2017届一轮 原电池.doc

原电池新型化学电源一、原电池的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。二、原电池的构成条件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：(1)电解质溶液；(2)两电极直接或间接接触；(3)两电极插入电解质溶液中。三、原电池的工作原理如图是两种锌铜原电池示意图：1反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电池反应ZnCu2=Zn2Cu2.原电池中的三个方向(1)电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；(2)电流流动方向：从正极沿导线流向负极；(3)离子迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。2下列示意图中能构成原电池的是()例1(2015高考全国卷，11，6分)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C6H12O66O2=6CO26H2O原电池正、负极的判断方法1(教材改编)判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)所有的氧化还原反应都能设计成原电池。()(2)只有金属才能作原电池的电极。()(3)原电池的两极中较活泼的金属一定为负极。()(4)锌铜原电池工作时，外电路电子由负极流向正极。()(5)在原电池中，电子流出的一极是负极，被还原。()(6)原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能。()2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(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3如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项MNPAZnCu稀H2SO4BCuFe稀HClCAgZnAgNO3溶液DZnFeFe(NO3)3溶液4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原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1)只有自发进行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。 考点二盐桥原电池的应用一、盐桥的组成和作用1盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。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。二、单池原电池和盐桥原电池的对比1相同点正负极、电极反应、总反应、反应现象均相同。负极：Zn2e=Zn2，正极：Cu22e=Cu，总反应：ZnCu2=CuZn2。2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。3关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。1(2016北京丰台区高三)有关下图所示原电池的叙述不正确的是()A电子沿导线由Cu片流向Ag片B正极的电极反应式是Age=AgCCu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液2如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，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端低盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。例2(2016龙岩检测)某学习小组的同学查阅相关资料知，氧化性：Cr2OFe3，设计了如图所示的盐桥原电池。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()A甲烧杯的溶液中发生还原反应B乙烧杯中发生的电极反应为2Cr37H2O6e=Cr2O14HC外电路的电流方向是从b到aD电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯题组一对盐桥原电池原理的考查1(教材改编)根据下图，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=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2题组二平衡移动与盐桥作用2(2016浙江六校联考)将反应IO5I6H3I23H2O设计成如下图所示的原电池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针发生偏转，一段时间后，电流计指针回到零，再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，电流计指针再次发生偏转。下列判断不正确的是()A开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应B开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D两次电流计指针偏转方向相反1设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)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的反应速率加快。4用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。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。1四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是()ABC D2某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3比较金属活动性强弱的三种方法(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。例3等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量同浓度的稀硫酸，同时向a中加入少量饱和CuSO4溶液，发生反应生成氢气。用下列各图表示生成氢气的体积(V)与时间(t)的关系，其中最合理的是_，作出选择的理由是_。1(2015高考安徽卷)常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。图1图20t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的H向_极移动。t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。2(2016开封高三调研)如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为X外电路YB若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY考点四化学电源及电极反应式的书写酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O四、电极反应式书写的步骤和规律1燃料电池电极反应式的书写写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。例如：甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为CH42O2=CO22H2OCO22NaOH=Na2CO3H2O式式得燃料电池总反应式为CH42O22NaOH=Na2CO33H2O。写出电池的正极反应式。根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O24H4e=2H2O。(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O22H2O4e=4OH。(3)固体电解质(高温下能传导O2)环境下电极反应式：O24e=2O2。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O22CO24e=2CO。根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应式电池正极反应式电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。1分别写出甲烷燃料电池在下列环境下的电极反应式。(1)在酸性条件下燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O；燃料电池正极反应式：O24H4e=2H2O；则燃料电池的负极反应式为_。(2)在碱性条件下燃料电池总反应式：CH42O22OH=CO3H2O；燃料电池正极反应式：O22H2O4e=4OH；则燃料电池的负极反应式为_。(3)在固体电解质(高温下能传导O2)环境下燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O；燃料电池正极反应式：O24e=2O2；则燃料电池的负极反应式为_。(4)在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O；燃料电池正极反应式：O22CO24e=2CO；则燃料电池的负极反应式为_。2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4(2015高考江苏卷)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是()A反应CH4H2O3H2CO，每消耗1 mol CH4转移12 mol电子B电极A上H2参与的电极反应为H22OH2e=2H2OC电池工作时，CO向电极B移动D电极B上发生的电极反应为O22CO24e=2CO3(2016宁波高三十校联考)肼(N2H4)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。下列说法中，不正确的是()A该电池放电时，通入肼的一极为负极B电池每释放1 mol N2转移的电子数为4NAC通入空气的一极的电极反应式是O22H2O4e=4OHD电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将不变4一种光化学电池的结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s)Ag(s)Cl(AgCl)Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，Cl(AgCl)eCl(aq)。下列说法正确的是()A光照时，外电路电流由Y流向XB光照时，Pt电极上发生的反应为2Cl2e=Cl2C光照时，Cl向Ag电极移动D光照时，电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)5(2014高考北京卷)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6(2016石家庄高三模拟)结合如图所示装置，下列说法正确的是()A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2B装置和装置中正极反应均是O22H2O4e=4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大7由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_(金属用对应字母表示)。(2)装置乙中正极的电极反应式是_。(3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。一、选择题1下列过程属于化学能转化为电能的是()A行人踩踏发电瓷砖(原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电)BiPhone 6s手机电池放电C汽车发电机中汽油燃烧D氢氧化钠与盐酸反应解析：选B。A选项，动能转化为电能，错误；B选项，化学能转化为电能，正确；C选项，化学能转化为动能，错误；D选项，化学能转化为热能，错误。2下列有关电化学知识的描述正确的是()A任何氧化还原反应都可设计成原电池B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥可以装有含琼胶的KCl饱和溶液C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，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极D理论上，任何能自发进行的且能放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池解析：选D。理论上，任何能自发进行且放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池，故A错、D正确；B项中会发生反应：KClAgNO3=AgClKNO3，生成的AgCl会使盐桥中溶液的导电性减弱，所以不能使用KCl饱和溶液，可换成KNO3饱和溶液，B错；铁遇到冷的浓硝酸会发生钝化，构成原电池时铁作正极、铜作负极，C错。解析：选B。锌锰电池，正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH，MnO2在正极放电，A错误。氢燃料电池，正极反应(酸性条件下)：O24H4e=2H2O，O2在正极放电，B正确。铅蓄电池，正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O，PbO2在正极放电，C错误。镍镉电池，正极反应：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH，NiOOH在正极放电，D错误。4下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 gD氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析：选C。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小，C不正确。5一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al3ClO2OH=3Cl2AlOH2O。下列说法不正确的是()A该电池的优点是电极材料和电解质用完后方便更换B该电池发生氧化反应的是金属铝C电极的正极反应式为3ClO3H2O6e=3Cl6OHD当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为1.8061023解析：选D。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后方便更换，A正确；金属铝是原电池的负极，发生氧化反应，B正确；在正极上发生还原反应，电极反应为3ClO3H2O6e=3Cl6OH，C正确；电子只能流经导线，不能流经电解质溶液，D不正确。6利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是()A铝罐将逐渐被腐蚀B炭粒和炭棒上发生的反应为O24e=2O2C炭棒应与玩具电机的负极相连D该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量都会减轻解析：选A。炭棒、铝罐、盐水构成了原电池，较活泼的Al作电源负极，与玩具的负极相连，逐渐被腐蚀，A对，C错；B选项中正确的反应为O22H2O4e=4OH，则炭棒和炭粒的质量不会改变，D错。7一种光化学电池的结构如图所示，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s)Ag(s)Cl(AgCl)Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，Cl(AgCl)eCl(aq)。下列说法正确的是()A光照时，外电路电流由Y流向XB光照时，Pt电极上发生的反应为2Cl2e=Cl2C光照时，Cl向Ag电极移动D光照时，电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)解析：选D。该装置是原电池，光照时，涂在银片上的氯化银先见光分解生成Ag和Cl(AgCl)，然后Cl(AgCl)在银电极上得电子发生还原反应，所以涂有AgCl的银片作正极，Cu在铂电极上失电子发生氧化反应，铂作负极。光照时，Cu在铂电极上失去电子，电子经导线流向X，电流方向与电子的流向相反，所以外电路电流从X流向Y，A项说法错误；光照时，铂电极上发生的反应为Cue=Cu2，B项说法错误；原电池中阴离子移向负极，该电池中铂作负极，所以氯离子向铂电极移动，C项说法错误；光照时，正极上AgCl分解产生的氯原子得电子发生还原反应，负极上Cu失电子发生氧化反应，所以电池总反应为AgCl(s)Cu(aq)Ag(s)Cu2(aq)Cl(aq)，D项说法正确。解析：选D。装置中，由于Zn比Fe活泼，所以Zn作原电池的负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；Fe作正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH。由于正极有OH生成，因此溶液的pH增大。装置中，Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2；Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2。正极由于不断消耗H，所以溶液的pH逐渐增大。据此可知A、B错，D正确。在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，所以C错误。9如图是将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，下列说法不正确的是()A该装置将化学能转化为电能B催化剂b表面O2发生还原反应，其附近的溶液酸性增强C催化剂a表面的反应是SO22H2O2e=SO4HD若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为815解析：选B。A项，该装置没有外加电源，是一个原电池，能把化学能转化为电能，正确；B项，催化剂b表面O2发生还原反应生成H2O，消耗H，其附近溶液酸性减弱，错误；C项，催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸，电极反应式为SO22H2O2e=SO4H，正确；D项，催化剂a处的反应为SO22H2O2e=SO4H，催化剂b处的反应为O22H2e=H2O，则总反应式为SO2H2OO2=H2SO4。设加入的SO2为x g，H2O为y g。则生成硫酸的质量为 g，水的质量变化为 g，因得到硫酸的浓度为49%，故有，可得xy815，正确。二、非选择题解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性AB；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性BC；丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，活泼性DA，随着H的消耗，pH变大。答案：(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)变大(4)DABC11如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。(1)当电解质溶液为稀硫酸时，Fe电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。当电解质溶液为NaOH溶液时，Al电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。(2)若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则Fe电极是_(填“正”或“负”)极，其电极反应式为_。解析：(1)电解质溶液是稀硫酸时，Al电极是负极，Fe电极是正极，正极反应式为2H2e=H2。当电解质溶液是NaOH溶液时，铝与NaOH溶液反应，而Fe不与NaOH溶液反应，故铝作原电池的负极，电极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O。(2)把铝改为锌，用浓硝酸作电解质溶液，铁遇浓硝酸发生钝化，则Fe电极是正极，Zn电极是负极，Fe电极上的电极反应式为NO2He=NO2H2O。答案：(1)正2H2e=H2负Al3e4OH=AlO2H2O(2)正NO2He=NO2H2O12(2016天津联考)金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。(1)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、联想电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是_(多选)。A降低成本B增强美观C利于散热D增加强度E增加运算速度(2)某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。一段时间后，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为_。解析：(1)镁铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上镁铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然镁铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；镁铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。(2)铝能