则(1)电极反应式的书写规则:原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)的电极反应式中各微粒的化学式均严格按照离子方程式的书写规则进行书写(即除了易溶且易电离的物质才可拆成离子形式,其它物质一律只写成化学式)。
电极反应式不仅写出被氧化和被还原的物质及其产物外,还须包括该极区周围电解质溶液中参加了离子反应的微粒在内(注意:由于盐类的水解程度一般很小,因此可不考虑某些离子的水解反应) 。
原电池放电时的正、负极(或电解池电解时的阴、阳极)的电极反应式都应满足氧化还原反应的电子得失守衡。
(2)总反应式的书写规则:将原电池放电时的正、负两极(或电解时的阴、阳两极)的电极反应式相加所得的和即为总反应式(这里系指狭义的总反应式)。
电解质溶液中来自两极的电极反应所分别产生的离子,在溶液中相向迁移,相遇并相互发生的离子反应,可单独书写离子方程式,当然也可写入总反应式而得到广义的总反应式(由于这些离子反应的化学计量数关系和电极反应式是一致的)。
2020届高三化学二轮备考(选择题突破):——原电池原理及应用化学电源【考点透析】1.牢记原电池的工作原理原电池2.抓牢正、负极的判断方法原电池3.掌握新型化学电源中电极反应式的书写(1)理清书写步骤(2)燃料电池中不同环境下的电极反应式以甲醇、O2燃料电池为例:酸性介质,如稀H2SO4负极CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+正极32O2+6e-+6H+===3H2O碱性介质,如KOH溶液负极CH3OH-6e-+8OH-===CO2-3+6H2O正极32O2+6e-+3H2O===6OH-熔融盐介质,如K2CO3负极CH3OH-6e-+3CO2-3===4CO2↑+2H2O正极32O2+6e-+3CO2===3CO2-3高温下能传导O2-的固体作电解质负极CH3OH-6e-+3O2-===CO2↑+2H2O正极32O2+6e-===3O2-5.把握可充电电池题目的解答思路【提升训练】1.(2019·全国卷Ⅰ)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解析:选B A正确,该方法可产生电流,反应条件比较温和,没有高温高压条件;B错误,该生物燃料电池中,左端电极反应式为MV+-e-===MV2+,则左端电极是负极,应为负极区,在氢化酶作用下,发生反应H2+2MV2+===2H++2MV +;C正确,右端电极反应式为MV2++e-===MV+,右端电极是正极,在正极区,N2得到电子生成NH3,发生还原反应;D正确,原电池内电路中,H+通过交换膜由负极区向正极区移动。
2.(2019·全国卷Ⅲ)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(3DZn)可以高效沉积ZnO的特点,设计了采用强碱性电解质的3DZn—NiOOH二次电池,结构如下图所示。
4图解原电池正、负极的判断方法原电池中电极的判断角度如下所示:[特别提示]判断一个原电池中的正、负极,最根本的方法是失电子(发生氧化反应)的一极是负极,得电子(发生还原反应)的一极是正极。
如果给出一个化学方程式判断正、负极,可以直接根据化合价的升降来判断,化合价升高发生氧化反应的一极为负极,化合价降低发生还原反应的一极为正极。
【典例6】将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中,用导线和电流计连接成原电池,装置如图所示。
此电池工作时,下列叙述正确的是()A.Mg比Al活泼,Mg失去电子被氧化成Mg2+B.铝条表面虽有氧化膜,但可不必处理C.该电池的内外电路中,电流均是由电子定向移动形成的D.Al是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出答案 B解析本题是新情境下原电池的相关题目,解题的关键仍然是要明确原电池工作时所对应的自发氧化还原反应,在碱性条件下,金属镁不能发生反应,而单质Al则能与NaOH反应生成NaAlO2和H2,则Al为还原剂,作原电池负极。
A项,电解质溶液为NaOH溶液,Al失电子,为负极,错;B项,铝条表面的氧化膜为Al2O3,Al2O3能与NaOH反应,故不必处理,对;C项,在内电路中电流是由阴、阳离子定向移动形成的,错;D项,电池工作时铝元素的反应为Al→AlO-2,所以无沉淀产生,错。
[误区警示]在原电池中,活泼金属一般作负极,但不要形成“活泼金属一定作负极”的思维定势。
如:①“Mg-Al-NaOH溶液”原电池中,Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子,Al作负极,Mg作正极;②Al-Cu-浓硝酸、Fe-Cu-浓硝酸原电池中,Fe、Al在浓硝酸中钝化后,比Cu更难失电子,Cu作负极,Fe、Al作正极。
【典例7】查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理,在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e-===X+2H+。
原电池正负极判断
1、由组成原电池的两极的电极材料判断,一般来说,通常两种不同金属在电解溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝对的,应以发生的电极反应来定。
2、根据电流方向或电子流动方向判断,电流流入的一极或电子流出的一极为负极;电子流动方向是由负极流向正极。
3、根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断,在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是正极,阴离子流向的极为负极。
4、根据原电池两极发生的变化来判断,某一电极不断溶解或质量不断减少,该电极发生氧化反应,此电极为原电池的负极;若某一电极有气体产生,电极质量不断增加或不变,该电极发生还原反应,此电极为原电池的正极。
5、在燃料电池中,两电极只是气体吸附载体,并不参与反应,可以通过总反应式和定义来判断,发生氧化反应的气体或物质所对应的电极为负极。
专题06 第12题电化学基础一、试题分析电化学是高考每年必考内容,命制的角度有电极反应式的正误判断与书写,电池反应式的书写,正负极的判断,电池充、放电时离子移动方向的判断,电极附近离子浓度的变化,电解的应用与计算,金属的腐蚀与防护等。
同时通过陌生化学电源的装置图,考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力,也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查。
二、试题导图三、必备知识知识点1电极的判断知识点2.电解池的电极反应及其放电顺序(1)阳离子在阴极上的放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>……(2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->……知识点3.电解的四大类型及规律锌银电池总反应:Ag2O+Zn+H2O放电充电2Ag+Zn(OH)2正极Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-负极Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2锌空气电池总反应:2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn(OH)2-4正极O2+4e-+2H2O===4OH-负极Zn+4OH--2e-===Zn(OH)2-4镍铁电池总反应:NiO2+Fe+2H2O放电充电Fe(OH)2+Ni(OH)2正极NiO2+2e-+2H2O===Ni(OH)2+2OH-负极Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2高铁电池总反应:3Zn+2FeO2-4+8H2O 放电充电3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-类型电极反应特点实例电解物质电解液浓度pH电解液复原方法电解水型阴极:4H++4e-===2H2↑阳极:4OH--4e-===2H2O+O2↑NaOHH2O 增大增大加H2OH2SO4减小Na2SO4不变电解电解质型电解质的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大通入HCl气体CuCl2—加CuCl2放H2生碱型阴极:放H2生成碱阳极:电解质阴离子放电NaCl 电解质和水生成新电解质增大通入HCl气体放O2生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:放O2生成酸CuSO4减小加CuO总反应:Cd+2NiOOH+2H2O 放电充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2总反应:x Mg+Mo3S4放电充电Mg x Mo3S4总反应:2Na2S2+NaBr3放电充电Na2S4+3NaBr总反应:Na1-m CoO2+Na m C n 放电充电NaCoO2+C n总反应:VO+2+2H++V2+放电充电V3++VO2++H2O电池正极Cu2O+H2O+2e-===2Cu+2OH-负极Li-e-===Li+锂离子电池总反应:Li1-x CoO2+Li x C6放电充电LiCoO2+C6(x<1) 正极Li1-x CoO2+x e-+x Li+===LiCoO2负极Li x C6-x e-===x Li++C6知识点5.新型化学电源中电极反应式的书写三步骤知识点6.燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例电极反应式)电池类型导电介质反应式酸性燃料电池H+总反应:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O正极O2+4e-+4H+===2H2O负极CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+碱性燃料电池OH-总反应:2CH3OH+3O2+4OH-===2CO2-3+6H2O 正极O2+4e-+2H2O===4OH-负极CH3OH-6e-+8OH-=== CO2-3+6H2O熔融碳酸盐燃料电池CO2-3总反应:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O正极O2+4e-+2CO2===2CO2-3负极CH3OH-6e-+3CO2-3===4CO2↑+2H2O固态氧化物燃料电池O2-总反应:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O正极O2+4e-===2O2-负极CH3OH-6e-+3O2-=== CO2↑+2H2O质子交换膜燃料电池H+总反应:2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O正极O2+4e-+4H+===2H2O负极CH 3OH -6e -+H 2O=== CO 2↑+6H +知识点7.燃料电池中氧气得电子的思维模型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O 2,O 2得到电子后化合价降低,首先变成O 2-,O 2-能否存在要看电解质环境。
考点 原电池中正负极的判断1.(2019全国Ⅰ卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV 2+/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,氢化酶作用下发生反应H 2+2MV 2+2H ++2MV +C. 正极区,固氮酶催化剂,N 2发生还原反应生成NH 3D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】由生物燃料电池的示意图可知,左室电极为燃料电池的负极,MV +在负极失电子发生氧化反应生成MV 2+,电极反应式为MV +—e —= MV 2+,放电生成的MV 2+在氢化酶的作用下与H 2反应生成H +和MV +,反应的方程式为H 2+2MV 2+=2H ++2MV +;右室电极为燃料电池的正极,MV 2+在正极得电子发生还原反应生成MV +,电极反应式为MV 2++e —= MV +,放电生成的MV +与N 2在固氮酶的作用下反应生成NH 3和MV 2+,反应的方程式为N 2+6H ++6MV +=6MV 2++NH 3,电池工作时,氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
A 项、相比现有工业合成氨,该方法选用酶作催化剂,条件温和,同时利用MV +和MV 2+的相互转化,化学能转化为电能,故可提供电能,A 正确;B 项、左室为负极区,MV +在负极失电子发生氧化反应生成MV 2+,电极反应式为MV +—e —= MV 2+,放电生成的MV 2+在氢化酶的作用下与H 2反应生成H +和MV +,反应的方程式为H 2+2MV 2+=2H ++2MV +,B 错误;C 项、右室为正极区,MV 2+在正极得电子发生还原反应生成MV +,电极反应式为MV 2++e —= MV +,放电生成的MV +与N 2在固氮酶的作用下反应生成NH 3和MV 2+,C 正确;D 项、电池工作时,氢离子(即质子)通过交换膜由负极向正极移动,D 正确。
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。
2021年高考化学总复习:原电池中正负极的判断1.(2019全国Ⅰ卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV 2+/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,氢化酶作用下发生反应H 2+2MV 2+2H ++2MV +C. 正极区,固氮酶催化剂,N 2发生还原反应生成NH 3D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动2.(2019全国Ⅲ卷)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)+H 2O(l)−−−→←−−−放充电电ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
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)+H 2O(l)C. 放电时负极反应为Zn(s)+2OH −(aq)−2e −ZnO(s)+H 2O(l)D. 放电过程中OH −通过隔膜从负极区移向正极区3.(2018课标Ⅲ)一种可充电锂-空气电池如图所示。
当电池放电时,O 2与Li +在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2-x (x =0或1)。
下列说法正确的是A. 放电时,多孔碳材料电极为负极B. 放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C. 充电时,电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移D. 充电时,电池总反应为Li 2O 2-x =2Li+(1-2x)O 2 4.(2016课标Ⅱ)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 -=Mg 2+ 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+2H 2O=Mg(OH)2+H 2↑1.工作原理示意图(以铜锌原电池为例)2.原电池电极的判断3. 原电池的负极一般,在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义:(1) “活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。
名师讲解高考化学原电池知识点阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的化学反应判断:原电池中,负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应。
因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。
(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,若某一极质量增加,说明溶液中的阳离子在该电极得电子,该电极为正极,活泼性较弱;如果某一电极质量减轻,说明该电极溶解,电极为负极,活泼性较强。
(6)根据电极上产生的气体判断:原电池工作后,如果一电极上产生气体,通常是因为该电极发生了析出氢的反应,说明该电极为正极,活动性较弱。
(7)根据某电极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,因而原电池工作后,该电极附近的pH增大了,说明该电极为正极,金属活动性较弱。
三、电极反应式的书写(1)准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键如果原电池的正负极判断失误,电极反应式的书写一定错误。
上述判断正负极的方法是一般方法,但不是绝对的,例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中,(3)要考虑电子的转移数目在同一个原电池中,负极失去电子数必然等于正极得到的电子数,所以在书写电极反应时,一定要考虑电荷守恒。
防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误,同时也可避免在有关计算中产生误差。
(4)要利用总的反应方程式从理论上讲,任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池,而两个电极反应相加即得总反应方程式。
所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应,便可以写出另一个电极反应方程式。
四、原电池原理的应用原电池原理在工农业生产、日常生活、科学研究中具有广泛的应用。
1.化学电源:人们利用原电池原理,将化学能直接转化为电能,制作了多种电池。
如干电池、蓄电池、充电电池以及高能燃料电池,以满足不同的需要。
在现代生活、生产和科学研究以及科学技术的发展中,电池发挥的作用不可代替,大到宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船,小到电脑、电话、手机以及心脏起搏器等,都离不开各种各样的电池。
考点41 原电池中正负极的判断1.(2019全国Ⅰ卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV 2+/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,氢化酶作用下发生反应H 2+2MV 2+2H ++2MV +C. 正极区,固氮酶催化剂,N 2发生还原反应生成NH 3D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动2.(2019全国Ⅲ卷)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)+H 2O(l)−−−→←−−−放充电电ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
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)+H 2O(l)C. 放电时负极反应为Zn(s)+2OH −(aq)−2e −ZnO(s)+H 2O(l)D. 放电过程中OH −通过隔膜从负极区移向正极区3.(2018课标Ⅲ)一种可充电锂-空气电池如图所示。
当电池放电时,O 2与Li +在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2-x (x =0或1)。
下列说法正确的是A. 放电时,多孔碳材料电极为负极B. 放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C. 充电时,电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移D. 充电时,电池总反应为Li 2O 2-x =2Li+(1-2x)O 2 4.(2016课标Ⅱ)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 -=Mg 2+ 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+2H 2O=Mg(OH)2+H 2↑1.工作原理示意图(以铜锌原电池为例)2.原电池电极的判断3. 原电池的负极一般,在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义:(1) “活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。
考点 原电池中正负极的判断1.(2019全国Ⅰ卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV 2+/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,氢化酶作用下发生反应H 2+2MV 2+2H ++2MV +C. 正极区,固氮酶催化剂,N 2发生还原反应生成NH 3D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动2.(2019全国Ⅲ卷)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)+H 2O(l)−−−→←−−−放充电电ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
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)+H 2O(l)C. 放电时负极反应为Zn(s)+2OH −(aq)−2e −ZnO(s)+H 2O(l)D. 放电过程中OH −通过隔膜从负极区移向正极区3.(2018课标Ⅲ)一种可充电锂-空气电池如图所示。
当电池放电时,O 2与Li +在多孔碳材料电极处生成Li 2O 2-x (x =0或1)。
下列说法正确的是A. 放电时,多孔碳材料电极为负极B. 放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C. 充电时,电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移D. 充电时,电池总反应为Li 2O 2-x =2Li+(1-2x)O 2 4.(2016课标Ⅱ)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 -=Mg 2+ 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+2H 2O=Mg(OH)2+H 2↑1.工作原理示意图(以铜锌原电池为例)2.原电池电极的判断3. 原电池的负极一般,在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义:(1) “活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。
(2) 在大部分原电池反应中,金属活动性较强的一极作负极,另一电极作正极。
但在某些特殊条件下例外,例如:①冷的浓硝酸作电解质溶液,金属铁或铝与金属铜作电极时,铁或铝在冷的浓硝酸中钝化,金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应作负极。
②NaOH溶液作电解质溶液,金属镁与金属铝作电极时,因铝能与NaOH溶液反应,作负极,而金属活动性强的镁只能作正极。
4. 原电池的设计从理论上讲,能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池,实际设计时应注意以下几点:⑴负极(还原性较强的物质);⑵正极是活动性较差的金属或能导电的非金属;⑶电解质溶液:两电极浸入电解质溶液中,阴离子移向负极,阳离子移向正极。
1、据组成原电池的两极材料判断典例1(2018届福建省厦门市高三下学期第一次质量检查)某高性能电池的工作原理如图。
其电池反应为。
下列说法不正确的是A.放电时,b为正极B.充电时,阴极反应为Sn+Na++e-=NaSnC.放电时,负极材料Sn在很大程度上被腐蚀D.充电时,PF6-向右迁移并嵌入石墨烯中2、根据总反应方程式判断典例2(2018届山东省潍坊市高三下学期一模考试)一种新型可逆电池的工作原理如下图所示。
放电时总反应为:Al+3C n(AlCl4)+4AlCl4-4Al2Cl7-+3C n(Cn表示石墨)。
下列说法正确的是A.放电时负极反应为: 2Al-6e-+7Cl-= Al2Cl7-B.放电时AlCl4-移向正极C.充电时阳极反应为: AlCl4-e-+C n=C n(AlCl4)D.电路中每转移3mol电子,最多有1molC n(AlCl4)被还原3、根据电子流动方向判断典例3(2018届湖北省华大新高考联盟高三1月教学质量测评)我国科学家研制出“可充室温Na-CO2电池”(Rechargeable Room-Temperature Na-CO2 Batter-ies)现已取得突破性进展,其有望取代即将“枯竭”的锂电池,该电池结构如图所示。
下列说法错误的是A.电池工作时,正极发生反应:4Na++3CO2+4e-==2Na2CO3+CB.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料减重0.46 gC.多壁碳纳米管的作用主要是导电及吸附CO2D.电池中四甘醇二甲醚可用饱和食盐水代替实现Na+传导4、根据电池中离子移动方向判断典例4(2018届甘肃省天水市第一中学高三上学期第四次阶段)燃料电池作为安全性能较好的一类化学电源得到了更快的发展,一种以联氨(N2H4)为燃料的环保电池工作原理如图所示,工作时产生稳定无污染的物质。
下列说法正确的是A.正极的电极反应式为: O2+2H2O +4e-=4OH-B.负极上每消耗1molN2H4,会有2mol H+通过质子交换膜C.M 极生成氮气且电极附近pH 降低D.d 口流出的液体是蒸馏水5、根据电极上通入的气体判断典例5(2018届福建省福州第三中学高三下学期第一次校模拟考试)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质,工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。
下列分析正确的是)A.电子流动方向为a→导线→bB.H+经质子交换膜由右向左移动C.放电一段时间b极附近pH不变D.a电极发生反应:H2N(CH2)2NH2+16e-+4H2O==2CO2↑+N2↑+16H+6、根据电极的质量变化判断典例6如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)()A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高7、根据电极上产生气泡判断典例7将相同的锌片和铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中,以下叙述正确的是A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.两烧杯中溶液的H+浓度都减小C.产生气泡的速率甲比乙慢D.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极8、根据电流方向判断典例8(2018届河南省南阳市第一中学校高三第十一次考试)一种突破传统电池设计理念的镁-锑液态金属储能电池的工作原理如图所示,该电池所用液体密度不同,在重力作用下分三层,工作时中间层熔融盐的组成及浓度不变。
下列说法不正确的是()A.放电时,Mg(液)层的质量减小B.放电时正极反应为Mg2++2e-=MgC.该电池充电时,Mg-Sb(液)层发生还原反应D . 该电池充电时,Cl -向中下层界面处移动1.(云南省陆良县2020届高三毕业班第一次摸底考试)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,电池反应是:Ag 2O+Zn+H 2O=2Ag+Zn(OH)2,下列说法正确的是( )A .工作时原电池负极附近溶液的pH 增大B .电子由Zn 经过溶液流向Ag 2OC .溶液中OH - 由Zn 电极移向Ag 2O 电极D .Ag 2O 作正极:Ag 2O+H 2O+2e-=2Ag+ 2OH -2.(天津市耀华中学2019届高三第二次校模拟考试)锌电池是一种极具前景的电化学储能装置。
2VS /Zn 扣式可充电电池组成示意图如下。
2Zn +可以在2VS 晶体中可逆地嵌入和脱除,总反应为。
下列说法错误..的是( )A .放电时不锈钢箔为正极,发生还原反应B .放电时负极的反应为2Zn 2e Zn -+-=C .充电时电池正极上的反应为:-2+x 22Zn VS +2xe +xZn =VS +2xZnD .充电时锌片与电源的负极相连3.(天津市南开区2019届高三一模考试)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。
下列有关叙述不正确的是A .锌电极上发生氧化反应B .电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小C .电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D .阳离子通过交换膜向正极移动,保持溶液中电荷平衡4.(河南省天一大联考2017届高中毕业班阶段性测试四)新型夹心层石墨烯锂硫二次电池的工作原理可表示为16Li+xS88Li2Sx ,其放电时的工作原理如图所示,下列有关该电池的说法正确的是A .电池充电时X 为电源负极B .放电时,正极上可发生反应:2Li ++Li 2S 4+2e -=2Li 2S 2C .充电时,没生成1molS 8转移0.2mol 电子D .离子交换膜只能通过阳离子,并防止电子通过5.(甘肃省定西市陇西县第一中学2019届高三下学期适应性训练)某种浓差电池的装置如图所示,碱液室中加入电石渣浆液[主要成分为()2Ca OH ],酸液室通入2CO (以NaCl 为支持电解质),产生电能的同时可生产纯碱等物质。
下列叙述正确的是 ( )A .电子由N 极经外电路流向M 极B .N 电极区的电极反应式为2+2H +2e =H -↑C .在碱液室可以生成 323NaHCO Na CO 、 D .放电一段时间后,酸液室溶液pH 减小6.(福建省厦门市2019届高中毕业班5月第二次质量检查)我国科学家设计了一种智能双模式海水电池,满足水下航行器对高功率和长续航的需求。
负极为Zn,正极放电原理如图。
下列说法错误的是()A.电池以低功率模式工作时,NaFe[Fe(CN)6]作催化剂B.电池以低功率模式工作时,Na+的嵌入与脱嵌同时进行C.电池以高功率模式工作时,正极反应式为:NaFe[Fe(CN)6]+e-+Na+=Na2Fe[Fe(CN)6]D.若在无溶解氧的海水中,该电池仍能实现长续航的需求7.(湖北省宜昌市夷陵中学、襄阳五中、钟祥一中2019届高三5月模拟考试)由相同金属电极及其不同浓度的盐溶液组成的电池,称浓差电池,电子由溶液浓度较小的一极流向浓度较大的一极。
如图所示装置中,X电极与Y电极初始质量相等。
进行实验时,先闭合K2,断开K1,一段时间后,再断开K2,闭合K1,即可形成浓差电池,电流计指针偏转。
下列不正确的是()A.充电前,该电池两电极存在电势差B.放电时,右池中的NO3-通过离了交换膜移向左池C.充电时,当外电路通过0.1 mol电子时,两电极的质量差为21.6gD.放电时,电极Y为电池的正极8.(江苏省盐城市2019届高三第四次模拟考试)ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示,下列说法正确的是()A.该装置可以在高温下工作B.X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜C.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+D.该装置工作时,电能转化为化学能9.(北京市丰台区2019届高三5月二模)Fe3O4中含有+2Fe、+3Fe,分别表示为Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ),以Fe3O4/Pd为催化材料,可实现用H2消除酸性废水中的致癌物NO2-,其反应过程示意图如图所示,下列说法不正确...的是A.Pd上发生的电极反应为:H2 - 2e-2H+B.Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的相互转化起到了传递电子的作用C.反应过程中NO2-被Fe(Ⅱ)还原为N2D.用该法处理后水体的pH降低10.(安徽省淮北宿州2019届高三第二次模拟考试)一种新型锂离子电池的工作原理如图所示,其中a 极区含有Li+、I-、I3-等离子的水溶液,电极b是一种固态有机聚合物。