通用版2019版高考化学微一轮复习第21讲原电池化学电源学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 21 讲 原电池 化学电源 考纲要求 1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 考点一 原电池及其工作原理 1概念 原电池是把 化学 能转化为 电 能的装置。 2工作原理 以铜锌原电池为例 (1)原理分析 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn 2e =Zn2 Cu2 2e =Cu 反应类型 氧化 反应 还原 反应 电子流向 由 Zn沿 导线 流向 Cu 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)两种装置比较 盐桥作用： a.连接内电路形成

2、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。 装置 中有部分 Zn 与 Cu2 直接反应，使电池效率降低；装置 中使 Zn 与 Cu2 隔离，电池效率提高，电流稳定。 【 精品教育资源文库 】 3原电池的构成条件 (1)两个 活泼性不同 的电极 (材料可以是金属或导电的非金属 )。 负极：活泼性 较强 的金属。 正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。 (2)电极均插入 电解质溶液 中。 (3)构成 闭合回路 (两电极接触或用导线连接 )。 (4)能自发地发生氧化还原反 应。 【感悟测评】 1下列示意图中能构成原电池的是 ( ) 答案： B 2判断正误 (正确的打

3、 “” ，错误的打 “”) (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。 ( ) (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。 ( ) (3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。 ( ) (4)相同情况下，带有 “ 盐桥 ” 的原电池比不带 “ 盐桥 ” 的原电池电流持续时间长。( ) 【 精品教育资源文库 】 (5)原电池电解质溶液中，阴离子一定移向负极。 ( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) 1原电池正、负极的判断 2原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写 (2)复杂电极反应式的书写 复杂电极反应式 总反应式 较简

4、单一极的电极反应式 如 CH4酸性燃料电池中 CH4 2O2=CO2 2H2O? 总反应式 【 精品教育资源文库 】 2O2 8H 8e =4H2O? 正极反应式 CH4 2H2O 8e =CO2 8H ? 负极反应式 考向一 原电池的工作原理 1如图所示装置中，观察 到电流计指针偏转， M棒变粗， N棒变细，由此判断表中所列M、 N、 P物质，其中可以成立的是 ( ) M N P A Zn Cu 稀 H2SO4 B Cu Fe 稀 HCl C Ag Zn AgNO3溶液 D Zn Fe Fe(NO3)3溶液 解析： 在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，

5、溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以 M棒为正极， N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有 C 项正确。 答案： C 2分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 中 Mg作负极， 中 Fe 作负极 B 中 Mg作正极，电极反应式为 6H2O 6e =6OH 3H2 C 中 Fe作负极，电极反应式为 Fe 2e =Fe2 D 中 Cu作正极，电极反应式为 2H 2e =H2 答案： B 【速记卡片】 原电池正、负极判断方法 说明：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，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。 考向二 盐桥原

6、电池 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 )( ) 【 精品教育资源文库 】 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 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，铜球增重，铁球质量减轻

7、，杠杆 A低 B高。 答案： C 4控制适合的条件，将反应 2Fe3 I 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，在甲中溶入 FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 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【 精品教育资源文库 】 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； D项在

8、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： D 【速记卡片】 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。 考点二 原电池原理的应用 1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 的金属比作 正极 的金属活泼。 如有两种金属 A和 B，用导线将 A和 B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观 察到 A极溶解，而 B极上有气体放出，则说明 A作负极， B作正极，则

9、可以推出金属活动性 AB。 2加快氧化还原反应的速率 一个 自发 进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率 增大 。例如，在 Zn与稀 H2SO4反应时加入少量 CuSO4溶液能使产生 H2的反应速率加快。 3用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池 正极 而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 4设计制作化学电源 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两 个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 如：根据反应 2FeCl3 Cu=2FeCl2 CuCl2设计的原电池为： 【 精品教育资源

10、文库 】 【多维思考】 1 A、 B两种金属用导线连接后，插入烧碱溶液中，若观察到 A极溶解，而 B极上有气体放出，该现象能否说明活动性 AB？请举例说明。 提示： 不能。如 Mg、 Al、 NaOH 溶液组成原电池时， Al 极溶解、 Mg 极上有 H2生成，但活动性： MgAl。 2镀锌铁桶破损后，铁桶仍能长时间使用，但镀锡铁桶破损后，破损处很快会出现小孔，其原因是什么呢？ 提示： 镀锌铁桶破损后，形成原电池锌作负极， Fe 得到保护；镀锡铁桶破损后，形成原电池，铁作负极，加速了铁的腐蚀。 (1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。 (2)利用原

11、电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。 (3)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。 考向一 判断金属的活泼性及反应速率 1有 a、 b、 c、 d四种金属，将 a与 b用导线连接起来，浸入稀硫酸中，电极反应式之一为 a 2e =a2 ； 将 a、 d 分别投入等浓度的盐酸中， d 比 a 反应激烈；又知一定条件下能发生如下离子反应： c2 b=b2 c，则四种金属的活动性由强到弱的顺序是 ( ) A dcab B.dabc C dbac D.badc 解析： a、 b两金属连接后在稀 H2S

12、O4溶液中， a失电子，活泼性： ab；与酸反应 d反应剧烈，活泼性： da；根据离子反应，还原性：还原剂大于还原产物，则活泼性： bc，综合以上有金属活泼性由强到弱顺序： dabc。 答案： B 2 (2018 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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 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

13、增大，反应用时少于 b，但生成的氢气也少于 b，图象应为 D。 答案： D 【题后悟道】 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。 考向二 设计原电池 3将镉 (Cd)浸在氯化钴 (CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为： Co2 (aq)【 精品教育资源文库 】 Cd(s)=Co(s) C

14、d2 (aq)(aq 表示溶液 )，若将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是 ( ) A Cd作负极， Co 作正极 B原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极 C根据阴阳相吸原理， 盐桥中的阳离子向负极 (甲池 )移动 D甲池中盛放的是 CdCl2溶液，乙池中盛放的是 CoCl2溶液 解析： 在电池反应中， Co2 得电子发生还原反应，则 Co作正极、 Cd作负极；放电时，电子从负极 Cd沿导线流向正极 Co；盐桥中阳离子向正极区域乙移动、阴离子向负极区域甲移动；甲中失电子发生氧化反应，电解质溶液为 CdCl2溶液，乙池中盛放的是 CoCl2溶液。 答案： C 4电子工业常用 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： _ _