化學(xué)

大一輪復(fù)習(xí)第九章第34講壹原電池常見化學(xué)電源復(fù)習(xí)目標(biāo)1.理解原電池的工作原理。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。3.能夠書寫常見化學(xué)電源的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。內(nèi)容索引叁練真題

明考向肆課時(shí)精練壹考點(diǎn)一原電池的構(gòu)成及工作原理貳考點(diǎn)二常見化學(xué)電源考點(diǎn)一貳原電池的構(gòu)成及工作原理1.原電池的概念和反應(yīng)實(shí)質(zhì)原電池是將

能轉(zhuǎn)化為

能的裝置，其反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。2.構(gòu)建原電池模型(以鋅銅原電池為例)整合必備知識(shí)注離子導(dǎo)體可以是電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)或固態(tài)離子導(dǎo)體，只能傳導(dǎo)離子?；瘜W(xué)電(1)原電池構(gòu)成條件①兩種不同活性的電極(燃料電池兩極都為石墨電極)；②電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；③形成閉合回路。(2)鹽橋(含KCl飽和溶液的瓊脂)作用①連接內(nèi)電路，形成閉合回路；②平衡電荷，Cl-移向

，K+移向

；③減少能量損耗。負(fù)極正極(3)三個(gè)流向①外電路電子的流向：電子由負(fù)極出發(fā)經(jīng)導(dǎo)線流向正極(電子不入水)。②溶液中離子的流向：陽(yáng)離子向正極遷移；陰離子向負(fù)極遷移。③電流流向：電流由正極出發(fā)經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，再由負(fù)極出發(fā)經(jīng)溶液流向正極，形成閉合回路。3.原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬的活動(dòng)性，在原電池中，一般較活潑的金屬作負(fù)極(注意電解質(zhì)溶液對(duì)電極反應(yīng)的影響)。(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率，創(chuàng)造多個(gè)微電池反應(yīng)環(huán)境，可加快反應(yīng)(腐蝕)速率。(3)應(yīng)用于金屬防護(hù)。(4)設(shè)計(jì)原電池①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。②根據(jù)原電池反應(yīng)的特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。1.原電池內(nèi)部電解質(zhì)中的陰離子一定移向負(fù)極，陽(yáng)離子一定移向正極(

)2.原電池中負(fù)極失去電子的總數(shù)一定等于正極得到電子的總數(shù)(

)3.圖1能驗(yàn)證鋅與硫酸銅反應(yīng)過程中有電子轉(zhuǎn)移(

)√√4.圖2能實(shí)現(xiàn)Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑(

)√×提升關(guān)鍵能力

√2.控制合適的條件，可使反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2向不同的方向進(jìn)行，改變電極反應(yīng)。(1)反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極的名稱：

，反應(yīng)類型：

；甲池中發(fā)生______(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

。

負(fù)極氧化反應(yīng)還原Fe3++e-===Fe2+(2)一段時(shí)間后，電流表讀數(shù)為零后，在甲中加入FeCl2固體，則乙中的石墨作

(填“正”或“負(fù)”)極，該電極的電極反應(yīng)式為

。正I2+2e-===2I-判斷原電池正、負(fù)極的五種方法二、設(shè)計(jì)原電池3.根據(jù)反應(yīng)2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2設(shè)計(jì)原電池，在方框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液，寫出電極反應(yīng)式：①不含鹽橋②含鹽橋

負(fù)極：

正極：

Cu-2e-===Cu2+Fe3++e-===Fe2+返回叁常見化學(xué)電源1.一次電池整合必備知識(shí)

負(fù)極反應(yīng)式：

；正極反應(yīng)式：

；總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-

負(fù)極反應(yīng)式：

；正極反應(yīng)式：

；總反應(yīng)：Zn+Ag2O===ZnO+2AgZn+2OH--2e-===ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-2.二次電池鉛酸蓄電池是最常見的二次電池，總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(1)放電時(shí)：負(fù)極反應(yīng)式：

；正極反應(yīng)式：_______________________

。放電時(shí)，當(dāng)外電路上有2mole-通過時(shí)，溶液中消耗H2SO4

mol。

PbSO4+2H2O2(2)充電時(shí)：陰極反應(yīng)式：

；陽(yáng)極反應(yīng)式：

。充電一段時(shí)間電解質(zhì)溶液的pH

(填“增大”“減小”或“不變”)。提醒充電時(shí)電極的連接：負(fù)接負(fù)作陰極，正接正作陽(yáng)極。

減小3.燃料電池(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，常見的燃料除H2外，還有CO、水煤氣(CO和H2)、烴類(如CH4)、醇類(如CH3OH)、醚類(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如無特別提示，燃料電池反應(yīng)原理類似于燃料的燃燒。(2)燃料電池的電解質(zhì)常有四種類型：酸性條件、堿性條件、固體電解質(zhì)(可傳導(dǎo)O2-)、熔融碳酸鹽，不同電解質(zhì)會(huì)對(duì)總反應(yīng)式、電極反應(yīng)式有影響。(3)以甲醇為燃料，寫出下列介質(zhì)中的電極反應(yīng)式。①酸性溶液(或含質(zhì)子交換膜)正極：

，負(fù)極：

。②堿性溶液正極：

，負(fù)極：

。O2+4e-+4H+===2H2OCH3OH-6e-+H2O===CO2+6H+O2+4e-+2H2O===4OH-

O2+4e-===2O2-CH3OH-6e-+3O2-===CO2+2H2O

1.干電池根據(jù)電池內(nèi)的電解質(zhì)分為酸性電池和堿性電池(

)2.鉛酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加(

)3.二次電池充電時(shí)，陰極連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)(

)4.鉛酸蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生還原反應(yīng)(

)5.在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定發(fā)生氧化反應(yīng)(

)√√√××提升關(guān)鍵能力

√

2.如圖所示是一種以液態(tài)肼(N2H4)為燃料，氧氣為氧化劑，某固體氧化物為電解質(zhì)的新型燃料電池。該固體氧化物電解質(zhì)的工作溫度在700~900℃時(shí)，O2-可在該固體氧化物電解質(zhì)中自由移動(dòng)，反應(yīng)產(chǎn)物均為無毒無害的物質(zhì)。下列說法正確的是A.電池內(nèi)的O2-由電極乙移向電極甲B.電池總反應(yīng)為N2H4+2O2===2NO+2H2OC.當(dāng)電極甲上有1molN2H4消耗時(shí)，電極

乙上有22.4LO2參與反應(yīng)D.電池外電路的電子由電極乙移向電極甲√該裝置中電極甲為負(fù)極，電極乙為正極，所以O(shè)2-由電極乙移向電極甲，A項(xiàng)正確；電池的總反應(yīng)為N2H4+O2===N2+2H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電極甲上消耗1molN2H4時(shí)，電極乙上就有1molO2參與反應(yīng)，但題目沒有指明是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在外電路中，電子由負(fù)極(電極甲)移向正極(電極乙)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、電極反應(yīng)式的書寫3.有如圖所示的四個(gè)裝置，回答相關(guān)問題：(1)圖①中，Mg作

極。

(2)圖②中，Mg作

極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：

，正極反應(yīng)式：

，

總反應(yīng)的離子方程式：

。

負(fù)正Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-2H2O+2e-===2OH-+H2↑2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑(3)圖③中，F(xiàn)e作

極，寫出負(fù)極反應(yīng)式：

，正極反應(yīng)式：

，

總反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________。(4)圖④裝置能否構(gòu)成原電池？

(填“能”或“否”)，若能構(gòu)成原電池，正極為

，電極反應(yīng)式為

(若不能構(gòu)成原電池，后兩問不用回答)。正Cu-2e-===Cu2+

Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O能CuO2+4e-+2H2O===4OH-4.根據(jù)電池反應(yīng)書寫電極反應(yīng)式。(1)堿性鐵電池的電池反應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O===3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。負(fù)極反應(yīng)式：

，

正極反應(yīng)式：

。

(2)一種鋰電池的反應(yīng)為CoO2+LiC6===LiCoO2+C6，Li原子嵌入電池負(fù)極材料碳(C6)中。負(fù)極反應(yīng)式：

，

正極反應(yīng)式：

。

Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2

LiC6-e-===Li++C6CoO2+Li++e-===LiCoO2(3)Mg?AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式：2AgCl+Mg===Mg2++2Ag+2Cl-。負(fù)極反應(yīng)式：

，

正極反應(yīng)式：

。

Mg-2e-===Mg2+AgCl+e-===Ag+Cl-(1)電極反應(yīng)式書寫的一般方法(2)已知總反應(yīng)式的復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫方法①首先寫出較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式。②復(fù)雜電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-簡(jiǎn)單電極反應(yīng)式。③注意電子守恒。返回LIANZHENTIMINGKAOXIANG肆練真題明考向1.(2024·江蘇，8)堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH，電池構(gòu)造示意圖如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是A.電池工作時(shí)，MnO2發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作時(shí)，OH-通過隔膜向正極移動(dòng)C.環(huán)境溫度過低，不利于電池放電D.反應(yīng)中每生成1molMnOOH，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

2×6.02×1023√電池工作時(shí)，Zn為負(fù)極，MnO2為正極，MnO2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，OH-通過隔膜向負(fù)極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；環(huán)境溫度過低，化學(xué)反應(yīng)速率下降，不利于電池放電，C正確；由電極反應(yīng)式MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-可知，反應(yīng)中每生成1molMnOOH，轉(zhuǎn)移1mol(即6.02×1023)電子，D錯(cuò)誤。2.(2023·廣東，6)負(fù)載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl-實(shí)現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是A.Ag作原電池正極B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向PtC.Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-===4OH-D.每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，最多去除1molCl-√由題圖分析可知，Ag失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負(fù)極，A錯(cuò)誤；電子由負(fù)極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O，C錯(cuò)誤；每消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L的O2，轉(zhuǎn)移2mol電子，最多去除2molCl-，D錯(cuò)誤。3.(2024·新課標(biāo)卷，12)一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖所示，通過CuO催化消耗血糖發(fā)電，從而控制血糖濃度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn)，電池啟動(dòng)。血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn)，電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì))電池工作時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A.電池總反應(yīng)為2C6H12O6+O2===2C6H12O7B.b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)

變起催化作用C.消耗18mg葡萄糖，理論上a電極有0.4mmol電子流入D.兩電極間血液中的Na+在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a√該裝置為原電池，a為正極，電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O===4OH-，b為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)：Cu2O-2e-+2OH-===2CuO+H2O，在負(fù)極區(qū)，葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸：C6H12O6+2CuO===C6H12O7+Cu2O；電池的總反應(yīng)為2C6H12O6+O2===2C6H12O7，A正確；CuO將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，自身被還原為Cu2O，Cu2O在b電極上失電子轉(zhuǎn)化成CuO，因此，CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用，B正確；由反應(yīng)2C6H12O6+O2===2C6H12O7可知，1molC6H12O6參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗18mg(0.1mmol)葡萄糖時(shí)，理論上a電極有0.2mmol電子流入，C錯(cuò)誤；原電池中陽(yáng)離子從負(fù)極向正極遷移，故Na+遷移方向?yàn)閎→a，D正確。返回KESHIJINGLIAN伍課時(shí)精練題號(hào)12345678答案DBADCCCB題號(hào)91011

12答案BCC

D答案1234567891011121314對(duì)一對(duì)答案123456789101112131413.

14.

1.下列關(guān)于四種裝置的敘述不正確的是A.電池Ⅰ：正極發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-===H2↑B.電池Ⅱ：鋅筒作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.電池Ⅲ：是汽車使用的充電電池，又稱為

二次電池D.電池Ⅳ：電極b發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-

+2H2O===4OH-√1234567891011121314答案1234567891011121314答案電池Ⅰ為Zn?Cu?硫酸電池，Zn作負(fù)極，Cu作正極，氫離子在正極得電子生成氫氣，電極反應(yīng)為2H++2e-===H2↑，故A正確；鋅錳干電池中，Zn作負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故B正確；酸性條件下，電極b發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+===2H2O，故D錯(cuò)誤。

√1234567891011121314答案1234567891011121314答案當(dāng)連接開關(guān)K，并向B中滴加濃鹽酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)，說明此時(shí)C2電極是正極，C1電極是負(fù)極。一段時(shí)間后，當(dāng)電流表指針回到中間“0”位置，再向B中滴加過量濃NaOH溶液，可觀察到電流表指針向左偏轉(zhuǎn)，說明此時(shí)C2電極是負(fù)極，C1電極是正極，據(jù)此解答。不論電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)還是向左偏轉(zhuǎn)，均是原電池，都是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，A錯(cuò)誤；1234567891011121314答案

3.鉛酸蓄電池是汽車常用的蓄電池，其構(gòu)造如圖所示。下列說法不正確的是A.電池放電時(shí)，負(fù)極質(zhì)量減輕B.電池放電時(shí)，c(H+)減小C.電池充電時(shí)總反應(yīng)為2PbSO4+2H2O===

Pb+PbO2+2H2SO4D.鉛酸蓄電池的缺點(diǎn)是笨重、比能量低1234567891011121314答案√1234567891011121314答案放電時(shí)，負(fù)極Pb失去電子轉(zhuǎn)化為PbSO4，負(fù)極質(zhì)量增加，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電過程中消耗H2SO4，溶液中c(H+)減小，B項(xiàng)正確。4.銀鋅紐扣電池是一種常見的化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag，其工作示意圖如圖。下列說法不正確的是A.Zn電極是負(fù)極B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.正極的電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O

===2Ag+2OH-D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變√1234567891011121314答案1234567891011121314答案Ag2O電極作正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)為Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-，B、C正確；氫氧根離子的物質(zhì)的量雖然不變，但水的量減少，KOH的濃度增大，pH增大，D錯(cuò)誤。5.(2024·鎮(zhèn)江模擬)根據(jù)光合作用原理，設(shè)計(jì)如圖原電池裝置。下列說法正確的是A.a電極為原電池的正極B.外電路電流方向是a→bC.b電極的電極反應(yīng)式為O2+2e-+2H+

===H2O2D.a電極上每生成1molO2，通過質(zhì)子交換膜的H+為2mol√1234567891011121314答案1234567891011121314答案根據(jù)圖示可知，a極上H2O轉(zhuǎn)化為H+和O2，發(fā)生氧化反應(yīng)，則a電極為原電池的負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極為負(fù)極，b電極為正極，外電路電流方向應(yīng)從正極到負(fù)極，即b→a，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a電極上每生成1molO2，轉(zhuǎn)移4mol電子，則通過質(zhì)子交換膜的H+為4mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(2024·全國(guó)甲卷，12)科學(xué)家使用δ?MnO2研制了一種MnO2?Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時(shí)間后，MnO2電極上檢測(cè)到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是A.充電時(shí)，Zn2+向陽(yáng)極方向遷移B.充電時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2

===ZnMn2O4C.放電時(shí)，正極反應(yīng)有MnO2+H2O

+e-===MnOOH+OH-D.放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g，MnO2電極生成了0.020molMnOOH√1234567891011121314答案1234567891011121314答案充電時(shí)該裝置為電解池，電解池中陽(yáng)離子向陰極遷移，即Zn2+向陰極方向遷移，A錯(cuò)誤；放電時(shí)，Zn電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-===Zn2+，則充電時(shí)陰極反應(yīng)為Zn2++2e-===Zn，即充電時(shí)Zn元素化合價(jià)應(yīng)降低，B錯(cuò)誤；放電時(shí)，MnO2電極為正極，正極上檢測(cè)到MnOOH和少量ZnMn2O4，則正極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)為MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-，C正確；1234567891011121314答案放電時(shí)，Zn電極質(zhì)量減少0.65g(物質(zhì)的量為0.010mol)，電路中轉(zhuǎn)移0.020mol電子，由正極的主要反應(yīng)MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-可知，若正極上只有MnOOH生成，則生成MnOOH的物質(zhì)的量為0.020mol，但正極上還有少量ZnMn2O4生成，因此，MnOOH的物質(zhì)的量小于0.020mol，D錯(cuò)誤。7.(2021·山東，10)以KOH溶液為離子導(dǎo)體，分別組成CH3OH?O2、N2H4?O2、(CH3)2NNH2?O2清潔燃料電池，下列說法正確的是A.放電過程中，K+均向負(fù)極移動(dòng)B.放電過程中，KOH物質(zhì)的量均減小C.消耗等質(zhì)量燃料，(CH3)2NNH2?O2燃料電池的理論放電量最大D.消耗1molO2時(shí)，理論上N2H4?O2燃料電池氣體產(chǎn)物的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況

下為11.2L√1234567891011121314答案

1234567891011121314答案

√1234567891011121314答案1234567891011121314答案

√1234567891011121314答案

1234567891011121314答案

1234567891011121314答案√1234567891011121314答案NO?空氣燃料電池中氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，故a為正極、b為負(fù)極，A錯(cuò)誤；原電池中氫離子向正極移動(dòng)，故電池工作時(shí)H+透過質(zhì)子交換膜從左向右移動(dòng)，B錯(cuò)誤；b電極上NO失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸，C正確；沒有標(biāo)明所處狀況，不能計(jì)算氧氣的體積，D錯(cuò)誤。11.(2024·江蘇模擬)一種以釩基氧化物(V6O13)為正極材料的水系鋅離子電池的工作原理如圖所示。通過使用孔徑大小合適且分布均勻的新型離子交換膜，可提高離子傳輸通量的均勻性，從而保持電池的穩(wěn)定性。下列說法正確的是A.放電過程中，Zn2+向Zn極一側(cè)移動(dòng)B.放電過程中，電子由Zn極經(jīng)電解質(zhì)溶液向

V6O13極移動(dòng)C.充電時(shí)，V6O13極與外接直流電源正極相連D.充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)可能為V6O13+xZn2++2xe-===ZnxV6O13√1234567891011121314答案1234567891011121314答案放電過程中，Zn極為負(fù)極，Zn失電子生成Zn2+進(jìn)入溶液，Zn2+向正極一側(cè)移動(dòng)，A不正確；電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，B不正確；充電時(shí)，V6O13極作陽(yáng)極，與外接直流電源正極相連，C正確；充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)可能為ZnxV6O13-2xe-===V6O13+xZn2+，D不正確。12.二氧化硫?空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是A.該電池放電時(shí)質(zhì)子從Pt2電極經(jīng)過內(nèi)電

路移向Pt1電極B.Pt1電極附近發(fā)生的反應(yīng)為SO2+2H2O-

2e-===H2SO4+2H+C.Pt2電極