（浙江专用）2020版高考化学二轮复习 专题九 第1课时 原电池 化学电源讲义（含解析）

第1课时原电池化学电源命题调研(2016～2019四年大数据)2016～2019四年考向分布核心素养与考情预测核心素养：模型认知、变化推理、科学创新考情解码：本部分主要以一个陌生的化学电源为背景，主要考查电池正负极判断，电极方程式的书写，电子或离子流向等几个方面考点。电极方程式的书写和盐桥、离子交换膜的作用是本题的难点，但整体题目难度适中。预测2020选考仍将保留往年的考查形式，不会有大的变动。真题重现1.(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是()A.甲：Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加B.乙：正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－C.丙：锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D.丁：使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降解析铜锌原电池(电解质溶液为硫酸)中铜作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故铜电极附近H＋浓度降低，A项错误。答案A2.(2019·浙江1月学考)氢氧燃料电池构造如图所示。其电池反应方程式为：2H2＋O2===2H2O，下列说法不正确的是()A.多孔金属a作负极B.多孔金属b上，O2发生还原反应C.电池工作时，电解质溶液中OH－移向a极D.正极的电极反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O解析由电池反应方程式可知，还原剂氢气在负极多孔金属a上放电，电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，氧化剂氧气在正极多孔金属b上放电，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。A项、还原剂氢气在负极多孔金属a上放电，故A正确；B项、氧化剂氧气在正极多孔金属b上放电，发生还原反应，故B正确；C项、电池工作时，阴离子向负极移动，电解质溶液中OH－移向a极，故C正确；D项、氧化剂氧气在正极多孔金属b上放电，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故D错误。故选D。答案D3.(2018·浙江11月选考)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.右边吸附层中发生了还原反应B.负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2OC.电池的总反应是2H2＋O2===2H2OD.电解质溶液中Na＋向右移动，ClO－4向左移动解析根据装置图中电子的流向，通H2的一极为负极，出H2的一极为正极，电极反应式为：负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O正极：2H＋＋2e－===H2↑A项，正极上发生还原反应；C项，电池总反应式为H＋＋OH－===H2O；D项，由于在负极区消耗OH－，所以Na＋向右移动，而ClO－4向左移动。答案C4.[2018·浙江6月学考]普通锌锰干电池的构造如图所示，其电池反应的方程式为：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)下列说法不正确的是()A.石墨作正极B.锌发生氧化反应C.电池工作时，电子从石墨经导线流向锌D.正极的电极反应为：NH＋4＋MnO2＋e－===MnO(OH)＋NH3解析本题考查原电池原理，分析普通锌锰干电池的构造，可知锌筒作负极发生氧化反应，石墨作正极得电子，中间氯化铵、二氧化锰等作固体电解质，得电子的是强氧化剂二氧化锰，发生反应：NH＋4＋MnO2＋e－===MnO(OH)＋NH3，因此A、B、D均正确，C项电子从锌极出发经导线流向石墨，错误。答案C5.[2018·浙江4月选考]锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是()A.金属锂作负极，发生氧化反应B.Li＋通过有机电解质向水溶液处移动C.正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－D.电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH解析锂(Li)­空气电池，锂作负极，通空气一端作为正极。负极反应Li－e－===Li＋，正极O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。所以A、B、D正确。C错误，正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。答案C6.(2017·浙江11月选考)金属(M)－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是()A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的MOC.正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－D.电池反应2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2解析金属(M)－空气电池中M失电子作负极，故A正确；根据传递M2＋和OH－，可知电解质是熔融的M(OH)2，故B错误；空气得电子通空气的一端做正极，电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，故D正确。答案B考向一原电池正、负极判断1.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()A.Zn为电池的负极B.正极反应式为：2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D.电池工作时OH－向正极迁移解析以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液的电池中，Zn为负极，发生反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，K2FeO4为正极，发生反应：FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3↓＋5OH－，放电过程中有OH－生成，则电解质溶液的浓度增大，OH－向负极迁移，故A正确。答案A备考策略判断电池的正、负极是解决原电池题目的基础，在此基础上我们可以解决诸如被氧化或被还原问题，电子、电流流向问题，溶液中离子流向问题。我们一般可以通过以下方法来判断原电池的正、负极：(1)根据组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。(3)根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)根据原电池两极发生的变化判断原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(5)根据X极质量变化判断工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X极为正极；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。(6)根据X极有无气体产生判断工作后，X极上有气体产生，一般是发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极。(7)根据X极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X为正极。考向二原电池工作原理2.(2019·浙江名师预测卷)nature期刊报道一例CH3OH—O2在新型聚合物催化下的原电池反应，其装置如图。下列说法不正确的是()A.A为负极，CH3OH发生氧化反应B.外电路中每转移3mol电子，溶液中生成6molH＋C.电极B为正极，电极方程式为O2＋2e－＋H＋===HO－2D.使用新型聚合物催化，可以提高电池的放电效率，增加电池寿命解析A.从结构上分析A为负极，CH3OH失电子，发生氧化反应，正确；B.根据负极反应CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋可知每转移3mol电子，溶液中生成3molH＋，错误；C.B为正极，电极方程式为O2＋2e－＋H＋===HO－2，正确；D描述正确。答案B备考策略在以往的选考题中，命题者经常在电流或电子流向，溶液中离子的移动，被氧化或被还原，正负极的反应现象等方面进行考查，我们只有深刻理解了原电池的工作原理的基础上才能轻松作答，具体可以参考以下总结。考向三电极、电池反应式的书写3.Mg­AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A.负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B.正极反应式为Ag＋＋e－===AgC.电池放电时Cl－由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑解析根据题意，Mg­海水­AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。答案B4.(2018·河南省焦作市测试题)通过CO传感器可监测CO的含量，总反应为2K2FeO4＋3CO＋2KOH＋2H2O===2Fe(OH)3＋3K2CO3，其工作原理示意图如右，下列说法正确的是()A.Pt电极为负极，可以用Fe电极代替B.工作时OH－向K2FeO4电极移动C.每转化3molCO，有2molK2FeO4被氧化D.K2FeO4电极上的电极反应式是2FeO2－4＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3↓＋10OH－解析A项，若铁作为负极，铁失电子而不是一氧化碳失电子产生碳酸根离子，选项A错误；B项，一氧化碳在铂电极上失电子产生碳酸根离子，则铂电极为负极，K2FeO4电极为正极，原电池中阴离子OH－向负极铂电极移动，B错误；C项，根据总反应2K2FeO4＋3CO＋2KOH＋2H2O===2Fe(OH)3＋3K2CO3可知，每消耗3molCO，有2molK2FeO4被还原，选项C错误；D项，K2FeO4电极上K2FeO4得电子产生Fe(OH)3，电极反应式是2FeO2－4＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3↓＋10OH－，D正确。答案D备考策略电极方程式的书写是原电池题目的难点所在，要写出符合实际和题意的电极方程式需要考虑以下几个方面：1.正负极材料；2.电解质溶液中的离子，尤其是酸碱性；3.电极方程式；4.氧化还原中的化合价知识；具体可以参照以下方法和步骤：在书写电极方程式时一定要注意以下问题：1.正负电极反应式中的电子得失数目保持相等。例如Al­Cu­CuSO4构成的原电池的正极反应可表示为：3Cu2＋＋6e－===3Cu，负极反应式为：2Al－6e－===2Al3＋。2.看负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存，若不能共存，则该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反应式中。如Zn­Ag­KOH溶液构成的原电池中，因Zn失去电子生成的Zn2＋能与OH－反应，故负极上发生的反应为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2。3.要注意电解质溶液的性质。当正极上的反应物质为O2时，若溶液为碱性或中性时，电极反应式中不能出现H＋，电极反应式只能为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若溶液为酸性时，电极反应式中不能出现OH－，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O考向四交换膜的作用5.一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(Li＋交换膜)隔开。下列说法不正确的是()A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过B.放电时，N极为电池的正极C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连解析A.非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片(Li＋交换膜)隔开，则陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过，故A正确；B.放电时，金属锂是负极，发生失电子的氧化反应，M是负极，N为电池的正极，故B正确；C.充电时，阳极反应和放电时的正极反应互为逆过程，电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋，故C正确；D.充电时，接线柱A应与M极相连，M是负极，所以A外接电源的负极，故D错误；故选D。答案D备考策略在原电池的考查中，经常涉及到各种交换膜，对于交换膜我们要注意以下知识点：1.离子交换膜的功能：使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。2.离子交换膜在电化学中的作用：(1)隔离某些物质防止发生反应。(2)用于物质的制备。(3)物质分离、提纯等。3.离子交换膜的类型：根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜