高考总复习原电池(高考总复习)

1、高考总复习原电池知识点一、原电池的概念1 .能量的转化原电池：将化学能转变为电能的装置。电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。2 .工作原理设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使电子转移经过导线，在一定条件下形成电流。电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子以下是锌铜原电池装置示意图:要点诠释：盐桥的作用a.组成：

2、将热的饱和 KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入 U形管中（不能产生裂隙），即可得到 盐桥。将冷却后的 U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。b.作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷。在整个装置的电流回路中， 溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的 Zn2+进入ZnSQ溶液，ZnSQ溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSQ则由于Cu2+变为Cu ,使得SQ2-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向 铜片，造成电流中断。由于盐桥（如 KCl）的存在，其中阴离子 C向ZnSQ溶液扩散和迁移，阳离子 K+

3、则向 CuSQ溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地 进行，一直到锌片全部溶解或CuSQ溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。 若电解质溶液与 KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。3 .原电池的组成条件（1）两个活泼性不同的电极（材料可以是金属或导电的非金属 ），分别发生氧化和还原反应。 原电池中两极活泼性相差越大，电池电动势就越高。（2）电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向 移动成内电路。（3）导线将两电极连接，形成闭合回路。（4）有能自发进行的氧化还原反应。4.原电池的判断方法(1)先分析有无外接

4、电池，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。(2)多池相连，但无外电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电 解池。5.原电池的正负极的判断方法判断依据负极正极电极材料:活泼性较强的金属:活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动力向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定 向移动方向阴离子移向的负极阳离子移向的正极发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极6.原电池中带电粒子的移动方向在原电池构成的闭合电路中，有带电粒子的定向移动。 在外电路上电子从负极经导线上流入谖生密于一 发反电电- 楹上化外供一 负极粗向提一r.?解阴用该生府电子-，发反外电一

5、横上原纳的-正横逐展路一例1.铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是A.正极反应为：Zn 2e-=Zn2+B.电池反应为：Zn+Ci2+=Zn2+ +CuC.在外电路中，电子从负极流向正极D.盐桥中的K+移向ZnSQ溶液【答案】BC【解析】Zn是负极，故A错；电池总反应和没有形成电池的氧化还原反应相同，故B正确；根据闭合回路的电流方向， 在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故D错误。【总结升华】一定要记住：原电池工作时，电子沿导线从负极流向正极，在溶液中阴离子向负极移动。例2.用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KN

6、O3的U型管) 构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为：Ag+e-=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.【答案】CBCD.正极；在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。具体情况见图：例3.某同学根据离子反应方程式2Fe3+Fe=3Fk来设计原电池。下列设计方案中可行的是( )A.电极材料为铁和锌，电解质溶液为FeC3溶液B.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeC2溶液D.电极材料为石墨，电解质溶液为FeC

7、3溶液【答案】B【解析】由离子反应方程式可知，设计的原电池中Fe为负极，不与电解质溶液反应的导体为正极，含Fe3+的溶液为电解质溶液，故 B项可行。知识点二，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 H2SQ反应时加入少量 CuSQ溶液能使产生H2的速率加快。2 .比较金属活动性强弱例如：有两种金属 a和b,用导线连接后插入到稀 H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气 泡产生。根据现象判断出 a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性abo3 .用于金属的防护将要保护的金属设计成原电池的正极，得到保护。例如：在钢(铁)闸门上连接上锌块， 由于锌比铁活泼，可使钢闸门受到

8、保护。4 .原电池的设计设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池 的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。电解质溶液的选择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(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥) ，则左右 两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在

9、铜一锌一硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有 Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸?在含有 Cu2+的电解质溶液 中。(3)按要求画出原电池装置图。例4.根据下列实验事实： X+Y2+ = X2+ + Y(2) Z + 2H2O (冷水)=Z(OH)2 + H2 T(3)Z2+离子的氧化性比X2+弱(4)由Y、W作电极组成的原电池负极反应为：Y 2e =Y2+,由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是A. X Y Z WB. Y X W ZC. Z X Y WD. Z Y X W【答案】C【解析】(1)X能将Y2+还原说明X的还原性强于 Y。(2)Z能与冷水作用，说明 Z 一定为活

10、泼性 很强的金属。(3)Z2+氧化性比X2+弱说明Z的金属性强于 X。(4)在原电池中Y做负极，故Y的 活泼性强于Wo知识点三、几种常见的电池(一)电池的评价比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。(二)实用电池的特点(1)能产生比较稳定而且较高电压的电流；(2)安全、耐用且便于携带，易于维护；(3)能够适用于各种环境；(4)便于回收处理，不污染环境或对环境的污染影响较小；(5)能量转换率高。(三)几种常见的电池1、一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反

11、应是不可逆的。 干电池：一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动。碱性锌镒电池构成：负极是锌，正极是 MnO2,电解质是 KOH负极：Zn+20H 2e =Zn(OH；正极：2MnO2+2H2O+2e =2MnOOH+2OH总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。2、二次电池铅蓄电池放电电极反应：负极：Pb(s)+SQ2 (aq) 2e = PbSQ(s);正极：PbO2(s)+4H+ (aq)+SC42 (aq)+2e = PbSQ(s)+2H2O(l)总反应式：Pb(s)+PbQ(s)+2H2SC4(aq) =

12、 2PbSC4(s)+2H2O(l)充电电极反应：阳极：PbSC4(s)+2H2O(l) 2e =PbC2(s)+4H+(aq)+SC42 (aq);阴极：PbSC4(s)+2e =Pb(s)+SQ2 (aq)总反应：2PbSQ(s)+2H2O(|)=Pb(s)+PbQ(s)+2H2SC4(aq)总反应方程式：Pb (s)+ Pb02(s) +2H2SC4(aq).L2PbSC4(s) +2H2O(l).阳极电池的正负极分别和电源的正负极相连c各极的pH变化看各电极反应，电池的 pH变化看电池总反应馍一镉碱性蓄电池负极：Cd+2OH 2e =Cd(OH；正极：2NiO(OH)+2H2O+2e=

13、2Ni(OH)2+2OH总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O放电 2Ni(OH)2+ Cd(OH充电3、燃料电池电池电极 反应酸性电解质碱性电解质氢氧 燃料 电池负极2H24e =4H+2H2+4OH 4e =4H2O正极O2+4H+4e = 2H2OO2+2H2O+4e =40H总反应2H2+02= 2H2O2H2+O2 = 2H2O甲烷 燃料 电池负极CH4 + 2H2O 8e =C02 + 8H+CH4+10OH 8e =CO2 +7H2O正极2O2 + 8H+ 8e = 4H2O2O2+4H2O+8e =80H总反应CH4+ 202 = C02+ 2H2OCH4+2O2+2KO

14、H=K2CO3+3H2O甲醇 燃料 电池负极2CH30H + 2H2O12e = 2C02 + 12H+2CH3 0H +160H 12e =2CC32 +12H2O正极302 +12H+12e = 6H2O3O2+6H2O+12e =120H总反应2CH30H + 302 = 2CO2+ 4H2O2CH3CH+3O2+4KCH=2KCC3+6H2C除氢气外，烧、月井、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。燃料电池的能量转化率高于 80%,远高于燃烧过程(仅30%左右)，有利于节约能源。燃料 电池有广阔的发展前途。(四)正确书写电极反应式(1)

15、列出正、负电极上的反应物质，在等式的两边分别写出反应物和生成物。(2)标明电子的得失。(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意：负极反应生成物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该写入负极反应式；若正极上的反应物质是 。2,且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OH;若电解液为酸性，则 H+必须写入反应式中，生成物为H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。(4)正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式，可以减去较易 写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。注意相加减时电子得失数目要相等。

16、例5.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。锌镒碱性电池以氢氧 化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn (s)+2MnO2 (s)+2H2O (1)=Zn(OHR (s)+2MnOOH (s)例5.下列说法错误的是()A.电池工作时，锌失去电子B.电池正极的电极反应式为：2MnO2 (s)+2H2O (1)+2e =2MnOOH (s)+2OH (aq)C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过 0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g【答案】C【解析】该电池工作时，Zn应为负极，失去电子，故A正确。原电池正极发生得电子反应， 即还原反应，故 B正

17、确。电子应由原电池的负极流出，通过外电路流向正极，故 C错误。 由于Zn失去2 mol电子时，自身消耗的质量为 65 g,则失去0.2 mol电子，理论上消耗6.5 g, 故D正确。放电例6.锂离子电池的总反应为：LixC+L1 xCoO2C+LiCoQ;放电锂硫电池的总反应为：2Li+S充电Li2so有关上述两种电池说法正确的是()A.锂离子电池放电时，Li+向负极迁移B.锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.图中表示用锂离子电池给锂硫电池充电【思路点拨】电池充电的实质是把放电时发生的变化再复原的过程，即放电是原电池、充电是电解的过程，解决该类题目时，先分清原电

18、池放电时的正、负极，再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。【答案】B【解析】A、原电池中阳离子向正极移动， 则锂离子电池放电时，Li+向正极迁移，故A错误； B、锂硫电池充电时，锂电极与外接电源的负极相连，锂电极上11+得电子发生还原反应，故B正确；C、比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，锂硫电池放电时负极为Li,锂离子电池放电时负极为LixC,两种电池的负极材料不同，所以比能量不同，故C错误；D、用锂离子电池给锂硫电池充电时，Li为阴极，应与负极C相连，S为阳极应与正极 LiCoQ相连，故D错误； 故选B。【总结升华】原电池中应注意的3个“方向”：(1)外

19、电路中电子移动方向：负极一正极，电流方向：正极一负极；(2)电池内部离子移动方向：阴离子一负极，阳离子一正极；盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向：K+一正极，Cl-一负极。例7.某固体酸燃料电池以 CsHSO固体为电解质传递H+,其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2O,下列有关说法正确的是A.电子通过外电路从 b极流向a极B. b极上的电极反应式为：02+ 2H2O + 4e =4OHC.每车t移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2D. ,由a极通过固体酸电解质传递到b极【答案】D【解析】该氢氧燃料电池的 a极通入H2,故为负极,b极通入02,为正极。这样电子通

20、过外电路应由a极流向b极，故A选项错误；酸性电解质存在下，B选项中b极上的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O ; C选项没有说明是标准状况下；D选项是正确的，H2在a极失电子变成H+,由固体酸电解质传递至b极。随堂练习:1 .研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为 电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时。5向正极移动D.总反应为：2Li+2H2O=2LiOH+H2 T【答案】C2 .可用于电动汽车的铝 一空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH

21、溶液为电解液，铝合金为 负极，空气电极为正极。下列说法正确的是A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2+2H2O+4e-= 4OHB.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：A1+3OH -3e =Al(OH)3C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极【答案】A3.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH 4e + H2O = CHCOOH + 4H。下列有关说法正确的是A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气

22、C.电池反应的化学方程式为：CKCH20H + O2 = CHCOOH + H2OD,正极上发生的反应为：O2 + 4e + 2H2O = 4OHI【答案】C4 .某固体酸燃料电池以 CaHSQ固体为电解质传递 H+,其基本结构见下图，电池总反应可表不为：2H2+ O2= 2H2O,下列有关说法正确的是A.电子通过外电路从 b极流向a极B. b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e= 4OHC.每车t移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 D, H*由a极通过固体酸电解质传递到b极【答案】D5 .右图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是A.电极I上发生还原反应，作原电池的负极B

23、.电极n的电极反应式为：Cu2+ 2e = CuC.该原电池的总、反应为:2Fe3+ + Cu= Cu2+2Fe2+D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子【答案】C6 .镁镒干电池的电化学反应式为：Mg+2MnO2+H2OMg(OH)2+Mn2O3。下列说法不正确的是A.镁为负极，发生氧化反应B.可以选择碱性溶液作为电解质C.反应后正极和负极附近溶液的pH均升高Mn2O3 +2OHD.正极的电极反应为：2MnO2+H2O + 2e-C+LiCoQLixC+L1-xCoO2【答案】C7 .已知：锂离子电池的总反应为:锂硫电池的总反应为：有关上述两种电池说法正确的是A.锂离子电池放电时，L

24、i+向负极迁移8 .锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C.理论上两种电池的比能量相同D.右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电【答案】B【解析】比能量：参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小称为该电池的比能量。锂离子电池:8.某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确的是A. a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B. a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2 +2e = CuC.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D. a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，CuT向铜电极移动【答案】D9.右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由

25、有机光敏燃料 （S滁覆在TiO纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀钳构成，电池中发生的反应为：_h_+-TQ2/STQ2/S + TiO 2 /S TiO 2/S +e22（激发态）22I3+2e3I2TiO 2/S 3I 2TiO2/S+I3下列关于该电池叙述错误的是：A.电池工作时，是将太阳能转化为电能B.电池工作时，I 离子在镀钳导电玻璃电极上放电C.电池中镀钳导电玻璃为正极D,电池的电解质溶液中和I3的浓度不会减少【答案】B10.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是造/空埠便A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为：C6H12O6+ 6H2

26、O- 24e =6CO2 T + 24H +C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗 1mol氧气，理论上能生成标准状况下CQ气体当L6【答案】B强后作业t1.人工光合作用能够借助太阳能，用CQ和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制 备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是e 质子交换膜A.该过程是将太阳能转化为化学能的过程B.催化剂a表面发生氧化反应，有 O2产生C.催化剂a附近酸性减弱，催化剂 b附近酸性增强D.催化剂b表面的反应是 CC2 +2H+2e =HCOOH 【答案】C2 .钢铁生锈过程发生如下反应： 2Fe+ O2 + 2H2O= 2Fe(O

27、H; 4Fe(OHa+ O2+ 2H2O= 4Fe(OH)3； 2Fe(OH= Fe2O3+ 3H2。下列说法正确的是A.反应、中电子转移数目相等B.反应中氧化剂是氧气和水C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀【答案】A3 .右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化钱溶液，各加入生铁 块，放置一段时间。下列有关描述错误的是A.生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高2+C.两试管中相同的电极反应式是：Fe 2e FeD. a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀【答案】B4 .结合下图判断，下列叙述正

28、确的是JNXnCl流欷 没触化的济淞IIIa. i和n中正极均被保护 b. I和n中负极反应均是 C. I和n中正极反应均是 d. I和n中分别加入少量【答案】aFe 2e = Fe2+O2+2H2O+4e = 4OHK3Fe(CNg溶液，均有蓝色沉淀5 .为保护地下钢管不受腐蚀，可采用的方法是C.将它与Cu板相连接【答案】ADD.将它与Zn板相连接A.将它与直流电源的负极相连接B.将它与交流电源相连接6 .食品保鲜所用的 双吸剂”，是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混 合物，可吸收氧气和水。下列分析不正确的是A.双吸剂”中的生石灰有吸水作用B.双吸剂”吸收氧气时，发生了原电池反应C.吸收氧气的过程中，铁作原电池的负极D.炭粉上发生的反应为：O2 + 4e + 4H+=2H2O【答案】D7 .控制适合的条件，将反应2Fe3+ + 2I= 2Fe2+ + I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是FeC3溶液石墨/KI溶液8国西1濡治坪5忑曜A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应8 .反应开始时，甲中石墨电极上Fe*被还原C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeC2固定，乙中石墨电极为负极【答案】D8.将反应Cu+ 2Ag+(aq) 、 Cu2+(aq) + 2Ag设计成原电池，某一时刻的电子流向及电