高考化学 热点题型和提分秘籍 专题6.2 原电池 化学电源（含解析）.doc

专题6.2 原电池 化学电源【高频考点解读】1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。【热点题型】题型一 原电池及其工作原理例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答案d【提分秘籍】规避原电池工作原理的4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只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。3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。4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。【举一反三】 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=h2答案b解析中mg不与naoh溶液反应，而al能和naoh溶液反应失去电子，故al是负极；中fe在浓硝酸中钝化，cu和浓hno3反应失去电子作负极，a、c错；中电池总反应为2al2naoh2h2o=2naalo23h2，负极反应式为2al8oh6e=2alo4h2o，二者相减得到正极反应式为6h2o6e=6oh3h2，b正确；中cu是正极，电极反应式为o22h2o4e=4oh，d错。题型二 原电池原理的“四”个基本应用例2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()aabcdebacdbeccabdedbdcae答案b【提分秘籍】 比较金属活泼性的“三种方法”1根据原电池：一般情况下，负极大于正极。2根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。3根据金属活动性顺序表。【举一反三】 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，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()aabcdbcdabcdabcdabdc答案c题型三 化学电源的工作原理 例3lisocl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是lialcl4socl2。电池的总反应可表示为4li2socl2=4liclsso2。请回答下列问题：(1)电池的负极材料为_，发生的电极反应为_。(2)电池正极发生的电极反应为_。答案(1)锂4li4e=4li(2)2socl24e=4clsso2解析分析反应的化合价变化，可知li失电子，被氧化，为还原剂，socl2得电子，被还原，为氧化剂。(1)负极材料为li(还原剂)，4li4e=4li。(2)正极反应式可由总反应式减去负极反应式得到：2socl24e=4clsso2。【提分秘籍】化学电源中电极反应式书写的一般步骤“加减法”书写电极反应式1先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。2注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是o2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且o2生成oh，若电解质溶液为酸性，则h必须写入正极反应式中，o2生成水。3正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，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。【举一反三】 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水liclkcl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为pbso42liclca=cacl2li2so4pb。下列有关说法正确的是()a正极反应式：ca2cl2e=cacl2b放电过程中，li向负极移动c每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gpbd常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转答案d【高考风向标】1【2015新课标卷理综化学】微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ）a正极反应中有co2生成b微生物促进了反应中电子的转移c质子通过交换膜从负极区移向正极区d电池总反应为c6h12o6+6o2=6co2+6h2o【答案】a2【2015天津理综化学】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（ ）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(so42)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【答案】c【解析】由图像可知该原电池反应原理为zn+ cu2= zn2+ cu，故zn电极为负极失电子发生氧化反应，cu电极为正极得电子发生还原反应，故a项错误；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c(so42)不变，故b项错误；电解过程中溶液中zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中cu2+2e= cu，故乙池中为cu2zn2，摩尔质量m(zn2)m(cu2)故乙池溶液的总质量增加，c项正确；该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中溶液中zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡，阴离子并不通过交换膜，故d项错误；本题选c。3【2015江苏化学】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是（ ）a反应ch4h2o3h2co,每消耗1molch4转移12mol 电子b电极a上h2参与的电极反应为：h22oh2e=2h2oc电池工作时，co32向电极b移动 d电极b上发生的电极反应为：o22co24e=2co32【答案】d1(2014福建理综，11)某原电池装置如图所示，电池总反应为2agcl2=2agcl。 下列说法正确的是 ()。a正极反应为agcle=agcl b放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 c若用nacl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 d当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 解析a项，pt为正极发生还原反应：cl22e=2cl，错误；b项，放电时，左侧的电极反应式agcle=agcl，有大量白色沉淀生成，错误；c项，由于h、na均不参与电极反应，则用nacl代替盐酸，电池总反应不变，错误；d项，当电路中转移0.01 mol e时，左侧产生0.01 mol ag与cl结合为agcl沉淀，右侧产生0.01 mol cl，为保持溶液的电中性，左侧约有0.01 mol h通过阳离子交换膜转移到右侧，故左侧溶液中约减少0.02 mol离子，正确。答案d2(2014北京理综，8)下列电池工作时，o2在正极放电的是()。a.锌锰电池b.氢燃料电池c.铅蓄电池d.镍镉电池解析氢燃料电池中，负极上 h2 放电，正极上 o2 放电，a、c、d 中均不存在 o2 放电，故选b。答案b3(2014新课标全国卷，12)2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()。aa为电池的正极b电池充电反应为limn2o4=li1xmn2o4xlic放电时，a极锂的化合价发生变化d放电时，溶液中li从b向a迁移答案c4. (2014天津理综，6)已知：锂离子电池的总反应为：lixcli1xcoo2clicoo2锂硫电池的总反应为：2lisli2s有关上述两种电池说法正确的是()。a锂离子电池放电时，li向负极迁移b锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应c理论上两种电池的比能量相同d如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电解析a项，在原电池内部，阳离子应移向正极；二次电池充电过程为电解的过程，阴极发生还原反应，b项正确；c项，比能量是指这种电池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；d项，左边装置已经是放完电的电池，应为锂硫电池给锂离子电池充电。答案b5. (2014大纲全国，9)右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(mhni电池)。下列有关说法不正确的是()。a放电时正极反应为：nioohh2oeni(oh)2ohb电池的电解液可为koh溶液c充电时负极反应为：mhohh2omedmh是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高6(2014海南卷，16)锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质liclo4溶于混合有机溶剂中，li 通过电解质迁移入mno2晶格中，生成 limno2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_极流向_极。(填字母)(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。(4)mno2 可与koh和kclo3在高温下反应，生成k2mno4，反应的化学方程式为_。k2mno4在酸性溶液中歧化，生成kmno4和mno2的物质的量之比为_。解析由 li 的迁移方向可知，b为正极，其电极反应为：limno2e=limno2，a为负极，其电极反应为：li e=li，电流由b流向a。由于锂能与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。答案(1)ba (2)li mno2e=limno2(3)否锂能与水发生反应 (4)3mno26kohkclo33k2mno4kcl3h2o217(2013安徽理综，10)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水liclkcl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：pbso42liclca=cacl2li2so4pb。下列有关说法正确的是()。a正极反应式：ca2cl2e=cacl2b放电过程中，li向负极移动c每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g pbd常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转答案d8(2013江苏，9)mgh2o2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()。amg电极是该电池的正极bh2o2在石墨电极上发生氧化反应c石墨电极附近溶液的ph增大d溶液中cl向正极移动解析mgh2o2海水电池，活泼金属(mg)作负极，发生氧化反应：mg2e=mg2，h2o2在正极(石墨电极)发生还原反应：h2o22e=2oh(由于电解质溶液为中性溶液，则生成oh)，a、b项错误，c项正确；原电池电解质溶液中cl向负极移动，d项错误。答案c9(2013全国新课标，11)“zebra”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔ni/nicl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()。a电池反应中有nacl生成b电池的总反应是金属钠还原三价铝离子c正极反应为nicl22e=ni2cld钠离子通过钠离子导体在两电极间移动答案b【高考押题】 1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。下列说法中不正确的是()a由al、cu、稀h2so4组成的原电池，负极反应式为al3e=al3b由mg、al、naoh溶液组成的原电池，负极反应式为al3e4oh=alo2h2oc由fe、cu、fecl3溶液组成的原电池，负极反应式为cu2e=cu2d由al、cu、浓硝酸组成的原电池，负极反应式为cu2e=cu2答案c解析由fe、cu、fecl3溶液组成的原电池，负极材料是fe，反应式为fe2e=fe2，c错。2铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质，电池总反应：pbpbo24h2pb22h2o下列有关新型液流式铅酸蓄电池的说法不正确的是()a放电时，蓄电池由化学能转化为电能b充放电时，溶液的导电能力变化不大c放电时的负极反应式为pb2e=pb2d充电时的阳极反应式为pb24oh2e=pbo22h2o答案d3由于具有超低耗电量、寿命长的特点，led产品越来越受人欢迎。下图是氢氧燃料电池驱动led发光的装置。下列有关叙述正确的是()aa处通入氧气，b处通入氢气b该装置中只涉及两种形式的能量转化c电池正极电极反应式为o22h2o4e=4ohdp型半导体连接的是电池负极答案c解析根据电子移向，a处应通h2，b处应通o2，a错误；在该装置中化学能转化为电能，电能转化为光能、热能等，b错误；p型半导体连接的是电池正极，d错误。4某种熔融碳酸盐燃料电池以li2co3、k2co3为电解质、以ch4为燃料时，该电池工作原理见下图。下列说法正确的是()aa为ch4，b为co2bco向正极移动c此电池在常温时也能工作d正极电极反应式为o22co24e=2co答案d5锂空气电池作为新一代大容量电池而备受瞩目，其工作原理如图所示。下列有关锂空气电池的说法不正确的是()a随着电极反应的不断进行，正极附近的电解液ph不断升高b若把碱性电解液换成固体氧化物电解质，则正极会因为生成li2o而引起碳孔堵塞，不利于正极空气的吸附c放电时，当有22.4lo2(标准状况下)被还原时，溶液中有4molli从左槽移动到右槽d锂空气电池又称作“锂燃料电池”，其总反应方程式为4lio2=2li2o答案d解析电极反应式为负极：4li4e=4li正极：o24e2h2o=4oha项，根据正极反应可以判断该项正确；b项，固体氧化物能传导o2，然后和负极生成的li反应生成li2o而造成堵塞，正确；c项，根据两个电极反应式可以判断该项正确；d项应为4lio22h2o=4lioh。6利用反应6no28nh3=7n212h2o构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是()a电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极b为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜c电极a极反应式为2nh36e=n26hd当有4.48lno2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8mol答案c7液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼(n2h4)为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，koh作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是()a电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极b负极发生的电极反应式为n2h44oh4e=n24h2oc该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触d该燃料电池持续放电时，k从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜答案d8银制器皿表面日久因生成ag2s而变黑，可进行如下处理：将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝质容器中(如图)，一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是()a该处理过程中电能转化为化学能b银器为正极，ag2s还原为单质银cag2s溶解于食盐水生成了agcld铝质容器为阳极，其质量变轻答案b解析a项该处理过程是构成了原电池装置，是把化学能转化为电能，a、d都错误；由于铝比较活泼，作负极，银器为正极，ag2s还原为单质银，b正确，c错误。9(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0.2molk2feo4反应时，则在电解池中生成h2_l(标准状况)。答案(1)2h2e=h2增大甲池中：左fe，右c，乙池中：左fe，右c(2)feo4h2o3e=fe(oh)35oh6.7210某研究性学习小组根据反应2kmno410feso48h2so4=2mnso45fe2(so4)3k2so48h2o设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1moll1，溶液的体积均为200ml，盐桥中装有饱和k2so4溶液。回答下列问题：(1)此原电池的正极是石墨_(填“a”或“b”)，发生_反应。(2)电池工作时，盐桥中的so移向_(填“甲”