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原电池原理的常见题型
原电池原理的常见题型
氧化还原反应与原电池:
一定有自发的氧化还原反应发生
1、原电池:
把化学能转化为电能的装置
2、原电池及其本质
①本质发生自发的氧化还原反应。
②原电池证明氧化还原反应有电子转移
3、原电池的形成条件
①有两个活泼性不同的金属或金属与碳棒作电极②电解质溶液
③闭合电路④自发的氧化还原反应
4、原电池的特征
①负极:
还原性物质;一般为比较活泼金属或溶液中具有强还原性的离子或分子,失电子,电子流出端,高失三氧化,阴离子移向极。
②正极:
氧化性物质;一般为不活泼金属或碳棒,溶液中具有强氧化性的离子或分子,得电子,电子流入端,低得三还原,阳离子移向极。
5、原电池知识要求
①、会判断原电池的存在②、会判断原电池的正负极
③、学写正负极发生的电极反应④、学表达正负极相关氧化还原反应特征
⑤、会用电子守恒进行反应计算⑥、会用将自发的氧化还原反应设计为原电池
题型一、判断所给装置是否原电池
解决这类题型必须清楚构成原电池的条件:
(1)有两种活动性不同的金属作电极(或一种惰性电极,如石墨电极、铂电极。
),例如:
Zn-Cu,Cu-Ag,Zn-石墨,Cu-Pt均可以是组成原电池的两个极的材料;
(2)电极材料均插入电解质溶液中;(3)两极相连与电解质溶液共同构成闭合回路。
要构成一个原电池,必须满足这样的三个条件,缺一不可,缺少其中的任意一个条件均不能构成原电池。
装
置
判断
装
置
判断
题型二、电极反应式的书写:
装
置
电极反应
负极
正极
例题:
铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸。
工作时,电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,其中PbSO4不溶于水也不溶于稀硫酸。
根据上述情况判断
(1)蓄电池的负极是____,其电极反应式为____。
(2)蓄电池的正极是____,其电极反应式为____。
(3)蓄电池工作时,其中电解质溶液的pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)
题型三、推断反应现象
例题:
如下图所示,将一个铁片和石墨片用导线连接后,放在一张滤纸上并压紧,使三者充分接触,并不断向滤纸上滴加饱和食盐水和酚酞的混合液,一段时间后。
(1)先变红的区域在附近,该电极是极
(2)写出两极上的电极反应式。
题型四、影响化学反应的速率
例题:
为了探究金属腐蚀的条件和快慢,某课外学习小组用不同金属丝将三根大小相同的普通铁钉分别固定在下图所示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置一段时间,铁钉腐蚀最严重的是(填a、b或c),铁钉几乎未被腐蚀的是(填a、b或c)。
题型五、按要求设计原电池:
例题:
某原电池的总反应方程式是:
Zn+Cu2+=Zn2++Cu该原电池组成是()
电解质溶液
正极
负极
A
CuCl2溶液
Zn
Mg
B
CuCl2溶液
Cu
Zn
C
ZnCl2溶液
Zn
Cu
D
ZnCl2溶液
Cu
Zn
题型六、比较金属的活动性顺序。
解决这类题型的方法是:
利用原电池两极上的现象、两极上的反应、电子或电流的流向判断出原电池的正负极,再根据负极活动性大于正极的活动性,来比较金属的活动性。
练习1.下图是实验室用氢气还原氧化铜实验的简易装置。
其中的铜质燃烧匙可以在试管M中上下移动,实验时,先将细铜丝一端被弯成螺旋状,先在空气中加热变黑后再迅速伸入球型干燥管中。
(1)铜质燃烧匙的作用有。
(2)实验过程中,在试管M中可观察到的现象是。
练习2:
燃料电池是目前正在探索的一种新型电池,它可以在燃烧过程中把化学能直接转换为电能,能量的转化率明显高于其它类型的电池。
目前已经使用的氢氧燃料电池用多孔铂板做电极,用KOH溶液做电解质溶液,总反应是2H2+O2=2H2O,写出相应的电极反应式。
题型七综合题
【例1】(08广东卷)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型管)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.③④
【例2】等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4,同时向a中加入少量的胆矾晶体,下列图表示产生H2的体积V(升)与时间t(分)的关系,其中正确的是()。
【例3】据报道,我国自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。
下列有关该电池的叙述不正确的是()
A.正极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH―
B.工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为:
2H2+O2=2H2O
D.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2(标准状况)时,有0.1mol电子转移
【例4】(08宁夏卷)一种燃料电池中发生的化学反应为:
在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是()
A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O
(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-
B.O2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O
(1)
C.CH3OH(g)+H2O
(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e-
D.O2(g)+2H2O
(1)+4e-=4OH-
【例5】(08江苏卷)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:
Cd+2NiOOH+2H2O
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是()
A.充电时阳极反应:
Ni(OH)2-e—+OH-==NiOOH+H2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
【例6】(09广东化学
14)可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH
溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。
下列说法正确的是
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:
Al+3OH--3e-=Al(OH)3↓
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
题型八原电池PH值的变化和简单计算
【例7】
(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应:
_________________;银片上发生的电极反应:
________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47g,试计算:
产生氢气的体积(标准状况);
通过导线的电量。
(已知NA=6.02×1023/mol,电子电荷为1.60×10-19C)
【例8】按下图装置进行实验,并回答下列问题
⑴判断装置的名称:
A池为B池为
⑵铜极为______极,电极反应式为
石墨棒C1为___极,电极反应式为
石墨棒C2附近发生的实验现象为
⑶当C2极析出224mL气体(标准状态时,锌的质量变化(增加或减少)g.
CuSO4溶液的质量变化了(增加或减少了)g
题型八原电池的应用
【例9】为研究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在如下图所示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩里保存相同的一段时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是()。
A.装置a的左侧液面一定会下降B.左侧液面装置a比装置b的低
C.装置b中的铁钉腐蚀最严重D.装置C中的铁钉几乎没被腐蚀
【例10】下列事实不能用电化学理论解释的是()
A.轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
C.铝片不需要用特殊方法保存D.锌跟稀硫酸反应时,滴加少量硫酸铜溶液后,反应速率加快
【例11】(09上海卷
13)右图装置中,U型管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。
下列有关描述错误的是()
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是:
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
巩固练习
1.(88全国)把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各
种原电池.。
若a、b相连时,a为负极;c、d相连时c为负极;a、c相连时c为正极;b、d相连时b为正极。
.则这四种金属活动性顺序(由大到小)为
A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a
2.(89全国)下图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
A4>2>1>3B2>1>3>4C4>2>3>1D3>2>4>1
3.(92全国)下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是
A在氧化还原反应中,甲原子失去电子比乙原子失去电子多
B同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强
C甲跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D将甲、乙作电极组成原电池时,甲是负极
4.(93上海)有a、b、c、d四种金属,将a和b用导线连接起来,浸入电解质溶液中,b不易腐蚀。
将a、d分别投入等浓度盐酸中,d比a反应剧烈。
将铜浸入b的盐溶液中,无明显变化。
如果将铜浸入c的盐溶液中,有金属c析出,据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是
Ad>c>a>bBd>a>b>cCd>b>a>cDb>a>d>c
5.(92三南)A、B、C是三种金属,根据下列①、②两个实验,确定它们的还原性强弱顺序为
①将A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B逐渐溶解
②电解物质的量浓度相同的A、C盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)
A.A>B>CB.B>C>AC.C>A>BD.B>A>C
6.(92三南)钢铁在潮湿空气中发生电化腐蚀时,正极发生的主要反应是
A.Fe-2e=Fe2+B.2H2O+O2+4e=4OH
C.4OH-4e=2H2O+O2D.2H++2e=H2
7.(92全国)下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是
A在氧化还原反应中,甲原子失去电子比乙原子失去电子多
B同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强
C甲跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D将甲、乙作电极组成原电池时,甲是负极
8.(93上海)有a、b、c、d四种金属,将a和b用导线连接起来,浸入电解质溶液中,b不易腐蚀。
将a、d分别投入等浓度盐酸中,d比a反应剧烈。
将铜浸入b的盐溶液中,无明显变化。
如果将铜浸入c的盐溶液中,有金属c析出,据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是
Ad>c>a>bBd>a>b>cCd>b>a>cDb>a>d>c
9.(94全国)X、Y、Z、M代表四种金属元素。
金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出;又知M2+的氧化性强于Y2+。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为
AX>Z>Y>MBX>Y>Z>MCM>Z>X>YDX>Z>M>Y
10.(94全国)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是
A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn
11.(94上海)下列叙述正确的是
①锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率
②镀层破损后,白铁(镀锌的铁)和马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀
③电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极
④冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解
⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3•nH2O
A①②③④⑤B①③④⑤C①③⑤D②④
12.(97全国)钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是
A.2H++2e-=H2B.Fe2++2e-=FeC.2H2O+O2+4e-=4OH-D.Fe3++e-=Fe2+
13.(98全国)下列关于铜电极的叙述正确的是
A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
14.(98上海)以下现象与电化腐蚀无关的是
A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈
D银质奖牌久置后表面变暗
15.(99全国)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。
氢镍电池的总反应式是
H2+NiO(OH)Ni(OH)2。
根据此反应式判断,下列叙述中正确的是
A电池放电时,电池负极周围溶液的pH不断增大B电池放电时,镍元素被氧化
C电池充电时,氢元素被还原D电池放电时,H2是负极
16.(93上海)有a、b、c、d四种金属,将a和b用导线连接起来,浸入电解质溶液中,b不易腐蚀。
将a、d分别投入等浓度盐酸中,d比a反应剧烈。
将铜浸入b的盐溶液中,无明显变化。
如果将铜浸入c的盐溶液中,有金属c析出,据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是
Ad>c>a>bBd>a>b>cCd>b>a>cDb>a>d>c
17.(94全国)银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是
A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn
18.(94上海)下列叙述正确的是
①锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率
②镀层破损后,白铁(镀锌的铁)和马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀
③电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极
④冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解
⑤钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3•nH2O
A①②③④⑤B①③④⑤C①③⑤D②④
19.(01广东)镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
由此可知,该电池放电时的负极材料是
A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiO(OH)
20.(02广东)在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原
反应的是
A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应、
21.(03春综)家用炒菜铁锅用水清洗放置后,出现红棕色的锈斑,在此变化过程中不发生的化学反应是
A.4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓B.2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓
C.2H2O+O2+4e-=40HD.Fe-3e-=Fe3+
22.(04江苏)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电流总反应式为:
Zns+2MnO2s+H2Ol=ZnOH2s+Mn2O3s
下列说法错误的是
A电池工作时,锌失去电子
B电池正极的电极反应式为:
2MnO2s+H2Ol+2e=Mn2O3s+2OHaq
C电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极、
D外电路中每通过02mol电子,锌的质量理论上减小65g
23.(04天津)下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为:
4OH-4e=2H2O+O2
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
24.锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为Zn+2MnO2+2NH
===Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O。
在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是( )
A.MnO2和NH
B.Zn2+和NH
C.ZnD.碳棒
25.(2011年龙岩高二检测)据报道,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量更大,而且没有铅污染。
其电池反应为:
2Zn+O2===2ZnO,原料为锌粒、电解液和空气。
则下列叙述正确的是(双选)( )
A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-===Zn2+
C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸
26.(2011年高考浙江卷)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圈中心区(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处少。
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+
27.利用反应Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2组成一个化学电池。
(1)指出正极为_______,电极反应式为______________________________;负极为__________,电极反应式为__________________________。
(2)若电池内溶液为100mL0.5mol/L的FeCl3溶液;当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时,溶液中CuCl2的物质的量浓度是____,导线上通过的电子是___mol。
28.某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针偏转方向
1
Mg Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al 石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg Al
NaOH溶液
偏向Mg
5
Al Zn
浓硝酸
偏向Al
根据上表中的实验现象完成下列问题:
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同?
__________________________________。
(2)指出铝和石墨的电极并写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。
铝为( ):
____________________。
石墨为( ):
_________________________。
电池总反应:
________________________________________________________。
(3)实验4中的铝作正极还是负极?
________,为什么?
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因:
____________________________
(5)根据实验结果总结:
在原电池中金属铝作正极还是负极受到哪些因素的影响?
________________________________________________________________________
29、(2007年高考海南化学卷)
(9分)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。
30、(2007年高考理综宁夏卷)(14分)
(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应:
_____________________________________;
银片上发生的电极反应:
______________________________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47g,试计算:
产生氢气的体积(标准状况);
通过导线的电量。
(已知NA=6.02×1023/mol,电子电荷为1.60×10-19C)
32(2007海南高考)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。
33、(2010福建高考)铅蓄电池的工作原理为:
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,研读右图,下列判断不正确的是
A.K闭合,d电极反应:
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
B.当电路中转移0.2mol电子时,I中消耗的H2SO4为0.2mol
C.K闭合时,II中SO42-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
34、(2009福建高考)控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2设计成如右图所示的原电池。
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.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固定,
乙中石墨电极为负极
35、(2010广东高考)铜锌原电池工作时,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
36、(2010江苏高考)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:
O2+2H2O+4e-=4OH-
C.装置X能实
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