化学讲义2023年化学讲义6.1.2化学反应与电能

6.1.2化学反应与电能（精讲）思维导图思维导图常见考点常见考点考点一原电池的判断方法【例1】（2022秋·重庆沙坪坝）如图所示装置中属于原电池的是A．B．C． D．【答案】A【解析】A．C和Zn存在活泼差异，有自发的氧化还原反应，有电解质溶液，形成闭合电路，是原电池，故A正确；B．有外接电源，是将电能为转化为化学能的装置，是电解池，故B错误；C．酒精是非电解质，其水溶液不导电，不能构成原电池，故C错误；D．无自发的氧化还原反应，不能构成原电池，故D错误，答案为A。【一隅三反】1．（2022江苏扬州）下列装置中，能构成原电池的是A． B． C． D．【答案】D【解析】A．酒精是非电解质，不导电，不能构成原电池，故不选A；B．没有形成闭合电路，不能构成原电池，故不选B；C．两个电极材料相同，不能构成原电池，故不选C；D．两个电极活泼性不同，有电解质溶液，形成闭合电路，能发生自发的氧化还原反应，能构成原电池，故选D；选D。2．（2022辽宁）如图所示装置中，不能形成原电池的是A． B． C． D．【答案】C【解析】A．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，且满足其它三个条件，可以形成原电池，A不符合题意；B．该装置中自发的氧化还原反应为Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2，且满足其它三个条件，可以形成原电池，B不符合题意；C．该装置中没有自发的氧化还原反应，不能形成原电池，C符合题意；D．该装置中自发的氧化还原反应为Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu，且满足其它三个条件，可以形成原电池，D不符合题意；故选C。3．（2022广东）某学习兴趣小组探究电池的工作原理，组装了以下装置，电流表指针明显偏转的是A．B．C． D．【答案】A【解析】A．该装置符合原电池的构成条件，铁作负极，铜作正极，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，电流表指针明显偏转，A符合题意；B．该装置中，两个金属电极相同，所以不能构成原电池，不会形成电流，电流表指针不偏转，B不符合题意；C．该装置中，两个金属电极相同，且酒精溶液为非电解质溶液，不会形成电流，电流表指针不偏转，C不符合题意；D．该装置中，两个电极相同，不能自发的进行氧化还原反应，不会形成电流，电流表指针不偏转，D不符合题意；答案选A。考点二原电池的工作原理【例21】（2022河南）在实验室中，将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表)，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，装置如图。下列说法正确的是A．锌片逐渐溶解 B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．该装置能将电能转变为化学能【答案】A【解析】A．锌作负极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，则锌片逐渐溶解，A正确；B．铜作正极，溶液中氢离子得电子，发生还原反应，电极反应式为，因此烧杯中溶液不变蓝，B错误；C．电子由负极经导线流向正极，即由锌片通过导线流向铜片，C错误；D．该装置为原电池，能将化学能转变为电能，D错误；故选A。【例22】（2022·山东）某原电池的总反应为，下列说法错误的是A．极为负极 B．移向负极C．可选用石墨作正极 D．可选用稀硫酸作电解质溶液【答案】B【解析】A．原电池的总反应为，则Zn作负极，A正确；B．阳离子移向正极，阴离子移向负极，是阳离子，B错误；C．石墨或者比锌更不活泼的金属作正极，C正确；D．原电池的总反应为，则可以选择稀硫酸作电解质溶液，D正确；选B。【例23】（2022内蒙古）下列关于原电池的叙述中错误的是A．原电池内部的阳离子向正极移动B．原电池是将化学能转变为电能的装置C．在原电池中，电子流入的一极是正极，发生还原反应D．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属【答案】D【解析】A．原电池正极上有从负极流出的电子，吸引溶液中的阳离子，故A正确；B．当氧化还原反应发生时，电路中有电子通过形成电流，故原电池为将化学能转变为电能的装置，故B正确；C．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，正极发生还原反应，故C正确；D．原电池的电极材料可以为金属单质、非金属单质（石墨）、金属氧化物等，但构成原电池时，两极材料活性必须不同，故D错误；故答案选D。【一隅三反】1．（2022河南许昌）下列关于原电池的叙述中，正确的是①构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属②原电池是化学能转变为电能的装置③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极被还原④原电池放电时，电流的方向是从负极到正极⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动⑥电子经溶液从负极流向正极A．①②⑥ B．②③ C．② D．②⑥【答案】B【解析】①构成原电池的某一极电极材料可以是非金属材料，如石墨，错误；②原电池是化学能转变为电能的装置，正确；③在原电池中，电子从负极流出，故电子流入的一极是正极，该电极被还原，正确；④原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误；⑤原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，错误；⑥电子不能在电解质溶液中流动，只能沿导线移动，错误；故选B。2．（2022广西贺州）如图为铜－锌－稀硫酸构成的原电池示意图，下列说法正确的是A．锌片为正极，且锌片逐渐溶解 B．电子由铜片通过导线流向锌片C．铜片为正极，且铜片上有气泡 D．电流由锌片经导线流向铜片【答案】C【解析】A．ZnCu稀硫酸组成原电池，Zn活泼作负极，故A错误；B．电子由负极经导线流向正极，即由锌通过导线流向铜，故B错误；C．铜作正极，氢离子在正极得电子生成氢气，因此在铜片上有气泡，故C正确；D．电流由正极流向负极，即由铜片经导线流向锌片，故D错误；故选：C。3．（2022上海闵行）如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是A．Zn作负极，发生氧化反应B．电子流向：Zn→电解质溶液→CuC．铜片上发生的反应为：D．理论上，Zn片质量减小6.5g，Cu片上析出标准状况下2.24L【答案】B【解析】A．Zn作负极，失电子发生氧化反应，A正确；B．电子在导线中流动，不在溶液中流动，B错误；C．铜片为正极，铜片上氢离子放电生成氢气，发生的反应为：，C正确；D．理论上，Zn片质量减小6.5g(0.1mol)，失去0.2mole，，Cu片上析出0.1mol，标准状况下为2.24L，D正确；答案选B。考点三原电池原理的应用【例31】（2022湖北）把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为A．A>C>D>B B．A>B>C>D C．C>A>B>D D．B>A>C>D【答案】A【解析】原电池中，活泼金属做负极，若A、B相连时，A为负极，则金属活泼性A>B，C、D相连时，D上产生大量气泡，D电极上H+得电子生成H2，D为正极，C为负极，金属活泼性C>D，A、C相连时，电流由C经导线流向A，C为正极，A为负极，金属活泼性A>C，B、D相连时，电子由D经导线流向B，D为负极，B为正极，金属活泼性D>B，综合分析，4种金属的活动性由强到弱的顺序为A>C>D>B，答案选A。【例32】（2022浙江）把锌片投入到盛有CH3COOH溶液的敞口容器里，改变下列条件，其中能加快反应速率的是A．加入少量NaCl固体 B．滴加少量硫酸铜溶液C．加入少量水 D．加入少量CH3COONa固体【答案】B【解析】锌片与CH3COOH溶液反应放出氢气，醋酸是弱电解质，其电离出的氢离子浓度越大反应速率越快，若是原电池反应，能加快反应速率，据此回答；A．加入少量NaCl固体，氢离子浓度不受影响、则反应速率不变，A错误；B．滴加少量硫酸铜溶液，锌置换出铜，锌、醋酸和铜构成原电池，锌为负极，铜为正极，氢气在正极上产生，能加快反应速率，B正确；C．加入少量水、氢离子浓度减小、则反应速率减小，C错误；

D．加入少量CH3COONa固体、醋酸电离平衡左移，氢离子浓度减小、则反应速率减小，D错误；答案选B。【例33】（2022宁夏）理论上不能设计为原电池的化学反应是A．CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＜0B．HNO3(aq)＋NaOH(aq)=NaNO3(aq)＋H2O(aq)ΔH＜0C．2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＜0D．2FeCl3(aq)＋Fe(s)=3FeCl2(aq)ΔH＜0【答案】B【解析】A．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A不符合题意；B．该反应中没有电子转移，不属于氧化还原反应，属于复分解反应，所以不能设计成原电池，故B符合题意；C．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C不符合题意；D．该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故D不符合题意；故选B。【一隅三反】1．（2022浙江）把a、b、c、d四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。a、b相连时，a为正极；c、d相连时，导线上电流由c到d；a、c相连时，a质量减轻；b、d相连时，b上有大量气泡产生。四种金属的活动性顺序为A．d>b>a>c B．b>d>a>cC．d>b>c>a D．c>d>b>a【答案】A【解析】把

a、b、c、d

四种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池；a、b

相连时，a

为正极，b为负极，则活动性：b＞a；

c、d

相连时，导线上电流由

c

到

d，则c为正极，d为负极，活动性：d＞c；a、c

相连时，a

质量减轻，说明a失去电子，则a为负极，c为正极，活动性：a＞c；b、d

相连时，b

上有大量气泡产生，则b为正极，d为负极，活动性：d＞b；综上所述，四种金属的活动性顺序为d＞b＞a＞c，故选A。2．（2022黑龙江）a、b两试管中分别盛装足量等体积、等浓度的稀硫酸溶液，向a、b两试管中加少量等质量的锌粉，同时向b试管中加入少量固体粉末，让a、b两试管同时开始反应，则产生H2的物质的量随时间变化关系如图所示，其中正确的是A．B．C． D．【答案】A【解析】由题意可知，锌与稀硫酸反应时，a、b两试管中锌均不足量，向b中加入少量硫酸铜固体粉末，锌与铜离子在溶液中发生置换反应置换铜，在稀硫酸溶液中构成铜、铁原电池，原电池反应加快反应速率，所以b完全反应需要的时间小于a，但由于与铜离子反应消耗了部分锌，导致产生氢气的物质的量小于a，则让a、b两试管同时开始反应，符合产生氢气的物质的量随时间变化关系的图示为A，故选A。3．（2022秋·陕西延安）理论上不能设计为原电池的化学反应是A．CH4+2O2CO2+2H2OB．2FeCl3+Fe=3FeCl2C．2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑D．HNO3+NaOH=NaNO3+H2O【答案】D【解析】A．CH4+2O2CO2+2H2O，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故A不选；B．2FeCl3+Fe═3FeCl2，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故B不选；C．2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，该反应属于自发的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故C不选；D．HNO3+NaOH═NaNO3+H2O，该反应属于复分解反应，不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故D选；故选：D。4．（2022秋·江苏宿迁·高二校考开学考试）等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的溶液，下列各图表示的是产生的体积V与时间t的关系(其它条件相同)，其中正确的是A． B．C． D．【答案】A【解析】锌和硫酸反应，加入硫酸铜，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属锌和硫酸反应的速率，所以反应速率是：a＞b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于b的时间；产生氢气的量取决于金属锌的质量，而a中，金属锌一部分用于置换金属铜，导致和硫酸反应生成氢气的量减少，所以氢气的体积是：a＜b。故选A。考点四电极反应式的书写【例4】（2022海南）原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al3e﹣=Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg2e﹣=Mg2+C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe2e﹣=Fe2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu2e﹣=Cu2+【答案】B【解析】A．该原电池中，Al易失电子作负极、Cu作正极，负极上铝失电子、正极上氢离子得电子，负极反应式为：Al﹣3e﹣＝Al3+，故A正确；B．该原电池中，Al能与NaOH溶液反应，Al易失电子作负极、Mg作正极，负极上Al失电子、正极上水得电子，负极上电极反应式为Al+4OH﹣﹣3e﹣＝AlO2﹣+2H2O，故B错误；C．该装置中，铁比铜活泼，铁易失电子作负极、Cu作正极，负极上铁失电子、正极上铁离子得电子，负极反应式为：Fe﹣2e﹣＝Fe2+，故C正确；D．该原电池中，铜易失电子作负极、Al作正极，负极上铜失电子、正极上硝酸根离子得电子，负极电极反应式为Cu﹣2e﹣＝Cu2+，故D正确；故答案为B。【一隅三反】1．（2022·河北）下列关于原电池说法正确的是(C

)A．由Al、Mg、稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为：Al3e—=Al3+B．由Al、Mg、NaOH组成的原电池，其负极反应式为：Al3e—+3OH—=Al(OH)3↓C．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为：Cu2e—=Cu2+D．由Fe、Cu、FeCl3组成的原电池，其正极反应式为：Cu2e—=Cu2+【答案】C【解析】在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。镁比铝活泼，A中镁是负极，铝是正极，A不正确。由于能和氢氧化钠反应的是铝，而镁不反应，所以选项B中铝是负极，镁是正极，但氢氧化钠是过量的，所以负极得不到氢氧化铝沉淀，而是生成偏铝酸钠，B不正确。铝比铜活泼，但在浓硝酸中铝钝化，所以铜是负极，C正确。铁比铜活泼，D中铁是负极，铜是正极，溶液中的铁离子在正极得到电子，所以选项D不正确。答案选C。2．（2022·高二单元测试）原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是A．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，经过一段时间后负极反应式为：B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为：C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为D．由Fe、Cu、溶液组成的原电池，负极反应式为：【答案】D【解析】A．Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu2e=Cu2+，A正确；B．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，其负极反应式为Al3e=Al3+，B正确；C．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为，C正确；D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe2e=Fe2+，D错误；故选D。3．（2022河南）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42－向Al电极移动B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2＋D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1molAg时，消耗Cu电极32g【答案】C【解析】A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，Al为负极，放电时SO42－向Al电极移动，A正确。B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，Al为负极失电子氧化反应：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2O，B正确。C．由Fe、Cu、NaCl溶液组成原电池，Fe为负极，负极反应式为：Fe－2e－＝Fe2＋，C不正确。D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池中铝钝化作正极，铜作负极电极反应为Cu－2e－＝Cu2＋；电解硝酸银溶液，当析出1molAg时，电路中转移1mol电子，消耗Cu0.5mol为32g，D正确。考点五燃料电池【例5】（2022四川）MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。已知该电池的总反应为2H2＋O2=2H2O，下列有关该电池的说法正确的是A．该电池的正极反应式为4OH＋4e=O2↑＋2H2OB．该电池的负极反应式为H22e=2H＋C．放电时OH向正极移动D．当生成1molH2O时，转移2mol电子【答案】D【解析】A．该燃料电池燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2+O2=2H2O。负极反应为2H2+2CO324e=2H2O+2CO2，用总反应减负极得正极反应式O2+2CO2+4e=2CO32，A错误；B．根据原电池的工作原理：负极是燃料发生氧化反应，即2H2+2CO324e=2H2O+2CO2，B错误；C．电解质中移动的阴离子为CO32，不是OH，C错误；D．负极是燃料发生氧化反应，即2H2+2CO324e=2H2O+2CO2，可知生成1molH2O时，转移2mol电子，D正确；故选D。【一隅三反】1．（2022黑龙江）氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源。下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是A．通入氢气的电极发生氧化反应B．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e=4OHC．放电过程中碱性电解液的pH不变D．碱性电解液中阳离子向通入氢气的方向移动【答案】D【解析】氢氧燃料电池工作时，是把化学能转变为电能，通入氢气的电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H22e+2OH═2H2O，通入氧气的电极为原电池的正极，电极反应式为O2+2H2O+4e═4OH，电子是从负极流向正极，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。A．氢氧燃料电池中，氢气易失电子发生氧化反应，故A正确；B．氧气易得电子发生还原