届一轮复习人教版 原电池 化学电源 学案文档格式.docx

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1．判断下列说法的正误（正确的打¡

°

√¡

±

，错误的打¡

¡

Á

）。

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（　　）

（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（　　）

（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（　　）

（4）带有¡

盐桥¡

的原电池比不带¡

的原电池电流持续时间长（　　）

（5）在¡

锌—硫酸铜溶液—铜¡

原电池中，锌为负极，发生还原反应（　　）

（6）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（　　）

（7）原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极（　　）

（8）Mg比Al活泼，二者形成原电池时，一定是Mg做负极（　　）

（9）电子流出的极是原电池的正极（　　）

（10）Al比Cu活泼，二者形成原电池时，一定是Al做负极（　　）

答案：

（1）¡

Ì

（2）¡

　（3）¡

　（4）¡

　（5）¡

　（6）¡

（7）¡

　（8）¡

　（9）¡

　（10）¡

2．[双选]（2016·

海南高考）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2FeO

＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O

C．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变

D．电池工作时OH－向负极迁移

解析：

选AD　A项，根据化合价升降判断，Zn化合价只能上升，发生氧化反应，故为负极材料，K2FeO4为正极材料，正确；

B项，KOH溶液为电解质溶液，则正极电极方程式为2FeO

＋6e－＋8H2O===2Fe（OH）3＋10OH－，错误；

C项，由电池总反应式3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH可得，电解质溶液浓度变大，错误；

D项，电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。

[拓展归纳]

原电池正、负极的判断

原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属（或可导电的非金属）作正极。

如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性A＞B。

1．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；

C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D¡

ú

导线¡

C；

Û

A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；

Ü

B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；

Ý

用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。

据此，判断五种金属的活动性顺序是（　　）

A．A>

B>

C>

D>

E

B．A>

C．C>

A>

D．B>

选B　金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。

H＋在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极¡

正极，电流方向则由正极¡

负极。

在题述原电池中，A¡

B原电池，A为负极；

C¡

D原电池，C为负极；

A¡

C原电池，A为负极；

B¡

D原电池，D为负极；

E先析出，E不活泼。

综上可知，金属活动性：

E。

由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。

如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快化学反应速率。

2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是（　　）

A．加入少量稀NaOH溶液

B．加入少量CH3COONa固体

C．加入少量NH4HSO4固体

D．加入少量CuSO4溶液

选D　A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；

B中加入CH3COONa固体，在溶液中电离出CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；

C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的H2会增多，错误；

D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响H2的生成量，正确。

使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。

例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

3．为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有（　　）

A．与石墨棒相连

B．与铜板相连

C．埋在潮湿、疏松的土壤中

D．与锌板相连

选D　A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子作负极，被腐蚀；

B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子作负极，被腐蚀；

C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与铁中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子作负极，被腐蚀；

D项，锌板与铁构成原电池，锌比铁活泼，锌失电子作负极，锌被腐蚀，铁被保护。

4.

利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。

若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称________________________。

铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极。

故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；

若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。

N　牺牲阳极的阴极保护法

实例：

根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：

5．某原电池总反应为：

Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是（　　）

选项

A

B

C

D

电极材料

Cu、Zn

Cu、C

Fe、Zn

Cu、Ag

电解液

FeCl3

Fe（NO3）2

CuSO4

Fe2（SO4）3

选D　由题意知，Cu为负极材料，正极材料的金属活动性必须弱于Cu，其中B、D项符合该条件；

由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两条件的只有D项。

6．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，设计成盐桥原电池。

提供的试剂：

FeCl3溶液，KI溶液；

其他用品任选。

请回答下列问题：

（1）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。

（2）发生氧化反应的电极反应式为______________________________________________。

（3）反应达到平衡时，外电路导线中________（填¡

有¡

或¡

无¡

）电流通过。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________（填¡

正¡

负¡

）极。

（1）先分析氧化还原反应，找出正负极反应，即可确定正负极区电解质溶液。

（2）发生氧化反应的电极是负极，I－失电子。

（3）反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。

（4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时FeCl2溶液失电子，正极变成负极。

（1）

（2）2I－－2e－===I2　（3）无　（4）负

[学案验收·

块块过]　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．（2016·

全国甲卷）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－===Ag

C．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¡

选B　MgAgCl电池的电极反应：

负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误。

在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确。

Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg（OH）2和H2，D项正确。

2．（2015·

天津高考）

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（SO

）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

选C　A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；

B项，电池工作过程中，SO

不参加电极反应，故甲池的c（SO

）基本不变，错误；

C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；

D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。

3．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）

A．¢

中Mg作负极，¢

中Fe作负极

B．¢

中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2¡

C．¢

中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．¢

中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2¡

选B　②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；

③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；

②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2¡

，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO

＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2¡

，B正确；

④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。

4．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（　　）

A．电极¢

ñ

上发生还原反应，作原电池的负极

B．电极¢

ò

的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子

选C　该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。

电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。

盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。

5．如图所示，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）

A．外电路的电流方向为X¡

外电路¡

Y

B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>

选D　外电路的电子流向为X¡

Y，电流方向与其相反，A项错误；

若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B项错误；

X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应，C项错误；

电解质溶液为稀硫酸，两金属作电极，活泼性强的作负极，D项正确。

6．称取三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上带导管的塞子，一定时间内测定生成H2的体积。

甲：

加入50mL、pH＝3的盐酸；

乙：

加入50mL、pH＝3的醋酸；

丙：

加入50mL、pH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。

若反应终止时，生成的H2一样多，且无剩余的锌。

回答下列问题：

（1）开始时反应速率的大小关系为_________________________________________。

（2）三支试管中参加反应的锌的质量大小关系为________________。

（3）反应终止，所需的时间关系为_________________________________________。

（4）在反应过程中，乙、丙速率不同的原因是_______________________________。

（1）开始时，溶液中的c（H＋）相同，因此反应速率相同。

（2）由于生成的H2一样多，且无剩余的锌，因此与酸反应的Zn的量相同，考虑到丙中少量的锌与CuSO4发生了反应，因此有甲＝乙＜丙。

（3）由于丙中形成原电池能加快反应速率，且醋酸在反应过程中不断电离出H＋，因此反应所需的时间关系为甲＞乙＞丙。

（1）甲＝乙＝丙　

（2）甲＝乙＜丙　（3）甲＞乙＞丙

（4）在丙中Cu2＋被Zn置换出来后，形成Zn醋酸Cu原电池，使反应速率加快，反应时间缩短

学案二　化学电源（含电极反应式的书写、新型化学电源）

1．一次电池

（1）碱性锌锰干电池

正极：

MnO2；

负极：

Zn

正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===

2MnOOH＋2OH－；

负极反应：

Zn＋2OH－－2e－===

Zn（OH）2

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。

（2）锌银电池

锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：

Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2；

Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。

　　2.二次电池（以铅蓄电池为例）

（1）放电时的反应

Pb（s）＋SO

（aq）－2e－===PbSO4（s）（氧化反应）。

PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO

（aq）＋2e－===

PbSO4（s）＋2H2O（l）（还原反应）。

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）。

（2）充电时的反应

阴极：

PbSO4（s）＋2e－===Pb（s）＋SO

（aq）（还原反应）。

阳极：

PbSO4（s）＋2H2O（l）－2e－===PbO2（s）＋

4H＋（aq）＋SO

（aq）（氧化反应）。

2PbSO4（s）＋2H2O（l）===Pb（s）＋PbO2（s）＋

2H2SO4（aq）。

可以把充、放电反应写成一个可逆反应方程式：

2PbSO4（s）＋2H2O（l）

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）

3．一般电极反应式的书写

（1）书写步骤

（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－

1．（2017·

河北衡水中学调研）图a所示的酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程中产生MnOOH，下列说法不正确的是（　　）

部分化合物的溶解度数据见下表：

温度/¡

æ

化合物

20

40

60

80

100

NH4Cl

29.3

37.2

45.8

55.3

65.6

77.3

ZnCl2

343

395

452

488

541

614

A．图a中电池的正极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnOOH

B．利用干电池，高温电解H2OCO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1¡

Ã

1

C．废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离

D．废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的二氧化锰，可以采用加热的方法

选B　在干电池中，正极得到电子，电极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnOOH，A正确；

根据装置图可知阴极是水、二氧化碳得到电子，生成H2和CO，阳极是O2－失去电子生成O2，总反应为H2O＋CO2通电,H2＋CO＋O2，因此阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2∶1，B错误；

氯化锌和氯化铵的溶解度受温度影响变化不同，两者可以通过重结晶法分离，C正确；

在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，所以可以采用加热的方法得到较纯净的二氧化锰，D正确。

2．（2016·

四川高考）某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋C6（x＜1）。

下列关于该电池的说法不正确的是（　　）

A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移

B．放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6

C．充电时，若转移1mole－，石墨（C6）电极将增重7xg

D．充电时，阳极的电极反应式为

LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋

选C　A项，原电池中阳离子由负极向正极迁移，正确；

B项，放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正确；

C项，充电时，若转移1mol电子，石墨电极质量将增重7g，错误；

D项，充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋，正确。

[规律方法]

（1）充电电池是既能将化学能转化为电能（放电），又能将电能转化为化学能（充电）的一类特殊电池。

需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。

（2）充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时的正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时的负极反应的逆过程。

（3）电极的连接方法。

1．氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。

酸性

碱性

负极

2H2－4e－===4H＋

2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极

O2＋4H＋＋4e－===

　　　　　2H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

电池总

反应式

2H2＋O2===2H2O

2.甲烷燃料电池

试分析不同环境下的甲烷燃料电池的电极反应式。

（1）酸性介质（如H2SO4）

CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋；

2O2＋8e－＋8H＋===4H2O；

总反应式：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O。

（2）碱性介质（如KOH）

CH4－8e－＋10OH－===CO

＋7H2O；

2O2＋8e－＋4H2O===8OH－；

CH4＋2O2＋2OH－===CO

＋3H2O。

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O；

2O2＋8e－===4O2－；

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下

CH4－8e－＋4CO

===5CO2＋2H2O；

2O2＋8e－＋4CO2===4CO

；

3．三步突破燃料电池电极反应式的书写

第一步：

写出电池总反应式

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。

如甲烷燃料电池（电解质为NaOH溶液）的反应式为

CH4＋2O2===CO2＋2H2O　¢

CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　¢

式＋¢

式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。

第二步：

写出电池的正极反应式

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：

（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O；

（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－；

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）环境下电极反应式：

O2＋4e－===2O2－；

（4）熔融碳酸盐（如熔融K2CO3）环境下电极反应式：

O2＋2CO2＋4e－===2CO

第三步：

根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式

电池反应的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。

因为O2不是负极反应物，因此两个反应式相减时要彻底消除O2。

1．如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。

关于该电池的叙述不正确的是（　　）

A．该电池不能在高温下工作

B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2¡

＋24H＋

C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1mol，便有1molH＋从阳极室进入阴极室

D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广

选C　高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；

电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；

放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；

结合题给条件分析，D选项正确。

浙江高考）金属（M）空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。

该类电池放电的总反应方程式为4M＋nO2＋2nH2O===4M（OH）n

已知：

电池的¡

理论比能量¡

指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

下列说法不正确的是（　　）

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面

B．比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高

C．M空气电池放电过程的正极反应式：

4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M（OH）n

D．在Mg空气电池中，为防止负极区沉积Mg（OH）2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜

选C　金属M失电子作负极，由总反应式4M＋nO2＋2nH2O===4M（OH