第二節(jié)原電池_化學(xué)電源明考綱要求理主干脈絡(luò)1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見(jiàn)的化學(xué)電源的種類及其工作原理。一、原電池1概念把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2構(gòu)成條件(1)有兩上活動(dòng)性不同的電極(常見(jiàn)為金屬或石墨)。(2)具有電解質(zhì)溶液。(3)兩電極間形成閉合回路。3工作原理如圖是兩種CuZn原電池示意圖，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)電極：負(fù)極為Zn，正極為Cu。(2)電極反應(yīng)；負(fù)極：Zn2e=Zn2，正極：Cu22e=Cu。(3)電子移動(dòng)方向和電流方向：電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極；電流從正極流出經(jīng)外電路流入負(fù)極。(4)離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽(yáng)離子向正極遷移。(5)兩種裝置的比較：裝置中還原劑Zn與氧化劑Cu2直接接觸，易造成能量損耗；裝置能避免能量損耗；裝置中鹽橋的作用是提供陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)的通路，導(dǎo)電。1 / 20二、化學(xué)電源1一次電池堿性鋅錳干電池負(fù)極材料：Zn電極反應(yīng)：Zn2OH2e=Zn(OH)2正極材料：碳棒電極反應(yīng)：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH總反應(yīng)：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)22二次電池(以鉛蓄電池為例)(1)放電時(shí)的反應(yīng)：負(fù)極：Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)正極：PbO2(s)4H(aq)SO(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)總反應(yīng)：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充電時(shí)的反應(yīng)：陰極：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)陽(yáng)極：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO(aq)?？偡磻?yīng)：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正極反應(yīng)式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH電池總反應(yīng)式2H2O2=2H2O,1.如何判斷一個(gè)裝置是原電池？提示：(1)先分析有無(wú)外接電源，有外接電源的為電解池，無(wú)外接電源的可能為原電池；然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷。主要是“四看”：看電極兩極為導(dǎo)體且存在活潑性差異(燃料電池的電極一般為惰性電極)；看溶液是否是電解質(zhì)溶液；看回路兩極插入溶液中，形成閉合回路或兩極直接接觸；看本質(zhì)有無(wú)氧化還原反應(yīng)發(fā)生，原電池反應(yīng)是總反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。(2)多池相連，但無(wú)外接電源時(shí)，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看做電解池。2實(shí)驗(yàn)室常用鋅和稀H2SO4反應(yīng)制備H2，試討論純鋅和粗鋅哪個(gè)反應(yīng)快，為什么？提示：粗鋅快，因?yàn)榇咒\中含有雜質(zhì)金屬，可以和鋅形成原電池，反應(yīng)速率較快。3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。答案：(1)CuAgNO3(2)正Age=AgCu2e=Cu2(3)CuAg4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?1)寫出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，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_。解析：(1)Fe3具有強(qiáng)氧化性，可以把一些金屬單質(zhì)如鐵、銅等氧化成相應(yīng)的離子，離子方程式是：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)由反應(yīng)2Fe3Cu=2Fe2Cu2可以判斷出銅發(fā)生氧化反應(yīng)，銅作負(fù)極，F(xiàn)e3發(fā)生還原反應(yīng)，正極可以選用石墨棒，電解質(zhì)溶液可以選用氯化鐵溶液，仿照教材上的銅鋅原電池裝置，可以畫(huà)出此原電池的裝置圖。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2原電池正負(fù)極的判斷和電極反應(yīng)式的書(shū)寫1(2013課標(biāo)全國(guó)卷)銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑，這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理：在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液，再將變黑的銀器浸入該溶液中，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說(shuō)法正確的是()A處理過(guò)程中銀器一直保持恒重B銀器為正極，Ag2S被還原生成單質(zhì)銀C該過(guò)程中總反應(yīng)為2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl解析：選B根據(jù)信息可知在銀器處理過(guò)程中運(yùn)用了原電池原理，鋁質(zhì)容器作負(fù)極，電極反應(yīng)為2Al6e=2Al3；銀器作正極，電極反應(yīng)為3Ag2S6e=6Ag3S2；繼而Al3和S2發(fā)生互相促進(jìn)的水解反應(yīng)：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，故原電池的總反應(yīng)為：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S，故C錯(cuò)誤。黑色褪去的原因是Ag2S被還原為Ag，此過(guò)程中銀器質(zhì)量逐漸減小，故A、D錯(cuò)誤，B正確。2(2013江蘇高考)MgH2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()AMg電極是該電池的正極BH2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C石墨電極附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正極移動(dòng)解析：選C根據(jù)題意可知電池的總反應(yīng)為：MgH2O22H=Mg22H2O。Mg電極是該電池的負(fù)極，A錯(cuò)誤。H2O2在正極發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤。石墨電極的電極反應(yīng)式為：H2O22H2e=2H2O，由于水電離出的H不斷被消耗，所以該電極附近溶液的pH增大，C正確。在原電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D錯(cuò)誤。3高考組合題書(shū)寫以下電極反應(yīng)式或電池反應(yīng)方程式。(1)(2013新課標(biāo)全國(guó)卷節(jié)選)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高的特點(diǎn)，若電解質(zhì)為酸性，其負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)(2012新課標(biāo)全國(guó)高考節(jié)選)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4，其反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)；與MnO2Zn電池類似，K2FeO4Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為_(kāi)，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(3)(2013新課標(biāo)全國(guó)卷節(jié)選)普通鋅錳電池放電時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為：Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH該電池中，負(fù)極材料主要是_，電解質(zhì)的主要成分是_，正極發(fā)生的主要反應(yīng)是_。(4)(2011四川高考節(jié)選)用吸收H2后的稀土儲(chǔ)氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量、長(zhǎng)壽命的鎳氫電池。電池充放電時(shí)的總反應(yīng)為：NiO(OH)MHNi(OH)2M電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。解析：(1)首先判斷酸性條件下的反應(yīng)產(chǎn)物。電池正極O2為反應(yīng)物，正極反應(yīng)為O24e4H=2H2O，則負(fù)極二甲醚被氧化為CO2。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，由反應(yīng)物、生成物，結(jié)合得失電子守恒、原子守恒及溶液呈酸性，可寫出負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH33H2O12e=2CO212H。(2)FeCl3和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是KClO氧化Fe(OH)3，ClO的還原產(chǎn)物應(yīng)該是Cl；K2FeO4Zn組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，F(xiàn)eO中6價(jià)鐵元素被還原為Fe(OH)3中3價(jià)鐵元素，其電極反應(yīng)式為FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH；書(shū)寫總反應(yīng)的離子方程式時(shí)，關(guān)鍵是抓住Fe和Zn的存在形式分別是Fe(OH)3和Zn(OH)2。(3)由普通鋅錳電池放電時(shí)的總反應(yīng)可知，Zn作負(fù)極，NH4Cl為電解質(zhì)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)：MnO2NHe=MnOOHNH3。(4)負(fù)極實(shí)際上是稀土儲(chǔ)氫合金吸附的H2失去電子生成H，H再與OH結(jié)合生成H2O，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為MHeOH=MH2O答案：(1)CH3OCH33H2O12e=2CO212H(2)2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO5H2O3ClFeO3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH(3)ZnNH4ClMnO2NHe=MnOOHNH3(4)MHeOH=MH2O1原電池正、負(fù)極判斷的七種方法(1)由組成原電池的兩極材料判斷。一般相對(duì)較活潑的金屬為負(fù)極，相對(duì)不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。(2)根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。在外電路，電流由正極流向負(fù)極；電子由負(fù)極流向正極。(3)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液中離子的定向移動(dòng)方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷。原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(5)X極增重或減輕。工作后，X極質(zhì)量增加，說(shuō)明X極有物質(zhì)析出，X極為正極；反之，X極質(zhì)量減少，說(shuō)明X極金屬溶解，X極為負(fù)極。(6)X極有氣體產(chǎn)生。工作后，X極上有氣體產(chǎn)生，一般是發(fā)生了析出H2的電極反應(yīng)，說(shuō)明X極為正極。(7)根據(jù)X極附近pH的變化來(lái)判斷。析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后，均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大，因而工作后，X極附近pH增大了，說(shuō)明X極為正極。特別提醒在判斷金屬活潑性的規(guī)律中，有一條為“當(dāng)兩種金屬構(gòu)成原電池時(shí)，活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬作正極”，但這條規(guī)律也有例外情況，如Mg和Al為原電池的兩極，KOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，雖然Mg比Al活潑，但因Mg不和KOH溶液反應(yīng)，所以Mg作原電池的正極等。2電極反應(yīng)式的書(shū)寫方法(1)電極反應(yīng)的書(shū)寫步驟：列物質(zhì)標(biāo)得失 看環(huán)境配守恒 兩式加驗(yàn)總式 (2)燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫：燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料燃燒的反應(yīng)，然后再看燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng)，從而得總反應(yīng)。燃料電池中都是燃料在負(fù)極失電子，O2(或其他氧化劑)在正極得電子。書(shū)寫此類反應(yīng)，應(yīng)先寫正極反應(yīng)式，然后利用總式正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式寫出負(fù)極反應(yīng)式。需要注意的是，由于電解質(zhì)的不同，正極反應(yīng)一般分為以下幾類：若電解質(zhì)溶液是酸性的，在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH。如氫氧燃料電池，當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)，正極反應(yīng)式為O22e2H=H2O；若電解質(zhì)溶液是堿性的，在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H。如氫氧燃料電池，當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)，正極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。原電池原理的應(yīng)用4有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D導(dǎo)線C；A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)；用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動(dòng)性順序是()AABCDEBACDBECCABDE DBDCAE解析：選B說(shuō)明A比B活潑，說(shuō)明C比D活潑，說(shuō)明C極H被還原，C極為正極，則A比C活潑；D為負(fù)極，D比B活潑；說(shuō)明B比E活潑。綜上所述，五塊金屬活動(dòng)順序?yàn)锳CDBE。5某原電池總反應(yīng)為：Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()ABCD電極材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag電解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)3解析：選D由題意知，Cu為負(fù)極材料，由正極材料的金屬活性必須小于Cu，其中B、D項(xiàng)符合該條件；由Fe3得電子生成Fe2知，電解質(zhì)溶液中必須含有Fe3，同時(shí)符合上述兩條件的只有D項(xiàng)。6選擇合適的圖像：(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過(guò)量的稀硫酸中，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是_。(2)將過(guò)量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是_。(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像是_。解析：(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原電池，反應(yīng)速率加快，所以a放出H2的量減少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影響產(chǎn)生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa與H2SO4反應(yīng)后生成弱酸CH3COOH，從而減慢反應(yīng)速率，但產(chǎn)生H2的量沒(méi)發(fā)生變化。答案：(1)A(2)B(3)C7(2013長(zhǎng)沙一中模擬)原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無(wú)污染，電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液。肼空氣燃料電池放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是_；負(fù)極的電極反應(yīng)式是_。(2)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HClNH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式：_。(3)請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證I2、Fe3氧化性的強(qiáng)弱，請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。解析：(1)肼燃燒的化學(xué)方程式為N2H4O2=N22H2O，由此可知電極反應(yīng)式分別為：正極：O24e2H2O=4OH；負(fù)極：N2H44e4OH=N24H2O。(2)寫此電極反應(yīng)式時(shí)要注意電解質(zhì)溶液顯酸性，與電極產(chǎn)物NH3反應(yīng)，即N28H6e=2NH。(3)驗(yàn)證I2和Fe3的氧化性強(qiáng)弱可根據(jù)反應(yīng)2I2Fe3=2Fe2I2來(lái)進(jìn)行判斷，溶液中可加入少量淀粉溶液，若淀粉溶液變藍(lán)證明生成了I2。答案：(1)O22H2O4e=4OHN2H44OH4e=N24H2O(2)N28H6e=2NH(3)原電池原理的四大應(yīng)用應(yīng)用一：比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬)作正極。如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A溶解，而B(niǎo)上有氣體放出，則說(shuō)明A作負(fù)極，B作正極，則可以斷定金屬活動(dòng)性AB。應(yīng)用二：加快化學(xué)反應(yīng)速率由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原電池，加快反應(yīng)進(jìn)行。應(yīng)用三：用于金屬的防護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。應(yīng)用四：設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件。(1)必須是能自發(fā)進(jìn)行且放熱的氧化還原反應(yīng)。(2)根據(jù)氧化還原關(guān)系找出正負(fù)極材料(負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬即可，也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。電極材料的選擇：在原電池中，選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一般來(lái)說(shuō)，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。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)(如溶解于溶液中的空氣)。但如果氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子。如在CuZn構(gòu)成的原電池中，負(fù)極Zn浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中，而正極Cu浸泡在含有Cu2的電解質(zhì)溶液中。(3)按要求畫(huà)出原電池裝置示意圖：如根據(jù)Cu2Ag=Cu22Ag設(shè)計(jì)電池：或特別提醒(1)能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于酸的量。(3)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以。 新型化學(xué)電源問(wèn)題新型化學(xué)電源是高考中每年必考的知識(shí)點(diǎn)，隨著全球能源逐漸枯竭，研發(fā)、推廣新型能源迫在眉睫，因此，化學(xué)中的新型電源，成為科學(xué)家研究的重點(diǎn)方向之一，也成了高考的高頻考點(diǎn)。高考中的新型化學(xué)電源，有“氫鎳電池”、“高鐵電池”、“鋅錳堿性電池”、“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”、“鈕扣電池”等，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)。由于該類試題題材廣、信息新、陌生度大，因此許多考生感覺(jué)難度大。雖然該類試題貌似新穎、但應(yīng)用的解題原理還是原電池的知識(shí)。試題的考查形式主要有以下幾種角度。1新型電池“放電”時(shí)正、負(fù)極的判斷新型電池2新型電池“放電”時(shí)，電極反應(yīng)式的書(shū)寫首先根據(jù)電池反應(yīng)分析物質(zhì)得失電子情況，然后再考慮電極反應(yīng)生成的物質(zhì)是否跟電解質(zhì)溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)；對(duì)于較復(fù)雜的電極反應(yīng)，可以利用總反應(yīng)方程式減去較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式，從而得到較復(fù)雜一極的電極反應(yīng)式。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)充電時(shí)，電源正極接正極、電源負(fù)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。1(2013安徽高考)熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無(wú)水LiClKCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為：PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A正極反應(yīng)式：Ca2Cl2e=CaCl2B放電過(guò)程中，Li向負(fù)極移動(dòng)C每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g PbD常溫時(shí)，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì)，指針不偏轉(zhuǎn)解析：選D正極上發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電過(guò)程中Li向正極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由電池總反應(yīng)式可知，每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成0.05 mol Pb，質(zhì)量為10.35 g，C項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫下，電解質(zhì)不是熔融態(tài)，離子不能移動(dòng)，不能產(chǎn)生電流，因此連接電流表或檢流計(jì)，指針不偏轉(zhuǎn)。2(2011福建高考)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚(yú)雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說(shuō)法不正確的是()A水既是氧化劑又是溶劑B放電時(shí)正極上有氫氣生成C放電時(shí)OH向正極移動(dòng)D總反應(yīng)為：2Li2H2O=2LiOHH2解析：選C該電池的負(fù)極是鋰，氧化劑水在正極上得到電子生成氫氣，又電解質(zhì)是LiOH，故A、B、D項(xiàng)正確；原電池中OH向負(fù)極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。3(2013新課標(biāo)全國(guó)卷)“ZEBRA”蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電極材料多孔Ni/NiCl2和金屬鈉之間由鈉離子導(dǎo)體制作的陶瓷管相隔。下列關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是()A電池反應(yīng)中有NaCl生成B電池的總反應(yīng)是金屬鈉還原三價(jià)鋁離子C正極反應(yīng)為：NiCl22e=Ni2ClD鈉離子通過(guò)鈉離子導(dǎo)體在兩電極間移動(dòng)解析：選B 該電池總反應(yīng)為：2NaNiCl2=2NaClNi，因此有NaCl生成，A項(xiàng)正確；電池總反應(yīng)為Na還原Ni2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；正極為NiCl2發(fā)生還原反應(yīng)：NiCl22e=Ni2Cl，C項(xiàng)正確；鈉離子通過(guò)鈉離子導(dǎo)體由負(fù)極移向正極，D項(xiàng)正確。4(2010浙江高考)LiAl/FeS電池是一種正在開(kāi)發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2LiFeS2e=Li2SFe，有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中，正確的是()ALiAl在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為1價(jià)B該電池的電池反應(yīng)式為：2LiFeS=Li2SFeC負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al3e=Al3D充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li2SFe2e=2LiFeS解析：選B在該電池中LiAl是負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為0，負(fù)極電極反應(yīng)式為：Lie=Li，結(jié)合題給的正極的反應(yīng)式可推出總反應(yīng)式為：2LiFeS=Li2SFe，故B正確，A、C錯(cuò)誤。D項(xiàng)，充電時(shí)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5(2012四川高考)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀，負(fù)極上的反應(yīng)為：CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A檢測(cè)時(shí)，電解質(zhì)溶液中的H向負(fù)極移動(dòng)B若有0.4 mol電子轉(zhuǎn)移，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.48 L氧氣C電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正極上發(fā)生的反應(yīng)是：O24e2H2O=4OH解析：選C電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子應(yīng)向正極移動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；酸性溶液中，正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)合正極反應(yīng)式，轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時(shí)，消耗O2 0.1 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)符合題目要求，正確。原電池工作原理的探究鋅銅原電池裝置(2012福建高考)將右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的K閉合，下列判斷正確的是()ACu電極上發(fā)生還原反應(yīng)B電子沿ZnabCu路徑流動(dòng)C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色答案：A高考題以裝置考原理，通過(guò)變換裝置的結(jié)構(gòu)，重在考查學(xué)生的理解能力和設(shè)計(jì)素質(zhì)。以裝置為載體，考查原電池的工作原理和反應(yīng)變化，旨在考查分析能力和觀察能力。(2013廣東高考節(jié)選)設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化率。限選材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；銅片、鐵片、鋅片和導(dǎo)線。完成原電池甲的裝置示意圖(見(jiàn)右圖)。并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極_。甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。答案：電極逐漸變細(xì)甲Zn和Cu2不直接接觸，避免兩種物質(zhì)直接發(fā)生反應(yīng)，從而避免能量損失，提高了電池效率，提供穩(wěn)定電流12013年廣東高考題中甲可以設(shè)計(jì)成幾種原電池？提示：由于提供試劑和金屬片有三種，還可以設(shè)計(jì)成Zn/ZnSO4(aq)/Fe/FeSO4(aq)，也可以設(shè)計(jì)成Fe/FeSO4(aq)/Cu/CuSO4(aq)兩種，但考慮到后者中有銅，且Zn比Fe更活潑，實(shí)驗(yàn)效果更明顯，所以一般采用ZnCu原電池。22012年福建高考題中原電池甲中的離子是如何移動(dòng)的？提示：左池中由于ZnZn2，所以溶液中會(huì)有多余正電荷，鹽橋中的Cl就會(huì)移向左池，同理右池中Cu2Cu，鹽橋中的K會(huì)移向右池，從而保證電解質(zhì)電荷平衡。3鹽橋類原電池設(shè)計(jì)需注意哪些問(wèn)題？提示：(1)兩電極要和電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子盡可能保持相同，以提高效率；(2)兩電極的金屬活潑性相差盡量大一些，現(xiàn)象明顯，速率較快。以“兩個(gè)甲烷燃料電池的串聯(lián)”為載體串聯(lián)原電池的相關(guān)知識(shí)高考載體(2012海南高考T16改編)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。知識(shí)串聯(lián)設(shè)計(jì)(1)通入甲烷的極作原電池的_極(填“正”或“負(fù)”下同)通入O2的極作原電池的_極。 (2)該甲烷燃料電池中，負(fù)極的反應(yīng)為_(kāi)，正極反應(yīng)式為_(kāi)。 (3)電池工作時(shí)，該燃料電池中OH向哪一極移動(dòng)？K向哪一極移動(dòng)？(4)甲烷燃料電池工作時(shí)，若某一電極上消耗11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的CH4氣體，線路中轉(zhuǎn)移電子的個(gè)數(shù)是多少？ (5)若將甲烷燃料電池的電解質(zhì)溶液由KOH溶液改為稀硫酸，試分別寫出其正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。 (6)閉合K開(kāi)關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b極得到的氣體是什么？答案：(1)負(fù)正(2)CH410OH8e=CO7H2O2O24H2O8e=8OH(3)OH向負(fù)極移動(dòng)K向正極移動(dòng) (4)4NA(5)負(fù)極：CH42H2O8e=CO28H正極：2O28H8e=4H2O(6)H2 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！