2020年高考化学一轮总复习模块2 第四单元 第2节 原电池 化学电源

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答案:D
3.如图所示,杠杆 AB 两端分别挂有体积相同、质量相等的 空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后 小心地向水槽中滴入浓 CuSO4 溶液,一段时间后,下列有关杠 杆的偏向判断正确的是( 实验过程中,不考虑两球的浮力变 化)( )。
A.杠杆为导体或绝缘体时,均为 A 端高 B 端低 B.杠杆为导体或绝缘体时,均为 A 端低 B 端高 C.当杠杆为导体时,A 端低 B 端高 D.当杠杆为导体时,A 端高 B 端低
2H2-4e-===4H+ 2H2+4OH--4e-===4H2O O2+4H++4e-===2H2O O2+2H2O+4e-===4OH
(2)燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂连续地 由_外__部___供给。
基础测评 1.在如图所示的 8 个装置中,属于原电池的是________ ________(填序号)。
H2SO4 溶液中,C 极产生大量气泡;④B、D 相连后,同时浸入 稀H2SO4 溶液中,D 极发生氧化反应;⑤用惰性电极电解含 B 离子和 E 离子的溶液,E 先析出。据此,判断五种金属的活动
性顺序是( )。
A.A>B>C>D>E
B.A>C>D>B>E
C.C>A>B>D>E 答案:B
D.B>D>C>A>E
解析:构成原电池的两个电极不一定都是金属,可以是一 极为较活泼金属,另一极为石墨棒,故 A 错误;该原电池中, 锌为负极,铜为正极,电流由铜棒经外电路流向锌棒,故 B 错 误;通过原电池,能将反应的化学能转化为电能,由于存在能 量损失,则不可能将化学能全部转化为电能,故 C 错误;由电 池总反应可知该纽扣电池的反应中 Zn 为还原剂,Ag2O 为氧化 剂,故 Zn 为负极被氧化,Ag2O 为正极被还原,故 D 正确。
解析:a 是 Fe,发生的反应有 Fe+Cu2+===Fe2++Cu 和 Fe +2Fe3+===3Fe2+,试剂 b是盐酸。将Fe+Cu2+===Fe2++Cu设 计成原电池,Fe 作负极,比 Fe 不活泼的 Cu 作正极,电解质溶 液是含 Cu2+的溶液。
答案:Fe+Cu2+===Fe2++Cu ① 装置图略
第2节 原电池 化学电源
考纲点击: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。了解常见化学电源的种类及其工作 原理。
回归教材 一、原电池及其工作原理 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__。
答案:D
[方法技巧] 改变Zn 与H+反应速率的方法 (1)加入Cu 或CuSO4,形成原电池,加快反应速率,加入 Cu 不影响Zn 的量,但加入CuSO4,Zn 的量减少,是否影响产 生H2 的量,应根据 Zn、H+的相对量多少判断。 (2)加入CH3COONa,由于CH3COO-与H+反应,使c(H+) 减小,反应速率减小,但不影响生成H2 的量。
[典例5](判断反应速率)(2018年广东揭阳二模)等质量的两 份锌粉 a、b,分别加入过量的稀 H2SO4 中,同时向 a 中放入少 量的 CuSO4 溶液,如图表示产生 H2 的体积(V)与时间(t)的关系, 其中正确的是( )。
A
B
C
D
解析:等质量的两份锌粉 a、b,分别加入过量的稀 H2SO4 中,同时向 a 中放入少量的 CuSO4 溶液,发生:Zn+Cu2+=== Zn2++Cu,形成原电池,反应速率增大,反应用时少于 b,但 生成的氢气少于 b,图象应为 D。
保护铁制输水管或钢铁桥梁,可用导线将其和一锌块相连,使
Zn 作原电池的__负__极。
二、化学电源 1.一次电池
Zn 碳棒
Zn Ag2O
2.二次电池(以铅蓄电池为例) 铅蓄电池是最常见的二次电池,总反应为
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
2PbSO4(s)+2H2O(l)
3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
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、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;在甲中溶入 FeCl2 固体,平衡2Fe3++ 2I- 2Fe2++I2 向左移动,I2 被还原为 I-,乙中石墨为正极, D 不正确。




答案:②④⑥⑦
2.下列说法正确的是( )。 A.构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属 B.如图原电池中,电流由锌棒经外电路流向铜棒
C.通过构成原电池,能将反应的化学能全部转化为电能 D.银锌纽扣电池的放电反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2 +2Ag,其中 Ag2O 作正极,发生还原反应
解析:电池放电时,正极发生得电子的还原反应,A 正确; 由电池示意图及放电时正极上的电极反应知,该电池的电解液 呈碱性,可为 KOH 溶液,B 正确;充电时的负极实质上为阴极, 发生还原反应,C 错误;MH 的氢密度越大,表明单位体积的 MH 所能储存的电子越多,能量密度越大,D 正确。
答案:C
[方法技巧] 1.图解原电池工作原理
答案:A
5.有 a、b、c、d 四个金属电极,有关的实验装置及部分实 验现象如下:
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )。
A.a>b>c>d
B.b>c>d>a
C.d>a>b>c
D.a>b>d>c
答案:C
考点一 原电池原理 考向1 原电池的工作原理,正、负极的判断及电极反应 式书写 [典例1](2018 年福建漳州八校联考)“软电池”采用一个薄 层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰, 在纸内的带电离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总
2.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: ①___电__解__质_____溶液; ②两电极直接或间接接触; ③两电极插入___电__解__质_____溶液中。
金属的阳离子。
(3)设计实例: 根据反应 2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2 设计的原电池为:
【拓展演练】 1.(2018 年新课标Ⅱ卷)我国科学家研发了一种室温下“可 呼吸”的 Na-CO2 二次电池。将 NaClO4 溶于有机溶剂作为电解 液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反 应为:3CO2+4Na 2Na2CO3+C。下列说法错. 误. 的是( )。
2.原电池正、负极的判断方法
此外,原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与 电解质溶液有关,不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。 如 Al、Mg 和 NaOH 溶液构成的原电池中,Al 为负极,Mg 为 正极。
考向 2 盐桥原电池
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,在甲中溶入 FeCl2 固体,乙中的石墨 电极为负极
[典例 2]如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的+H2O+e-===Ni(OH)2+OH- B.电池的电解液可为 KOH 溶液 C.充电时负极反应为 MH+OH -===H2O+M+e - D.MH 是一类储氢材料,其氢密度越大,电池的能量密度 越高
3.工作原理(以铜锌原电池为例)


(1)原理分析。
负极
氧化 锌片
导线
还原 铜片 正极
(2)两种装置比较。 ①盐桥的作用:a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极 电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。
4.三个移动方向 正
负 正
正 负 负
[特别提醒](1)只有氧化还原反应才能设计成原电池。 (2)活泼性强的金属不一定作负极,但负极一定发生氧化反 应。(原电池中“负极氧化,正极还原”) (3)电子不能通过电解质溶液,溶液中的离子不能通过盐 桥。(电子不下水,离子不上岸或电子走旱路,离子走水路) (4)负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。 (5)对于同一反应,原电池反应速率一定比直接发生的氧化 还原反应快。
答案:D
[方法技巧] 当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相 等时,可逆反应达到化学平衡状态,电流表指针示数为零;当 电流表指针往相反方向偏转,暗示电路中电子流向相反,说明 化学平衡移动方向相反。
考向3 原电池原理的应用 [典例4](判断金属的活泼性)有A、B、C、D、E五块金属
片,进行如下实验:①A、B 用导线相连后,同时浸入稀H2SO4 溶液中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4 溶液中,电流由 D→导线→C;③A、C 相连后,同时浸入稀
A.放电时,Li 作电源负极,负极反应为 Li-e -===Li + B.放电时,正极发生氧化反应 C.硫酸、羧酸及醇类物质都可以用作该锂电池的电解质 D.充电时,阳极只有 Fe 参与放电
解析:放电时负极发生氧化反应,电极反应式为 Li-e - ===Li+,A 正确;放电时正极发生还原反应,B 错误;加入硫 酸、羧酸时,Li 和硫酸、羧酸反应,所以不能用硫酸、羧酸作 该锂电池的电解质,C 错误;充电时,阳极发生氧化反应,而 反应中S2-和Fe的化合价都升高,所以S2-和Fe都参与放电, D 错误。
[方法技巧]
原电池的设计方法
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是:
(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂,将还原
剂(一般为比较活泼金属)作负极,活动性比负极弱的金属或非
金属作正极,含氧化剂的溶液作电解质溶液。
(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连
接盐桥),则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的
反应为:Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnO(OH)。下列说法正 确的是( )。
A.该电池的正极为锌 B.该电池反应中二氧化锰起催化作用 C.电池正极反应式:2MnO2+2e-+2H2O===2OH-+ 2MnO(OH) D.当 0.1 mol Zn 完全溶解时,流经电解液的电子的物质的 量为 0.2 mol 解析:该原电池中,锌元素化合价由 0 价变为+2 价,锌 失电子作负极,故 A 错误;该原电池中,锰元素化合价由+4 价变为+3 价,所以二氧化锰作正极,故 B 错误;电子从负极 沿导线流向正极,不经过电解质溶液,故 D 错误。 答案:C
解析:当杠杆为导体时,构成原电池,Fe 作负极,Cu 作 正极,电极反应式分别为负极 Fe-2e-===Fe2+,正极 Cu2++ 2e-===Cu,铜球质量增重,铁球质量减轻,杠杆 A 低 B 高。
答案:C
4.锂-二硫化亚铁电池是一种高容量电池,用途广泛,该电 池放电时的总反应为 4Li+FeS2===Fe+2Li2S。下列说法正确的 是( )。
5.原电池在化工、农业生产及科学研究中的四大应用 (1)加快氧化还原反应速率 一个自发的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率_加__快_, 例如 Zn 与稀硫酸反应时加入少量的 CuSO4 溶液能使产生氢气 的速率加快。
(2)比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属活动
性比正极的_强___。 (3)用作金属的防护 被保护的金属制品作原电池的__正__极而得到保护。例如,
[典例6](设计原电池)电子工业中常用 30%的 FeCl3 溶液腐 蚀绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。某工程师为了从废液中回 收铜,重新获得 FeCl3 溶液,设计了下列实验步骤:
写出一个能证明还原性 Fe 比 Cu 强的离子方程式:____ _________________________________________________。 该反应在上图步骤________中发生。请根据上述反应设计 一个原电池,在方框中画出简易装置图(标出电极名称、电极材 料、电解质溶液)。
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