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第2讲原电池化学电源2017级教学指导意见核心素养1.了解原电池的构成，理解原电池的工作原理，能书写电极反应式和电池总反应式，并能设计简单的原电池。
2．认识化学能与电能相互转化的实际意义，了解常见的化学电源并利用相关信息分析化学电源的工作原理。
1.变化观念与平衡思想：认识原电池的本质是氧化还原反应。
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。
考点一原电池的工作原理及其应用[学在课内]1．概念原电池是把化学能转化为电能的装置。
反应特点：自发的氧化还原反应。
2．构成条件(1)闭合回路(2)两极有电势差——两个活性不同的电极。
(3)电解质溶液(4)自发的氧化还原反应3．工作原理(铜、锌电池简图如下)提炼图：原电池中带电微粒移动方向图[名师点拨](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，也可以是两电极直接接触。
(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)无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
4．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比名称单液原电池双液原电池装置相同点正、负极电极反应式，总反应式，电极现象不同点还原剂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[提示]盐桥的两个作用(1)连接内电路，形成闭合回路。
(2)平衡电荷，保证溶液呈电中性。
5．原电池原理的应用(1)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)。
(2)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。
(3)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。
第二单元原电池化学电源1.下列电池工作时,负极上有H2参与反应的是( )A.氢氧燃料电池B.锌锰碱性电池C.铅蓄电池D.银锌纽扣电池答案 A 氢氧燃料电池放电时,负极上氢气失电子发生氧化反应,故A正确;锌锰碱性电池放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,故B错误;铅蓄电池放电时,负极上铅失电子发生氧化反应,故C错误;银锌纽扣电池放电时,负极上锌失电子发生氧化反应,故D错误。
2.图1是铜锌原电池示意图。
图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示( )A.铜棒的质量B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c(S-)答案 C 铜锌原电池正极(Cu)和负极(Zn)的电极反应式分别是2H++2e-H2↑、Zn-2e-Zn2+。
由于铜棒上生成的氢气逸出,铜棒不参与反应,故铜棒的质量保持不变,A项错误;随着放电的进行,溶液中c(Zn2+)逐渐增大,c(H+)逐渐减小,故B项错误,C项正确;铜锌原电池的总反应为Zn+2H+Zn2++H2↑,放电过程中c(S-)保持不变,故D项错误。
3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn+2MnO2+H2O Zn(OH)2+Mn2O3。
下列说法正确的是( )A.电池工作时,锌失去电子,发生还原反应B.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极C.电池正极的电极反应式为:2MnO2+H2O+2e- Mn2O3+2OH-D.当锌的质量理论上减小6.5 g时,溶液中通过0.2 mol电子答案 C 电池工作时,锌失去电子,发生氧化反应,A错误;电池工作时,电子由负极通过外电路流向正极,B错误;电池正极发生还原反应,电极反应式为:2MnO2+H2O+2e- Mn2O3+2OH-,C正确;溶液中无电子通过,D错误。
4.全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。
其电池总反应为V3++VO2++H2O V+2H++V2+。
原电池化学电源一、选择题1．下列有关电池的说法中正确的是( )A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B．铜锌原电池工作时,电子从铜电极沿外电路流向锌电极C．铅蓄电池的负极为PbO2，属于二次电池D．锌锰干电池中，锌电极是负极答案：D2．(2019·杭州二中选考模拟）若将反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑设计成原电池(装置如下)，则下列说法正确的是（)A．d溶液是稀硫酸B．c溶液颜色变蓝C．b极发生氧化反应D．a极是铜棒解析：选A。
从图示中的电流方向可以看出,a极为负极,b极为正极。
故c溶液可为硫酸锌溶液，d溶液为稀硫酸，A项正确；因c溶液可为硫酸锌溶液，故它是无色的，B项错误；b 为电池的正极，发生的是还原反应,C项错误；a极为锌棒，D项错误。
3．(2019·金华东阳二中选考模拟）正、负极都是碳材料的双碳性电池,电池充、放电过程为2n C＋LiA错误!C n A＋LiC n，充电时Li＋、A－分别吸附在两极上形成LiC n和C n A（如图所示）,下列说法正确的是( ）A．a是电池的负极B．放电时，A－向b极移动C．放电时，负极的电极反应式是n C－e－＋A－===C n AD．充电时，电解质中的离子浓度保持不变解析：选B。
A。
充电时a是阳极，故A错误；B.原电池时,a是正极，b是负极，所以A－向b极移动,故B正确；C。
放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为C n A－e－===n C＋A－,故C错误；D.充电时，电解质中的离子浓度减小，故D错误。
4．(2017·浙江11月选考,T17）金属（M）空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( ）A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．电池反应2M＋O2＋2H2O===2M（OH)2答案：B5．（2019·浙江名校新高考研究联盟第一次联考)某氢氧燃料电池，以多孔炭棒为电极,电解质溶液为H2SO4溶液，示意图如图所示。
其次单元原电池化学电源老师备用题库1.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料,KOH溶液为电解质溶液。
下列说法正确的是( )A.电子由Zn电极流出,经KOH溶液流向正极B.正极反应式为2Fe O42-+10H++6e-Fe2O3+5H2OC.该电池放电过程中电解质溶液的浓度不变D.该电池工作时OH-向负极迁移答案 D 电子由负极(Zn)流出,经导线流向正极,A错误;电解质溶液为KOH溶液,故正极反应式为:2Fe O42-+6e-+5H2O Fe2O3+10OH-,B错误;该电池的总反应为3Zn+2Fe O42-+5H2O Fe2O3+3Zn(OH)2+4OH-,由此方程式可知KOH浓度增大,C错误;电池工作时阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,D正确。
2.新型Na-CO2电池工作原理为4Na+3CO22Na2CO3+C,下列说法不正确．．．的是( )A.Na是还原剂,作负极B.CO2在反应中失去电子C.CO2部分被还原D.每生成1 mol Na2CO3,转移2 mol电子答案 B Na化合价的改变为0→+1,Na是还原剂,作负极,故A正确;C化合价的改变为+4→0,CO2在反应C的化合价降低,CO2部分被还原,故C正确;每生成1 mol Na2CO3转移2 mol电子,中得到电子,故B错误;13故D正确。
3.(2024浙江理综,11,6分)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列说法不正确的是( )A.采纳多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4M n++nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采纳中性电解质及阳离子交换膜答案 C 采纳多孔电极可以提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于O2扩散至电极表面,A正确;单位质量的Mg、Al、Zn反应,Al转移的电子数最多,故Al-空气电池的理论比能量最高,B正确;由于电池中间为阴离子交换膜,故M n+不能通过,则正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-,C不正确;在Mg-空气电池中,负极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+,为防止负极区沉积Mg(OH)2,可采纳阳离子交换膜阻挡OH-进入负极区,D正确。
精品文档，欢迎下载如果你喜欢这份文档，欢迎下载，另祝您成绩进步，学习愉快！原电池化学电源一、选择题1．下列有关电池的说法中正确的是( )A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B．铜锌原电池工作时，电子从铜电极沿外电路流向锌电极C．铅蓄电池的负极为PbO2，属于二次电池D．锌锰干电池中，锌电极是负极答案：D2．(2019·杭州二中选考模拟)若将反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑设计成原电池(装置如下)，则下列说法正确的是( )A．d溶液是稀硫酸B．c溶液颜色变蓝C．b极发生氧化反应D．a极是铜棒解析：选A。
从图示中的电流方向可以看出，a极为负极，b极为正极。
故c溶液可为硫酸锌溶液，d溶液为稀硫酸，A项正确；因c溶液可为硫酸锌溶液，故它是无色的，B项错误；b为电池的正极，发生的是还原反应，C项错误；a极为锌棒，D项错误。
3．(2019·金华东阳二中选考模拟)正、负极都是碳材料的双碳性电池，电池充、放电过程为2n C＋LiA 充电放电C n A＋LiC n，充电时Li＋、A－分别吸附在两极上形成LiCn和C n A(如图所示)，下列说法正确的是( )A．a是电池的负极B．放电时，A－向b极移动C．放电时，负极的电极反应式是n C－e－＋A－===C n AD．充电时，电解质中的离子浓度保持不变解析：选B。
A.充电时a是阳极，故A错误；B.原电池时，a是正极，b是负极，所以A－向b极移动，故B正确；C.放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为C n A－e－===n C＋A－，故C错误；D.充电时，电解质中的离子浓度减小，故D错误。
4．(2017·浙江11月选考，T17)金属(M)空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )A．金属M作电池负极B．电解质是熔融的MOC．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－D．电池反应2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2答案：B5．(2019·浙江名校新高考研究联盟第一次联考)某氢氧燃料电池，以多孔炭棒为电极，电解质溶液为H2SO4溶液，示意图如图所示。
下列说法正确的是( )A．a电极是该电池的负极B．b电极的电极反应式：H2－2e－===2H＋C．b电极上发生还原反应D．电池工作时，SO2－4移向a电极解析：选B。
氢氧燃料电池负极通氢气，正极通氧气。
结合题图知，a电极是正极，A项错误；b电极的电极反应式：H2－2e－===2H＋，B项正确；b电极是负极，电极上发生氧化反应，C项错误；电池工作时，SO2－4移向负极(b电极)，D项错误。
6．(2019·嘉兴高三选考科目教学测试)如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。
下列说法不正确的是( )A．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋B．该电池的正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2OC．电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量解析：选A。
本题的关键是读图。
由图示可知，呼气时进去的是CH3CH2OH出来的是CH3COOH，负极的电极反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，A错误；氧气为正极，酸性条件下生成H2O，B正确；电流由正极流向负极，C正确；酒精含量越高，转移的电子数越多，电流越大，D正确。
7．(2019·温州选考一模)某电化学气敏传感器的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( )A．a极为负极B．b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－C．电解质溶液中的OH－移向a极D．该传感器工作一段时间后，电解质溶液的pH将变大解析：选D。
A.该传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，故A 正确；B.氧气在正极上得电子生成氢氧根离子， b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B正确；C.碱性条件下，氨气失电子生成氮气和水，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O，消耗OH－，电解质溶液中的OH－移向a极，故C正确；D.该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，有水生成，则pH减小，故D错误。
8．(2019·浙江名校联考)一种由甲醇(CH3OH)、氧气、氢氧化钾溶液组成的新型电池，其总反应为2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O。
下列关于该电池的推断正确的是( ) A．负极发生：O2＋2H2O－4e－===4OH－B．电子由正极流出经外电路流入负极C．甲醇发生还原反应D．电池工作一段时间后，电解质溶液中氢氧化钾的物质的量浓度降低解析：选D。
碱性甲醇燃料电池，负极通甲醇，正极通氧气。
负极上甲醇被氧化，发生氧化反应，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－===CO2－3＋6H2O，A、C项错误；原电池中电子由负极流出经外电路流入正极，B项错误；根据总反应可知，电池工作过程中需要消耗OH－，故电池工作一段时间后，电解质溶液中KOH的物质的量浓度降低，D项正确。
9．(2019·浙江杭十四中月考)某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。
下列说法正确的是( )A．正极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子解析：选D。
根据电池总反应2Ag＋Cl2===2AgCl可知，Ag失电子，做负极，氯气在正极上得电子生成氯离子。
A.正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，故A错误；B.放电时，交换膜左侧溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，故B错误；C.根据电池总反应2Ag＋Cl2===2AgCl 可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；D.放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧会有0.01 mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01 mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故D正确。
10．(2018·浙江4月选考，T17)锂(Li)空气电池的工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )A．金属锂作负极，发生氧化反应B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动C．正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－D．电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH解析：选C。
A项中，锂(Li)空气电池中金属锂在反应中是还原剂作负极，发生氧化反应，正确；B项中，负极的电极反应是Li－e－===Li＋，生成的Li＋移向正极，即通过有机电解质向水溶液处移动，正确；C项中，由于存在水溶液，水参与了正极的电极反应，电极反应应该是O2＋4e－＋2H2O===4OH－，不正确；D项中，综合负极的电极反应和正极的电极反应，电池总反应是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH，正确。
11．(2018·浙江11月选考，T17)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2OC．电池的总反应是2H2＋O2===2H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO－4向左移动解析：选C。
观察“全氢电池”的工作原理图示可知，将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，左边吸附层是H2进入的一极，属于负极，发生氧化反应，则右边吸附层为正极，发生还原反应，A选项正确；H2进入的一极是负极，由于是在NaOH溶液的环境中，所以负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－ ===2H2O，B选项正确；电子经外电路，由燃料电池的负极到达正极，与氢离子(质子)结合为H2，所以不存在2H2＋O2 ===2H2O，电池的总反应是HClO4＋NaOH===NaClO4＋H2O(H2在反应前后被消去)，C选项不正确；在原电池中，由于右侧消耗氢离子(质子)，左侧产生氢离子(质子)，为了平衡电荷，电解质溶液中Na＋向右移动，ClO－4向左移动，D选项正确。
二、非选择题12．如图所示，A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)B中Sn极的电极反应式为____________，Sn极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)C中总反应的离子方程式为____________________。
比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是________________。
解析：B、C中均形成了原电池，B中Fe作负极，腐蚀速率加快，C中Zn作负极，而Fe被保护了起来，故被腐蚀的速率最慢。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑增大(2)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑B>A>C13．如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：(1)电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式是________________________。
(2)电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：CH4在反应时失去电子，故a电极是电池的负极，其电极反应式可用总反应式：CH4＋2OH－＋2O2===CO2－3＋3H2O和正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－做差而得。
由于电池工作过程中会消耗OH－，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。
答案：(1)a CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O(2)减小14．(2019·丽水选考模拟)化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
(1)下列相关说法正确的是________。
A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C．除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D．近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为2Ni(OH)2＋Cd(OH)2充电放电Cd＋2NiOOH＋2H2O。
