2023年高考化學備考中等生百日捷進提升系列專題07原電池類選擇題解題方法和策略（含解析）

PAGEPAGE2專題七原電池類選擇題解題方法策略考試方向電化學類試題是高考的必考點，在多數(shù)省市的選擇題中考查，少數(shù)以化學反響原理在大題中考查。通查考查電極反響方程式的書寫、電子電流以及離子的流動方向的判斷、有關電子轉移數(shù)目、產物的量和電極增減量等的相關計算。原電池的考查是近幾年考查的熱點，通常考查可充電電池中充電和放電兩個過程的分析，新型燃料電池等。在復習過程中學會分析幾種典型模型，重點訓練電極反響方程式的書寫，結合近幾年的高考題訓練，靈活運用。經典題例析【例題1】【2022新課標Ⅰ卷】微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如下圖。以下有關微生物電池的說法錯誤的選項是〔〕A．正極反響中有CO2生成B．微生物促進了反響中電子的轉移C．質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反響為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O【答案】A【考點定位】原電池原理；難度為一般等級【名師點晴】此題是關于能量轉化的題目，電化學包括原電池和電解池。原電池是將化學能轉化為電能的裝置，組成有正負極、電解質溶液、形成閉合回路，活動性強的電極為負極，發(fā)生氧化反響，活動性弱的電極為正極，正極上發(fā)生復原反響。電解池是將電能轉化為化學能的裝置。與外加電源正極連接的為陽極，與電源負極連接的為陰極。陽極發(fā)生氧化反響，陰極發(fā)生復原反響。假設陽極是活性電極，那么是電極本身失去電子，假設電極是惰性電極，那么電解質溶液〔或熔融狀態(tài)〕陰離子發(fā)生復原反響。掌握好陰離子、陽離子的放電順序、清楚在閉合回路中電子轉移數(shù)目相等是此題的關鍵?！纠}2】【2022天津卷】鋅銅原電池裝置如下圖，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，以下有關表達正確的選項是〔〕A．銅電極上發(fā)生氧化反響B(tài)．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42－)減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加D．陰陽離子離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【答案】C【考點定位】此題主要考查了原電池的反響原理，涉及反響類型、離子濃度的變化、電極的判斷、離子的移動方向的判斷等【名師點睛】電化學反響原理是選修4中的重要內容，也是難點之一。原電池的反響原理的應用，抓住化學反響的本質、正負極的判斷、正負極反響類型的判斷、電極反響式的書寫、總反響方程式的書寫、電子的流向、電流的流向、溶液中離子的流向、電極是否參加反響、電子的轉移、有關氧化復原反響的計算、溶液質量的變化、離子交換膜的判斷、溶液的pH的計算或變化、溶液顏色的變化是解題的關鍵。綜合性較強，針對每個知識點進行詳細剖析，使學生真正理解原電池的反響中所涉及的知識。解題方法與策略電化學類試題具有很強的規(guī)律性和策略性，在解題過程中需要不斷總結，歸納。1、池型判斷〔1〕根據概念：原電池是將化學能轉化為電能，電解池是將電能轉化為化學能?！?〕根據是否有外接電源判斷：有的為電解池?！?〕根據可充電電池判斷：放電為原電池，充電為電解池。2、原電池反響式的書寫①一般電極反響式的書寫列物質標得失列物質標得失看環(huán)境配守恒兩式加驗總式按照負極發(fā)生氧化反響，正極發(fā)生復原反響，判斷出電解反響產物，找出得失電子的數(shù)量電極產物在電解質溶液的環(huán)境中，應能穩(wěn)定存在，如堿性介質中生成的H+應讓其結合OH-生成水。電極反響式要遵守電荷守恒和質量守恒、電子得失守恒等加以配平。兩電極反響式相加，與總反響離子方程式對照驗證。②復雜電極反響式的書寫復雜電極反響式=總反響式—較簡單一極的電極反響式如CH4酸性燃料電池中CH4＋2O2CO2＋2H2O……總反響式2O2＋8H＋＋8e－4H2O……正極反響式CH4＋2H2O－8e－CO2＋8H＋……負極反響式這類試題的一般解題方法為：根據原電池的形成條件進行判斷審題根據原電池的形成條件進行判斷審題析題解題①活性不同的兩極，②電解質溶液，③形成閉合回路，④自發(fā)的氧化復原反響原電池的工作原理活潑的材料做負極，失電子，經過外電路流向正極。電流從正極流向負極，陰離子流向負極，陽離子流向正極。寫電極反響式，進行相關的判斷結合上面兩步，注意電解質溶液的酸堿性及pH的變化，正確書寫出電極反響方程式。跟蹤訓練1．鎳氫電池(NiMH)目前已經成為混合動力汽車的一種主要電池類型。NiMH中的M表示儲氫金屬或合金。該電池在充電過程中的總反響方程式是：Ni(OH)2+M＝NiOOH+MH，：6NiOOH+NH3+H2O+OH－=6Ni(OH)2+NO2－，以下說法正確的選項是A．NiMH電池放電過程中，正極的電極反響式為：NiOOH+H2O+e－=Ni(OH)2+OH－B．充電過程中OH－離子從陽極向陰極遷移C．充電過程中陰極的電極反響式：H2O+M+e－=MH+OH－，H2O中的H被M復原D．NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質溶液【答案】A【考點定位】此題主要是考查了原電池和電解池原理的應用與有關判斷，涉及電極反響式的書寫、離子的移動方向，電解質溶液判斷以及氧化復原反響的判斷等【名師點晴】電化學是歷年高考的重要考點之一，考查的內容為：提供電極材料和電解質溶液判斷能否形成原電池，原電池電極名稱判斷及電極反響式的書寫，提供反響方程式設計原電池、電解池〔包括電鍍池、精煉池〕，根據電解時電極質量或溶液pH的變化判斷電極材料或電解質種類，電解產物的判斷和計算，結合圖像考查電極質量或電解質溶液質量分數(shù)的變化。解答電解池相關題目時，應從幾步入手：①看電極〔材料〕，判斷電極本身是否參與反響。②看溶液，判斷電解液中的陽離子、陰離子種類，從而判斷在陰極、陽極發(fā)生反響的微粒。③看隔膜，判斷兩極反響發(fā)生后陰離子、陽離子的濃度變化，從而判斷溶液中微粒穿過陰〔陽〕離子隔膜的方向和產物。2．人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。以下圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，以下說法不正確的選項是〔〕A．該過程是將太陽能轉化為化學能的過程B．催化劑a外表發(fā)生氧化反響，有O2產生C．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強D．催化劑b外表的反響是CO2+2H++2e一=HCOOH【答案】C【考點定位】此題主要是考查原電池的原理【名師點睛】原電池是化學能轉化為電能的裝置，負極失去電子，發(fā)生氧化反響；正極得到電子，發(fā)生復原反響。電子從負極流出，經過導線，流向正極。溶液中的陽離子移向正極，陰離子移向負極。3．以下與金屬腐蝕有關的說法正確的選項是海水圖海水圖aZnCuCu－Zn合金NM圖b稀鹽酸稀鹽酸PtZn圖c圖dZnMnO2NH4Cl糊狀物碳棒 A．圖a中，插入海水中的鐵棒，越靠近底端腐蝕越嚴重 B．圖b中，開關由M改置于N時，Cu-Zn合金的腐蝕速率減小 C．圖c中，接通開關時Zn腐蝕速率增大，Zn上放出氣體的速率也增大 D．圖d中，Zn-MnO2干電池放電腐蝕主要是由MnO2的氧化作用引起的【答案】B考點：此題考查金屬的腐蝕與防護。4．【2022新課標Ⅱ卷】2022年3月我國科學家報道了如下圖的水溶液鋰離子電池體系。以下表達錯誤的選項是〔〕A．a為電池的正極B．電池充電反響為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLiC．放電時，a極鋰的化合價發(fā)生變化D．放電時，溶液中Li＋從b向a遷移【答案】C【解析】新型化學電源的分析首先要根據原電池原理結合題給信息準確判斷電源的正、負極，可從反響類型、電極材料的活潑性、外電路中電流方向及電子流向、電解質溶液中離子的移動方向及相關電極反響的實驗現(xiàn)象進行判斷；然后理清兩極上的電極反響式及電池反響；其次要認真審題，審清“錯誤〞、“b的電極材料中含有活潑金屬Li〞等關鍵信息，結合選項進行作答。根據題給裝置圖判斷，b電極的電極材料中含有活潑金屬鋰，反響中易失電子，發(fā)生氧化反響，作原電池的負極，電極反響式為Li—e－Li＋，a電極為原電池的正極，電極反響式為Li1-xMn2O4+xLi＋+xe－LiMn2O4，電池反響為Li1-xMn2O4+xLiLiMn2O4。A、根據上述分析知，a為電池的正極，正確；B、電池充電反響為電池反響的逆反響，充電反響為LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi，正確；C、放電時，a極錳的化合價降低，而鋰的化合價不發(fā)生變化，錯誤；D、放電時，溶液中Li＋由負極向正極遷移，即從b向a遷移，正確?！究键c定位】此題主要是考查原電池和電解池的工作原理?！久麕燑c晴】此題以水溶液鋰離子電池體系為載體考查了原電池原理、化學電源等知識?？疾榱藢W生閱讀材料接受、整合信息的能力，運用所學化學知識分析、解決化學實際問題的能力。熟練掌握原電池原理，準確判斷正、負極，明確兩極的電極反響及電池反響是解題的關鍵。該類試題的難點在于是電極反響式的書寫。5．獲得“863”方案和中科院“百人方案〞支持的環(huán)境友好型鋁碘電池已研制成功，電解質為AlI3溶液，電池的總方程式為2Al＋3I2=2AlI3。以下說法不正確的選項是()A．該電池負極的電極方程式為Al－3e－=Al3＋B．電池工作時，溶液中鋁離子向正極移動C．消耗相同質量金屬時，用鋰作負極時，產生電子的物質的量比鋁多D．該電池可能是一種可充電的二次電池【答案】D【解析】試題分析：A、鋁做原電池的負極，失去電子生成鋁離子，正確，不選A；B、原電池中陽離子向正極移動，正確，不選B；C、7克鋰失去1摩爾電子，27克鋁失去3摩爾電子，所以等質量的金屬，鋰產生的電子比鋁多，正確，不選C；D、反響不是可逆反響，是一次電池，錯誤，選D?？键c：原電池的原理6．食品保鮮所用的“雙吸劑〞，是由復原劑、生石灰、氯化鈉、炭粉等按一定比例組成的混合物，可吸收氧氣和水。以下分析不正確的選項是〔〕A．“雙吸劑〞中的生石灰有吸水作用B．“雙吸劑〞吸收氧氣時，發(fā)生了原電池反響C．吸收氧氣的過程中，鐵作原電池的負極D．炭粉上發(fā)生的反響為：O2+4e-+4H+=2H2O【答案】D考點：考查原電池原理7．【2022年高考海南卷】鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反響原理如下圖，其中電解質LiCIO4。溶于混合有機溶劑中，Li+通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。答復以下問題：〔1〕外電路的電流方向是由____極流向____極?！蔡钭帜浮场?〕電池正極反響式為____。〔3〕是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？____〔填“是〞或“否〞〕，原因是____________?！?〕MnO2可與KOH和KClO3，在高溫下反響，生成K2MnO4，反響的化學方程式為________K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質的量之比為___________?！敬鸢浮?1)ba(2)MnO2+e-+Li+=LiMnO2;(3)否電極Li是活潑金屬，能與水反響；〔4〕3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O;2:1.【考點定位】此題以鋰錳電池為線索，從考查了原電池電極的判斷、電極反響式的書寫、反響條件的選擇、化學方程式的書寫及氧化產物與復原產物的物質的量的關系；從能力上考查了考生對原電池反響原理的了解和掌握情況，考查了考生對氧化復原反響的概念、實質、特征的關系及靈活應用能力；考查了學生應用所學知識來解決具體問題的能力。它充分表達了“源于教材又不拘泥于教材〞的指導思想，在一定程度上考查了學生的知識的靈活運用能力和分析問題解決問題的能力?！久麕燑c睛】解答此題的思路是：首先應該掌握原電池的過程條件、電極名稱、電極判斷、電極反響、溶液中離子的移動方向、外電路中電子的移動方向、氧化復原反響的實質、特征、氧化劑與復原劑等概念。還要清楚參加的物質是否還會發(fā)生其它的反響，判斷參加物質的可行性。最后按要求進行解答。8．【2022北京卷】為探討化學平衡移動原理與氧化復原反響規(guī)律的聯(lián)系，某同學通過改變濃度研究“2Fe3+＋2I-2Fe2+＋I2〞反響中Fe3+和Fe2+的相互轉化。實驗如下：〔1〕待實驗I溶液顏色不再改變時，再進行實驗II，目的是使實驗I的反響到達?！?〕iii是ii的比照試驗，目的是排除有ii中造成的影響。〔3〕i和ii的顏色變化說明平衡逆向移動，F(xiàn)e2+向Fe3+轉化。用化學平衡移動原理解釋原因：?！?〕根據氧化復原反響的規(guī)律，該同學推測i中Fe2+向Fe3+轉化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，導致I-的復原性弱于Fe2+，用右圖裝置〔a、b均為石墨電極〕進行實驗驗證。①K閉合時，指針向右偏轉，b作極。②當指針歸零〔反響到達平衡〕后，向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液，產生的現(xiàn)象證實了其推測，該現(xiàn)象是?！?〕按照〔4〕的原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了ii中Fe2+向Fe3+轉化的原因，①轉化原因是。②與〔4〕實驗比照，不同的操作是。〔6〕實驗I中，復原性：I->Fe2+；而實驗II中，復原性：Fe2+>I-，將〔3〕和〔4〕、〔5〕作比照，得出的結論是?！敬鸢浮?/p>

〔1〕化學平衡狀態(tài)〔2〕溶液稀釋對顏色變化〔3〕參加Ag+發(fā)生反響：Ag++I-=AgI↓，c(I-)降低；或增大c(Fe2+)平衡均逆向移動〔4〕①正

②左管產生黃色沉淀，指針向左偏轉。

〔5〕①Fe2+隨濃度增大，復原性增強

，使Fe2+復原性強