一轮复习原电池资料

原电池化学电源点面导图考向分析本节高考重点考查：(1)原电池原理；(2)电极反应的书写；(3)新型化学电源分析。多以选择题呈现，预计2015年将以传统选择题为主，题目选材会更加新颖。基于此，我们在复习时注重从原电池原理角度分析新型化学电源，以“负极氧化正还原”原则从理论上进行分析。一、原电池1．概念：把化学能转化为______的装置。2．工作原理：(以锌—铜原电池为例)电能电极名称负极正极电极材料____片____片电极反应___________________________________反应类型______反应______反应电子流向由____片沿导线方向流向铜片电池反应方程式___________________________锌铜Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu氧化还原锌Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu3.构成条件1．(填一填)下列装置可以形成原电池的是________，并写出形成原电池的电极材料及电极反应式：正极：________________；负极：________________。铜片：Cu－2e－=Cu2＋B银片：2Ag＋＋2e－=2Ag二、常见的化学电源1．一次电池(以碱性锌锰电池为例)总反应为：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2负极：_____________________________。正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－2．二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)23．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式—————————————————————————正极反应式—————————————————————————————————电池总反应式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－2H2＋O2=2H2O2．(画一画)请画出可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极连接方式。【答案】可充电电池充电时的电极接法为：3．(选一选)下列有关电池的叙述不正确的是()A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极B1．正、负极的判断判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极。(2012·中山华侨中学质检)图甲和乙是双液原电池装置。回答下列问题。(1)甲池中的正极反应为________，乙池的负极反应为________。(2)盐桥的作用是________、并________。(3)乙图当有1mol电子通过外电路时，正极有________gAg析出。【答案】(1)Co2＋＋2e－===CoCo－2e－===Co2＋(2)形成闭合回路保持两边溶液电中性(3)1081．Li－SOCl2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LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。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________________________。锂Li－e－===Li＋2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：1．首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应。2．根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。(1)电极材料的选择一般电池中的负极能够与电解质溶液反应，因此负极一般是活泼的金属材料。正极和负极之间只有产生电势差，电子才能定向移动，所以正极和负极一般不能用同一种材料。两个电极的构成分为以下四种情况：原电池的设计①活动性不同的两种金属。例如，锌铜原电池中，锌板作原电池的负极，铜板作原电池的正极。②金属和非金属。例如，锌锰干电池中，锌片作原电池的负极，石墨棒作原电池的正极。③金属和化合物。例如，铅蓄电池中，铅板作原电池的负极，二氧化铅作原电池的正极。④惰性电极。例如，氢氧燃料电池中，两电极均可用Pt。(2)电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。3．按要求画出原电池装置图。如根据以下反应设计的原电池：原理装置图化学反应：CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu电极反应：负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu(1)自发进行的氧化还原反应不一定都能设计成原电池，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O等。(2)原电池中的电解质溶液不一定参与反应，如氢氧燃料电池中，电解质溶液不参与反应。铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_______________________________________。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：______________________________________；负极反应：_______________________________________。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋2．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂—KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()①在外电路中，电流由铜电极流向银电极；②正极反应为：Ag＋＋e－===Ag；③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作；④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同。A．①②B．②③C．②④D．③④C热点探究——新型化学电源分析探究高考中的新型电池，有“氢镍电池”、“高铁电池”、“锌—锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题，由于题材广、信息新、陌生度大，所以，大多数考生对这类试题感到难，而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主要考查的是学生迁移应用的能力。具体有以下几种考查角度：1．新型电池“放电”时正、负极的判断新型电池负极材料元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质正极材料元素化合价降低的物质发生还原反应的物质2．新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反应—较简单一极电极反应式＝较复杂一极电极反应式的方法解决。3．新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。4．新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电；再判断正、负极或阴、阳极，进而可确定离子的移动方向。(2012·惠州高三第三次调研)镍氢充电电池(Ni－MH，KOH作为电解液)已经开始用于汽油/电动混合动力汽车上，该电池的总反应方程式如下：Ni(OH)2＋MNiOOH＋MH(M表示储氢合金)，下列叙述正确的是()A．放电时正、负极附近溶液的pH均不变B．放电时正极材料为MH，发生氧化反应C．充电时阳极反应为：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2OD．放电时每转移1mol电子，负极有1molNiOOH被还原放电时正极电极反应：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－负极电极反应：MH＋OH－－e－===M＋H2O，A选项正极附近溶液的pH增大、负极附近溶液的pH减小，故错误。【答案】C新型电源从原理上遵循“氧化反应在负极，还原反应在正极”。不可被“新面孔”而蒙蔽，手足无措。北京市政府规定，必须使用以氢氧燃料电池为动力源的公交车才能在北京市运行，以淘汰汽油公交车。质子交换膜燃料电池常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂为催化剂，导电离子是H＋。下列对该燃料电池的描述正确的是()①正极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O②负极反应式为：2H2－4e－===4H＋③总反应式为：2H2＋O2=====点燃2H2O④氢离子通过电解质向正极移动A．①②③B．②③④C．①②④D．①②③④【解析】根据原电池的反应原理，负极发生氧化反应：2H2－4e－===4H＋；正极发生还原反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。所以总反应中，条件不是点燃，而是铂做催化剂，其总反应式为2H2＋O2=====Pt2H2O。负极产生的氢离子通过电解质溶液流向正极。C高考题组一原电池工作原理1．(2011·北京高考)结合下图判断，下列叙述正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀【解析】A项两个装置都是原电池，负极都是活泼金属，根据原电池原理可知，原电池对正极起到了保护作用，故A正确；B项Ⅰ中的负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，故B错误；C项Ⅱ中的正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故C错误；D项Ⅰ中不能生成蓝色沉淀。【答案】A2．(2011·海南化学样卷)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是__________；(2)银电极为电池的____极，发生的电极反应为___________；X电极上发生的电极反应为_________________________；(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。铜AgNO3溶液正Ag＋＋e－=AgCu－2e－=Cu2＋铜银高考题组二新型化学电源3．(2011·全国新课标高考)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是()A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2OC4．(2011·安徽高考)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgClB．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C．Na＋不断向“水”电池的负极移动D．AgCl是还原产物【解析】由电池总反应式可知，Ag在负极失去电子，生成氧化产物AgCl，每生成2molAgCl，