高三复习原电池

2．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，电池总反应为Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列说法错误的是(

)A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极反应为2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－===Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．电池工作时，负极附近溶液碱性增强D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g答案：C

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。酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O[认知无盲区](1)化学电源的电极反应式一般较为复杂。正、负极反应的加和是总反应方程式，总反应方程式减一极反应方程式可得另一极反应方程式。

(2)可充电电池充电时，电池的正极接外接电源的正极，电池的负极接外接电源的负极。

(3)可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。

(4)书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意溶液的酸碱性。[练习点点清]A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极解析：锂离子电池可以充电，再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错误；电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2＋，作负极，D项正确。答案：B

4．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：(1)高铁电池的负极材料是________。(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，则正极反应为_________________________________。(3)放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。

[考点一原电池电极反应式的书写][动态课件＋flash演示见光盘]1．从氧化还原角度分析，原电池负极上的材料常作________剂，正极上的材料常作________剂，二者________数目相等。答案：还原氧化得失电子2．若电解质溶液呈酸性，电极反应中能否生成OH－？若电解质溶液呈碱性，电极反应中能否生成H＋、CO2?答案：不能不能超链接答案：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O44．你能写出碱性条件下甲烷燃料电池的电极反应式吗？

书写原电池的电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。

1．电极反应式书写的一般方法(1)拆分法：①写出原电池的总反应。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，并注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负极：Cu－2e－===Cu2＋。(2)加减法：①写出总反应。如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如Li－e－===Li＋(负极)。③利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正极)。

2．燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O

①

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O

②①式＋②式得燃料电池总反应式为

CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。第二步：写出电池的正极反应式：根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式：电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。

[例2]

(2012·四川高考)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===CH3COOH＋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

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应是：O2＋4e－＋2H2O===4OH－[答案]C3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆）固体，它在高温下能传导O2－离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。①电池的正极反应式为____________________________________________。②放电时固体电解质里的O2－离子的移动方向是向____________极移动（填正或负）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，可制得在650℃下工作的燃料电池。已知该电池总反应为：2CO+O2＝2CO2。则下列说法中正确的是A．通CO的一极是电池的正极B．正极反应式为：2CO+2CO32－→4CO2+4e－C．负极反应式为：O2+2CO2+4e－→2CO32－D．该电池工作过程中需不断补充CO和O2，CO2可循环利用1．(2013·沈阳六校联考)根据下图判断，下列说法正确的是

A．装置Ⅰ和装置Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋B．装置Ⅰ和装置Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．装置Ⅰ和装置Ⅱ中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D．放电过程中，装置Ⅰ左侧烧杯和装置Ⅱ右侧烧杯中溶液的pH均增大D2．(2010·浙江高考)Li－Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是(

)A．Li－Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价B．该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋FeC．负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋D．充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS答案：B

[考点二原电池原理的应用] [动态课件更形象，见配套光盘]1．实验室用Zn与稀H2SO4反应制备H2时，用粗锌反应速率快，还是用纯锌反应速率快？为什么？答案：粗锌快，因Zn、杂质和电解质溶液能形成原电池2．X、Y两种金属用导线连接置于稀H2SO4中，发现X极溶解，Y极上有气泡产生，则X、Y的活动性谁强？答案：X金属的活动性强超链接3．为了保护海水中的钢铁闸门，需要连接某种金属，你认为该金属的活动性应比铁的活动性强还是弱？答案：比铁的活动性强4．你能依据原电池原理将反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2设计成一个原电池吗？答案：见右图

[考点师说]顺利解答原电池应用问题的关键就是理清原电池的工作原理，原电池的应用是多方面的，现破解如下：

1．比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。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极溶解，而B极上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，则可以判断金属活动性A>B。2．加快化学反应速率由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu­Zn原电池，加快反应进行。

3．用于金属的防护使需要被保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

4．设计制作化学电源设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件。

(1)首先将已知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(负极就是失电子的物质，正极用比负极活动性差的金属即可，也可以用石墨)及电解质溶液。

(3)按要求画出原电池装置图。如根据2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计原电池：负极：Cu－2e－===Cu2＋正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋[例2]

(2012·全国卷高考)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是 (

)A．①③②④

B．①③④②

C．③④②① D．③①②④[解析]

①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为①③④②，选项B正确。

[答案]

B4．某原电池总反应为：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是 (

)解析：由题意知，Cu为负极材料，由正极材料的金属活性必须小于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

锌铜原电池装置[高考源于教材]

了解原电池的工作原理是考试大纲中明确要求的考点，该考点在教材必修2、选修4中都进行了阐述。近年来高考对原电池的工作原理频繁考查，原电池形成闭合回路的分析，大部分学生都能掌握，但解题时，判断失误、概念混淆却非常容易导致丢分，如正、负极反应，电子的流向，离子的迁移方向等。高考命题在教材原图的基础上，变化创新，源于教材但高于教材，很好地考查了考生对原电池工作原理的理解和应用。一、高考还可能这样考在上述高考题题干不变的情况下，命题还有可能有以下角度：

(1)电流流向：原电池外电路电流的路径是怎样的？提示：Cu→b→a→Zn(2)盐桥中离子的迁移方向：原电池工作过程中，盐桥中Cl－向哪极移动？

提示：向负极移动，即向Zn极移动。(3)原电池计算：原电池工作过程中，若有0.2mole－转移，两极的质量相差多少？(假设开始时，两极质量相等)(4)判断电极名称：a、b两电极的名称分别是什么？

提示：a→阴极b→阳极题型一新型电池的正负极的判断该类电池一般会告诉相应的反应物、生成物或反应方程式，只要根据元素的常规价态去判断即可：A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O[答案]C[例3]

(2011·海南高考)一种充电电池放电时的电极反应为：

H2＋2OH－－2e－===2H2ONiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 (

)A．H2O的还原B．NiO(OH)的还原

C．H2的氧化

D．Ni(OH)2的氧化[答案]

D[例4]

(2010·安徽高考)某固体酸燃料电池以CsHSO4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：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极[答案]D考纲定标1.了解电解池的工作原理，

能写出电极反应和电池

反应方程式。2.理解金属发生电化学腐

蚀的原因，金属腐蚀的

危害，防止金属腐蚀的

措施。热点定位1.以新型电源为载体，考查电解池

的工作原理，电极反应和电池反

应方程式的书写。2.与工农业生产相结合，考查电解

原理的应用以及相关计算。3.与生产生活实际相结合考查电化

学原理在金属腐蚀与防护中的应

用。电解原理及其应用[基础全扫描]1．电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起

的过程。在此过程中，__能转化为

能。

2．电解池

(1)概念：电解池是

的装置。氧化还原反应电化学把电能转化为化学能(2)电解池的构成条件：①有外接电源；②有与

相连的两个电极；③形成闭合回路。

(3)电解池中电子和离子的移动：①电子：从电源

流出后，流向电解池

；从电解池的

流向电源的正极。②离子：阳离子移向电解池的

，阴离子移向电解池的

。电解质溶液负极阴极阳极阴极阳极(4)举例(电解CuCl2溶液)：Cl2NaOH2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑②原理3.电解的应用(2)电镀：电镀时，用

作阳极，

作阴极，用含

的溶液作电解质溶液。理论上讲，电镀时，电解质溶液的成分及浓度是不变的。镀层金属待镀金属镀层金属离子右图为金属钥匙表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：①镀件作

极，镀层金属银作

极。②电解质溶液是

。③电极反应：阳极：

；阴极：

。④特点：

极溶解，

极沉积，电镀液的浓度

。阴阳AgNO3溶液Ag－e－===Ag＋Ag＋＋e－===Ag阳阴不变(3)铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)：Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu粗铜中比较活泼的金属杂质形成

进入溶液，金属活动性弱于铜的金属(Ag和Au)沉淀在电解槽底部，形成

。

(4)电冶金：由于

是最强有力的氧化还原手段，因此，冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属时，只能采用电解法，而且上述金属元素的化合物必须是

状态。①钠的冶炼：总反应：

；阴极：

；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。阳离子阳极泥电解熔融2Na＋＋2e－===2Na②Mg的冶炼：总反应：

。③Al的冶炼：总反应：

。[认知无盲区](1)电解质溶液导电的过程，就是电解的过程，即电流通过电解质溶液，必然会引起氧化还原反应。

(2)判断原电池和电解池的关键是看是否有外加电源。

(3)电镀铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。

(4)电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥。

(5)电解MgCl2冶炼镁，而不能电解MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高，电解Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其在熔融态不导电。(6)电解池与原电池的比较：电解池原电池电极名称阴极(与电源负极相连)阳极(与电源正极相连)负极(电子流出的电极)正极(电子流入的电极)电极反应(氧化、还原)还原反应氧化反应氧化反应还原反应能量转变电能转化为化学能化学能转化为电能[练习点点清]1．下列关于电解的叙述中，正确的是 (

)①电解是把电能转变成化学能②电解是把化学能转变成电能③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化④某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现⑤任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应A．②③④

B．①②③④C．①②④ D．①③④⑤解析：把化学能转变成电能的装置是原电池；只要电解，必将发生氧化还原反应，即一定发生化学变化；一些不能自发进行的反应，可以借助电解来实现，故选D项。答案：D

A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气解析：原电池与电解池相连时，原电池的正极与电解池的阳极相连，负极与电解池的阴极相连，因此电子从原电池的负极流向电解池的阴极，B错。答案：B

[基础全扫描]金属的腐蚀与防护1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较原电池无有2．电化学腐蚀的分类(以钢铁腐蚀为例)酸性弱酸性、中性或碱性2H＋＋2e－===H2↑2H2O＋O2＋4e－===4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2Fe－2e－===Fe2＋3．金属的防护

(1)电化学防护：①牺牲阳极的阴极保护法——利用

原理，

是作保护材料的金属，

是被保护的金属设备。②外加电流的阴极保护法——利用

原理，____是被保护的金属设备，

是惰性电极。

(2)其他方法：①改变金属内部结构，如制成合金；②使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。原电池负极(阳极)正极(阴极)电解阴极阳极[认知无盲区](1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。

(2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。

(3)吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。

(4)金属腐蚀快慢的规律为：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。[练习点点清]A．钢铁在弱碱性条件下发生电化学腐蚀的正极反应是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀答案：B

解析：弱碱性条件下，钢铁发生吸氧腐蚀，A正确；当镀层破损时，锡、铁可形成原电池，铁作负极，加快了铁的腐蚀，B错误；铁、锌、海水形成原电池，锌失去电子作负极，从而保护了铁，C正确；采用外加电流的阴极保护法时，被保护金属与直流电源的负极相连，D正确。4．镀锌铁在发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，则(1)有________金属被腐蚀。(2)标准状况下有________气体放出。解析：镀锌铁发生电化学腐蚀，锌作负极：Zn－2e－===Zn2＋，当有0.2mol电子转移时，有0.1molZn溶解。在正极上：2H＋＋2e－===H2↑，生成0.1molH2。答案：(1)6.5

(2)2.241.把握电解池中2个电极的判断：

(1)阳极：与电源正极相连、发生氧化反应、阴离子移向的一极。

(2)阴极：与电源负极相连、发生还原反应、阳离子移向的一极。

2.牢记电解过程中两极离子的放电顺序：(2)阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋。

3.正确书写2种电化学腐蚀中的正极反应：

(1)析氢腐蚀(强酸性条件)：2H＋＋2e－===H2↑。

(2)吸氧腐蚀(弱酸性或中性条件)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

[考点一电极产物的判断及有关反应式的书写][动态课件＋flash演示见光盘]1．用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液，电解过程中两极均有两种产物产生，请回答下列问题：(1)判断阴、阳两极的产物并写出电极反应方程式。(2)若用铁电极电解上述溶液，其阳极电极反应如何书写？超链接答案：(1)阴极：Cu、H2

Cu2＋＋2e－===Cu2H＋＋2e－===H2↑阳极：Cl2、O2

2Cl－－2e－===Cl2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(2)Fe－2e－===Fe2＋2．你能写出电解HNO3(aq)、MgCl2(aq)的总反应方程式吗？[考点师说]1．电解时的离子放电顺序

(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。

(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。阳极放电顺序：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。阴极放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。2．电解化学方程式的书写(1)必须在连接号上标明通电或电解。3．注意事项

(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。

(2)要确保两极电子转移数目相同。

(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。[例1]

(2012·安徽高考)某兴趣小组设计如下图所示的微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生：一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是 (

)[答案]

D[演练冲关]1．用下图Ⅰ所示装置通电10分钟后，去掉直流电源，连接成图Ⅱ所示装置，可观察到U形管左端铁电极表面析出白色胶状物质，U形管右端液面上升。下列说法正确的是 (

)A．同温、同压下，装置Ⅰ中石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体多B．用装置Ⅱ进行实验时铁电极的电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2C．用装置Ⅱ进行实验时石墨电极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑D．装置Ⅰ通电10分钟后铁电极周围溶液pH降低解析：装置Ⅰ是电解10%NaCl溶液的装置，石墨连接到电源的正极，溶液中的Cl－在该极失去电子产生Cl2：2Cl－－2e－===Cl2↑，铁电极上产生H2：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，由于有OH－生成，故溶液的pH升高。因Cl2能溶解在水中，且与H2O发生反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，而H2不溶于水，故石墨电极上方得到的气体比铁电极上方得到的气体少。装置Ⅱ是原电池装置，Fe为负极，失去电子产生Fe2＋，Fe2＋再与溶液中的O