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1、第3节化学能转化为电能电池考纲定位全国卷5年考情1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出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、金属腐蚀的危害及保护措施。2017年：卷T112016年：卷T11；卷T112015年：卷T11；卷T26(1、2)2014年：卷T122013年：卷T10、T27(5)、T28(5)；卷T11考点1| 原电池及其工作原理(对应学生用书第121页)考纲知识整合1原电池的概念把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。2原电池的构成(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入电
2、解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。(4)能自发发生氧化还原反应。3工作原理如图是CuZn原电池，请填空：(1)反应原理电极名称负极正极电极材料ZnCu电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应(2)原电池中的三个方向电子方向：从负极流出沿导线流入正极；电流方向：从正极沿导线流向负极；离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(3)两种装置的比较图中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图中Zn和CuSO4溶
3、液分别在两个池中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。(4)盐桥作用连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使溶液呈电中性，使原电池不断产生电流。4原电池原理的三个应用(1)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。(2)比较金属活动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。(3)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
4、的反应速率加快。应用体验判断正误 (正确的打“”，错误的打“”)。(1)在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。()(2)原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。()(3)MgAl形成的原电池，Mg一定作负极。()(4)Cu、Al、浓HNO3构成的原电池的负极反应为Al3e=Al3。()(5)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。()(6)相同情况下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。 ()(7)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。()(8)化学电源工作时，内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。
5、()(9)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。()(10)原电池反应时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)高考命题点突破命题点1原电池的构成和设计1在如图所示的8个装置中，不能形成原电池的是_(填序号)，并指出原因_。【答案】中不存在两极；两极金属相同；中酒精不是电解质溶液，不导电；中没有构成闭合回路2设计原电池装置证明Fe3的氧化性比Cu2强。(1)负极反应式：_。(2)正极反应式：_。(3)电池总反应方程式：_。(4)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：不含
6、盐桥含盐桥【答案】(1)Cu2e=Cu2(2)2Fe32e=2Fe2(3)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(4)思维建模原电池设计的思维模板(1)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。(2)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。(3)画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要
7、形成闭合回路。命题点2原电池原理3(2015天津高考)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() 【导学号：95160165】A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡CA.Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变；C.电池工作时，甲池反应为Zn2e=Zn2，乙池反应为Cu22e=Cu，甲池中Zn2会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可
8、知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。4分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是() 【导学号：95160166】A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=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=H2B中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子作负极；中室温下Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应，失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；中电池总反应式为2Al2NaOH6H2O=
9、2NaAl(OH)43H2，负极反应式为2Al8OH6e=2Al(OH)4，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错误。5(2018厦门模拟)将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如图所示的原电池。下列说法不正确的是 () 【导学号：95160167】A盐桥中的K移向FeCl3溶液B反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极DA项，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，盐桥中阳离子向正极移动，所以向FeCl3溶液迁移
10、，正确；B项，反应开始时，乙中I失去电子，发生氧化反应，正确；C项，当电流计读数为零时，说明没有电子发生转移，反应达到平衡，正确；D项，当加入Fe2，导致平衡逆向移动，则Fe2失去电子生成Fe3，作为负极，而乙中石墨成为正极，错误。题后归纳原电池的工作原理简图注：若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。若反应为可逆反应，改变条件，平衡移动方向改变时电流方向也改变，正、负极颠倒。命题点3原电池原理的应用6M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气
11、泡逸出；N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 () 【导学号：95160168】APMNEBENMPCPNME DEPMNA由知，金属活动性：MN；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：NE。7把符合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，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_。(2)将过量的两份锌粉a、b
12、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)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。【解析】(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。【答案】(1)A(2)B(3)C考点2| 常见化学电源及其工作原理(对应学生用书第123页)方法思路突破1化
13、学电源中电极反应书写的一般方法思路(1)明确两极的反应物。(2)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。(3)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。(4)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。注意：H在碱性环境中不存在；O2在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H，生成H2O，在中性或碱性环境结合H2O，生成OH；若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。2示例与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH，Zn作负极材料的电极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2，该电池总反应的离子方程式为2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH。电源分类突破一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn电极反应：Zn2O
