(北京专用)2019版高考化学一轮复习 第18讲 原电池 化学电源作业

2020-2021学年北京高中化学一轮复习《化学电源》学案和课后跟踪知识梳理一、各种化学电源1．一次电池(1)碱性锌锰干电池(图一)图一负极材料：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(2)锌银电池(图二)图二负极材料：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，可分为酸性和碱性两种：种类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－电池反应式2H2＋O2===2H2O探源：书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反应及总反应书写的影响。

二、熟悉教材明确高考方向1．教材知识思考(RJ选修4 P78“科学视野”微型燃料电池)微型燃料电池是采用甲醇(质子交换膜)取代氢作燃料设计而成的，性能良好，有望取代传统电池，说出此微型燃料电池的优点，并写出电池的负极反应。

提示优点①电池设计简单；②和传统充电电池比电池的能量密度高。

负极反应：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋2．(RJ选修4·P783改编)镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，由此判断错误的是( )A．放电时，Cd作负极B．放电时，NiO(OH)作负极C．电解质溶液为碱性溶液D．放电时，负极反应为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)23．(溯源题)(2020·课标全国Ⅲ，11)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S8材料，电池反应为：16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。

3．提示：(1)两电极要和电解质溶液中的金属阳离子尽可能保 持相同，以提高效率；(2)两电极的金属活泼性相差尽量大 一些，现象明显，速率较快。 [高考载体·巧妙利用] (1)负 正 (2)CH4＋10OH－－8e－===CO23－＋7H2O 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ (3)OH－向负极移动 K－向正极移动 (4)4NA (5)负极：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ 正极：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O (6)H2
2．提示：粗锌快，因为粗锌中含有杂质金属，可以和锌形成原 电池，反应速率较快。
3．(1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋＋e－===Ag Cu－2e－===Cu2＋ (3)Cu Ag
4．解析：(1)Fe3＋具有强氧化性，可以把一些金属单质如铁、铜 等氧化成相应的离子，离子方程式是： 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 (2)由反应 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋可以判断出铜发生氧化 反应，铜作负极，Fe3＋发生还原反应，正极可以选用石墨棒， 电解质溶液可以选用氯化铁溶液，仿照教材上的铜锌原电池 装置，可以画出此原电池的装置图。
＋
3e
－
＋
4H2O===Fe(OH)3＋5OH－；书写总反应的离子方程式时，关键是抓
住 Fe 和 Zn 的存在形式分别是 Fe(OH)3 和 Zn(OH)2。
(3)由普通锌锰电池放电时的总反应可知，Zn 作负极，NH4Cl 为电解 质，正极上发生还原反应：MnO2＋NH＋4 ＋e－===MnOOH＋NH3。 (4)负极实际上是稀土储氢合金吸附的 H2 失去电子生成 H＋，H＋再与 OH－结合生成 H2O，所以负极的电极反应式为 MH－e－＋OH－===M ＋H2O 答案：(1)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ (2)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO42－＋5H2O＋3Cl－ FeO24－＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 2FeO24－＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－ (3)Zn NH4Cl MnO2＋NH＋4 ＋e－===MnOOH＋NH3 (4)MH－e－＋OH－===M＋H2O

考点18 原电池化学电源【基础过关】1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是()【答案】C【解析】A项，电池充电，是将电能转化为化学能，故A错误；B项，光合作用是太阳能转变化为化学能，故B错误；C项，手机电池工作是化学能转化为电能，故C正确；D项，太阳能板充电是光能转化为电能，并向蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，故D错误。

2．(2023·浙江省诸暨市高三适应性考试)可充放电锂硫电池与传统锂电池相比，在能量密度、工作温度、电压稳定方面都有一定的优势。

一种锂硫电池正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，放电时Li与S8化合成Li2S固体，下列说法不正确的是( )A．负极失电子，发生氧化反应B．充电时，Li+向碳材料电极移动C．正极的电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2SD．该电池通常不选择水系电解液【答案】B【解析】可充放电锂硫电池放电时，Li为负极，Li失去电子被氧化，正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，硫单质得到电子被还原，充电时为电解池，阴极上锂离子得电子被还原，阳极上Li2S失去电子被氧化。

A项，放电时为原电池，负极失电子，发生氧化反应，A正确；B项，充电时为电解池，Li+向阴极Li移动，放电时为原电池，Li+向碳材料电极移动，B不正确；C项，放电时正极发生还原反应，结合题干信息可知，电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S，C正确；D项，Li能与水反应，则该电池通常不选择水系电解液，D正确；故选B。

3．(2023·辽宁省锦州市高三统考)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。

下列说法错误的是( )A．A电极的电势高于B电极B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动C．负极的电极反应式为CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能【答案】C【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极。

热点题型九电化学1.某燃料电池的工作原理如图所示,该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y,Y可循环使用。

下列说法正确的是( )A.该电池放电时K+向石墨Ⅰ电极迁移B.石墨Ⅰ附近发生的反应:NO2-e-+N N2O5C.O2在石墨Ⅱ附近发生氧化反应,Y为NOD.相同条件下,放电过程中消耗的NO2和O2的体积比为2∶12.电池式氧传感器原理构造如图所示,可测定O2的含量。

工作时铅电极表面会逐渐附着Pb(OH)2。

下列说法不正确的是( )A.Pt电极上发生还原反应B.工作时,电解液的pH逐渐减小C.消耗a mol O2,理论上可使Pb电极增重68a gD.Pb电极上的反应式为Pb+2OH--2e-Pb(OH)23.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。

下列叙述错误的是( )A.放电时,正极附近溶液的碱性增强B.充电时,锌电极与外电源正极相连C.放电时,每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被还原D.充电时,阳极反应式为Fe(OH)3 -3e-+5OH-Fe+4H2O4.现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力,常用于电解池、原电池中。

电解NaB(OH)4溶液可制备H3BO3,其工作原理如图。

下列叙述错误的是( )A.M室发生的电极反应为:2H2O-4e-O2↑+4H+B.a%<b%C.产品室发生的反应是B(OH+H3BO3+H2OD.理论上每生成1 mol产品,阴极可生成标准状况下5.6 L气体5.H2O2被称为绿色氧化剂。

下图是以甲烷燃料电池为电源,电解制备H2O2的示意图。

下列有关叙述中正确的是( )A.电解池装置应选择阳离子交换膜B.d 极的电极反应式为O2+2e-+2H+H2O2C.当有16 g甲烷参与原电池反应时,可制备4 mol H2O2D.工作时,a、c电极附近的pH均增大6.现以CO、O2、熔融盐Z(Na2CO3)组成的燃料电池,采用电解法处理CO同时制备N2O5,装置如图所示,其中Y为CO2。