专题07 原电池（原卷版）.docx

1、专题07 原电池目录 考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 学以致用：真题感知+提升专练，全面突破复习要点聚焦1.原电池的工作原理。2.常见化学电源的种类及其工作原理。3.常见化学电源的电极反应式和总反应方程式的书写。知识网络聚焦一、原电池的工作原理1、原电池的构成条件（1）定义：能把 化学能 转化为 电能 的装置。（2）实质：利用能自发进行的 氧化还原 反应将化学能转化为电能。（3）构成条件：两个 活泼性不同 的电极； 电解质 溶液；形成 闭合 回路；自发进行的氧化还原 反

2、应。2、实验4-1：锌铜原电池的工作原理装置示意图注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶现象锌片 逐渐溶解 ，铜片上 有红色物质生成 ，电流表指针发生 偏转 能量转换 化学能 转化为 电能 微观探析在硫酸锌溶液中，负极一端的 Zn 失去电子形成 Zn2 进入溶液在硫酸铜溶液中，正极一端的 Cu2 获得电子变成 Cu 沉积在铜片上电子或离子移动方向电子： 负 极流向 正 极盐桥： Cl 移向ZnSO4溶液， K 移向CuSO4溶液工作原理，电极反应式负极：Zn2e=Zn2( 氧化 反应)正极：Cu22e=Cu( 还原 反应)总反应：ZnCu2=Zn2Cu（1）ZnZnSO4半电池：在ZnSO4溶液

3、中，锌片逐渐溶解，即Zn被 氧化 ，锌原子失去电子，形成Zn2进入溶液，即Zn2e=Zn2；从锌片上释放出的 电子 ，经过导线流向铜片。（2）CuCuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2从铜片上得到 电子 ， 还原 为铜单质并沉积在铜片上，即Cu22e=Cu。（3）盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的 Cl 会移向ZnSO4溶液， K 移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。3、原电池工作原理（1）原理图解（2）电极名称与反应类型：正极 还原 反应；负极 氧化 反应。（3）电子流向：负极正极。（4）电流方向：正极负极。（5）离子流向：阳离子 正 极；阴离子 负

4、 极。4、原电池的应用（1）加快氧化还原反应的速率：构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成 Cu ，从而形成CuZn微小原电池，加快产生 H2 的速率。（2）比较金属活动性强弱例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可判断出a是 负极 、b是 正极 ，且金属活动性： ab 。（3）设计原电池例如：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2化合价升高的物质负极：Cu活泼性较弱的物质正极：C化合价降低的物质电解质溶液：FeCl3示意图二、化学电源概述1、化学电源的

5、分类（1）一次电池：也叫做 干电池 ，放电后不可再充电。（2）二次电池：又称 可充电 电池或蓄电池，放电后可以 再充电 使活性物质获得再生。（3）燃料电池：连续地将 燃料 和 氧化剂 的化学能直接转化为电能的化学电源。2、判断电池优劣的主要标准（1）比能量： 单位质量 或 单位体积 所能输出电能的多少，单位是(Wh)kg1或(Wh)L1。（2）比功率：单位质量或 单位体积 所能输出功率的大小，单位是Wkg1或WL1。（3）电池可储存时间的长短。3、化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的 重金属 、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、 水源 等造成严重的污染。 废弃电池 要进行回收利用。

6、4、化学电源的发展方向小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如 镍氢 电池、 锂离子 电池等。5、一次电池：锌锰干电池普通锌锰干电池碱性锌锰干电池示意图构造负极： 锌 正极： 石墨棒 电解质溶液： 氯化铵和氯化锌 负极反应物： 锌粉 正极反应物： 二氧化锰 电解质溶液： 氢氧化钾 工作原理负极：Zn2e2NH=Zn(NH3)2H正极：2MnO22H2e=2MnO(OH)总反应：Zn2NH 最终产物 最终产物 负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极：2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH总反应：Zn 最终产物 最终产物 6、二次电池：铅蓄电池PbPbO22H2S

7、O42PbSO42H2O（1）负极是 Pb ，正极是 PbO 最终产物 ，电解质溶液是 最终产物 溶液。（2）放电反应原理负极反应式是PbSO2e=PbSO4 ；正极反应式是PbO24HSO2e=PbSO42H2O ；放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。（3）充电反应原理阴极(还原反应)反应式是： PbSO42e=PbSO ；阳极(氧化反应)反应式是：PbSO42H2O2e=PbO24HSO ；充电时，铅蓄电池正极与直流电源 正极 相连，负极与直流电源 负 极相连。口诀：“负极接负极，正极接正极”。7、二次电池：锂离子电池电极电极反应负极嵌锂石墨(LixCy)： 最终产

8、物 最终产物 最终产物 正极钴酸锂(LiCoO2)： 最终产物 最终产物 最终产物 总反应LixCyLi1xCoO2LiCoO2Cy8、氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池（1）基本构造（2）工作原理酸性电解质(H2SO4)碱性电解质(KOH)负极反应 最终产物 最终产物 2H24e4OH=4H2O正极反应O24e4H=2H2O 最终产物 最终产物 总反应2H2O2=2H2O（3） 燃料电池电极的书写如：CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法：第一步确定生成物CH4故CH4的 最终产物 为CO和H2O；第二步确定价态变化及电子转移：H48eOH2O；第三步依据电解质性质，用OH使电

9、荷守恒：CH48e10OHCOH2O；第四步最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数：CH48e10OH=CO7H2O。题型一 原电池典例1 1（2023上北京海淀高二101中学校考阶段练习）利用图所示装置可以将温室气体转化为燃料气体，下列说法中不正确的是A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B电极a表面发生氧化反应C该装置工作时，从a极区向b极区移动D该装置中每生成，同时生成典例22（2023上湖北高二荆州中学校联考期中）电极电势E是电化学中的重要物理量，它是判断氧化还原反应能否进行的重要依据，如下图为铬元素的电极电势图(其中图1为酸性条件下的电极电势，图2为碱性条件下的电极电势)。A-B-C过

10、程，若A-B过程的电极电势大于B-C过程的电极电势，则易发生A和C生成B的反应；若A-B过程的电极电势小于B-C过程的电极电势，则易发生B的歧化反应，下列说法正确的是ACr3+易发生歧化反应B碱性条件下，和Cr(OH)2可以发生反应C酸性条件下+6价铬转换成+3价铬比碱性条件下更难D若以和Cr2+的反应构筑原电池，则正极反应为+7H2O+6e-=2Cr3+14OH-题型二 一次电池典例33（2023上重庆沙坪坝高二重庆南开中学校考期中）普通锌锰电池构造如图，下列说法不正确的是A工作时锌筒质量逐渐减小B普通锌锰电池比碱性锌锰电池寿命更长C该电池放电之后不能充电D工作时电流从石墨棒通过导线流向锌筒

11、典例44（2023上河北保定高二校联考期中）锌锰干电池是生活中常用的电池，酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池的结构分别如图所示，下列说法错误的是A锌锰干电池属于一次电池，用完不可随意丢弃B酸性锌锰干电池和碱性锌锰干电池放电过程中锌均发生氧化反应C放电时，酸性锌锰干电池的石墨电极上反应为D放电时，碱性锌锰干电池正极反应式为题型三 二次电池典例55（2023上重庆渝中高三重庆巴蜀中学校考期中）清华大学开发出一种锂离子电池，在室温条件下可进行循环充放电，实现对磁性的可逆调控，如图电池一极为纳米Fe2O3，另一极为金属锂和石墨的复合材料，电解质只传导锂离子。下列说法错误的是A该电池不能使用氯化锂水溶液作为

12、电解质B充电时，Fe2O3连接电源的正极，发生氧化反应C该电池正极的电极反应式为Fe2O3+6Li+6e-=3Li2O+2FeD放电时，电池逐渐远离磁铁典例66（2023上河北沧州高三泊头市第一中学校联考阶段练习）下列离子反应方程式书写正确的是A氢硫酸与氯化铜溶液反应：B溶液中通入适量氯气产生沉淀：C铅蓄电池充电时，阴极反应式：D溴化亚铁溶液中滴加少量的：题型四 燃料电池典例77（2023上黑龙江哈尔滨高二哈师大附中校考期中）甲烷燃料电池的工作原理如图，下列说法正确的是Aa极为正极B电池工作时电解质溶液中K+移向b极C工作一段时间后，b极附近的pH会减小Da极的电极反应为CH4+6OH-8e-

13、=+5H2O典例88（2023黑龙江校联考模拟预测）为防止因天然气泄漏，居家安装天然气报警器很重要。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动报警，图1是成品装置，其工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是A图2中的多孔电极b上发生氧化反应B在电解质中向b电极移动，电子流动方向由a电极经电解质向b电极C当电路中有电子转移时，则电极a有甲烷参与反应D多孔电极a极上发生的反应的电极反应式为：强化一 原电池的工作原理简图注意：若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交

14、换膜移向正极。“电子不下水，离子不上岸”强化二 原电池电极反应式的书写书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应式。（1）书写步骤（2）书写方法拆分法a.写出原电池的总反应，如2Fe3Cu=2Fe2Cu2。b.把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe32e=2Fe2负极：Cu2e=Cu2加减法a.写出总反应，如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。b.写出其中容易写出的一个半反应（正极或负极），如Lie=Li（负

15、极）。c.利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4（正极）。强化三 新型燃料电池的分析模板强化四 解答燃料电池题目的几个关键点通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。注意介质的成分，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。通过介质中离子的移动方向，可以判断电池的正、负极，同时考虑该离子是否参与靠近一极的电极反应。强化五 二次电池的解题模板因此，充电时电极的连接可简记为“负接负后作阴极，正接正后作阳极”。强化六 二次电池题目的解答方法（1）二次电池有放电和充电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。（2）放电时的负极反应和充电时的

16、阴极反应互为逆反应，放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。将负（正）极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴（阳）极反应式。（3）充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断放电阳离子正极，阴离子负极充电阳离子阴极，阴离子阳极总之：阳离子发生还原反应的电极阴离子发生氧化反应的电极真题感知1（2023海南统考高考真题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是Ab电极为电池正极B电池工作时，海水中的向a电极移动C电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性D每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量2（2023广东统考高考真题）负载有和的活性炭，可选择性去除

17、实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是A作原电池正极B电子由经活性炭流向C表面发生的电极反应：D每消耗标准状况下的，最多去除3（2023北京统考高考真题）下列事实能用平衡移动原理解释的是A溶液中加入少量固体，促进分解B密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深C铁钉放入浓中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体D锌片与稀反应过程中，加入少量固体，促进的产生4（2023浙江统考高考真题）下列说法正确的是A图装置可用于制取并收集氨气B图操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡C图操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大D图装置盐桥中阳离子向溶液中迁移5（2023全国统考高考真题）一种以和为电

18、极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是A放电时为正极B放电时由负极向正极迁移C充电总反应：D充电阳极反应：6（2023山东统考高考真题）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是A甲室电极为正极B隔膜为阳离子膜C电池总反应为：D扩散到乙室将对电池电动势产生影响提升专练1（2023上江西宜春高二上高二中校考阶段练习）“阿波罗号飞船”所用为碱性氢氧燃料电池。该电池工作时，下列叙述正确的是A氢气发生还原反应B每转移4摩尔电子，电池内增加4摩尔水C正极附近c

19、(H+)增大D负极附近溶液的pH值降低2（2023上重庆高二重庆巴蜀中学校考期中）巴蜀中学化学实验小组利用下图所示微生物电池将污水中苯酚(C6H6O)转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N 均为石墨电极)。下列说法错误的是A该电池不适宜在高温环境下工作BM极的电极反应式为：C每消耗标准状况下22.4L 时，理论上能处理约含 13.4g苯酚的废水D电池工作过程中，正极区的pH降低3（2023上福建南平高二福建省南平市高级中学校考期中）锂二氧化碳电池可在常温下同时实现二氧化碳的锚定与转化，可以在深海作业、火星探测等高二氧化碳的环境中得到应用，电池总反应为：4Li+3CO2 2Li2CO3+C，下列

20、说法错误的是A该电池不能用水溶液作为电解液B放电时，正极的电极反应为：C充电时，若以铅蓄电池为电源，则锂电极应与Pb极相连接D充电时，当生成3.36L(标准状况下) CO2，通过隔膜迁移的Li数目为0.4NA4据报道，摩托罗拉公司曾经研制过一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的手机电池，电量可达镍氢电池或锂电池的10倍。有关此电池的叙述错误的是A正极电极反应式：O22H2O4e=4OHB负极电极反应式：CH3OH4OH4e=CO24H2OC电池在使用过程中，电解质溶液的pH降低D当外电路通过1.2mole时，理论上消耗甲醇6.4g5科学家设想利用图示装置进行的固定，同时产生电能，该装置工作时，

21、生成的碳附着在电极上，下列说法错误的是A多孔催化剂电极为正极，放电时发生还原反应B采用多孔催化剂电极有利于扩散到电极表面C导线中流过，理论上就有由负极区进入正极区D负极区可以选用水溶液作电解质溶液6（2023上河北保定高二河北定兴第三中学校联考期中）在石油化工生产中，丁烷是一种重要的化工原料。丁烷的燃料电池工作原理如图所示，下列说法正确的是AM电极上发生氧化反应BR电极上的电极反应式为C该电池工作时，每转移电子，此时消耗的质量为D该电池工作时，外电路中电子的移动方向为M电极灯泡R电极固体电解质M电极7（2023上陕西西安高二西安中学校考阶段练习）已知氧化性Fe3+，设计如图所示原电池，盐桥中装

22、有饱和K2SO4溶液。下列说法不正确的是Aa为电池的负极，b为电池的正极B电流从a经过外电路流向bC电池工作时，盐桥中的移向乙烧杯DA电极上发生的反应为：+8H+5e = Mn2+4H2O8（2024上陕西西安高二统考期末）依据氧化还原反应Cu+2Ag+=Cu2+2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是 ，电解质溶液Y是 。(2)银电极的电极反应式是 ；X电极的电极反应式是 。(3)外电路中的电子是从 极流向 极。(4)该原电池的正极是 ，还可以选用 等材料。(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？ 。9（2023上河南高二校联考阶段练习）丙烷

23、作为奥运火炬的燃料，价格低廉，燃烧后只生成二氧化碳和水，不会对环境造成污染。丙烷燃烧产生的火焰呈亮黄色，比较醒目。已知：某些常见化学键的键能数据如下。化学键键能803463348413497 。(1)写出表示丙烷燃烧热的热化学方程式： ；该反应中反应物的总能量 (填“”、“”或“=”)的生成物的总能量。(2)丙烷的爆炸极限窄，故其为比较理想的便携式燃料电池的燃料。以丙烷为燃料的固体氧化物(能传导)燃料电池的结构示意图如图。该电池利用催化剂对正、负极气体选择催化性的差异而产生电势差进行工作。电池工作时，丙烷在 (填“正”或“负”)极上发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为 。电池工作时

24、，丙烷会与氧气反应转化成合成气(成分为CO和)而造成电能损失。若1mol丙烷先完全转化成合成气后再发生电极反应，则电能损失率为 %，总反应消耗氧气的物质的量 (填“增大”、“减小”或“不变”)。10（2023上吉林长春高二长春外国语学校校考期末）我国科学家最近发明了一种ZnPbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域回答下列问题：(1)电池中，Zn为 极，B区域的电解质为 (填“K2SO4”、“H2SO4”或“KOH”)。(2)电池正极反应的方程式为 。(3)阳离子交换膜为图中的 膜(填“a”或“b”)。(4)此电池中，消耗6.5gZn，理论上导线中转移 mol电子。(5)已知E为电池电动势电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E=E(+)E()，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较， (填“”、“=”或“”)。(6)Zn是一种重要的金属材料，工业上一般先将ZnS氧化，再采用热还原或者电解法制备。利用H2还原ZnS也可得到Zn，其反应式如下：ZnS(s)+H2(g)Zn(s)+H2S(g)。727时，上述反应的平衡常数Kp=2.24106。此温度下，在盛有ZnS的刚性容器内通入压强为1.01105的H2，达平衡时H2S的分压为 Pa(结果保留两位小数)。