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1、考纲要求1.理解原电池的构成、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。考点一原电池的工作原理1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。2原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件: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工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型
2、氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K移向正极,Cl移向负极(2)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。盐桥的作用:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。深度思考正误判断,正确的打“”,错误的打“”(1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强()(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()(4)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生()(5)原电池工作时,溶液中的阳离子
3、向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动()(6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定作负极()题组一原电池的形成条件及正负极的判断1有关电化学知识的描述正确的是()ACaOH2O=Ca(OH)2,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原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成C从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池D原电池工作时,正极表面一定有气泡产生2在如图所示的8个装置中,属于原电池的是 。3(2017信阳质检)分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是()A中Mg作负极,中Fe作负极B中Mg作正极,电极反应式为6H2O6
4、e=6OH3H2C中Fe作负极,电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极,电极反应式为2H2e=H21规避原电池工作原理的3个失分点(1)原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极相接触。(2)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)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。2判断原电池正、负极的5种方法说明原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。题组二应用原电池原理比较金属活动性强弱4有A、B、C、D、E五块金属片,进行如下实验:(1)A、B
5、用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,A极为负极,活动性 ;(2)C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,电流由D导线C,活动性 ;(3)A、C相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,C极产生大量气泡,活动性 ;(4)B、D相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,D极发生氧化反应,活动性 ;(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液,E先析出,活动性 。综上所述,这五种金属的活动性从强到弱的顺序为 。5(2016襄阳一模)有A、B、C、D四种金属,做如下实验:将A与B用导线连接起来,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀;将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中,D比A反应剧烈;将铜浸入B的盐溶液里,
6、无明显变化,如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()AABCD BCDABCDABC DABDC题组三聚焦“盐桥”原电池6根据下图,下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl27控制适合的条件,将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()A反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时,甲中石墨电极上Fe3被还原C电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态D电流表读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极8
7、下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置,其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸;乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是()A甲组操作时,电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时,溶液颜色变浅C乙组操作时,C2作正极D乙组操作时,C1上发生的电极反应为I22e=2I当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时,可逆反应达到化学平衡状态,电流表指针示数为零;当电流表指针往相反方向偏转,暗示电路中电子流向相反,说明化学平衡移动方向相反。考点二化学电源1日常生活中的三种电池(1)碱性锌锰干电池一次电池正极反应:2M
8、nO22H2O2e=2MnOOH2OH;负极反应:Zn2OH2e=Zn(OH)2;总反应:Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)锌银电池一次电池负极反应:Zn2OH2e=Zn(OH)2;正极反应:Ag2OH2O2e=2Ag2OH;总反应:ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是Pb,正极材料是PbO2。放电时的反应a负极反应:PbSO2e=PbSO4;b正极反应:PbO24HSO2e=PbSO42H2O;c总反应:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充电时的反应a阴极反应:PbSO42e=PbS
9、O;b阳极反应:PbSO42H2O2e=PbO24HSO;c总反应:2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。注可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。2“高效、环境友好”的燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用深度思考1可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接?答案2(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将
10、(填“减小”、“增大”或“不变”,下同),溶液的pH 。(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将 (填“减小”、“增大”或“不变”,下同),溶液的pH 。1镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2,有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应:Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变D放电时电解质溶液中的OH向正极移动2有一种MCFC型燃料电池,该电池所用燃料为H2
11、,电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2O2=2H2O,负极反应:H2CO2e=H2OCO2。下列说法正确的是()A电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极,形成闭合回路B电池放电时,电池中CO的物质的量将逐渐减少C正极反应为:2H2OO24e=4OHD放电时CO向负极移动3铅蓄电池是典型的可充电电池,它的正、负极板是惰性材料,电池总反应式为PbPbO24H2SO2PbSO42H2O请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):(1)放电时:正极的电极反应式是 ;电解液中H2SO4的浓度将变 ;当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加 g。(2)在完全放电耗尽PbO
12、2和Pb时,若按如图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成 ,B电极上生成 ,此时铅蓄电池的正极、负极的极性将 。可充电电池常考查内容(1)充、放电时电极的判断。(2)充、放电时电极反应及反应类型的判断。(3)充、放电时离子(外电路中电子的移动方向的判断)。(4)充、放电时电解质溶液离子浓度的变化,特别是酸、碱性的变化。近几年高考中的新型电池种类繁多,“储氢电池”、“高铁电池”、“海洋电池”、“燃料电池”、“锂离子电池”等,这些新型电源常以选择题的形式呈现。解析这类考题,首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正负电极或阴阳极,以及会书写电极反应式等。1电极反应式书写的一般步
13、骤(类似氧化还原反应方程式的书写)2已知总方程式,书写电极反应式(1)书写步骤步骤一:写出电池总反应式,标出电子转移的方向和数目(ne)。步骤二:找出正、负极,失电子的电极为负极;确定溶液的酸碱性。步骤三:写电极反应式。负极反应:还原剂ne=氧化产物正极反应:氧化剂ne=还原产物(2)书写技巧若某电极反应式较难写时,可先写出较易的电极反应式,用总反应式减去较易的电极反应式,即可得出较难写的电极反应式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中:总反应式:CH3OCH33O2=2CO23H2O正极:3O212H12e=6H2O负极:CH3OCH33H2O12e=2CO212H特别提醒简单电极反应中转