考点07化学能转化为电能-

考点07化学能转化为电能【核心考点梳理】一、原电池的工作原理1．概念：是将化学能转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。2．原电池的工作原理原电池总反应式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。3．原电池的构成条件(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。(2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。(3)两电极均插入电解质溶液中。(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。注意：构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。二、原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。①书写步骤A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。②常见介质常见介质注意事项中性溶液反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离酸性溶液反应物或生成物中均没有OH－碱性溶液反应物或生成物中均没有H＋水溶液不能出现O2－(2)利用总反应式书写电极反应式①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。②确定介质的酸碱性或者其它特性。=3\*GB3③按照负极反应：还原剂ne=氧化产物正极反应：氧化剂+ne=还原产物，书写电极反应式。=4\*GB3④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。三、原电池正负极的判断方法在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。【典型例题】例1．（2023春·贵州六盘水·高一校考阶段练习）图中装置能形成原电池的是A． B． C．D．【答案】B【分析】根据原电池的构成条件分析，原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。【解析】A．该图中两个电极都是金属锌，活泼性相同，构不成原电池，故A错误；B．该图中金属铜可以与硝酸银发生氧化还原反应，两个电极材料活泼性不同，可以构成原电池，故B正确；C．该图中烧杯中的液体为酒精，酒精是非电解质不导电，所以构不成原电池，故C错误；D．该装置没有形成闭合回路，构不成原电池，故D错误；故答案为B。例2．（2023春·山西吕梁·高一校联考期中）将锌片和铜片用导线连接后放入硫酸铜溶液中发生原电池反应，下列叙述正确的是A．正极质量增加 B．电子通过导线由铜片流向锌片C．铜片上有H2逸出 D．正极附近的SO浓度逐渐增大【答案】A【分析】铜、锌、硫酸铜组成的原电池中，较活泼金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极。【解析】A．正极铜离子得电子生成铜，质量增加，故A正确；B．铜、锌、硫酸铜组成的原电池中，较活泼金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，电子从负极沿导线流向正极，电子通过导线由锌片流向铜片，故B错误；C．正极铜离子得电子生成铜，铜片上没有H2逸出，故C错误；D．溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，正极附近的SO浓度逐渐减少，故D错误；故选A。【达标检测】1．用导线把锌片与铜片连接好，然后平行插入稀硫酸中(如图所示)，下列说法正确的是A．锌片是正极，Cu片上有气泡产生 B．电流方向是从锌片流向铜C．Cu片上发生还原反应 D．该装置将电能转化为化学能【答案】C【分析】由于锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌失去电子发生氧化反应，为负极，铜为正极；【解析】A．由于锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，A错误；B．电流方向是从铜片流向锌片，B错误；C．铜为正极，氢离子得到电子发生还原反应，C正确；D．该装置为原电池，工作时将化学能转化为电能，D错误；故选C。2．某小组利用如图装置研究原电池工作原理。下列叙述不正确的是A．和不连接时，铁片上会有金属铜析出B．和用导线连接时，铜片上的反应为C．无论a和b是否连接，铁片均发生还原反应D．a和b用导线连接时，溶液中向铜电极移动【答案】C【解析】A．和不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应，铁能将金属铜从其盐中置换出来，所以铁片上会有金属铜析出，故A正确；B．和用导线连接时，形成了原电池，铜作正极，发生的反应为：，故B正确；C．和不连接时，铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应，铁能将金属铜从其盐中置换出来，和用导线连接时，形成了原电池，加快了铁将金属铜从其盐中置换出来的速度，无论和是否连接，铁片均会溶解，铁片均发生氧化反应，故C错误；D．和用导线连接时，形成了原电池，为负极，为正极，铜离子移向铜电极，故D正确；答案选C。3．装置如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状况C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜【答案】D【解析】滴入CuSO4溶液后，形成原电池，Fe作负极，Ag作正极，在铁圈上：Fe－2e－=Fe2+，使铁圈质量减少；在Ag圈上：Cu2++2e－=Cu，生成的Cu附着在Ag上，使得Ag圈质量增多，铁圈质量下降，因此银圈向下倾斜，故D符合题意。综上所述，答案为D。4．某原电池的示意图如图，M、N为两种不同的常见金属，X溶液为酸溶液或碱溶液。下列说法正确的是A．若M电极为Mg，N电极为Al，则M一定为负极B．若M电极为Fe，N电极为Cu，则M一定为负极C．若M电极质量减轻，N电极质量一定增加D．若M电极质量显著减少，则M一定为负极【答案】D【解析】A．若M电极为Mg，N电极为Al，X溶液为氢氧化钠溶液，则Al为负极，负极上Al失去电子，Mg为正极，得电子，故A错误；B．若M电极为Fe，N电极为Cu，X溶液为浓硝酸，Cu能和浓硝酸反应，Cu被氧化，作负极，Al在浓硝酸中钝化，硝酸根在正极铝上得电子被还原为二氧化氮，故B错误；C．若M电极质量减轻，N电极质量不一定增加，如MgAl氢氧化钠溶液，铝为负极，镁为正极，负极生成Na[Al(OH)4]，正极生成氢气，正极质量不增加，故C错误；D．一般来说，原电池中相对活泼的一极失去电子，为原电池的负极，若M电极质量显著减少，表示M失去电子，则M一定为负极，故D正确。答案选D。5．火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时A．负极上发生还原反应 B．在正极上失电子C．阴离子由负极移向正极 D．将化学能转化为电能【答案】D【解析】A．放电时负极上Na发生氧化反应失去电子生成Na+，故A错误；B．放电时正极为CO2、碳元素化合价降低，CO2得到电子被还原，故B错误；C．放电时阳离子由负极移向正极，阳离子移向正极，故C错误；D．放电时装置为原电池，化学能转化为电能等，故D正确；故答案为D。6．有如图所示的实验装置，下列判断正确的是a电极b电极X溶液实验判断ACuZnH2SO4H+向b极迁移BZnFeH2SO4电子从Zn→Fe→ZnCAlMgNaOHa为负极，b为正极DCu石墨FeCl3a极质量减小，b极质量增加A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A.Cu、Zn、稀硫酸组成的原电池，锌较活泼，作原电池的负极，铜作原电池的正极，电解质溶液中的阳离子H＋向正极铜电极移动，即向a极迁移，A错误；B.Zn、Fe、稀硫酸组成的原电池，锌较活泼，作原电池的负极，铁作原电池的正极，电子从Zn流向Fe，但是无法再流向Zn，B错误；C.铝、镁、氢氧化钠溶液组成的原电池，电池反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，铝发生氧化反应，作原电池的负极，镁电极作原电池的正极，即a为负极，b为正极，C正确；D.铜、石墨、氯化铁溶液组成的原电池，电池反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，铜电极发生氧化反应，作原电池的负极，电极反应为：Cu2e=Cu2+，电极质量减小，石墨作原电池的正极，电极反应式为：2Fe3++2e=2Fe2+，电极质量不变，D错误；故答案选C。7．如图为铜锌原电池，下列说法不正确的是A．原电池能将化学能完全转化为电能B．电子由锌极通过导线向铜极转移C．负极反应式为：Zn2e=Zn2+D．可将硫酸溶液换成盛有硫酸铜溶液的装置【答案】A【分析】铜锌原电池中活泼金属锌作负极，发生失电子的氧化反应，铜作正极，在正极发生得电子的还原反应；【解析】A．原电池将化学能转为电能的同时，还存在其它能量形式的转化，故A错误；B．活泼金属锌作负极，发生失电子的氧化反应，电子沿导线向铜极转移，故B正确；C．活泼金属锌作负极，发生失电子的氧化反应，电极反应式：Zn2e=Zn2+，故C正确；D．将硫酸溶液换成盛有硫酸铜溶液，可以发生氧化还原反应，符合原电池构成条件，故D正确；答案选A。8．将铜片、锌片和溶液组装成原电池装置如图，当导线中有1mol电子通过时，下列说法不正确的是A．溶液中移向锌电极B．铜片作正极，其电极上的反应式为C．当锌片质量减少65g时，铜片质量增加32gD．电子由锌片通过导线流向铜片【答案】C【分析】将铜片、锌片和CuSO4溶液组装成原电池装置，Zn比Cu活泼，Zn作负极，电极反应式为Zn2e=Zn2+，Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e=Cu,据此作答。【解析】A．原电池工作时，阴离子向负极（Zn）移动，故A正确；B．Cu作正极，电极反应式为Cu2++2e=Cu，铜离子在正极得电子发生还原反应，故B正确；C．锌片质量减少=1mol，铜片质量增加1mol×64g/mol=64g，故C错误；D．原电池工作时，电子从负极（Zn）经外电路流向正极（Cu），故D正确；故选：C。9．下列说法正确的是A．甲装置能将化学能转化为电能 B．乙装置中，电子从铜片流出C．丙装置中，锌是负极反应物 D．三装置中均有气泡产生【答案】D【解析】A．甲中Zn、Cu没有形成闭合回路，不是原电池装置，不能将化学能转化为电能，A错误；B．乙装置中，锌较活泼，电子从锌片流出，B错误；C．丙装置没有形成闭合回路，锌不是负极，C错误；D．甲和丙中锌和硫酸反应，有氢气生成，乙中形成原电池，铜电极上有氢气生成，D正确；故选D。10．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg试根据上表中的实验现象回答下列问题：(1)实验1、2中，Al电极的作用是否相同？(填“相同”或“不同”)。(2)在实验3中，铝作极，其电极反应式为；该电池总反应方程式为。(3)实验4中的铝作极，试解释原因：。【答案】(1)不同(2)负Al3e=Al3+2Al+