2019届高考化学二轮复习原电池化学电源学案

2019届高考化学二轮复习原电池化学电源学案

原电池　化学电源 ‎[考试标准]‎ 考点 知识条目 必考要求 加试要求 考情分析 原电池原理及其应用　‎ 原电池的概念 a a ‎2015.10T16、2018 .4、6T17‎ 铜锌原电池的原理及电极反应式 b b ‎2015.10T16、2018 .4、6T17‎ 原电池的构成条件 a b ‎2016.4T17、2017.4T17‎ 常见化学电源 b c ‎2017.4T17、2017.11T17、2018 .4、6T17‎ 考点一：原电池的工作原理 ‎1.（2018·浙江余姚中学）银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，其工作示意图如下。下列说法不正确的是（　　）‎ A.K＋向正极移动 B.Ag2O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2‎ D.放电前后电解质溶液的碱性保持不变 解析　根据总反应，锌失电子发生氧化反应，所以锌电极是负极、Ag2O电极是正极；阳离子向正极移动，故A正确；Ag2O电极是正极，正极发生还原反应，故B正确；Zn 电极是负极，负极失电子发生氧化反应，Zn电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2，故C正确；根据总反应Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，放电过程消耗水，氢氧化钾浓度增大，碱性增强，故D错误。‎ 答案　D 考点二：原电池正、负极及产物判断 ‎2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是（　　）‎ A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为：2FeO＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 解析　以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液的电池中，Zn为负极，发生反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2，K2FeO4为正极，发生反应：FeO＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3↓＋5OH－，放电过程中有OH－生成，则电解质溶液的浓度增大，OH－向负极迁移，故A正确。‎ 答案　A 考点三：原电池的构成条件及设计 ‎3.（2017·浙江湖州高一期末）如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（　　）‎ A.①电子流动方向 B.②电流方向 C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向 解析　A.锌为负极，铜为正极，电子由锌片流向铜片，故A正确；B.电流与电子运动方向相反，则电流由铜片经导线流向锌片，故B错误；C.H＋在铜片上得电子被还原生成H2逸出，故C正确；D.原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，故D正确。‎ 答案　B 考点四：盐桥的作用 ‎4.（2015·浙江衢州质量检测）某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4‎ ‎＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有用饱和Na2SO4溶液浸泡过的琼脂。下列说法正确的是（　　）‎ A.b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋‎ B.a电极上发生氧化反应：MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O C.外电路电子的流向是从a到b D.电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 解析　根据总反应式2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O可知FeSO4是被氧化的物质，在负极放电，KMnO4是得电子的物质，在正极放电，因此A项b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋正确，而B项a极应该是正极被还原，发生还原反应，错误；C项外电路电子的流向应是从b（负极）到a（正极），错误，盐桥中的负离子应该移向负极，因此SO应移向乙烧杯，D项错误。‎ 答案　A 考点五：离子交换膜的应用 ‎5.（2018·浙江嘉兴一中高一期中）一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着 Cl（AgCl）＋e－―→Cl－（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是（　　）‎ A.光照时，电流由铂流向银 B.光照时，Pt 电极发生的反应为 2Cl－＋2e－===Cl2‎ C.光照时，Cl－向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应：AgCl （s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq）‎ 解析　该装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极。A.光照时，电流从正极银流向负极铂，故A错误；B.光照时，Pt电极作负极，负极上亚铜离子失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu＋（aq）－e－===Cu2＋（aq），故B错误；C.光照时，该装置是原电池，银作正极，铂作负极，电解质中氯离子向负极铂移动，故C错误；D.光照时，正极上氯原子得电子发生还原反应，负极上亚铜离子失电子，所以电池反应式为AgCl（s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq），故D正确；故选D。‎ 答案　D 考点六：新型电源 ‎6.（2018·金华十校高二）一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开。下列说法不正确的是（　　）‎ A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过 B.放电时，N极为电池的正极 C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋‎ D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连 解析　A.非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开，则陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过，故A正确；B.放电时，金属锂是负极，发生失电子的氧化反应，M是负极，N为电池的正极，故B正确；C.充电时，阳极反应和放电时的正极反应互为逆过程，电极反应为：Cu－2e－===Cu2＋，故C正确；D.充电时，接线柱A 应与M极相连，M是负极，所以A外接电源的负极，故D错误；故选D。‎ 答案　D 考点七：电极反应式书写 ‎7.（2016·课标全国Ⅱ，11）MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是（　　）‎ A.负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋‎ B.正极反应式为Ag＋＋e－===Ag C.电池放电时Cl－由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑‎ 解析　根据题意，Mg海水AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，正确。‎ 答案　B 易错点一　不能正确理解原电池的工作原理 原电池工作原理示意图 ‎[易错训练1]　（2018·浙江杭州十四中高三）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是（　　）‎ A.正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－‎ B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 解析　根据电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl可知，Ag失电子作负极失电子，氯气在正极上得电子生成氯离子。A.正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：Cl2＋2e－===2Cl－，故A错误；B.放电时，交换膜左侧溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，故B错误；C.根据电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；D.放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧会有0.01 mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01 mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子，故D正确。‎ 答案　D 易错点二　对原电池结构、电极反应认识不清 ‎1.误认为原电池中负极材料一定比正极材料活泼。其实不一定，如Mg和Al用导线相连放在NaOH溶液中形成原电池时，铝作负极。‎ ‎2.误认为原电池质量增加的一极一定为原电池的正极。其实不一定，如铅蓄电池的负极，在工作时，电极由Pb转变为PbSO4，质量增加。‎ ‎3.误认为原电池的负极一定参加反应。其实不一定，如氢氧燃料电池的负极本身不参加反应，通入的燃料发生反应。‎ ‎[易错训练2]　（2018·暨阳联合考试）用原电池原理可以处理硫酸工业产生的SO2尾气。现将SO2 通入如图装置（电极均为惰性材料）进行实验。下列说法不正确的是（　　）‎ A.M极为负极，电极上发生氧化反应 B.溶液中H＋移向N区，SO移向M区 C.N极发生的电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O D.相同条件下，M、N两极上消耗的气体体积之比为2∶1‎ 解析　该电池的本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸，M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO为负极，电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，N电极为氧气得电子结合氢离子生成水为正极，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。A.M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO为负极，电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，故A正确；B.根据上述分析，M极为负极，溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，但阴离子不能通过质子交换膜，因此溶液中H＋移向N区，故B错误；C.N电极为氧气得电子结合氢离子生成水为正极，电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故C正确；D.M电极电极反应式为：SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋，N电极电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，所以在相同条件下，M、N两极上消耗的气体体积之比为2∶1，故D正确；故选B。‎ 答案　B 易错点三　不能正确区分原电池和电解池 图1中无外接电源，其中必有一个装置是原电池装置（相当于发电装置），为电解池装置提供电能，其中两个电极活泼性差异大者为原电池装置，如图1中左边为原电池装置，右边为电解池装置。图2中有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过两池的电子数目相等。‎ ‎[易错训练3]　（2017·温州十校联合模拟）乙醛酸（HOOC－CHO）是有机合成的重要中间体。某同学组装了下图所示的电化学装置，电极材料Ⅰ～Ⅳ均为石墨，左池为氢氧燃料电池，右池为用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，关闭K后，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与Ⅲ电极的产物反应生成乙醛酸。下列说法不正确的是（　　）‎ A.电极Ⅱ上的电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ B.电极Ⅳ上的电极反应式：HOOC—COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O C.乙二醛与Ⅲ电极的产物反应生成乙醛酸的化学方程式： Cl2＋OHC－CHO＋H2O===2HCl＋HOOC－CHO D.若有2 mol H＋通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为1 mol 解析　A.根据题意，乙二醛与Ⅲ电极的产物反应生成乙醛酸，则Ⅲ电极是阳极，则电极Ⅱ是燃料电池的正极，正极的电极反应式：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，A项正确；B.根据上述分析，电极Ⅳ是电解池的阴极，关闭K后，两极室均可产生乙醛酸，则电极Ⅳ上的电极反应式：HOOC－COOH＋2e－＋2H＋===HOOC－CHO＋H2O，B项正确；C.根据上述分析，电极Ⅲ是阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，乙二醛与氯气反应生成乙醛酸，反应的化学方程式为Cl2＋OHC－CHO＋H2O===2HCl＋HOOC－CHO，C项正确；D.因为两极室均可产生乙醛酸，若有2 mol H＋通过质子交换膜并完全参与反应，则该装置中生成的乙醛酸为2 mol，D项错误。选D。‎ 答案　D ‎1.（2017·浙江11月）金属（M）－空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是（　　）‎ A.金属M作电池负极 B.电解质是熔融的MO C.正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－‎ D.电池反应2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2‎ 解析　金属（M）－空气电池中M失电子做负极，故A正确；根据传递M2＋和OH－，可知电解质是熔融的M（OH）2，故B错误；空气得电子通空气的一端做正极，电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故C正确；电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2，故D正确。‎ 答案　B ‎2.（2018·浙江绍兴高三适应性测试）图为一种特殊的热激活电池示意图，当无水LiCl－KCl混合物受热熔融后即可工作。该电池总反应为： PbSO4（s）＋2LiCl＋Ca（s）===CaCl2（s）＋Li2SO4＋Pb（s）。下列说法不正确的是（　　）‎ A.PbSO4 电极发生还原反应 B.负极的电极反应：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2‎ C.放电时 Li＋、 K＋向正极移动 D.用 LiCl 和 KCl 水溶液代替无水 LiCl－KCl，可将该电池改为常温使用的电池 解析　A.PbSO4 中的Pb得电子发生还原反应，故A对；B.负极活泼金属Ca失电子，其电极反应：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2，故B对；C项，放电过程为原电池，阳离子向正极移动，故C项正确；D.用 LiCl 和 KCl 水溶液代替无水 LiCl－KCl，Ca是活泼金属，会与水反应，故D错。‎ 答案　D ‎3. (2018·浙江11月选考)最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.右边吸附层中发生了还原反应 B.负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O C.电池的总反应是2H2＋O2===2H2O D.电解质溶液中Na＋向右移动，ClO向左移动 解析　根据装置图中电子的流向，通H2的一极为负极，出H2的一极为正极，电极反应式为：‎ 负极：H2－2e－＋2OH－===2H2O 正极：2H＋＋2e－===H2↑‎ A项，正极上发生还原反应；C项，电池总反应式为H＋＋OH－===H2O；D项，由于在负极区消耗OH－，所以Na＋向右移动，而ClO向左移动。‎ 答案　C ‎4.[2018·6月浙江学考]普通锌锰干电池的构造如图所示，‎ 其电池反应的方程式为：‎ Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn（NH3）2Cl2＋2MnO（OH）‎ 下列说法不正确的是（　　）‎ A.石墨作正极 B.锌发生氧化反应 C.电池工作时，电子从石墨经导线流向锌 D.正极的电极反应为：NH＋MnO2＋e－===MnO（OH）＋NH3‎ 解析　本题考查原电池原理，分析普通锌锰干电池的构造，可知锌筒作负极发生氧化反应，石墨作正极得电子，中间氯化铵、二氧化锰等作固体电解质，得电子的是强氧化剂二氧化锰，发生反应：NH＋MnO2＋e－===MnO（OH）＋NH3，因此A、B、D均正确，C项电子从锌极出发经导线流向石墨，错误。‎ 答案　C ‎5.[2018·4月浙江学考]锂（Li）—空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是（　　）‎ A.金属锂作负极，发生氧化反应 B.Li＋通过有机电解质向水溶液处移动 C.正极的电极反应：O2＋4e－===2O2－‎ D.电池总反应：4Li＋O2＋2H2O===4LiOH 解析　锂（Li）空气电池，锂作负极，通空气一端作为正极。负极反应Li－e－===Li＋，正极O2＋4e－＋2H2O===4OH－，总反应4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。所以A、B、D正确。C错误，正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ 答案　C ‎6.（2014·浙江理综，11）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：‎ Ni（OH）2＋M===NiOOH＋MH 已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni（OH）2＋NO 下列说法正确的是 （　　）‎ A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－‎ B.充电过程中OH－ 离子从阳极向阴极迁移 ‎ C.充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－ ，H2O中的H被M还原 D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 解析　A项，由NiMH充电的总反应方程式知，其逆反应为放电时的总反应，正极发生还原反应：NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，正确；B项，充电时相当于电解池，阴离子（OH－）向阳极移动，错误；C项，由于MH中M与H均为0价，反应前后M的化合价没有变化，故H2O中的H是由于电解而被还原，并不是被M还原，错误；D项，由信息可知NiOOH与KOH溶液、氨水反应，故电解质溶液不能用KOH溶液、氨水，错误。‎ 答案　A