2019年领军高考化学易错点(12)原电池(知识点讲解 )

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瞄准高考

1．（2018课标Ⅱ）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是

A. 放电时，ClO4－向负极移动

B. 充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C. 放电时，正极反应为：3CO2+4e− ＝2CO32－+C

D. 充电时，正极反应为：Na++e−＝Na

【答案】D

2．（2018课标Ⅲ）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-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 保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！

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D. 充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2

【答案】D

3．（2018北京）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

① ② ③

在Fe表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀

下列说法不正确．．．的是

A. 对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B. 对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化

C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D. 将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【答案】D

【解析】A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！

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证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误。

4．（2017课标Ⅲ）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+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g

C．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，电池中的Li2S2量越多

【答案】D

锁定考点

一．原电池工作原理

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 保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！

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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。

② NaOH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。

二．原电池原理的应用

1．加快氧化还原反应的速率

例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。

2．比较金属活动性强弱

3．设计化学电池

例如：以Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu为依据，设计一个原电池。

(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。 保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！

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负极：Fe－2e－===Fe2＋，

正极：Cu2+＋2e－===Cu。

(2) 确定电极材料

若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若发生氧化反应的为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。

本例中可用Fe作负极，用铂丝或碳棒作正极。

(3) 确定电解质溶液

一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用CuCl2溶液作电解液。

(4) 构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。

4．电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法——利用原电池原理

① 负极(阳极)是作保护材料的金属；

② 正极(阴极)是被保护的金属设备。

三．电极反应式的书写

总的原则同化学方程式的书写：先写反应物，再写生成物，根据化合价标出得失电子数，再根据电荷守恒和物料守恒配平，同时注意溶液的酸碱性。

1. 先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。

2. 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。

3. 正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

4. 燃料电池电极反应中，酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋，水溶液中不能出现

O2－，而熔融电解质中O2被还原为O2－。

小题快练

1．根据图判断下列说法错误的是 保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！

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A． 盐桥中的阳离子会移向a池

B． Fe为正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O

C． 电池总反应为2Zn＋O2＋2H2O2Zn2＋＋4OH－

D． 该装置中通入的N2可用氩气来代替

【答案】B

2．利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如下图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，下列说法正确的是（ ）

A． 反应体系中I2和Fe2+可循环使用

B． 光电池是原电池

C． 光催化反应池中的反应方程式为：2I—+2Fe3+ I2+2Fe2+

D． 进入电解池B的溶液与从电解池B排出的溶液pH相同

【答案】A

【解析】电解池A中反应为2H++2I-H2↑+I2，电解池B中反应为4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2↑，保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！保持健康心态，勇敢面对中考；合理饮食，合理睡眠；预祝金榜题名，万事如意！

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光催化反应池中的反应为I2+2Fe2+2Fe3++2I-。A，循环过程中总反应为2H2O2H2↑+O2↑，I2和Fe2+可循环使用，A项正确；B，光电池将太阳能转化为电能，不是原电池，B项错误；C，光催化反应池中反应方程式为I2+2Fe2+2Fe3++2I-，C项错误；D，电解池B中反应为4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2↑，进入电解池B的溶液的pH大于从电解池B排出的溶液的pH，D项错误。

3．某原电池以银、铂为电极，用含Ag+的固体作电解质,Ag+可在固体电解质中自由移动。电池反应为2Ag+Cl2=2AgCl。利用该电池可以测定空气中Cl2的含量。下列说法错误的是

A． 空气中c(Cl2)越大,消耗Ag的速率越大

B． 电子移动方向：银→固体电解质→铂

C． 电池工作时电解质中Ag+总数保持不变

D． 铂极的电极反应式为Cl2+2e-+2Ag+=2AgCl

【答案】B

4．下列装置为某实验小组设计的 Cu－Zn 原电池，关于其说法错误的是

A． 装置甲中电子流动方向为：Zn→电流表→Cu

B． 装置乙比装置甲提供的电流更稳定

C． 装置乙盐桥中可用装有琼胶的 Na2CO3饱和溶液

D． 若装置乙中盐桥用铁丝替代，反应原理发生改变

【答案】C