專題10原電池

嫌內(nèi)容早知道

“第一層鞏固提升練（3大考點）

考點一原電池的工作原理

考點二原電池原理的應(yīng)用

考點三化學(xué)電源的電極反應(yīng)式的書寫

"■第二層能力提升練

?■第三層拓展突破練

--------CHlhO-O-?--------

考點一原電池的工作原理

□積累與運用

1.原理：負(fù)極一失電子一發(fā)生氧化反應(yīng)一電子通過導(dǎo)線流向正極—正極一得電子一發(fā)生還原反應(yīng)

2.模型圖

411i『dJk

氧化反應(yīng)|負(fù)極1”士▼正極1還原反應(yīng)

-r—陽離子一?~r—

--陰離子

電解質(zhì)溶液

3.電子和離子的流動方向

電子只能在導(dǎo)線中流動而不能在溶液中流動，離子只能在溶液中移動而不能通過導(dǎo)線，可以形象

地描述為“電子不下水，離子不上岸”o

4.判斷原電池正、負(fù)極的方法

較不活潑金

一較活潑金屬-電極材料一

屬或非金屬

判

判一氧化反應(yīng)電極反應(yīng)還原反應(yīng)T*

斷

斷

為

為—電子流出一電子流向電子流入一

正

負(fù)

極

極

不斷溶解或電極增重或

電極現(xiàn)象

質(zhì)量減少質(zhì)量不變

一陰離子移向一離子移向一陽離子移向一

1.鋅銅原電池裝置如圖，下列說法不亞頌的是

（含KC1飽和溶液的瓊膠）

A.鋅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電子從鋅片經(jīng)電流計流向銅片

C.銅電極上發(fā)生反應(yīng)：Ci?++2e-=CuD.鹽橋中C「向Cu極移動

2.某興趣小組為了探索原電池的工作原理，設(shè)計了以下實驗，部分實驗現(xiàn)象記錄如下。

編號電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向

1鎂片、鋁片稀硫酸偏向鋁片

2銅片、鋁片。濃硝酸

3倭片、鋁片NaOH溶液偏向袋片

4鐵片、石墨NaCI溶液

下列說法正確的是

A.實驗1中電子流向為鎂片“導(dǎo)線-鋁片-電解質(zhì)溶液”鎂片

B.實驗2中的A1片電極反應(yīng)式為A1一3e-=A13+

C.實驗4電流表指針偏向鐵片

D.由實驗1和3可知，保持電極材料不變，可通過更換電解質(zhì)溶液改變正負(fù)極

3.由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實驗。

AJO?Cr-LBDi-lA

裝置

甲乙--z-z-丙

「二j---

稀硫酸CuSC）4溶液稀硫酸

現(xiàn)象A上有氣體產(chǎn)生B的質(zhì)量增加二價金屬A不斷溶解

根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷下列說法錯誤的是

A.裝置甲中正極的電極反應(yīng)式是：2H++2e-=H2個

B.四種金屬的活潑性強弱順序為：OB>A>D

C.裝置乙中B為負(fù)極

D.裝置丙中負(fù)極電極反應(yīng)式為：A-2e-A2+

4.某學(xué)習(xí)小組查閱資料知氧化性：MnO；＞Fe3+,設(shè)計了雙液原電池，結(jié)構(gòu)如下圖所示。鹽橋中裝有瓊脂

與飽和K2s0,溶液。下列說法正確的是

甲乙

A.溶液A為Fe2（SOj溶液

B.乙燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO；+8H++5b=M/+4H2O

C.外電路的電流方向為從a到b

D.電池工作時，鹽橋中的SOj移向乙燒杯

考點二原電池原理的應(yīng)用

□積累與運用

1.比較金屬活動性強弱。如有兩種金屬a和b,用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b

極上有氣泡產(chǎn)生。由此可判斷出a極是負(fù)極,b極是正極,故金屬活動性辿。

2.加快氧化還原反應(yīng)的速率。如在鋅與稀H2s04反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液，能形成Cu—Zn微

小的原電池，從而加快產(chǎn)生H2的速率。

3.設(shè)計簡單的原電池裝置

以Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反應(yīng)為例，原電池裝置設(shè)計方法思路如下

第一步：將電池總反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)

負(fù)極：Fe—2e-^=Fe2+,正極：Cu2++2e-=Cu

第二步：確定負(fù)極材料、正極材料和電解質(zhì)溶液

負(fù)極材料：失電子的物質(zhì)（還原劑）作負(fù)極材料即Fe。

正極材料：用比負(fù)極材料金屬活動性差的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極材料即Cu或Ag或C等。

電解質(zhì)溶液：含有反應(yīng)中作氧化劑的物質(zhì)作電解質(zhì)，即CuSCU溶液，如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容

器中進(jìn)行（中間連接鹽橋），則兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽離子。

5.將反應(yīng)2Cu+Ag2O=C%O+2Ag設(shè)計成如下圖所示的原電池，下列說法正確的是

G

CuAg2O/Ag

■"OH：：*：

s二二二二二

A.AgoO/Ag電極為負(fù)極B.電池工作時，OH-向正極移動

C.電池工作時，電子由Cu流向Ag?。D.理論上每消耗6.4gCu,外電路中通過的電子為0.2mol

6.M、N、P、E四種金屬，已知：①M+N2+=N+M";②M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSC）4溶液中，M表

面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)式分別為E2++2F=E,

N-2e-=N2+?則這四種金屬的還原性的強弱順序是

A.P>M>N>EB.E>N>M>P

C.P>N>M>ED.E>P>M>N

7.鐵片與lOOmLO.lmol/L的稀鹽酸反應(yīng)，生成出的速率太慢。下列方法能加快反應(yīng)速率的是

A.增大壓強B.加NaCI固體

C.滴加幾滴CuSO4溶液D.改用98%的濃硫酸

8.根據(jù)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計原電池（選用相同的鹽橋）時，下列各項中合理的是

選項正極（金屬/電解質(zhì)溶液）負(fù)極（金屬/電解質(zhì)溶液）

AZn/ZnSO4溶液Fe/H2s。4溶液

BFe/FeCh溶液Zn/ZnSCU溶液

CZn/H2s。4溶液Fe^FeCh溶液

DFe/ZnSCU溶液Zn//FeCI2溶液

A.AB.BC.CD.D

考點三化學(xué)電源的電極反應(yīng)式的書寫

□積累與運用

1.可充電電池電極反應(yīng)式的書寫

在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時，要明確可充電電池放電時為原電池，充電時為電解池。

(1)原電池的負(fù)極與電解池的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價升高。

(2)原電池的正極與電解池的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價降低。

2.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫

(1)燃料電池的正、負(fù)極均為惰性電極，均不參與反應(yīng)。

(2)正極反應(yīng)式的書寫

正極發(fā)生還原反應(yīng)，通入的氣體一般是氧氣，根據(jù)電解質(zhì)的不同，正極反應(yīng)式的書寫分以下幾種

情況：

①在酸性溶液中，生成的氧離子與氫離子結(jié)合生成水，電極反應(yīng)為。+4葭+4H+=2壓0。

②在堿性溶液中，氧離子與氫氧根離子不能結(jié)合，只能與水結(jié)合生成氫氧根離子，電極反應(yīng)為

--

02+4e+2H20=40Ho

③在熔融碳酸鹽中，氧離子能與二氧化碳結(jié)合生成碳酸根離子，電極反應(yīng)為02+2C02+4e-

=2C0t?

(3)負(fù)極反應(yīng)式的書寫

若負(fù)極通入的氣體為含碳化合物CO、CH&、CH30H等，碳元素均轉(zhuǎn)化為正四價的碳，在酸性溶液中

生成二氧化碳?xì)怏w，在堿性溶液中生成碳酸根離子，在熔融碳酸鹽中生成二氧化碳，含有氫元素的化

合物的電極反應(yīng)最終都有水生成。

燃料電池的總反應(yīng)一正極反應(yīng)=負(fù)極反應(yīng)，注意將兩個反應(yīng)相減時，要約去正極反應(yīng)物02。

9.鉛蓄電池是汽車常用的蓄電池，其總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4k-2PbSO4+2H2Oo下列說法不正

確的是

A.放電時，當(dāng)外電路上有2mole一通過時，負(fù)極質(zhì)量增加96g

2+

B.放電時正極反應(yīng)式PbO,+4H++2e-=Pb+2H2O

C.充電一段時間生成硫酸的物質(zhì)的量增加

D.若用鉛蓄電池做電源電解飽和食鹽水，每消耗ImolPb,在陰極產(chǎn)生2moiNaOH

10.鐵銀可充電電池以KOH溶液為電解液，放電時的總反應(yīng)為Fe+Ni2()3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,

下列有關(guān)該電池的說法正確的是

A.放電時，正極反應(yīng)式為Fe-2e-+2OIT=Fe(OH)2

B.放電時，K+向Fe電極遷移

C.放電時，負(fù)極區(qū)pH增大

D.充電時，實現(xiàn)了電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化

11.鋰離子電池是目前世界上主流的手機電池?？茖W(xué)家近期研發(fā)的一種新型的Ca-LiFeP。’可充電電池的原理

2++

示意圖如圖，電池反應(yīng)為：xCa+2LiFePO4、箸、xCa+2Li/ePC>4+2xLi下列說法錯誤的是

放電

充電Li1_xFePO4

脫嵌

?//LiFePO

4

鈣電極

電

極?

嵌入

LiPF6-LiAsF6鋰離子Li2s。4溶液

電解質(zhì)導(dǎo)體膜

A.放電時，鈣電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.充電時，Ca2+在陰極處得電子

C.LiPF6-LiAsF6電解質(zhì)可以換成水溶液做電解質(zhì)

D.充電時，Lii-xFePCU/LiFePCU電極的電極反應(yīng)式為LiFePC>4-xe-=Li].xFePO4+xLi+

12.如圖是甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖，電池反應(yīng)為2cH3OH+3O2=2CO2+4H2。，下列說法正確的是

A.左電極為電池的正極，a處通入的物質(zhì)是甲醇

B.右電極為電池的負(fù)極，b處通入的物質(zhì)是空氣

C.負(fù)極反應(yīng)為CH3OH+H2O-6e=CO2T+6H+

D.正極反應(yīng)為02+2a0+4片=40川

---G-CHD-O?---

1.用銅片、銀片、CU(NC)3)2溶液、AgNC>3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U型管)構(gòu)成一個原電池。

AgNC>3溶液Cu(NC>3)2溶液

①在外電路中，電流由銀電極流向銅電極

②正極反應(yīng)為：Ag++e-=Ag

③實驗過程中取出鹽橋，原電池將停止工作

④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同

⑤鹽橋中的K+移向CU(NO3)2溶液

⑥電子的移動方向：Cu極-導(dǎo)線-Ag電極-AgNC>3溶液

上述①~⑥中正確的有

A.5個B.4個C.3個D.2個

2.全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S$材料，電

池反應(yīng)為16Li+xS8=8Li2Sx(2<x<8)o下列說法正確的是

A.電解質(zhì)中加入硫酸能增強導(dǎo)電性

B.電池充電時間越長，電池中的Li2s2量越多

+

C.電池工作時，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4

D.電池工作時，外電路中流過0.02mol電子，負(fù)極材料減重0.7g

3.在碳中和愿景下，全球范圍內(nèi)可再生能源不斷開發(fā)。一種新研發(fā)的電池系統(tǒng)是通過二氧化碳溶于水觸發(fā)

電化學(xué)反應(yīng)，其工作原理如圖所示(鈉超離子導(dǎo)體只允許Na+通過)。下列說法正確的是

A.電子通過鈉超離子導(dǎo)體由a極移動到b極

B.工作一段時間b極附近可能有白色固體析出

C.電池工作時每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24Leo2,a極質(zhì)量減少4.6g

D.該電池中的有機電解液可選用乙醇

4.電化學(xué)氣敏傳感器法可用來測定空氣中C。含量，其工作原理如圖所示，下列說法正確的是

CO、xCO2

+

A.工作電極上的反應(yīng)式為H2O+CO+2e-=CO2+2H

B.該電池工作時，外電路中電子的流動方向為工作電極好H2so4溶液好柏電極好燈泡好工作電極

C.每消耗0.2mol。2，同時產(chǎn)生C02的質(zhì)量為17.6g

D.電池工作一段時間后，溶液的pH增大

5.某新型電池可以處理含CN-的堿性廢水，同時還可以淡化海水，電池構(gòu)造示意圖如下所示。下列關(guān)于該

電池工作時的說法正確的是

換膜I換膜n

A.b極為電池的負(fù)極

B.a極發(fā)生的電極反應(yīng)為2CN「10e一+12。氏=2€：07+必1+6凡0

C.電池工作一段時間后，右室溶液pH減小

D.海水中的Na+通過離子交換膜回向左室遷移

6.某科研小組用電化學(xué)方法將CO?轉(zhuǎn)化為CO實現(xiàn)再利用，轉(zhuǎn)化的基本原理如圖所示（該交換膜只允許H+通

過），下列說法正確的是

CO

co2

A.M極為正極，N極發(fā)生氧化反應(yīng)

B.N極電極反應(yīng)方程式為CO2+2H+-2e.=CO+HQ

C.若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LO2,有4moiH+從左室通過交換膜移到右室

D.工作一段時間后，M電極室中的溶液酸性減弱

7.中科院福建物構(gòu)所首次構(gòu)建了一種可逆水性Zn-CO?電池，實現(xiàn)了C0?和HCOOH之間的高效可逆轉(zhuǎn)換,

其反應(yīng)原理如圖所示:

多孔Pd

納米片

已知雙極膜可將水解離為H+和OH-,并實現(xiàn)其定向通過。下列說法錯誤的是

A.充電時，OIF由雙極膜移向Zn電極

B.放電時，Pd電極表面的電極反應(yīng)為：CO2+2e+2H=HCOOH

C.放電時和充電時，Pd電極的電勢均高于Zn電極

D.當(dāng)外電路通過1mol電子時，雙極膜中解離水的物質(zhì)的量為1mol

8.市售某種鋅鋪干電池的構(gòu)造如圖所示，該干電池反應(yīng)原理的化學(xué)方程式為:

Zn+2NH4CI+2MnO2=Zn(NH3)2CI2+2MnO(OH),下列說法錯誤的是

石墨棒

二氧化鎰

氯化鎮(zhèn)

卜鋅筒

A.該干電池是堿性鋅錦干電池

B.電池工作時，NH；向正極移動

C.環(huán)境溫度過低，不利于電池放電

D.正極電極反應(yīng)為：NH*+MnO2+e=MnO(OH)+NH3

9.如圖為兩種不同的銅鋅原電池，圖1為單液原電池，圖2為雙液原電池。下列相關(guān)說法不正確的是

—

—銅

EI

2/

/三

//

MH

/\

K一

P21M\

--

CuS04溶液ZnSC>4溶液CuSC>4溶液

圖1圖2

A.圖2所示原電池能量利用率比上左圖所示原電池要高

B.將圖2CuSO&溶液換成稀硫酸，銅電極生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氣體時，電路中轉(zhuǎn)移2moi電子

C.圖1所示單液原電池中，電流流向為銅片好導(dǎo)線好鋅片好CuSC)4溶液玲銅片

D.上述原電池的反應(yīng)原理為Zn+CuSO4=Cu+ZnSC>4

10.如下圖所示為某同學(xué)探究金屬與濃硝酸反應(yīng)設(shè)計的原電池實驗裝置，該實驗在常溫下進(jìn)行，實驗時先

放入鐵片，直到無氣泡后再放入銅片，連接好裝置。下列說法不正確的是

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.鐵比銅活潑，鐵作負(fù)極

C.溶液中陰離子移向銅片，陽離子移向鐵片

D.鐵片附近產(chǎn)生紅棕色氣體，電極反應(yīng)式為2H++NO]+e-=NO2f+H2。

--------?-O-?-?-?--------

11.一種氫氧燃料電池的裝置如圖所示(電解質(zhì)溶液為稀H2SC?4溶液，兩電極均為惰性電極)。下列說法正確

的是

電極電極

N

M

I

1質(zhì)子

Jo

換膜

/交

學(xué)能

化為化

電能轉(zhuǎn)

主要由

的能量

該裝置

A.

T

4OJ

+46-=

珥。

2+2

式為。

極反應(yīng)

上的電

電極

B.N

L

為2.24

體積

2的

消耗H

此時

電子，

mol

移0.2

每轉(zhuǎn)

C.

區(qū)。

。2=2

H2+

應(yīng)為2

總反

池的

該電

D.

確的是

法不正

下列說

液），

解質(zhì)溶

液作電

OH溶

如圖（K

作原理

池的工

空氣電

的鋅一

z。？

產(chǎn)生H

種可

.一

12

電極

復(fù)合碳

極流向

由Zn

電子

A.

+

O

=H

+2e

+2H

式：O

極反應(yīng)

2的電

H2O

生成

B.

22

2

移動

極方向

向鋅電

的OIF

溶液中

電解質(zhì)

C.

lHgz

成Imo

上生

理論

鋅，

5g

消耗6

D.

。某

完成

放電

等時

度相

子濃

極室離

當(dāng)兩

池，

濃差電

為離子

電池稱

動勢的

產(chǎn)生電