高考化学考点解析全程复习考点：原电池原理及应用教案

高考化学考点解析全程复习考点：原电池原理及应用

1.复习重点

1.原电池的电极名称及电极反应式，

2.对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，

3.原电池原理的应用。

4.其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。

2.难点聚焦

［复习提问］氧化还原反应的特征（答）元素化合价发生升降

复习间知识，引入新知识。温故而知

是什么？

新

氧化还原反应的本质是什么？（答）电子的转移

［多媒体展示］原电池在当今生产、从教材中吸取信息，重视教材、阅读

观看屏幕

生活和科技发展中广泛的用途教材，培•养学生紧扣教材的思想

［讲述］尽管这些电池大小、用途、

功效各有不同，但设计原理是相同提出课题

的

第四节原电池原理及其应用

—•、原电池原理

（答）发出耀眼的强光，同

［设问］Mg条在空气中燃烧现象如

时放出大量的热

何？过程中发生的能量变化有哪帮助学生树立能量转化观点

（答）化学能转变为光能、

些？

化学能转变为热能

［讲述］这是一个氧化还原反应，

Mg直接失电子给氧，设想如果把

Mg失去的电子通过导线递给氧，

提出设想，激发学生学习的兴趣和求

在导线中不就有电流产生吗？该学生思考

知欲

过程就是化学能转变成电能了。

那么到底通过何种途径、何种装

置来实现这种转变呢？

原电池装置是将化学能转变为电

能的装置

原电池装置就是帮助我们来实现这种转变的装置

［分组实验］

［1］锌粒放入稀硫酸中

［2］铜片放入稀硫酸中动手实验

培养学生的动手能力.敏锐的观察力，

［3］锌粒放在铜片上一起浸入稀描述现象

提高学生分析、斛决问题的能力，产

硫酸中分析讨论

密的遗_属推理能力

［4］锌粒、铜片用导线连在灵敏电现象解释

流计上

［5］用干电池证明［4］的正负极

［多媒体动画模拟］锌、铜原电池变微现现象为直观生劫，便于学生拿

学生观察、分析、填表

原理提

［多媒体动画模拟］原电池组成实

验装置的改变：

a、溶液相同，电极变化：

-r®_i一

m|LAZn1

、——

森HzSO.橘H2sOv

b、耳工极相［司，溶液变化:思考：原电池装置构成必须培系学生类比，归纳、总结的自主学

r^i..

hT’一具备哪些条件？习的能力

C«ZiO-

KaOHCvSO.

C、困7路：

CT寮Zn1c.

M皿--u

*Hso.411Hts0,

［板书］原电池组成条件：r

1(-)较活泼的金属

(a)电极I

〔(+)较不活泼的金属或非金属培养学生分析问题的能力

(b)电解质溶液

(c)闭合回路

从以上讨论的原电池装置中我们来总结吓：原电池原理

原电池原理：

FT

负极止极

培养学生分析、归纳能力

（导线）

流出电子流入电子

发生氧化反应发生还原反应

［设问］那么电极上的反应如何写？书写时要注意什么？

练电极反应式和电池总反

［讲述］以Zn-Cu原电池为例展调注意点，作业规范化。

成

电极反应：(-)Zn-2e=Zn2+训练基本功，培■养学生鼠好的学习习

练：Zn-Ag-CuSO.,

+

(+)2H+2e=H21愦。

电池总反应：Zn+2H三比t+Zn2+

宏观上我们看到了两极上的变

化，从微观上我们再来探讨一下

［多媒体动画模拟］原电池中的微

粒运动

微粒流向：学生分析透过现象看本质

外电路：

电子：负极导线正极

内电路：

离子：阳离子向正极移动

［小结］原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入总结本节课内衮，起到突出重点，看

电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。尾呼应作用。

［投影练习］结合原电池条件，将学生分析、练习巩固和应用，场券学生的知识迁移能

Fe+Cu2'=C+Fe2*设计成一个原电池力和发散能力

［作业］1、课本P108（一）（1）（3）（三）12、练习册P11318题

［家庭实验］1、制作一水果电池培泰学生动手能力和斛决生活中实际

2、拆开•节废旧干电池，观察其构造问题的能力

［研究性学习课题］调查常用电池的种类，使用范围及电池中氧化培养学生综合问题能力，使学生了斛

社会、关心生活，关注环境，增强主

剂和还原剂，了解回收废电池的意义和价值。人翁意识。

板书设计

-、原电池原理

1、定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置

2、构成要素

<-)较活泼的金属

(a)电极-

1(+)较不活泼的金属或非金属

(b)电解质溶液

(c)闭合回路

3、原电池原理：电子

负极正被

活泼的一极(导线)不活泼的一极

流出电子流入电子

发生氧化反应发生还原反应

(1)电极反应Zn-2e=Zn2+2H++2e=H2t

+2+

(2)电池总反应Zn+2H=H21+Zn

(3)、微粒流向：外电路：电子：负极—►导线一►正极

内电路：离子：阳离子向正极移动

小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能

转换为电能的装置。

3.例题精讲

1.确定金属活动性顺序

例1.(1993年上海高考化学题)有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，

浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；

将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它

们的金属活动性由强到弱的顺序为()

A.D>C>A>BB.D>A>B>C

C.D>B>A>CD.B>A>D>C

解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说

明B为正极，金属活动性A>B。另可比较出金属活动性D>A,B>C。故答案为B项。

2.比较反应速率

例2.(2000年北京春季高考化学题)100mL浓度为2mol的盐酸跟过量的锌片反

应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是()

A.加入适量的6mol•L'的盐酸

B.加入数滴氯化铜溶液

C.加入适量蒸储水

D.加入适量的氯化钠溶液

解析：向溶液中再加入盐酸，H,的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。加入氯

化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，

生成H?的总量决定于盐酸的量，故B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中

H.浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。本题答案为B项。

3.书写电极反应式、总反应式

例3.(2000年全国高考理综题)熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，

可用Li2cQ,和Na£0s的熔融盐混合物作电解质，C0为阳极燃气，空气与C02的混合气体为

阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：

2

阳极反应式：2C0+2C03-4e==4C02

阴极反应式：,

电池总反应式：。

解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中C0为还原剂，空气中02

为氧化剂，电池总反应式为：20)+0k=20)2。用总反应式减去电池负极(即题目指的阳极)

反应式，就可得到电池正极(即题目指的阴极)反应式：Oz+2C()2+4e==2C0?。

4.分析电极反应

例4.(1999年全国高考化学题)氢银电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代

会产生污染的铜银电池。氢保电池的总反应式是：

(l/2)H2+NiO(OH)岁］、Ni(0H)2

根据此反应式判断下列叙述中正确的是()

A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B.电池放电时，保元素被氧化

C.电池充电时，氢元素被还原

D.电池放电时，比是负极

解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

根据氢银电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，

因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)z都会溶解。这样可写出负极反应式：H?+20H-2e==

2H4,Hz为负极，附近的pH应下降。放电时银元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元

素由+1价变为0价，被还原。故答案为C、D项。

例5.(2000年全国高考理综题)钢铁

发生电化学腐蚀时，负极发生的反应()

A.2H'+2e==H2B.2H20+02+4e==40H

2

C.Fe-2e==Fe*D.40H>4e=2H20+02

解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶

有或CO2等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：

Fe-2e==Fe",正极反应为：2Hz0+0z+4e=40H；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应

为：Fe-2e==Fe2',正极反应为：2H'+2e==Hz。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案

为C项。

5.判断原电池的电极

例6.（2001年广东高考化学题）锲镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，

法由in，-Cd（OH）2+2Ni（OH）2酱Cd+2NiO（OH）+2H2O

匕的充放电反应按下式进仃：放电

由此可知，该电池放电时的负极材料是（）

A.Cd（Oil）2B.Ni（OH）2

C.CdD.NiO（OH）

解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价,

失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。本题答案为C项。

例7.（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）

A.阴极B.正极C.阳极D,负极

解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn>Cu,

故Zn为负极。答案为D项。

6.原电池原理的综合应用

例8.（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，

下列叙述不正确的是（）

3.___1

三--飞-三

氢气人口氧气人口

4r

a电极电解液b电极

A.a电极是负极

B.b电极的电极反应为:40H-4e==2H2O+O2t

C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H2-4e==4H.,

b极为正极，其电极反应为：0H2&0+4e==40H,电池总反应式为：2H?+（）2==2H20。Hz为还原

剂，Oz为氧化剂，4、0z不需全部储藏在电池内。故答案为B项。

例9.（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到

广泛应用。锌一镒碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：

Zn(s)+2Mn02(s)+H20(l)==

Zn(0H)2(s)+Mn203(s)

下列说法错误的是()

A.电池工作时，锌失去电子

B.电池正极的电极反应式为：2MnOKs)+H2O(l)+2e==MnzO3(s)+2OH(aq)

C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g

解析：该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：

Zn(s)+20H(aq)-2e=Zn(OH)2(s),用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：

2MnO2(s)+H20(1)+2e-=Mn203(s)+20H-(aq)eZn为负极,失去电子，电子由负极通过外电路

流向正极。ImolZn失去2mol电子，外电路中每通过0.2mol电子,Zn的质量理论匕减小6.5g。

故答案为C项。

4.实战演练

-选择题

1.(2003年春季高考理综题)家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此

变化过程中不发生的化学反应是

A.4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3I

B.2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2I

C.2H2O+C)2+4e===4OH

D.Fe_3e===Fe3'

2.(2000年上海高考题)随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问

题被提到议事日程，其首要原因是

A.利用电池外壳的金属材料

B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子污染土壤和水源

C.不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品

D.回收其中的石墨电极

3.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol•Li的食盐溶液中，可能出现的现象是

A.铁棒附近产生OH—B.铁棒被腐蚀

C.石墨棒上放出Cl2D.石墨棒上放出Ch

4.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2)不能实现该反应的原电池组成

是

A.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为FeCl3溶液

B.正极为碳,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液

C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SCU)3溶液

D.iE极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSC>4溶液

5.生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池,

下列有关判断正确的是

A.负极发生的电极反应可能是：02—4€-+240===40丁

2

B.正极发生的电极反应可能是：O2-4e===20

C.负极反应主要是C6HI2O6生成CO2或HCOJ

D.正极反应主要是C6Hl2。6生成CO2或CO，

6.以下现象与电化腐蚀无关的是

A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿

B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈

D.银制奖牌久置后表面变暗

7.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了

多种锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2===LiMnO2。若该电池提供5库仑

（C）电量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量Li:7;MnO2：87,电子

电量取1.60X1O-I9C）

A.3.2X103gB.7X104g

C.4.52X10^3gD.4.52X10^2g

8.据报道，美国正在研究的新电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等

优点，其电池反应为2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是

A.锌为正极，空气进入负极反应

B.负极反应为Zn-2e===Zn2+

C.正极发生氧化反应

D.电解液肯定不是强酸

9.将两个箱电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CE和。2，即构成CH4燃料电池。

已知通入CH4的,极，其电极反应式是：CEU+lOOFT—80==CO『+7H2。;通入。2的另

一极，其电极反应是：。2+240+4广===40{,下列叙述不正确的是

A.通入CH,的电极为负极

B.正极发生氧化反应

C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动

D.该电池使用一段时间后应补充KOH

二、非选择题（共55分）

10.（10分）如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝

缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。

铁圈银匿

（1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）。

A.铁圈和银圈左右摇摆不定

B.保持平衡状态不变

C.铁圈向下倾斜

D.银圈向下倾斜

（2）产生上述现象的原因是.

11.（10分）（2000年全国高考理综卷）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到

重视，可用Li2c。3和Na2cCh的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混

合气为阴极燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：

阳极反应式：2co+2C0；-——>4CO2+4e^

阴极反应式：_________________________________________

总电池反应式：_______________________________________

KOH

12.（10分）（1）今有反应2H2+。2==2比0构成了燃料电池，则负极通的应

是,正极通的应是。电极反应式为：负极,正

极：.

（2）如把KOH改为稀H2sCh做电解质，则电极反应式为：负极,正

极。两电极附近溶液的pH各有何变化？

（3）如把氏改为CPU、KOH做导电物质，则电极反应式为：负极,正

极。

13.（12分）下表数据是在某高温下，金属镁和银分别在氧气中进行氧化反应时，在金

属表面生成氧化薄膜的实验记录：

反应时间t/h1491625

MgO层厚y/nm0.05〃0.20a0.45。0.80。1.25a

NiO层厚y'/nmB2b3b4b5b

注：a和b均为与温度有关的常数。

请填空回答：

（1）金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示，其理由

是。

（2）金属氧化膜的膜厚y跟时间t所呈现的关系是（填“直线”“抛物线”“对数”或

“双曲线”）：MgO氧化膜厚y属_________型，NiO氧化膜厚<属_______________型。

（3）Mg与Ni比较，哪一种金属更具有耐腐蚀性,其理由

是<>

14.（8分）电池在人们的日常生活、工农业生产、教学科研等各个方面具有广泛的应用。

电池按不同的划分标准可以划分为不同的种类，应用最广泛的是电化学电池。

（1）电化学电池能够把能转化为能。电化学电池的工

作原理是的迁移扩散和电化学反应。下列属于电化学电池的

有O

①蓄电池②锌锦电池③充电电池④一次性电池

（2）电化学电池的组成可以表示为：（一）负极材料IIAll正极材料（+）。A表

示，离子在A中的电阻比电子在金属中的电阻.，对于不漏

电的电池电子在A中的电阻为。

（3）1991年Sony公司首次推出商品化的锂离子电池，此后锂离子电池的厂家如雨后

春笋般在全世界出现，锂离子电池的品种和数量也在逐年增加。锂离子电池的电压高，单个

电池的电压是3.6V,锂离子电池的正极材料是锂的过渡金属氧化物（例如LiCoCh）混以一

定量的导电添加物（例如C）构成的混合导体，负极材料是可插入锂的碳材料。

①锂在元素周期表中位于第周期，第______________主族。

②锂离子电池所用的正负极材料都是不污染环境的无毒无害物质，属于绿色能源。而镉

银在生产过程中污染环境。（作为密封电池无毒无害可以放心使用）镉保电池的有毒物质

是，它作为电池的极。

15.(5分)关于“电解氯化铜溶液时的pH变化”问题，化学界有以下两种不同的观点:

pH与时间关系图

观点一是：“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH升高。

观点二是：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH

的