高考专题原电池原理和应用教师版.docx

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高考专题原电池原理和应用教师版

原电池原理和应用（教师版）

高考解密

地位:

原电池工作原理和化学电源知识是电化学知识中的重要内容之一，也是中学化学教学中的重点内容之一，因此成为历年高考的必考内容．

角度:

（1）判断电极、判断离子或电子的移动方向、判断电极上发生的反应类型；

（2）判断电极附近或整个溶液的酸碱性、判断电极反应式的正误等；

（3）电极反应式和电池反应式的书写；

（4）利用原电池工作原理和化学电源知识解释电化学腐蚀与防护；

（5）某些反应速率加快的原因、画原电池的装置图和进行简单的有关计算等．

预测:

原电池在新技术、新科技中的应用原电池与生物、物理知识相互渗透如生物电池、废旧电池的危害，化学能与电能的转化等都将是高考试题的热点之一.

高考回顾

1、2010广东理综卷）.铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是

A正极反应为：

Zn—2e-=Zn2+B电池

反应为：

Zn+Cu2+=Zn2++CU

C在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K+移向ZnSO4溶液

解析：

Zn是负极，故A错；电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同，故B正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故D错误。

答案：

BC

2．（2011浙江高考10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环（b），如图所示。

导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。

下列说法正确的是

A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移

B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：

O2＋2H2O＋4e－

4OH－

C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH―形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈

D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：

Cu－2e－

Cu2＋

解析：

液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2＋2H2O＋4e－

4OH－。

液滴下的Fe发生负极反应，Fe－2e－

Fe2＋，为腐蚀区（a）。

A．错误。

Cl－由b区向a区迁移B．正确。

C．错误。

液滴下的Fe发生氧化反应被腐蚀。

D．错误。

Cu更稳定，作正极，反应为O2＋2H2O＋4e－

4OH－。

答案：

B

3.（2011安徽高考12）研究人员最近发现了一种“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：

由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧化产物，即银做负极，产物AgCl是氧化产物，A、D都不正确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳离子向电池的正极移动，C错误；化合物Na2Mn5O10中Mn元素的化合价是+18/5价，所以每生成1molNa2Mn5O10转移电子的物质的量为（4－18/5）×5＝2mol，因此选项B正确。

4.（2011北京高考8）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K3Fe（CN）6溶液，均有蓝色沉淀

解析：

锌比铁活泼，装置Ⅰ中锌作负极，方程式为Zn－2e－=Zn2＋。

铁作正极，但溶液显中性，所以发生锌的吸氧腐蚀，正极反应是O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；铁比铜活泼，装置Ⅱ中铁作负极，负极反应为Fe－2e－＝Fe2＋。

铜作正极，但溶液显酸性，所以正极是溶液中的氢离子得电子，方程式为2H++2e－=H2↑。

因为装置Ⅰ中没有Fe2＋生成，所以装置Ⅰ中加入少量K3Fe（CN）6溶液时，没有蓝色沉淀产生。

综上所叙，只有选项A是正确的。

答案：

A

5.（2011福建高考11）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。

该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。

关于该电池的下列说法不正确的是

     A．水既是氧化剂又是溶剂     B．放电时正极上有氢气生成

     C．放电时OH－向正极移动     D．总反应为：

2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

解析：

考生可能迅速选出C项是错误，因为原电池放电时OH－是向负极移动的。

这个考点在备考时训练多次。

这种电池名称叫锂水电池。

可推测其总反应为：

2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。

再写出其电极反应如下：

（—）2Li—2e—＝2Li+（+）2H2O+2e—＝2OH—＋H2↑

结合选项分析A、B、D都是正确的。

答案：

C

6.（2011新课标全国）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Fe

B.电池放电时，负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2

C.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+3H2O

解析：

由放电时的反应可以得出铁做还原剂失去电子，Ni2O3做氧化剂得到电子，因此选项AB均正确；充电可以看作是放电的逆过程，即阴极为原来的负极，所以电池放电时，负极反应为：

Fe+2OH--2e-=Fe（OH）2，电池充电过程时阴极反应为Fe（OH）2+2e-=Fe+2OH-，因此电池充电过程中，阴极附近溶液的pH会升高，C不正确；答案：

C

7.（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是

A.烧杯a中的溶液pH升高B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H++2e

-=H2↑D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑

解析：

题中给出的物质表明，该电池的总反应是2Zn+O2+2H2O=2Zn（OH）2，a烧杯中电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，b中Zn-2e-=Zn2+，所以正确项为AB。

8．（2010全国卷1）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。

电池的一个点极由有机光敏燃料（S）涂覆在

纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：

（激发态）

下列关于该电池叙述错误的是：

A．电池工作时，是将太阳能转化为电能

B．电池工作时，

离子在镀铂导电玻璃电极上放电

C．电池中镀铂导电玻璃为正极

D．电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度不会减少

【解析】B选项错误，从示意图可看在外电路中电子由负极流向正极，也即镀铂电极做正极，发生还原反应：

I3-+2e-=3I-；A选项正确，这是个太阳能电池，从装置示意图可看出是个原电池，最终是将光能转化为化学能，应为把上面四个反应加起来可知，化学物质并没有减少；C正确，见B选项的解析；D正确，此太阳能电池中总的反应一部分实质就是：

I3-

3I-的转化（还有I2+I-

I3-），另一部分就是光敏有机物从激发态与基态的相互转化而已，所有化学物质最终均不被损耗！

【答案】B

【命题意图】考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反应式等，还考查考生变通能力和心理素质，能否适应陌生的情境下应用所学知识解

决新的问题等

（2010浙江卷）9.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li++FeS+2e-＝Li2S+Fe有关该电池的下列中，正确的是

A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价

B.该电池的电池反应式为：

2Li+FeS＝Li2S+Fe

C.负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+

D.充电时，阴极发生的电极反应式为：

试题解析：

本题涵盖电解池与原电池的主体内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题。

根据给出的正极得电子的反应，原电池的电极材料Li-Al/FeS可以判断放电时（原电池）负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+。

A、Li和Al分别是两极材料。

B、应有Al的参加。

D、应当是阳极失电子反应。

本题答案：

C

教与学提示：

原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。

简单记住：

沸（负）羊（阳）羊（氧化）。

（2010安徽卷）10.某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：

2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是

A.电子通过外电路从b极流向a极

B.b极上的电极反应式为：

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

C.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2

D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极

解析：

首先明确a为负

极，这样电子应该是通过外电路由a极流向b，A错；B选项反应应为O2+4e-+4H+=2H2O;C没有告知标准状况。

答案：

D

（2010福建卷）11．铅蓄电池的工作原理为：

研读右图，下列判断不正确的是

A．K闭合时，d电极反应式：

B．当电路中转移0．2mol电子时，I中消耗的

为0．2mol

C．K闭合时，II中

向c电极迁移

D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极

【解析】答案：

C；K闭合时Ⅰ为电解池，Ⅱ为

电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-所以A正确。

在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0．2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0．2mol，所以B对。

K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，所以D也正确。

K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。

（2010江苏卷）

11．右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式为：

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化

【答案】C；A项，在该装置系统中，有四种能量转化的关系，即太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化；B项，装置Y为氢氧燃料电池，负极电极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O；C项，相当于用光能电解水，产生H2和O2，实现燃料（H2）和氧化剂（O2）的再生；D项，在反应过程中，有能量的损耗和热效应的产生，不可能实现化学能和电能的完全转化。

综上可知，本题选C项。

3．（2010·宁夏模拟）在理论上不能用于设计成原电池的化学反应是（　　）

A．4Fe（OH）2（s）＋2H2O（l）＋O2（g）===4Fe（OH）3ΔH＜0

B．CH3CH2OH（l）＋3O2（g）―→2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＜0

C．Al（OH）3（s）＋NaOH（aq）===NaAlO2（aq）＋2H2O（l）ΔH＜0

D．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）ΔH＜0

5.如右图所示，将镁条和铜片隔一定距离插入一个半熟的橘子中，用导线将二者与蜂鸣器连接，即构成一个水果原电池，可以听到蜂鸣器发出音乐声，则下列有关说法中不正确的是（　　）

A．该原电池的负极反应为：

Mg－2e－===Mg2＋

B．电流方向：

Mg―→蜂鸣器―→Cu

C．电路上流过1mol电子时，铜电极上产生气体（标准状况）为11.2L

D．若将蜂鸣器换成电源，则阳极反应为：

Cu－2e－===Cu2＋

解析：

装置中Mg作负极，电子流向为Mg―→蜂鸣器―→Cu，电流方向与电子流向相反．

答案：

B

7．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为：

C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，下列说法错误的是（　　）

A．电池工作时，质子向电池的正极迁移

B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极

C．a为负极，电极反应式是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋

D．b为正极，电极反应式是4H＋＋O2＋4e－===2H2O

解析：

本题以燃料电池为依托考查电化学原理．负极上发生的是氧化反应，乙醇应失电子，所以C错误．答案：

C

12.（2011江苏高考13，12分）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：

在KOH加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。

反应方程式为2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8

Ag2O2↓＋2KNO3＋K2SO4＋2H2O

回答下列问题：

（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是

。

（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，写出该电池反应方程式：

。

（3）准确称取上述制备的样品（设Ag2O2仅含和Ag2O）2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0mLO2（标准状况下）。

计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。

解析：

本题以银锌碱性电池正极活性物质Ag2O2制备、制备过程检验洗洗涤是否完全的实验方法、电池反应、以及成分分析与相关计算为背景，试图引导学生关注化学与社会生活，考查学生用化学的思维方式来解决一些现实生活中的一些具体问题的能力。

【备考提示】高三复习重视化学与社会生活问题联系，要拓展搞活学科知识。

化学计算要物质的量为基本，适当关注化学学科思想（如质量守恒、电荷守恒、极端分析等）等在化学计算中的运用。

答案：

（1）取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴Ba（NO3）2溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤完全（或取少许最后一次洗涤滤液，滴入1～2滴酚酞溶液，若溶液不显红色，表示已洗涤完全）

（2）Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O＝2K2Zn（OH）4＋2Ag

（3）n（O2）＝224mL/22.4L·mL－1·1000mL·L－1＝1.000×10－2mol

设样品中Ag2O2的物质的量为x,Ag2O的物质的量量为y

248g·mol－1×x＋232g·mol－1×y＝2.588g

x＋1/2y＝1.000×10－2mol得：

x＝9.500×10－3moly＝1.000×10－3mol

w（Ag2O2）＝

＝0.91。

14.（2011四川，14分）

开发氢能是实现社会可持续发展的需要。

硫铁矿（FeS2）燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。

请回答下列问题：

（1）已知1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为______________。

（2）该循环工艺过程的总反应方程式为_____________。

（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是____________。

（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH）表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。

电池充放电时的总反应为：

NiO（OH）＋MH

Ni（OH）2＋M

①电池放电时，负极的电极反应式为____________。

②充电完成时，Ni（OH）2全部转化为NiO（OH）。

若继续充电将在一个电极产生O

2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为____________

答案：

（1）4FeS2（s）＋11O2（g）

2Fe2O3（s）＋8SO2（g）△H＝－3408kJ/mol

（2）2H2O＋SO2=H2SO4＋H2

（3）减小氢气的浓度，使HI分解平衡正向移动，提供HI的分解率

（4）MH＋OH－－e－=M＋H2O2H2O＋O2＋4e－=4OH－

5．（2010·宁波质检）科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电

能的重要途径．近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂，电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过．其工作原理的示意图如下：

请回答下列问题：

（1）Pt（a）电极是电池的________极，电极反应式为___________________________；

Pt（b）电极发生________反应（填“氧化”或“还原”），电极反应式为_______________________.

（2）电池的总反应方程式为_________________________．

（3）如果该电池工作时电路中通过2mol电子，则消耗的CH3OH有________mol.

[拓展·发现]电极反应式的书写方法

（1）一般电极反应式的书写

（2）复杂反应式的书写