高考化学考点突破训练 6.2原电池的工作原理.doc

原电池的工作原理题组训练1(2013新课标全国)“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解析该电池总反应为：2nanicl2=2naclni，因此有nacl生成，a项正确；电池总反应为na还原ni2，b项错误；正极为nicl2发生还原反应：nicl22e=ni2cl，c项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，d项正确。答案b2(2013新课标全国)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了ag2s的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()a处理过程中银器一直保持恒重b银器为正极，ag2s被还原生成单质银c该过程中总反应为2al3ag2s=6agal2s3d黑色褪去的原因是黑色ag2s转化为白色agcl解析根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为2al6e=2al3；银器作正极，电极反应为3ag2s6e=6ag3s2；继而al3和s2发生互相促进的水解反应：2al33s26h2o=2al(oh)33h2s，故原电池的总反应为3ag2s2al6h2o=6ag2al(oh)33h2s，故c项错误。黑色褪去的原因是ag2s被还原为ag，此过程中银器质量逐渐减小，故a、d项错误，b项正确。答案b3(2013安徽)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，指针不偏转解析正极上发生还原反应，a项错误；放电过程中li向正极移动，b项错误；由电池总反应式可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol pb，质量为10.35 g，c项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转。答案d4(2014郑州质检)co无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因co中毒而失去生命。一种co分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇氧化钠，其中o2可以在固体介质nasicon中自由移动。下列说法中错误的是()a负极的电极反应式为coo22e=co2b工作时电极b作正极，o2由电极a向电极b移动c工作时电子由电极a通过传感器流向电极bd传感器中通过的电流越大，尾气中co的含量越高解析正极为电极b，电极反应式为o24e=2o2，负极co失电子，需要与o2结合，故o2由电极b向电极a移动，b项错误。答案b5如图是某同学设计的一个简易的原电池装置，回答下列问题。(1)若a为镁、b为cucl2，则正极材料为_，负极上的电极反应式为_。(2)若a为镁、b为naoh，则mg极上发生_反应(填“氧化”或“还原”)，负极上的电极反应式为_。(3)若a为铜、b为浓硝酸，则电流的方向为_，正极上的电极反应式为_。(4)上述事实表明，确定原电池中电极的类型时，不仅要考虑电极材料本身的性质，还要考虑_。解析(1)镁、铝均能与cucl2溶液反应，但镁比铝活泼，故镁失去电子作负极。(2)铝能与naoh溶液反应而镁不能，铝作负极失去电子变成alo，电极反应式为al3e4oh=alo2h2o。(3)常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故铜失去电子作负极，正极上是no得到电子生成no2。答案(1)almg2e=mg2(2)还原al3e4oh=alo2h2o(3)铝铜2hnoe=h2ono2(4)电解质的性质归纳总结1.原电池工作原理的4个易失分点(1)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。(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。(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。2原电池正、负极判断方法说明原电池的正极与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。考点2 原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀h2so4反应时加入少量cuso4溶液能使产生h2的速率加快。2寻求和制造干电池和蓄电池等化学电源3比较金属活动性强弱例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀h2so4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性ab。4设计化学电池例如：以2fecl3cu=2fecl2cucl2为依据，设计一个原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极。电极反应式：负极：cu2e=cu2；正极：2fe32e=2fe2。(2)确定电极材料。如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如h2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。(3)确定电解质溶液。一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用fecl3溶液作电解液。(4)构成闭合回路。题组训练6.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ca、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()aabcdebacdbeccabde dbdcae解析金属与稀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：acdbe。答案b7把适合题意的图象填在横线上(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，则图象是_。解析加入cuso4溶液，zn置换出cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中zn减少，h2体积减小；(2)中由于h2so4定量，产生h2的体积一样多；(3)当把cuso4溶液改成ch3coona溶液时，由于ch3cooh=ch3cooh，a中c(h)减少，反应速率减小，但产生h2的体积不变，所以c项正确。答案(1)a(2)b(3)c8(2013广东)(1)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。完成原电池甲的装置示意图(如图所示)，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。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_。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_。(2)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(1)的材料中应选_作阳极。解析(1)因为题给图中电子流向为从左到右，故左侧为原电池的负极，右侧为正极；所以设计原电池时可以在左侧烧杯内盛放znso4溶液，电极选用锌片，右侧烧杯内放cuso4溶液，电极选用铜片。由所给的电极材料可知，当铜片作电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是负极逐渐溶解。以zn和cu作电极为例，如果不用盐桥则除了发生电化学反应外