2010年《高考风向标》化学 第五部分 化学反应原理 第26讲 原电池 化学电源

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第26讲 原电池 化学电源
★考情直播
考纲解读
考纲内容 能力要求 考向定位
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。 理解原电池原理。正确判断原电池的电极、正确书写电极反应式。 电化学是高考的常考知识点。本讲主要考点有：原电池原理、常用的化学电源和新型化学电池、原电池PH值的变化和简单计算。今后的命题方向：运用新型原电池原理来解决新型的化学电池，如燃料电池、可充电池等。
了解常见化学电源的种类及其工作原理。 了解日常生活常用的化学电源和新型化学电池的反应原理
原电池的有关简单计算 了解原电池工作时电解质溶液PH的变化并进行原电池的有关简单计算
考点整合
考点1原电池原理
1．原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应
原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动， 向负极移动， 向正极移动。
2．原电池的电极和电极反应：
正极：符号“+”，得到电子，发生
负极：符号“－”，失去电子，发生
以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例：
电子经导线流向正极
氧化反应 还原反应
失电子 Zn Cu 得电子
锌溶解 SO42－ 铜极不变
Zn－2e－=Zn2+阴离子向负极移动；阳离子向正极移动 2H++2e－=H2↑
3．原电池形成的一般条件：
(1)两极： 的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。
(2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。
(3)形成闭合回路：电极相互接触或 连接。
特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应
[例1]在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（ ）
　 [解析] A两个电极相同，所以不能发生原电池反应；C中液体为非电解质乙醇，所以不能发生原电池反应；F不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。
　【答案】B、D、E。
[规律总结]掌握形成原电池的一般条件.
考点2常用的化学电源和新型化学电源
1．实用电池的特点
实用电池一般具有以下的特点：
（1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护；
（3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小；
（5）能量转换率 。
2．几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介
化学电池分类:
电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)
电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)
电池(如氢氧燃料电池)
(1)一次电池
①碱性锌锰电池
构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH
工作原理:负极 Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－
总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。
②钮扣式电池(银锌电池)
锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO
特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。
③锂电池
锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。
锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e—＝8Li+ ；正极：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—
总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S
特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。
(2)二次电池
①铅蓄电池:
(1)铅蓄电池放电原理的电极反应
负极：Pb+S042—－2e—＝PbSO4； 　正极：Pb02+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H20
总反应式：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbS04+2H2O
(2)铅蓄电池充电原理的电极反应
阳极：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－ ；阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－
总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
　②镍一镉碱性蓄电池 　
构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH
工作原理:负极:Cd+2OH—－2e－=Cd(OH)2；正极:2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH—
总反应式:
特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。
(3)燃料电池
①氢氧燃料电池
当用碱性电解质时，电极反应为：
负极：2H2+40H—－4e—＝4H20；正极：02+2H20+4e—＝40H—
总反应：2H2+02＝2H2O
②甲烷燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；
负极：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O；正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－
总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
③CH3OH燃料电池
用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH3OH和O2，则发生了原电池反应。
负极：2CH3OH +16OH－－12e－=2CO32－+12H2O；正极：3O2+6H2O+12e－=12OH－
总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
3．正确书写电极反应式
(1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。
(2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子 。（得失电子守恒）
(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OH－,若电解液为酸性，则H+必须写入反应式中,生成物为H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。
(4)正负极反应式相加得到 。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。
[例2] （08江苏卷）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH +2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是（ ）
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2 －e— + OH- == NiOOH + H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
[解析] 本题是考查常见的镍镉（Ni-Cd）可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知，充电时Ni(OH)2作阳极，电解质溶液为KOH，所以电极反应式为：Ni(OH)2－e－ ＋OH-===NiOOH＋H2O；Cd(OH)2作阴极，Cd(OH)2＋2e－ ===Cd＋2OH－；充电的过程是将电能转化为化学能，放电时，Cd作负极，Cd－2e－＋2OH－ ===Cd(OH)2，Cd周围的c(OH－)下降，OH－向负极移动。
【答案】A。
[方法技巧]: 二次电池首先需要判断什么情况下是原电池，什么情况下是电解池，二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的，充电是在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应, 放电是在无外接电源条件下发生的自发氧化还原反应。
考点3原电池PH值的变化和简单计算
1．在原电池工作时，由于 失去电子进入电解溶液，正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液PH值的变化。
(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的ＯH－时,电极附近的溶液PH值 。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH－使溶液中的PH值增大。
(2)电池工作时整个溶液PH值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时，溶液PH值增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液PH值减小。
2．原电池的有关计算
电子守恒法是依据氧化剂与还原剂 相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。
[例3] (2007年高考理综宁夏卷，原电池)(14分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应：______________________；银片上发生的电极反应：_______________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；②通过导线的电量。(已知NA = 6.02×1023 /mol，电子电荷为1.60×10－19 C)
[解析] (1)根据金属活泼性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应为：Zn－2e－ = Zn2＋；2H＋＋2e－ = H2↑。
(2)①锌片与银片减轻，是因与酸反应：
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑ ～ 转移2e－
= =
得V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8×104 C。
【答案】(1)Zn－2e－ = Zn2＋； 2H＋＋2e－ = H2↑(2)V(H2) = 4.5 L； Q = 3.8×104 C。
[规律总结] 根据原电池基本原理分析写出其电极反应式或总方程式,然后根据方程式来计算。
★ 高考重点热点题型探究
热点1 原电池原理
[真题1] （08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A． ①② B．②③ C．②④ D．③④
[思路分析] 本题考查原电池的工作原理。
[解析]Cu作负极，Ag作正极。负极：Cu-2e-==Cu2+；正极：Ag+ + e- ==Ag。
在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以1错。没有盐桥，原电池不能继续工作，3错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，4对。
【答案】C
[名师指引]本题从原电池的组成、电极反应（或原电池反应）、电流方向（或电子流向）、盐桥的作用等多方面来考查原电池的基本原理，在多年来高考题中时有出现，体现了对基础知识和能力的考查。
[新题导练]
1．（执信中学2009届高三期中考试）关于右图所示的原电池，下列说法正确的是
A．电子从锌电极通过检流计流向铜电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H++2e-=H2↑
热点2 燃料电池
[真题2] （05，广东，15）一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2－。下列对该项燃料电池说法正确的是 ( )
A.在熔融电解质中，Ｏ２－移向正极 B.电池总反应式是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2O
C.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e－=2O2－
D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2－==4CO2+5H2O
[思路分析]本题考查的新型燃料电池用的电解质为熔融的氧化物，要根据其电池反应的本质是一个燃烧反应，同时电解质的阴离子为O2－来解题。该电池是以丁烷的燃烧设计成的燃料电池,反应总式就是丁烷的燃烧方程式。在燃料电池中可燃物一般是还原剂，在电池中作负极。首先写出丁烷的燃烧方程式,然后写出O2得电子的电极方程式,总式与正极式相减即得负极方程式。
[解析]在原电池中阴离子向负极运动，所以A错。在该氧化还原反应中丁烷是燃料，应该发生氧化反应，是负极，所以D错，燃料电池电池总反应实质是一个燃烧反应；而正极空气中氧气发生还原反应变为电解质的阴离子，故B、C正确。
【答案】BC
[真题3]（ 07，广东，9）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为：
A. H2＋2OH－＝2H2O＋2e－ B. O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
C. H2＝2H＋＋2e－ D. O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
[思路分析]本题考查的新型燃料电池用的电解质为磷酸，即电解质的阳离子为H＋来解题。同样要根据其电池反应的本质为燃烧反应。
[解析] 根据题给信息，该燃料电池的总反应式为：2H2 +O2=2H2O；电解液为酸性，A中出现OH－故A错。又因为燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，故B、D错。
【答案】 C
[名师指引]新型燃料电池是近年的常考知识点，解决这类题关键是把握住燃料电池总反应的本质为燃烧反应，其正极通入空气（或氧气）发生还原反应，负极通入可燃物发生氧化反应。
[新题导练]
2．（汕头市金山中学2009届高三期末测试）2006年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的生物燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽中。由于气体可以混合从而省去了昂贵的燃料隔离膜，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．左边为该电池的正极
B．该电池可在高温环境下使用
C．该电池负极反应为：H2—2e－＝2H+
D．该电池正极反应为O2＋4e－＝2O2－
热点3 可充电电池
[真题4] （08海南卷）关于铅蓄电池的说法正确的是（ ）
A．在放电时，正极发生的反应是 Pb(s) +SO42—（aq）= PbSO4(s) +2e—
B．在放电时，该电池的负极材料是铅板
C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小
D．在充电时，阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e—= Pb(s)+ SO42—（aq）
[思路分析] 本题是考查常见的铅蓄电池工作原理。
[解析]铅蓄电池的充放电反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO4PbSO4＋2H2O，放电时Pb作负极：Pb－2e－＋SO42－ ===PbSO4，在正极上：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－ ===PbSO4＋2H2O；充电时，H2SO4的浓度不断增大，阳极上发生的是氧化反应，是失去电子而不是得到电子。
【答案】B。
[真题5] （08广东卷）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含U导电固体为电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是（ ）
A．可加入硫酸以提高电解质的导电性
B放电时电池内部Li向负极移动.
C．充电过程中，电池正极材料的质量减少
D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4
[思路分析] 本题是考查新型的可充电电池。
[解析]放电时，负极：Li － e— ==Li+，正极：FePO4 + Li+ + e—== LiFePO4；充电时，阳极：LiFePO4－e—== FePO4 + Li+ 阴极：Li+ + e—== Li，所以易知C.D正确。若加入硫酸，与Li单质（固体）发生反应，所以A错；放电时，Li+应（正电荷）在电池内部（电解质中）向正极移动，故B错。
【答案】C、D
[名师指引] 可充电电池是高考常考知识点，解决这类题关键是首先要明确二次电池充电时是电解池，放电时是原电池。充电时阴极上发生还原反应,阳极发生氧化反应, 放电时正极上发生还原反应,负极发生氧化反应。
[新题导练]
3．（广东省2009届高三第二次六校联考）电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：
Pb+PbO2+4H++2SO42－2PbSO4+2H2O，
则下列说法正确的是：
A．放电时：电子流动方向由A到B
B．放电时：正极反应是Pb-2e－+SO42－PbSO4
C．充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连
D．充电时：阳极反应是PbSO4－2e－+2H2OPbO2+SO42－+4H+
★ 抢分频道
限时基础训练卷
1. 下列叙述中正确的是 ( )
A.任何化学反应都能设计成原电池; B.任何氧化还原反应都能设计成原电池;
C.原电池反应一定是氧化还原反应
D.两个不同的金属电极用导线连接插入到电解质溶液中一定能形成原电池。
2．如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是 ( )
A.铁圈和银圈左右摇摆不定； B.保持平衡状态；
C.铁圈向下倾斜； D.银圈向下倾斜；
4.
3．随着人们生活质量的不断提高,废电池必须集中处理的问题越来越受到重视.其主要原因是( )
A.回收废电池外壳的金属材料
B.防止废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C.不使电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D．提炼稀有金属
4．熔盐电池具有高的发电效率,因而受到重视, 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关电池反应式。阳极反应式：2CO+2CO32－=4CO2+4e－,阴极反应式： 。
电池总反应式： 。
5．Al－Mg在不同的电解质溶液中分别构成原电池A、B。如下图所示:
指出各池中的负极材料并写出其电极方程式。
①负极材料:
A池 ，B池 。
②电极反应式:
A池:正极 ，负极 。
B池:正极 ，负极 。
③从构成原电池的几个组成部分来看,判断原电池的负极,除了要考虑金属的活泼性外，还要考虑
6．有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。该电池中反应的化学方程式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O，则关于此燃料电池的下列说法正确的是（一个电子所带电量为1.6×10－19C） ( )
A．通入甲烷的电极为电池的正极，通入氧气的电极为负极
B．在标准状况下，每消耗5.6LO2，可向外提供9.6×104C的电量
C．通入甲烷电极的电极反应为：CH4＋10OH――8e－＝CO32－＋7H2O
D．放电一段时间后，溶液pH升高
7．（2007广东云浮）镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用，它的充电放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH) 2 Cd+2NiO(OH)+2H 2O由此可知，该电池放电时的负极材料是 （ ）
A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH)
8．（07华师附中）有一种新型的锂电池，其制作是利用了金属锂和石墨作电极，其电解质溶液是四氯合铝酸锂（LiAlCl4）溶解在二氯亚硫酰（其结构式是：）中形成的，原电池的电极总反应式是：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S，下列关于这种新型电池的说法中错误的是
A．电池工作过程中，SOCl2被还原为Li2SO3 B．锂作为电池的负极，石墨作电池的正极
C．该电池内环境应该是无水环境，否则影响电池的寿命
D．电池工作时，锂提供的电子的物质的量与析出硫的物质的量之比是4：1。
9．（2007广东佛山）将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是
A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质
B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用
C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为：C2H5OH－12e－＝2CO2↑＋3H2O
D．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
10. （2006广东潮州）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是
　A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＝Al3
　B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2O
　C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+
　D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－＝Cu2+
基础提升训练
11. 有A、B、C、D四种金属.将A与B用导线连结起来，浸入电解质溶液中，Ｂ不易腐蚀，将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，将铜浸入Ｂ的盐溶液里，无明显变化.如果把铜盐浸入C的盐溶液里，有金属C析出.据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A．D C A B B．D A B C C．D B A C D．B A D C
12. （06，上海，13）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
13．（06，江苏，14）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时电极反应式为负极反应：C6Li－xe－==C6Li1－x＋xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极反应：Li1－xMO2＋xLi+＋xe－==LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）下列有关说法正确的是
A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－xMO2==LiMO2＋C6Li1－x
B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小
C．锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi+＋x e－==C6Li
14.发生原电池的反应通常是放热反应,在理论上可设计成原电池的是: ( )
A..C(s)+H2O(g)=CO(g)+ H2(g)；△H>0
B．Ba(OH)2.8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3.H2O (1) +8H2O(1)；△H>0
C．CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g)；△H<0
D．CH4(g)+2O2(g)→CO2(g) +2H2O(1)；△H<0
15．据报道,美国正研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅酸蓄电池,锌电池具有容量大,污染少等优点,电池反应:2Zn+O2==2ZnO,原料为锌粒、电解质和空气.下列正确的是( )
A． 锌为正极,空气进入负极反应 B.负极反应为:Zn－2e－=Zn2+
C.正极发生氧化反应 D.电解质溶液肯定不是强酸性溶液
16．镁铝合金在碱性溶液中开始反应缓慢,后反应加速,经分析是氧化膜及微电池作用的结果.下列叙述正确的是( )
A． 电池负极为Mg B．微电池负极为Al
Ｃ．铝的电极反应式为2H++2e==H2↑ D．镁的电极反应式为Mg-2e－== Mg 2+
能力提高训练
17. 据报道,最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池,电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍,可连续使用一个月才充电一次.假定放电过程中,甲醇完全氧化产生二氧化碳被充分吸收生成CO32－.
(1)该电池反应的离子方程式为
(2)甲醇在 极发生反应(填“正”或“负”),电池中放电过程中溶液pH将 (填“下降”、“上升”或“不变”)；若有16克甲醇蒸汽被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的硫酸铜溶液假设能量利用率为80%。则将产生标准状况下氧气 L。
(3)最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷代表汽油。该电池的正极反应式为 ；
(4)放电时固体电解质里的O2－离子的移动方向是向　　　极移动（填“正”或“负”）。
18. 已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、NaOH溶液、盐酸.按要求回答:
(1) 电工操作上规定不能把铜导线和铝导线连接在一起使用.说明原因 　.
(2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铜溶液,外加导线,能否构成原电池 ,若能,请写出电极反应式,负极 ,正极　　　　　　 .(若不能,后面两空不填)
(3)通常说的燃料电池都以铂为电极,将燃烧反应的化学能转化为电能,在燃料电池中,可燃物在 极反应, 在另一极反应。
19. 银器皿表面日久逐渐变黑色,这是由于生成硫化银.有人设计用原电池原理加以除去,其处理方法为:将一定浓度的食盐水溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器放入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银器不会损失.据此回答:在此原电池中,负极发生的反应为: 。正极发生的反应为: .反应过程中产生的臭鸡蛋气味的气体,原电池总反应方程式为: 。
20. 将铁和铜用导线连接后插入到冷的浓硝酸中,构成原电池装置.则该电池的负极是 　　　，发生的电极反应是 ，正极材料是 ，发生的电极反应是 。
参考答案
考点整合
考点1 原电池原理
1. 阴离子、阳离子
2. 还原反应、氧化反应
3．活泼性不同，用导线、盐桥
考点2 常用的化学电源和新型化学电源
1．高
2．一次、二次、燃料
3．总数相等、电池反应的总方程式
考点3 原电池PH值的变化和简单计算
1． 负极金属、降低
2．得失电子数目
★ 高考重点热点题型探究
[新题导练]
1.A．由图可见锌为负极，铜为正极,故电子从锌电极通过外电路流向铜电极；A正确。内电路电流方向是从锌通过溶液流向铜，而盐桥中的阴离子反向流向硫酸锌溶液中。根据锌为负极发生氧化反应，铜为正极发生还原反应，C错误。铜电极上发生的电极反应是Cu2++2e-=Cu, D错误。
2．C．根据燃料电池的原理，其正极通入空气（或氧气），负极通入H2故A错误，而在高温下氢气与氧气混合会导致爆炸，B错误。
3．D．放电时，放电时电子由负极Pb流向正极 PbO2，故A错，正极反应为：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO42－ ===PbSO4＋2H2O故B错；充电时，铅蓄电池的负极（原来发生氧化反应）发生还原反应为阴极，应与充电器电源的负极相连，而在阳极上发生的是氧化反应，故D对。
抢分频道
限时基础训练卷
1.C　点拨：形成原电池的反应是氧化还原反应,故A错。氧化还原反应一般是自发的、放热的,故B错。根据原电池的形成条件必须形成闭合回路,故D错。
2．D　点拨：铁银相互接触在电解质溶液中形成原电池，铁做负极失电子溶解质量减少，银做正极有铜析出质量增加，失去平衡。
3．B　点拨：一般电池中都有重金属离子大量存在,废置于露天的环境中,这些重金属离子随水渗入地下,污染土壤、污染地下水、污染农植物，危害极其长久。这是废电池集中处理的关键原因.
4．O2+2CO2+4e－=2CO32－；2CO+O2=2CO2 点拨：本题中的电池是一种新型高能电池,电解质是熔融物,而不是电解质溶液，但有自由移动的离子CO32－存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应。故阳极(即负极)CO失去电子,而阴极(即正极)应为O2得到电子,再与阴极助燃气CO2结合生成电解质阴离子CO32－。
5．（１）①Ａ池镁作负极材料，Ｂ池中铝作负极材料　　②Ａ池：正极2H++2e－=H2↑，负极Mg－2e－=Mg2+；Ｂ池：正极6H2O+6e－=3H2↑+6OH－，负极2Al－6e－+8OH－=2AlO2－+4H2O；③池中能够发生的氧化还原反应
点拨：在A池中可与稀硫酸发生化学反应的有镁和铝Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑；2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑由于镁的金属活泼性大于铝，所以该电池中的化学反应为Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑，镁失电子作电池负极，铝作正极。在Ｂ池中能发生的化学反应只有铝和碱的反应，即2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3O2↑,所以该电池中铝失电子作电池负极，而镁只能作正极。
6．B、C 点拨：在燃料电池中,可燃物是还原剂，发生氧化反应，在电池中作负极，所以A错。从原电池的总反应式看在反应中由于生成的CO2消耗了溶液中的OH－,使得溶液PH值降低,所以D错。
7．C［解释：电池放电时作为原电池，原电池的负极发生氧化反应，而Cd放电时化合价升高，被氧化，发生氧化反应，所以Cd作负极。］
8．A ［解释：A中SOCl2变为Li2SO3化合价不变，没有被还原；锂较石墨活泼，应作为电池的负极；锂为活泼金属，电池中不应有水，根据电子得失，S得4e-锂失e-；故D正确。］
9．C［解释：燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，形成的燃料电池中氢气等燃料为负极,空气等氧化剂作正极，一般发生反应O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，电解质常用KOH， 乙醇作负极，反应生成的CO2与碱反应会生成CO32-，故反应为：C2H5OH+16OH－－12e－＝2 CO32-↑＋11H2O］
10．C［解释：A中活泼性Al＞Cu，故负极反应为：Al－3e－＝Al3+；B中Mg、Al在NaOH溶液中Al活泼，故其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－＝AlO2－＋2H2O ；C中活泼性Fe＞Cu，其负极反应式为：Fe－2e－＝Fe2+； D中由于Al在浓硝酸中钝化，故Cu相对活泼，故其负极反应式为Cu－2e－＝Cu2+］
基础提升训练
11. B　［解释：Ａ、Ｂ构成原电池，Ｂ不腐蚀说明活泼性Ａ＞Ｂ；Ａ、Ｄ与酸反应放出氢气Ｄ比Ａ剧烈，活泼性Ｄ＞Ａ；铜不能置换Ｂ，则活泼性Ｂ＞铜；铜能置换Ｃ，则活泼性铜＞Ｃ，所以有Ｄ＞Ａ＞Ｂ＞Ｃ］
12. C　[解释：]甲中能形成原电池，其中锌为负极，铜为正极，铜上H+得电子产生H2，但乙中不能形成原电池，仅锌与酸反应产生H2，故产生H2比甲慢，但均消耗了硫酸，PH值都增大。
　 13. B、D [解释：由负极反应：C6Li－xe－==C6Li1－x＋xLi+和正极反应：Li1－xMO2＋xLi+＋xe－==LiMO2得原电池总反应为C6Li+ Li1－xMO2==C6Li1－x＋LiMO2，而充电时电池反应与此相反，故A错D对，又因原电池内电路中电流方向是由负极流向正极，阳离子应向正极移动，故C错误。锂摩尔质量很小，故锂失去1mol电子，锂所消耗的质量最小。]
　14. D [解释：发生原电池的反应通常是放热反应而且是氧化还原反应，Ａ是吸热反应，Ｂ、Ｃ是非氧化还原反应]
　　15．B、D　［解释：ZnO是两性物质，能溶于强酸。］
　16．B［解释：镁的的金属性比铝强，但在碱溶液中只有铝反应：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2↑，所以镁铝在碱溶液中构成原电池时铝作负极。］
能力提高训练
17. (1)2CH3OH+3O2+4OH－→2CO32－+6H2O (2)负、13.44L；(3)O2+4e－=2O2－；(4)负号、［解释：(1)该电池的总反应式可由下列二式合并得到：2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O，CO2+2OH－=CO32－+H2O。(2)燃料电池中可燃物被氧化作负极，根据得失电子数守恒建立关系式：
2CH3OH～3O2
64g 67.2L
16g×80% X=(67.2×16×0.8)/64=13.44L
18．(1)铜铝接触在潮湿的环境中形成原电池反应，加快了铝腐蚀的速率，易造成电路断路。(2)能、负极反应式为2Cu－4e－=2Cu2+ ；正极反应式为O2+4H++4e－=2H2O (3)负、助燃物　
点拨：(2)铜虽然是活泼性弱的金属，但不是惰性电极，铜与石墨导线连接在盐溶液中可以构成原电池装置，铜作负极。正极反应是溶解在溶液中的氧气得电子，酸性溶液中的电极反应为：O2+4H++4e－=2H2O，中性或弱碱性溶液中的电极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－。
19. 2Al－6e－=2Al3+、3Ag2S+6e－=6Ag+3S2－；2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓　
点拨：该题是应用原电池原理来还原银，铝制容器作电池的负极，银作正极，附着在银器表面的硫化银得电子，负极生成的Al3+与正极产生的S2－发生双水解2Al3++3S2－+6H2O=3H2S↑+2Al(OH)3↓
20. 铜 Cu－2e－=Cu2+ 铁 2NO3－+4H++2e－=2NO2+2H2O　
点拨：虽然铁的金属活泼性比铜强，但铁在冷的浓硝酸中被钝化，表面形成致密的氧化膜电位升高，铜在常温下能与浓硝酸发生剧烈的氧化还原反应，该电池的化学反应原理是：Cu+2NO3－+4H+=Cu2++2NO2↑+ 2H2O，所以电池中铜作负极。
充电
放电
充电
放电
A B C D E F
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网