大二轮高考总复习化学第一部分专题07高频题型01原电池及其应用

专题七电化学基础1．理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。高频题型一原电池及其应用1．理解原电池的结构及工作原理以铜—锌原电池为例：2．明确原电池中三个易误点(1)不要认为负极材料不与电解质溶液反应就不能构成原电池，如燃料电池的负极为惰性电极，就不和电解质溶液反应。(2)活泼金属不一定做负极如Mg—NaOH溶液—Al构成的原电池，Al自发的与NaOH溶液发生氧化反应，作负极。(3)在书写电极反应式时，不要只关注得失电子，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。3．掌握分析新型化学电源的三个要点(1)判断电极①“放电”时正、负极的判断a．负极：电子流出或发生氧化反应；b．正极：电子流入或发生还原反应。②“充电”时阴、阳极的判断a．阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；b．阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。(2)微粒流向①电子流向a．充电：电源负极→阴极，阳极→电源正极；b．放电：负极→正极。提示：无论是电解池还是原电池，电子均不能流经电解质溶液。②离子流向a．充电：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；b．放电：阳离子移向正极，阴离子移向负极。(3)书写电极反应式①“放电”时电极反应式的书写a．依据条件，找出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；b．根据守恒书写负极(或正极)反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。②“充电”时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。1．(2017·全国卷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－=3Li2S4B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14C．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Li2S2的量越多解析：A对：原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－=Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－=4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－=3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－=2Li2S2等。B对：电池工作时，外电路中流过0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g。C对：石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。D错：电池充电时电极a发生反应：2Li2S2－2e－=Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S答案：D2．(2016·全国甲卷)Mg—AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A．负极反应式为Mg－2e－=Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－=AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑解析：该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；正极反应为AgCl＋e－=Ag＋Cl－，B项错误；电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。答案：B以新型化学电源为命题背景考查原电池的结构和工作原理的题型是高考的热点。通常考查的知识点是原电池电极的判断、电极和电池反应式的书写、电子的转移或电流方向的判断、电解质溶液中离子的移动方向及有关计算，在选择题和综合填空题中都会考到。难度一般偏大。原电池结构和原理的分析与判断1．下图是某校实验小组设计的一套原电池装置，下列有关描述不正确的是()A．此装置能将化学能转变为电能B．石墨电极的反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．电子由Cu电极经导线流向石墨电极D．电池总反应式：2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：A项，此装置符合原电池反应的设计，化学能可转化为电能，不符合题意；B项，装置中铜失去电子被氧化，所以铜作负极，石墨作正极，酸性条件下不可能生成OH－，电极反应应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，符合题意；C项，原电池中，电子由负极(铜)流向正极(石墨)，不符合题意；D项，该原电池总反应是铜在酸性溶液中被氧气氧化生成氯化铜，反应的化学方程式为2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，不符合题意。答案：B2．(2017·长沙模拟)某同学设计的原电池装置如图所示，下列说法正确的是()A．电子由铁电极经溶液向铂电极迁移B．放电过程中阴离子交换膜右侧溶液颜色逐渐变浅C．正极的电极反应式为Fe3＋＋3e－=FeD．若电路中转移1mole－，则阴离子交换膜左侧溶液中减少1molCl－解析：该原电池装置中，铁为负极，铂为正极，电子由铁电极流出，经导线流入铂电极，A项错误；放电过程中铂电极发生反应：Fe3＋＋e－=Fe2＋，故阴离子交换膜右侧溶液颜色逐渐变浅，B项正确；正极的电极反应式为Fe3＋＋e－=Fe2＋，C项错误；Cl－向负极(铁电极)移动，则电路中转移1mole－，阴离子交换膜左侧溶液中增加1molCl－，D项错误。答案：B盐桥的三个作用(1)连接内电路，构成闭合回路。(2)平衡两极电荷，使原电池持续产生电流。(3)避免副反应发生、提高电池效率。新型化学电池的分析与判断(一)新型高能可充电电池3．(2017·武汉模拟)研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池，内部用AlCleq\o\al(－,4)和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示，充放电时AlCleq\o\al(－,4)和Al2Cleq\o\al(－,7)两种离子在铝电极上相互转化，其他离子不参与反应。下列说法正确的是()A．放电时，有机阳离子向铝电极移动B．充电时，阳极反应式为：CnAlCl4＋e－=Cn＋AlCleq\o\al(－,4)C．放电时，负极反应式为：Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)D．该电池的总反应为：3Cn＋4Al2Cleq\o\al(－,7)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))3CnAlCl4＋Al＋4AlCleq\o\al(－,4)解析：放电时，铝作负极，负极反应式为Al－3e－＋7AlCleq\o\al(－,4)=4Al2Cleq\o\al(－,7)，有机阳离子向正极(石墨电极)移动，A项错误，C项正确；该电池的总反应为：3CnAlCl4＋Al＋4AlCleq\o\al(－,4)eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))3Cn＋4Al2Cleq\o\al(－,7)，D项错误；由总反应减去负极反应式整理可得正极反应式：CnAlCl4＋e－=Cn＋AlCleq\o\al(－,4)，充电时阳极反应与放电时正极反应互为逆反应，则阳极反应式为：Cn＋AlCleq\o\al(－,4)－e－=CnAlCl4，B项错误。答案：C4．(2017·东北三省四市二模)我国对可呼吸的钠—二氧化碳电池的研究取得突破性进展，该电池的总反应式为4Na＋3CO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Na2CO3＋C，其工作原理如图所示(放电时产生的碳酸钠固体储存于碳纳米管中)。关于该电池，下列说法错误的是()(注：TEGDME是一种有机溶剂)A．充电时，Na＋从阳极向阴极移动B．可以用乙醇代替TEGDME作有机溶剂C．放电时，当转移1mol电子时负极质量减小23D．放电时，正极反应为3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C解析：充电时，该装置为电解池，阳离子向阴极移动，A正确。Na能够与乙醇反应，乙醇不能作溶剂，B错误。由电池的总反应式4Na＋3CO2eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2Na2CO3＋C可知，放电时负极上发生金属钠失电子变成钠离子的反应，当转移1mol电子时消耗1mol金属钠，负极质量减少23g，C正确。放电时，负极反应为4Na－4e－=4Na＋，总反应减负极反应得正极反应为3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C，D正确。答案：B1．分析建模2．判断方法：速判电极方程式正误(1)查“三对应”：一是位置对应，即氧化反应只能在电解池的阳极或原电池的负极发生，还原反应只能在电解池的阴极或原电池的正极发生；二是H＋、OH－与介质酸碱性的对应，即酸性介质，电极产物中不应有OH－；碱性介质，电极产物中不应有H＋；三是电极名称与电化学装置类型是否对应，即原电池中是正极、负极，电解池中是阴极、阳极。(2)查“三守恒”：即电极反应式是否满足质量守恒、电荷守恒和得失电子守恒。(二)“一池多变”的燃料电池5．(2017·成都三诊)某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是()A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O=2CO2↑＋N2↑＋16H＋B．质子交换膜处H＋由右向左移动C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能D．开始放电时b电极附近pH不变解析：a电极上乙二胺转化为CO2，发生氧化反应，失去电子，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，质子交换膜处H＋向正极移动，即由左向右移动，B项错误；该微生物燃料电池工作时，在微生物作用下将化学能转化为电能，C项正确；由题图知，b电极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故开始放电时，b电极附近溶液中c(H＋)降低，pH增大，D项错误。答案：C6．(2017·长春质检)使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液，可制造出一种既能提供电能，又能实现氮固定的新型燃料电池，原理如图所示。下列有关分析正确的是()A．通入H2的一极为正极B．分离出的物质X为HClC．电池工作一段时间后，溶液pH减小D．通入N2的一极的电极反应式为：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)解析：由题给条件可知，该电池的总反应为N2＋3H2＋2HCl=2NH4Cl，H2失电子，发生氧化反应，则通入H2的一极为负极，A项错误；分离出的物质X为NH4Cl，B项错误；反应消耗HCl，故电池工作一段时间后，溶液pH增大，C项错误；通入N2的一极的电极反应式为：N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，D项正确。答案：D不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH3OH、O2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。(1)酸性介质，如H2SO4：CH3OH在负极上失去电子生成CO2气体，O2在正极上得到电子，在H＋作用下生成H2O。电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋正极：eq\f(3,2)O2＋6e－＋6H＋=3H2O(2)碱性介质，如KOH溶液：CH3OH在负极上失去电子，在碱性条件下生成COeq\o\al(2－,3)，1molCH3OH失去6mole－，O2在正极上得到电子生成OH－，电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O正极：eq\f(3,2)O2＋6e－＋3H2O=6OH－(3)熔融盐介质，如K2CO3：在电池工作时，COeq\o\al(2－,3)移向负极。CH3OH在负极上失去电子，在COeq\o\al(2－,3)的作用下生成CO2气体，O2在正极上