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考点2考点1目录ONTENTSC微专题234第六章化学反应与能量第21讲原电池化学电源5[做真题•对接高考]课时作业【考纲要求】1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。[知识梳理]抓基础夯实必备知识1．概念：把化学能转化为电能的装置。2．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。3．工作原理(以铜锌原电池为例)(1)工作原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向极，Cl－移向极Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu氧化反应还原反应正负(2)两种装置的比较①盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。②装置Ⅰ中Zn与Cu2＋直接接触，会有部分Zn与Cu2＋直接反应，化学能转化为热能，造成能量损耗；装置Ⅱ中，Zn在负极区，Cu2＋在正极区，不存在Zn与Cu2＋的直接反应而造成能量损耗，电流稳定，且持续时间长。■多维思考·查漏补缺一、思维诊断——易错易混辨析(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(3)用Mg、Al分别作电极，用NaOH溶液作电解液构成的原电池，Mg为正极()(4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生()(5)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()(6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极()(7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()(8)由于CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池()答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√(8)×二、深度思考——提升思维能力1．下面装置中，能构成原电池的是________(填序号)。答案：②④⑥⑦⑨2．原电池正负极的判断方法(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为________极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为________极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由________极流向________极；电子由________极流向________极。(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向________极，阴离子移向________极。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的________极失电子发生氧化反应，其________极得电子发生还原反应。(5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为________极，增重或有气体逸出的一极为________极。答案：(1)负正(2)正负负正(3)正负(4)负正(5)负正[题组设计]练题组提高解题能力题组1原电池的工作原理1.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()MNPAZnCu稀H2SO4BCuFe稀HClCAgZnAgNO3溶液DZnFeFe(NO3)3溶液在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。C2．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(SO2－4)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Zn作负极，Cu作正极，铜电极上发生还原反应，A项错误；负极发生的反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，而该离子交换膜是阳离子交换膜，因此Zn2＋由甲池交换到乙池，故甲池中硫酸根离子浓度几乎不变，B、D项错误；铜电极上Cu2＋放电，Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池，C项正确。C3．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。0～t1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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：2H＋＋NO－3＋e－===NO2↑＋H2O正Al在浓HNO3中发生钝化，氧化膜阻止了Al的进一步反应题组2原电池原理的应用4．(1)将过量的两份锌粉a、b分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。(2)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。请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。(3)将第(2)题中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。答案：(1)(2)(3)5．有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；③将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()A．ABCDB．CDABC．DABCD．ABDCC6．某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl3溶液、KI溶液；其他用品任选。请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。答案：[练后归纳]画原电池装置图常见失分点失分点1.不注明电极材料名称或元素符号。失分点2.不画出电解质溶液(或画出但不标注)。失分点3.误把盐桥画成导线。失分点4.不能连成闭合回路。题组3聚焦“盐桥”原电池7．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项，在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。D8．如图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3－4＋2I－＋2H＋AsO3－3＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列叙述中正确的是()A．甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B．甲组操作时，溶液颜色变浅C．乙组操作时，C2做正极D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－装置Ⅰ中的反应，AsO3－4＋2I－＋2H＋AsO3－3＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液，C2上发生：AsO3－3－2e－＋2OH－===AsO3－4＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。D[练后归纳]当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。[知识梳理]抓基础夯实必备知识1．日常生活中的三种电池(1)碱性锌锰干电池——一次电池正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；负极反应：；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2(2)锌银电池——一次电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应：。Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag(3)铅蓄电池——二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是。①放电时的反应a．负极反应：；b．正极反应：；c．总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。PbPbO2Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O②充电时的反应a．阴极反应：b．阳极反应：；c．总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。注意：可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－42．“高效、环境友好”的燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。电池酸性碱性或中性负极反应式2H2－4e－===4H＋正极反应式O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应式2H2＋O2===2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用2H2－4e－＋4OH－===4H2OO2＋4e－＋4H＋===2H2O■多维思考·查漏补缺一、思维诊断——易错易混辨析(1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。()(2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。()(3)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌铁做电极材料。()(4)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。()(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能。()(6)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2mol电子时，消耗0.1molH2SO4。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×二、深度思考——提升思维能力1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：2．以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。(1)酸性介质(如H2SO4)负极：_____________________________