一輪復(fù)習(xí)原電池

原電池化學(xué)電源點(diǎn)面導(dǎo)圖考向分析本節(jié)高考重點(diǎn)考查：

(1)原電池原理；

(2)電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)；

(3)新型化學(xué)電源分析。多以選擇題呈現(xiàn)，預(yù)計(jì)2015年將以傳統(tǒng)選擇題為主，題目選材會(huì)更加新穎?；诖?，我們?cè)趶?fù)習(xí)時(shí)注重從原電池原理角度分析新型化學(xué)電源，以“負(fù)極氧化正還原”原則從理論上進(jìn)行分析。一、原電池1．概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____的裝置。2．工作原理：(以鋅—銅原電池為例)電能電極名稱(chēng)負(fù)極正極電極材料____片____片電極反應(yīng)___________________________________反應(yīng)類(lèi)型______反應(yīng)______反應(yīng)電子流向由____片沿導(dǎo)線(xiàn)方向流向銅片電池反應(yīng)方程式___________________________鋅銅Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu氧化還原鋅Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu3.構(gòu)成條件1．(填一填)下列裝置可以形成原電池的是________，并寫(xiě)出形成原電池的電極材料及電極反應(yīng)式：正極：________________

； 負(fù)極：________________。銅片：Cu－2e－=Cu2＋B銀片：2Ag＋＋2e－=2Ag二、常見(jiàn)的化學(xué)電源1．一次電池(以堿性鋅錳電池為例)總反應(yīng)為：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2負(fù)極：_____________________________。正極：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－2．二次電池鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，總反應(yīng)為：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)23．燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性?xún)煞N。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式—————————————————————————正極反應(yīng)式—————————————————————————————————電池總反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－2H2＋O2=2H2O2．(畫(huà)一畫(huà))請(qǐng)畫(huà)出可充電電池充電時(shí)電極與外接電源的正、負(fù)極連接方式。

【答案】

可充電電池充電時(shí)的電極接法為：3．(選一選)下列有關(guān)電池的敘述不正確的是(

) A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池

B．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極

C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極

B1．正、負(fù)極的判斷 判斷電極時(shí)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來(lái)判斷，要看反應(yīng)的具體情況，如：Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極，Mg作正極。

(2012·中山華僑中學(xué)質(zhì)檢)圖甲和乙是雙液原電池裝置?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)甲池中的正極反應(yīng)為_(kāi)_______，乙池的負(fù)極反應(yīng)為_(kāi)_______。(2)鹽橋的作用是________、并________。(3)乙圖當(dāng)有1mol電子通過(guò)外電路時(shí)，正極有________gAg析出?！敬鸢浮?/p>

(1)Co2＋＋2e－===Co

Co－2e－===Co2＋

(2)形成閉合回路保持兩邊溶液電中性

(3)1081．Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)電池的負(fù)極材料為_(kāi)_______，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________________________________。

(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________。鋰Li－e－===Li＋2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2 設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是：1．首先將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。2．根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。

(1)電極材料的選擇 一般電池中的負(fù)極能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料。正極和負(fù)極之間只有產(chǎn)生電勢(shì)差，電子才能定向移動(dòng)，所以正極和負(fù)極一般不能用同一種材料。兩個(gè)電極的構(gòu)成分為以下四種情況：原電池的設(shè)計(jì)

①活動(dòng)性不同的兩種金屬。例如，鋅銅原電池中，鋅板作原電池的負(fù)極，銅板作原電池的正極。 ②金屬和非金屬。例如，鋅錳干電池中，鋅片作原電池的負(fù)極，石墨棒作原電池的正極。 ③金屬和化合物。例如，鉛蓄電池中，鉛板作原電池的負(fù)極，二氧化鉛作原電池的正極。 ④惰性電極。例如，氫氧燃料電池中，兩電極均可用Pt。

(2)電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子。如在銅-鋅構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2＋的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2＋的電解質(zhì)溶液中。3．按要求畫(huà)出原電池裝置圖。 如根據(jù)以下反應(yīng)設(shè)計(jì)的原電池：

原理裝置圖化學(xué)反應(yīng)：

CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu

電極反應(yīng)：負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋正極：Cu2＋＋2e－===Cu

(1)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)不一定都能設(shè)計(jì)成原電池，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O等。

(2)原電池中的電解質(zhì)溶液不一定參與反應(yīng)，如氫氧燃料電池中，電解質(zhì)溶液不參與反應(yīng)。 鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?/p>

(1)寫(xiě)出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式_______________________________________。

(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫(huà)出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式。

正極反應(yīng)：______________________________________； 負(fù)極反應(yīng)：_______________________________________。

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋2．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線(xiàn)和鹽橋(裝有瓊脂—KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(

) ①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極； ②正極反應(yīng)為：Ag＋＋e－===Ag； ③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)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。

A．①②

B．②③

C．②④

D．③④C

熱點(diǎn)探究——新型化學(xué)電源分析探究 高考中的新型電池，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅—錳堿性電池”、我國(guó)首創(chuàng)的“海洋電池”、“燃料電池”(如新型細(xì)菌燃料電池、氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池、CO燃料電池)、“鋰離子電池”、“銀鋅電池”、“紐扣電池”等。這些電池一般具有高能環(huán)保、經(jīng)久耐用、電壓穩(wěn)定、比能量(單位質(zhì)量釋放的能量)高等特點(diǎn)。 取材于這些知識(shí)點(diǎn)的試題，由于題材廣、信息新、陌生度大，所以，大多數(shù)考生對(duì)這類(lèi)試題感到難，而難在何處又十分迷茫。實(shí)際上這些題目主要考查的是學(xué)生遷移應(yīng)用的能力。具體有以下幾種考查角度：3．新型電池“充電”時(shí)陰、陽(yáng)極的判斷 首先明確原電池放電時(shí)的正、負(fù)極，再根據(jù)電池充電時(shí)，陽(yáng)極接正極、陰極接負(fù)極的原理進(jìn)行分析。4．新型電池充、放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中離子移動(dòng)方向的判斷 首先分清電池是放電還是充電；再判斷正、負(fù)極或陰、陽(yáng)極，進(jìn)而可確定離子的移動(dòng)方向。

(2012·惠州高三第三次調(diào)研)鎳氫充電電池(Ni－MH，KOH作為電解液)已經(jīng)開(kāi)始用于汽油/電動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)上，該電池的總反應(yīng)方程式如下：Ni(OH)2＋M

NiOOH＋MH(M表示儲(chǔ)氫合金)，下列敘述正確的是(

) A．放電時(shí)正、負(fù)極附近溶液的pH均不變

B．放電時(shí)正極材料為MH，發(fā)生氧化反應(yīng)

C．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O D．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移1mol電子，負(fù)極有1molNiOOH被還原放電時(shí)正極電極反應(yīng)：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－負(fù)極電極反應(yīng)：MH＋OH－－e－===M＋H2O，A選項(xiàng)正極附近溶液的pH增大、負(fù)極附近溶液的pH減小，故錯(cuò)誤?！敬鸢浮?/p>

C 新型電源從原理上遵循“氧化反應(yīng)在負(fù)極，還原反應(yīng)在正極”。不可被“新面孔”而蒙蔽，手足無(wú)措。

C

高考題組一原電池工作原理1．(2011·北京高考)結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是(

)A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護(hù)B．Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有藍(lán)色沉淀

【解析】

A項(xiàng)兩個(gè)裝置都是原電池，負(fù)極都是活潑金屬，根據(jù)原電池原理可知，原電池對(duì)正極起到了保護(hù)作用，故A正確；B項(xiàng)Ⅰ中的負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)Ⅱ中的正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)Ⅰ中不能生成藍(lán)色沉淀。

【答案】

A2．(2011·海南化學(xué)樣卷)依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是__________；(2)銀電極為電池的____極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)__________；

X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)________________________；(3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。

銅

AgNO3溶液正

Ag＋＋e－=AgCu－2e－=Cu2＋銅銀高考題組二新型化學(xué)電源3．(2011·全國(guó)新課標(biāo)高考)鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是(

) A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe B．電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH降低

D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2OC4．(2011·安徽高考)研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2＋2A