2019高考化学第6章(化学反应与能量)第2节原电池化学电源考点(1)原电池的工作原理讲与练

1、第六章化学反应与能量李仕才- 老纲耍琳- 高老命融揉n- sr - -1:内客探究：纵观近几年的高灣试题发现”本节主要围绕若原电池工作原理及应用.了解原电池的工件原:进行命题往往段新型能源电池或憋料电池为载协，譜査电极肉判断电极反应的书写、 理，臆写出电极辰应和电池反3电子或电潦的方向、溶蔻卩円的蛮化威计算，盛应用电化学原理解释其些化学现象锌 a 应方程式。:形式探究：本节主要収选择题、填空题形式出现常综台学科内知识进行考查，世了耀常见化学电源的如联靠化学实验现较的判断和分析、定实验的按作要求、髙子方程式的书写、氣化 种类渥其工作原理 a:还原反应问题分析、化学计算等。还可幄与新科学及新技术如

2、新型电池等问题相联系考查口_丿考点一原电池的工作原理1.概念及反应本质：把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。2.构成条件:反应能发生自发进行的氧化还原反应（一般是活泼 性强的金属与电解质溶液反应）电极一般是活泼性不同的两电极（金屈或石墨）闭合回路形成需三个条件；电解质溶液；两电极直接或间接接触*两电极插入电解质溶液中3.工作原理（可用简图表示如下）:化学电源2将旷沿导线传递，有电流产生电极反应负极：Zn 2eZn-+正极：Ci?十 2ECU反应类型负极：氧化反应 正极：还原反应电子流向 离子移向外电路中冬电子由軽沿导线方向流向釘？电解 质溶液中阳离子移向住节阴离子移向軽盐桥中

3、 离子流向盐桥中饱和KC1溶液中的C移向负极，K移向 正极电极材料负极：锌片 正极；铜片原电池带盐桥的原电池装置图ZnCus（盐桥二二 -1丿!亍= m 弓0三ta -w亠#C11S0&溶液ZriSO。 溶液CuSO4溶液3电池反应 方程式Zn + Cu2+Zn2+Cu不同点Zn在CuSO,溶液中 直接接触Ci?十，会有 一部分Zn与十直接反应，该装置中 既冇化学能和电能 的转化歩又有亠部分 化学能转化成了热 能，装置的温度会 升高Zn和CuSQ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，且持续时间长维辨

4、析判断正误（正确的打“V”，错误的打“X”）1 在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。（V）2在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。（X）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。（X）4带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。（V）5 任何氧化还原反应均可设计成原电池。（X）6放热反应通过一定的装置可以将化学能变为电能，构成原电池。（X）7.原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。（X）&原电池放电时，电流方向为电池的负极T正极。（X）4:菌别提醒1 只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能

5、转化为电能。52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.电子只能在导线上（外电路）移动，不能在溶液中（内电路）移动；离子只能在溶液中移动，不能在导线上移动。4 在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀，如图所示。CuCl2溶液Fe=65 闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触, 如图所示。76.一般条件下，较活泼的金属材料作负极，失去电子，电子经外电路流向正极，再通过溶液中的离子形成的内电路构成回路。但Mg Al 和 NaOH 溶液构成原电池时，Al 作负极;F

6、e、Cu 和浓 HNO 构成原电池时，Cu 作负极。规律为：与电解质溶液能发生氧化还原反应的金属作负极。基础小题快练d、原电池的构成条件和正负极的判断稀硫酸稀硫酸81.在如图所示的8 个装置中，属于原电池的是CFe二三=一三二=_二二酒精稀H2SO4CuCbJM 稀也SOq三三=耳一=一二一_三三二!-9A.B.C.D.答案：D2.有关电化学知识的描述正确的是（）A. CaO HbO=Ca（OH）,可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B. 某原电池反应为 Cu+ 2AgNO=Cu（NO2+ 2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl 饱和溶液C. 原电池的两

7、极一定是由活动性不同的两种金属组成D. 缠有铜丝的铁片放入 CuSO 溶液中也能形成原电池解析：CaO HO=Ca（OH）不是氧化还原反应；KCl 和 AgNO 反应生成 AgCl 沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。答案：D3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（）空气A. 中 Mg 作负极，中 Fe 作负极B. 中 Mg 作正极，电极反应式为 6H2O+ 6e=6OH+ 3HdC. 中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe 2e-=F+D. 中 Cu 作正极，电极反应式为 2H + 2e_=Hf解析：中 Mg 不与 NaOH 溶液反应，而 Al 能

8、和 NaOH 溶液反应失去电子， 故 Al 是负极;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；中电池总反应为2Al + 2NaOHF 2fO=2NaAIO+f,负极反应式为 2Al + 8OH 6e=2AlQ + 4fO,两者相减得到正极反应式为 6fO+ 6e=6OH+ 3H4, B 正确；中 Cu 是正极，电极反应式为Q + 2HzO+ 4e=4OH, D 错。答案：B4.原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是（）A.由 Fe、Cu 与稀硫酸组成的原电池，10其负极反应式为Fe 3e=F

9、+B.由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池， 其负极反应式为 Mg- 2e + 2OH=Mg（OH2C.由 Pb、Cu 与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为Cu 2e-=Cu+D.由 Al、Cu 与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu 2e=CIJ+解析：由 Fe、Cu 与稀硫酸组成的原电池，Fe 作负极，电极反应式为 Fe 2=F+,A 错误；由 Al、Mg 与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为 2AI + 2HaO+ 2NaOH=2NaAQ+ 3H2f,Al 作负极，电极反应式为 Al 3e+ 4OH =AlQT+ 2fO, B 错误；由 Pb Cu 与氯 化铁溶液组成的原

10、电池，正极为Cu,电极反应式为 Fe3*+ e=F+, C 错误；由 Al、Cu 与浓硝酸组成的原电池，Al 遇浓硝酸钝化，Cu 作负极，电极反应式为 Cu 2e=C，D 正确。答案：D二、原电池工作原理5.下列有关原电池的说法中正确的是（）A. 在内电路中，电子由正极流向负极B. 在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极C. 原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D. 原电池工作时，可能会伴随着热能变化解析：A 项，内电路中不存在电子的移动；B 项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C 项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产

11、生。答案：D6.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（）11A. 外电路的电流方向为 XT外电路TYB.若两电极分别为铁和碳棒，则铁棒上进行的电极反应式为2H + 2e_=HfC.X 极上发生的是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序是XY解析：该装置是原电池，外电路中电子从 X 电极流向 Y 电极，电流的流向与此相反，即12YT外电路TX, A 项错误；若两电极分别为铁和碳棒，则铁棒是负极，发生氧化反应：Fe-2e_=F（e+, B 项错误；X 是负极，负极上发生氧化反应； Y 是正极，正极

12、上发生还原反应，C 项错误；原电池中较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，该原电 池中 X 是负极，Y 是正极，所以若两极都是金属，则它们的活动性顺序为XY D 项正确。答案：D7工业上常将铬镀在其他金属表面，同铁、镍组成各种性质的不锈钢，在如图装置中,上产生大量有色气体，则下列叙述正确的是（）A.图 1 为原电池装置，Cu 电极上产生的是 O2B.图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为：Cu 2e-=Cu+C.由实验现象可知：金属活动性CuCrD.两个装置中，电子均由Cr 电极流向 Cu 电极解析：图 1 为原电池装置，铜为正极，氢离子得电子生成氢气；图 2 装置中铜电极上

13、无 气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜为负极，铬电极为正极，负极发生Cu- 2e=C；由图 1 根据原电池原理知金属铬的活动性比铜强；图 1 中，电子由 Cr 经导线流向Cu,图 2 中电子由 Cu 极经导线流向 Cr。答案：B&某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMn（4 10FeSQ + 8fSQ=2MnSO 5Fe2（SQ）3+ KaSQ + 8HQ 设计如下原电池，盐桥中装有饱和&SQ 溶液。下列说法正确的是（）观察到图 1 装而图 2 装置中铜电极上无气体产生， 铬电极13A. b 电极上发生还原反应B.外电路电子的流向是从a 到 b14c.电池工作时，盐桥中

14、的 s6移向甲烧杯D. a 电极上发生的反应为：MnQ + 8H+ 5e=Mn+ 4H2O解析：由题干反应方程式知 FeSO 失去电子，故 b 发生氧化反应，A 错误；由上述分析 可知，a 为正极，电子由负极流向正极，即从b 流向 a, B 错误；原电池中阴离子向负极移动，则盐桥中的 SO移向乙烧杯中，C 错误。答案：D9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（）leuA. 铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后，甲池的c（SO2）减小C 电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子分另通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

15、解析：由锌铜原电池原理可知，锌电极为负极，失电子，发生氧化反应，铜电极为正极，得电子，发生还原反应，A 项错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中 c（SO4）不变，B 项错误；电池工作过程中 Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu2+ 2e=Cu 其溶液中的离子转换为 CU2+TZn2+,摩尔质量 M（OT）M（Zn2+）,乙池溶液的总质量2亠增加，C 项正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电池工作过程中Zn 由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液的电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，D 项错误。答案：C原电池原理的四大应用i 比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动

16、性强的金属作负极，而活动性弱的金属（或非金属）作正极。1 mol - L-1CuSO4(aq)15如有两种金属 A 和 B,用导线将 A 和 B 连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到 A 溶解，而 B 上有气体放出，则说明 A 作负极，B 作正极，则可以判断金属活动性AB2 加快化学反应速率如 Zn 与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO 溶液，形成 Zn-Cu 原电池，使产生氢气的速率增大。3 用于金属的防护如要保护铁制闸门， 可用导线将其与锌块相连，使锌作负极，铁制闸门作正极，从而使铁制闸门受到保护。4 设计化学电源设计原电池时要紧扣构成原电池的条件，首先将已知氧化还原反

17、应拆分为两个半反应，然后根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料（负极是失电子的物质，正极用比负极活动性差的金属或导电的非金属如石墨）及电解质溶液。电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如溶解于溶液中的空气）。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的阳离子。如在Cu Zn 构成的原电池中，负极 Zn浸泡在含有 Zn2+的电解质溶液中，而正极 Cu 浸泡在含有 Cu1 2+的电解质溶液中。1 下列关于电化学的叙述错误的是（）A. 生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B.

18、用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C. 在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D. 铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析：A、B 项都是原电池原理，更易腐蚀；铁制品上镀铜，阳极应为铜，C 错误；D 项是牺牲阳极的阴极保护法。答案：C2有 A、B、C、D E 五块金属片，进行如下实验： A、 B 用导线相连后，同时浸入稀 H2SQ 溶液中，A 极为负极；C D 用导线相连后，同时浸入稀H2SQ 溶液中，电流由 导线C;A、C 相连后，同时浸入稀 H2SQ4溶液中，C 极产生大量气泡；B D 相连后，同 时浸入稀 HSQ溶液中，D 极发生氧化反应；用惰性电极电解含B 离子和 E 离子的溶液，E先析

19、出。据此，判断五种金属的活动性顺序是（ ）A. ABCDEB. ACDBEC. CABDED. BDCAE16TC,说明 C 为负极，金属活动性： CDA C 相连后，同时浸入稀 H2SQ 溶液中，C 极产 生大量气泡，说明 C 为正极，金属活动性： AC;B D 相连后，D 极发生氧化反应，说明 D 为负极，金属活动性：DB;用惰性电极电解含 B 离子和 E 离子的溶液，E 先析出，说明 还原性 B巳由此可知，金属活动性：ACDBE B 项正确。答案：B3.定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成的总量，可采取的措施是（）A. 加入少量稀 NaQH 溶液B. 加入少量 CH

20、CQQN 固体C. 加入少量 NHHSQ 固体D. 加入少量 CuSQ 溶液解析：A 中加入 NaQH 溶液，消耗盐酸，氢气的生成量会减少，错误;B 中加入 CHCQQ会结合，生成醋酸，减慢反应速率，错误;C 中加入 NHHSQ 固体，增加了 的量，生成的氢气会增多，错误;D 中加入少量 CuSQ 溶液，Zn 置换出少量 Cu 附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响氢气的生成量，正确。答案：D4. 某原电池总反应为 Cu+ 2Fe3+=CU+ 2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是（）1ABCD电极材料Cu.CFe、ZnCu.Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fl?

21、(SO4 ) 3解析：由题意知，Cu 为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu,其中 B D 项符合该条件;由 Fe3+得电子生成 Fe2+知，电解质溶液中必须含有Fe3+，同时符合上述两条件的只有 D 项。答案：D解析：A、B 相连时，A 为负极，金属活动性：AB;C D 相连时，电流由 “导线1718将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸中，同时向 a 中加入少量的 CuSO溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是 _。(2) 将过量的两份锌粉 a、b 分别加入定量的稀硫酸， 同时向 a 中加入少量的 CuSO 溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是_ 。(3) 将 中的 CuSO 溶液改成 CHCOON 溶液，其他条件不变，则图象是 _ 。解析：(1)a 中加入 CuSO,消耗一部分 Zn, Cu Zn 形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少， 但速率加快。 (2)a中加入CuSO消耗Zn， 但不影响产生 H2的量， 速率也 加快。(3)CHsCOON与 fSQ 反应后生成弱酸 CHCOOH 从而减慢反应速率，但产生 f 的量没 发生变化。答案：(1)A