1、高考化学一轮综合复习第六章化学反应与能量变化第21讲原电池化学电源练习【2019最新】精选高考化学一轮综合复习第六章化学反应与能量变化第21讲原电池化学电源练习考纲要求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。考点一原电池的工作原理及应用1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2原电池的构成条件(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：电解质溶液；
2、两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。3工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极(2)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。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。(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
3、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CaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池()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)
4、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)负正提示判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反应的具体情况，例如：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、Al在浓HNO3中钝化，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。题组一原电池的工作原理1(1)下列装
5、置属于原电池的是_。(2)在选出的原电池中，_是负极，电极反应为_；_是正极，电极反应为_。答案(1)(2)FeFe2e=Fe2Cu2H2e=H22(2017信阳质检)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6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2答案B解析中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H
6、2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。(1)Fe作负极，发生氧化反应时，失2e变成Fe2，而不是Fe3。(2)书写某一极电极反应式时，若书写困难，也可先写另一极的电极反应式。用“减法”来处理，即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极反应式(前提是电量守恒)。题组二聚焦“盐桥”原电池3(2017市第五中学高三模拟)根据下图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2
7、答案B解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。4控制适合的条件，将反应2Fe32I?2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。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，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案D解析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、
8、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；在甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe32I?2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，D不正确。题组三原电池工作原理的应用5(2018江门质检)M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()APMNE BENMPCPNME DEPMN答案A解析由知，金属活动性：MN；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出
9、，说明M作原电池的正极，故金属活动性：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：NE。综合可知，A正确。6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(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_(填化学式)。(2)银电极为电池的_极，其电极反应为_。(3)盐桥中的NO移向_溶液。答案(1)CuAgNO3(2)正Age=Ag(3)Cu(NO3)2原电池设计类试题的解题思路(1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。(2)选择合适的电极材料和电解质溶液。(3)画出原电池装置图
10、。画图时应注意：电极材料、电解质溶液；简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等。7银器日久表面会逐渐变黑，这是因为生成了硫化银。有人设计用原电池原理进行“抛光”，其处理方法：将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去，而银器恢复光泽，且不会损失。试回答：(1)氯化钠溶液的作用是_。(2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为_，正极发生的电极反应为_。(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为_，原电池总反应方程式为_。答案(1)为电解质溶液，起导电作用(2)2Al6e=2Al33Ag2S6e=6Ag3S2(3)2Al33S26H2O
11、=2Al(OH)33H2S3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S解析要善于抓住题给信息，“黑色会褪去，而银器恢复光泽，且不会损失”，必然发生Ag2SAg，显然这是原电池的正极反应，Ag2S2e=2AgS2，负极反应为活泼金属Al发生氧化反应：Al3e=Al3。正极生成的S2和负极生成的Al3在溶液中发生双水解反应：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。原电池的总反应为上述三个反应的和：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S。考点二化学电源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：2MnO22H2
12、O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)锌银电池一次电池负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)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Pb，正极材料是PbO2。放电时的反应a负极反应：PbSO2e=PbSO4；b正极反应：PbO24HSO2e=PbSO42H2O；c总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。充电时的反应a阴极反应：PbSO42e=PbSO；b阳极反
13、应：PbSO42H2O2e=PbO24HSO；c总反应：2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4。注可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。2“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，可分酸性和碱性两种。种类酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用对常见化学电源的认识与理解(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Fe2Fe3=3Fe2以原电
14、池方式进行，可用锌铁作电极材料()(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)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H24e=4H()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)解析(2)锂离子电池属于可充电电池，即二次电池。(3)若用锌和铁作电极，则电极反应就变为Zn2Fe3=Zn22Fe2。(4)MnO2不是催化剂。(5)燃料电池直接将化学能转变为电能。(6)负极反应应写为2H24e4OH=4H2O。以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。(1)酸性条件
15、总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。(2)碱性条件总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。(3)固体电解质(高温下能传导O2)总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下总反应式：_；正极反应式：_；负极反应式：_。答案(1)CH42O2=CO22H2O2O28H8e=4H2OCH48e2H2O=CO28H(2)CH42O22OH=CO3H2O2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(3)CH42O2=CO22H2O2O28e=4O2CH44O28e=CO22H2O(4)CH42O2=CO22H2O2O24CO28e
16、=4COCH44CO8e=5CO22H2O题组一根据图示理解化学电源1(一次电池的工作原理)(2017银川一模)普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn2NH2MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是()A当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原B电池负极反应式为2MnO22NH2e=Mn2O32NH3H2OC原电池工作时，电子从负极通
17、过外电路流向正极D外电路中每通过0.1mol电子，锌的质量理论上减小6.5g答案C解析普通锌锰干电池是一次电池，不能充电复原，A项错误；根据原电池工作原理，负极失电子，电极反应式为Zn2e=Zn2，B项错误；由负极的电极反应式可知，每通过0.1mol电子，消耗锌的质量是65gmol13.25g，D项错误。2锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：(1)外电路的电流方向是由_(填字母，下同)极流向_极。(2)电池正极反应式为_。(3)是否可用水代替电池中的混
18、合有机溶剂？_(填“是”或“否”)，原因是_。答案(1)ba(2)MnO2eLi=LiMnO2(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应解析(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从ab，那么电流方向则是ba。(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2eLi=LiMnO2。(3)因为负极的电极材料Li是活泼的金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。题组二燃料电池3(2017湖南郴州一模)乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，
19、在200左右时供电，电池总反应：C2H5OH3O2=2CO23H2O，电池示意图如图所示。下列说法中正确的是()A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电子由b极沿导线流向a极Ca极上发生的电极反应：C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb极上发生的电极反应：4HO24e=2H2O答案D4(2017兰州一诊)科学家设计出质子膜H2S燃料电池，实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如下图所示。下列说法错误的是()A电极a为电池的负极B电极b上发生的电极反应：O24H4e=2H2OC电路中每通过4mol电子，在正极消耗44.8LH2SD每17g
20、H2S参与反应，有1molH经质子膜进入正极区答案C解析根据题目可知，该电池为燃料电池，根据燃料电池的特点，通氧气的一极为正极，故电极b为正极，电极a为负极，A项正确；电极b为正极，氧气得电子生成水，B项正确；从装置图可以看出，电池总反应为2H2SO2=S22H2O，电路中每通过4 mol电子，正极应该消耗1 mol O2，负极应该有2 mol H2S反应，但是题目中没有给定标准状况下，所以不一定是44.8 L，故C错误；17 g H2S即0.5 mol H2S，每0.5 mol H2S参与反应会消耗0.25 mol O2，根据正极反应式O24H4e=2H2O，可知有1 mol H经质子膜进入
21、正极区，故D正确。(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。题组三可充电电池5(二次电池的理解与应用)镍镉(NiCd)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：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是()A充电时阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2OB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
22、正极移动答案A解析放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，A项正确；充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误；放电时负极电极反应式为Cd2OH2e=Cd(OH)2，Cd电极周围OH的浓度减小，C项错误；放电时OH向负极移动，D项错误。6(2018柳州模拟)锌空气燃料电池可作电动车的动力电源，电解质溶液为KOH溶液，反应为2ZnO22H2O4OH=2Zn(OH)。下列说法正确的是()A放电时，电解质溶液中K移向负极B放电时，电解质溶液的pH不变C充电时，阴极的
23、反应为Zn(OH)2e=Zn4OHD充电时，当有4.48L氧气(标准状况下)释放出来时，则析出固体Zn为13g答案C解析放电时，为原电池，溶液中阳离子向正极移动，即K向正极移动，故A错误；放电时，消耗氢氧根离子，碱性减弱，pH减小，故B错误；充电时，阴极上发生得电子的还原反应，则阴极反应为Zn(OH)2e=Zn4OH，故C正确；产生1 mol氧气，转移电子为4 mol，充电时，当有4.48 L氧气(标准状况下)释放出来时，转移电子的物质的量为40.8 mol，根据Zn2e，则析出固体Zn：65 gmol126 g，故D错误。1.充放电电池(1)放电时为原电池，充电时为电解池。(2)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。(3)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。2.微专题新型电源及电极反应式的书写近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”“高铁电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的
