高考化学一轮复习（第四辑）考点五十三 原电池工作原理（含解析）.doc

考点五十三 原电池工作原理聚焦与凝萃1根据氧化还原反应规律，掌握原电池的设计原理和电极、电解质溶液的选择规律；2了解由盐桥连接的原电池的结构和机理，分析比较该电池与普通锌铜原电池的异同。解读与打通常规考点一、原电池（1）定义：化学能转变为电能的装置（2）形成条件：两个活泼性不同的电极（金属与金属或金属与石墨、pbo2或其他非金属）；电解质溶液；电极与电解质溶液形成闭合回路。能自发地发生氧化还原反应（3）工作原理：负极：一般较活泼金属作负极，负极本身失电子发生氧化反应，宏观上负极逐渐溶解（或被腐蚀），生成离子进入电解质溶液；注意。负极关键是要有能失去电子的反应发生，可向外输出电子。正极：较不活泼的导体作正极，正极与电解质溶液间发生还原反应，即溶液中的阳离子（或氧气）移向正极并在正极上不断得到电子。电子流方向：在外电路，电子由负极沿导线流向正极；在原电池内，阴、阳离子定向移动，从而形成闭合回路产生电流，电流的方向与电子流的方向相反。zn-cu原电池（电解质溶液是稀硫酸）装置及工作原理见下图： （4）电极材料构成负极：还原性较强的物质，如较活泼的金属。正极：氧化性较强的物质，如较不活泼的金属、金属氧化物、非金属单质（如石墨）。二、盐桥电池1盐桥：将饱和的kcl或nh4no3(正、负离子迁移数几乎相等)溶液装在倒置的u形管中，跨接于两电解质溶液之间，代替两溶液的直接接触，就构成了盐桥。（见下图） 2盐桥的作用（1）连接内电路，形成闭合回路；（2）平衡电荷，使原电池不断产生电流。3单池原电池和盐桥原电池的对比相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象相同。负极：zn2e=zn2正极：cu22e=cu总反应：zncu2=cuzn2不同点：图1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2中zn和cuso4溶液在两个池子中，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。隐性考点原电池正负极的判断方法1根据定义判断：电子流出一端是负极，电子流入一端为正极；2根据电流方向判断：电流是由正极流向负极；3根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极；4根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。5根据组成原电池两极材料判断：由两种金属(或一种金属与一种非金属)作电极时，一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；6依据现象判断（要视具体装置而定）。一般出现溶解的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极。融合与应用例1(2011安徽高考)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5mno22ag2nacl=na2mn5o102agcl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 ()a正极反应式：agcle=agclb每生成1 mol na2mn5o10转移2 mol电子cna不断向“水”电池的负极移动dagcl是还原产物答案：b例2(2010新课标全国卷)根据下图，可判断出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)解析：左图中cd：cd(s)2e=cd2(aq)，co：co2(aq)2e=co(s)，右图中co：co(s)2e=co2(aq)，ag：2ag(aq)2e=2ag(s)，故活泼性cdcoag，a选项错误。答案：a扫描与矫正【正误判断】(正确的打“”，错误的打“”)（每个判断2分，共40分）（ ）1自发进行的氧化还原反应一定都能设计成原电池（ ）2原电池中电流的产生是发生氧化还原反应引起的（ ）3两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极（ ）4把铜片和铁片靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面产生气泡（ ）5在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（ ）6在zn与稀硫酸反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的反应速率加快（ ）7如图所示的装置可形成原电池（ ）8原电池中的电解液一定参与反应（ ）9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（ ）10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（ ）11根据电流方向或电子流向可判断原电池正负极；外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极（ ）12根据两极发生的反应类型可判断原电池的正负极：负极上总是发生氧化反应，正极上总是发生还原反应（ ）13原电池工作时，正极表面一定有气泡产生（ ）14原电池工作时，可能会伴随着热能变化（ ）15原电池的正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应（ ）16在原电池中，负极的活泼性一定比正极强 （ ）17原电池中，电流从负极流向正极（ ）18在zn cu-h2so4原电池中，电子由铜经外电路流向锌极（ ）19原电池装置中，溶液中的阴离子移向正极，阳离子移向负极（ ）20原电池放电过程中，负极质量一定减轻，正极的质量一定增加实训与超越【7+1模式】一、单选（76分=42分）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某原电池反应为cu2agno3=cu(no3)22ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的kcl饱和溶液c原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成d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2下列有关原电池的说法中正确的是 ()a在内电路中，电子由正极流向负极b在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极c原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 d原电池工作时，可能会伴随着热能变化3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=h24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 bacdbe ccabde dbdcae5如图表示利用碳纳米管能够吸附氢气的原理设计的一种新型二次电池。下列叙述正确的是 ()a电池放电时k移向负极b电池放电时负极反应为：h22e2oh=2h2oc电池充电时镍电极nio(oh)转化为ni(oh)2d电池充电时碳纳米管电极与电源的正极相连6如图，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= h2 d烧杯b中发生的反应为2cl2e= cl27如图所示，杠杆ab两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓cuso4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化) ()a杠杆为导体或绝缘体时，均为a端高b端低b杠杆为导体或绝缘体时，均为a端低b端高c当杠杆为导体时，a端低b端高 d当杠杆为导体时，a端高b端低二、填空（18分）8（1）铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。某原电池装置如图所示，上图右侧烧杯中的电极反应式为 ，左侧烧杯中的c(cl)_(填“增大”、“减小”或“不变”)。已知下图甲、乙两池的总反应式均为feh2so4=feso4h2，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生h2。请在两池上标出电极材料(填“fe”或“c”)。（2）用高铁()酸盐设计的高铁()电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为koh溶液，放电时的总反应为3zn2k2feo48h2o=3zn(oh)22fe(oh)34koh。写出正极反应式：_。用高铁()电池作电源，以fe作阳极，以cu作阴极，对足量koh溶液进行电解，当电池中有0.2 mol k2feo4反应时，则在电解池中生成h2_ l(标准状况)。考点五十三 原电池工作原理【正误判断】题号正误解析1不一定，如cl22naoh=naclnacloh2o等。2略3不一定，如金属铝镁氢氧化钠溶液组成原电池时，铝做负极。4略5略6略7不能形成原电池，因为fe与fe3直接发生反应：fe2fe3=3fe2，而不能形成电流，应将fecl3溶液与fecl2溶液位置互换。8不一定。如燃料电池，水中一般要加入naoh、h2so4等。9在原电池中，正极本身不一定参与电极反应，负极本身也不一定要发生氧化反应。10略11略12略13原电池工作时，正极表面不一定有气泡产生，要根据电解质溶液的成分具体分析。14略15原电池的正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应。16不一定，如金属铝镁氢氧化钠溶液组成原电池时，镁比铝活泼，但镁做正极。17原电池中，电流从正极流向负极18在zn cuh2so4原电池中，电子由锌经外电路流向铜极。19原电池装置中，溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。20不一定，如铅蓄电池，质量要增加，正极的质量也不一定增加，如铜锌原电池，质量不增加。【7+1模式】题号答案解 析1da选项caoh2o= ca(oh)2不是氧化还原反应；b选项kcl和agno3反应生成agcl沉淀易阻止原电池反应的发生；c选项作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。2da选项内电路中不存在电子的移动；b选项若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；c选项若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。3b4b金属与稀h2so4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，h在正极电极表面得到电子生成h2，电子运动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，ab原电池，a为负极；cd原电池，c为负极；ac原电池，a为负极；bd 原电池，d为负极；e先析出，e不活泼。综上可知，金属活动性顺序：acdbe。5ba选项原电池的负极发生失电子氧化反应，即产生阳离子或消耗阴离子，而溶液是呈电中性的，故阳离子会移向正极，而阴离子会移向负极，a项错误；电池充电的过程实质上就是电解的过程，但要注意电池的正负极分别与电源的正负极连接，此时镍电极做阳极，发生氧化反应，c、d项错误。6b由题给原电池装置可知，电子经过导线，由zn电极流向fe电极，则o2在fe电极发生还原反应：o22h2o4e=4oh，烧杯a中c(oh)增大，溶液的ph升高。烧杯b中，zn发生氧化反应：zn2e=zn2。7c当杠杆为导体时，构成原电池，fe作负极，cu作正极，电极反应式分别为负极：fe2e=fe2，正极：cu22e=cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆a端低b端高。8(1)2h2e=h2增大甲池中：左fe，右c，乙池中：左fe，右c(2)feo4h2o3e=fe(oh)