《全国版高考化学一轮复习第9章电化学基础第1节原电池化学电源学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国版高考化学一轮复习第9章电化学基础第1节原电池化学电源学案（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节原电池化学电源考试说明1了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。命题规律本节内容是高考的常考点，其考查形式一般以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。考点1原电池及其工作原理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
2、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(以铜一锌原电池为例)(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。(2)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。(3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。(4)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。(5)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。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。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)CaOH2
3、O=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。()(2)在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极。()(3)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。()(4)某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。()(5)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极、铜作正极。()(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 原电池的工作原理1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()A B C D答案D
4、解析根据原电池的构成条件可知：中只有一个电极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质，中两电极材料相同且无闭合回路，故不能构成原电池。2如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上作了如下记录，其中合理的是()A B C D答案D解析由图可知，该电池反应为：ZnH2SO4=ZnSO4H2，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路中电流由正极流向负极，、错误；Zn失去电子被氧化成Zn2，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H在正极上得到电子，析出H2，、正确。题组二 原电池正负极的判断3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。下列说法中正确的是 ()A(
5、1)(2)中Mg作负极，(3)(4)中Fe作负极B(2)中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C(3)中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D(4)中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2答案B解析(1)中Mg作负极；(2)中Al作负极；(3)中铜作负极；(4)是铁的吸氧腐蚀，Fe作负极。4用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)。下列有关该原电池的叙述中正确的是()在外电路中，电子由铜电极流向银电极正极反应：Age=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
6、池反应相同A B C D答案B解析该原电池中铜作负极，银作正极，电子由铜电极流向银电极，正确；该原电池中Ag在正极上得到电子，电极反应为Age=Ag，正确；实验过程中取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，错误；该原电池的总反应为Cu2Ag=Cu22Ag，正确。原电池正负极的判断方法考点2原电池原理的应用1比较金属活泼性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。2加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。3设计制作化学电源(1)必须是能自发进
7、行的氧化还原反应。(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(3)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(如溶解于溶液中的空气)。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，如在CuZn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。实例：根据Cu2Ag=Cu22Ag设计电池：4用于金属的防护使被保护的金属制品
8、作原电池的正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。因此，原电池中负极的金属性不一定比正极活泼。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)电工操作中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜、铝在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成断路。()(2)镀锌铁皮与镀锡铁皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者。()(3)生铁比纯铁更耐腐蚀。()(4)铁与HCl反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率加快。()(5)CH2O=COH
9、2可设计成原电池。()(6)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能。()题组一 判断金属的活动性强弱1有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE答案B解析A、B相连时，A为负极，金属活动性：A
10、B；C、D相连时，电流由D导线C，说明C为负极，金属活动性：CD；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，说明C为正极，金属活动性：AC；B、D相连后，D极发生氧化反应，说明D为负极，金属活动性：DB；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，说明金属活动性BE。由此可知，金属活动性：ACDBE，B项正确。2根据下图可判断下列离子方程式中错误的是()A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)答案A解
11、析题图所示装置是原电池的构成装置，左图中Cd为负极，发生的是Cd置换出Co的反应，即Cd的金属活动性强于Co，B正确；右图中Co为负极，Co置换出Ag，说明Co的金属活动性强于Ag，D正确；综上可知，Cd的金属活动性强于Ag，所以Cd可以置换出Ag，C正确，A错误。题组二 改变化学反应速率3一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是 ()A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固体C加入少量NH4HSO4固体D加入少量CuSO4溶液答案D解析由于是一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应，产生H2的量由HCl决定。加入NaOH溶液，消耗HCl，使c(H
12、)减小，n(H)减小，速率减慢且H2量减少，故A错误；加入CH3COONa，c(H)减小，速率减慢，故B错误；加入NH4HSO4，c(H)增大，n(H)增大，速率加快，且H2量增多，故C错误；加入CuSO4，Zn可置换出Cu，形成原电池加快速率，n(H)不变，生成H2量不变，故D正确。4选择合适的图像：(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(3)将(1)中
13、的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。答案(1)A(2)B(3)C解析(1)当加入少量CuSO4溶液，Zn可以置换Cu，构成原电池，速率加快，但由于部分Zn参与置换Cu的反应，H2的量减少，故选A。(2)Zn与CuSO4溶液反应置换Cu，Zn、Cu、H2SO4构成原电池，加快反应速率，但由于Zn足量，n(H)不变，H2的量不变，故选B。(3)加入CH3COONa，c(H)减少，但n(H)不变，故速率减慢，H2的量不变，故选C。题组三 设计原电池5能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其
14、能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池甲的装置示意图(见下图)，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。(3)甲、乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_ _。答案(1)(2)电极逐渐溶解(3)甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小解析(1)设计原电池时，应选用活泼性不同的两种金属，电解
