2019年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

第21讲原电池化学电源考纲要求 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：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。

3．工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理(2)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

②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CaO＋H2O===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)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)⑤(2)FeFe－2e－===Fe2＋Cu2H＋＋2e－===H2↑2．(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．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑答案 B解析②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；③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；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===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·太原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2H＋＋2e－===H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑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：O2＋2H2O＋4e－===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：Zn－2e－===Zn2＋。

4．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2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、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。

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：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、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；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。

则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N答案 A解析由①知，金属活动性：M＞N；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，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。

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－3移向________溶液。

答案(1)CuAgNO3(2)正Ag＋＋e－===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。

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)2Al－6e－===2Al3＋3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－(3)2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3↓＋3H2S↑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Ag 2S ―→Ag ，显然这是原电池的正极反应，Ag 2S ＋2e －===2Ag ＋S 2－，负极反应为活泼金属Al 发生氧化反应：Al －3e －===Al 3＋。

正极生成的S 2－和负极生成的Al 3＋在溶液中发生双水解反应：2Al 3＋＋3S2－＋6H 2O===2Al(OH)3↓＋3H 2S ↑，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：3Ag 2S ＋2Al ＋6H 2O===6Ag ＋2Al(OH)3↓＋3H 2S ↑。

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：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －===2MnOOH ＋2OH －； 负极反应：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2； 总反应：Zn ＋2MnO 2＋2H 2O===2MnOOH ＋Zn(OH)2。

(2)锌银电池——一次电池负极反应：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2； 正极反应：Ag 2O ＋H 2O ＋2e －===2Ag ＋2OH －； 总反应：Zn ＋Ag 2O ＋H 2O===Zn(OH)2＋2Ag 。

(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PbO 2。