2022年高考化学考点39原电池原理及应用 .pdf

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1、考点 39 原电池原理及应用1复习重点1原电池的电极名称及电极反应式，2对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，3原电池原理的应用。4其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。2难点聚焦 复习提问 氧化复原反应的特征是什么？氧化复原反应的本质是什么？答元素化合价发生升降答电子的转移复习旧知识，引入新知识。温故而知新 多媒体展示 原电池在当今生产、生活和科技发展中广泛的用途观看屏幕从教材中吸取信息，重视教材、阅读教材，培养学生紧扣教材的思想 讲述 尽管这些电池大小、用途、成效各有不同， 但设计原理是相同的提出课题第四节原电池原理及其应用一、原电池原理 设问 Mg 条在空气中燃烧现象如何？过程中发

2、生的能量变化有哪些？答发出耀眼的强光，同时放出大量的热答化学能转变为光能、化学能转变为热能帮助学生树立能量转化观点 讲述 这是一个氧化复原反应，Mg 直接失电子给氧，设想如果把Mg 失去的电子通过导线递给氧，在导线中不就有电流产生吗？该过程就是化学能转变成电能了。那么到底通过何种途径、何种装置来实现这种转变呢？学生思考提出设想，激发学生学习的兴趣和求知欲原电池装置是将化学能转变为电能的装置原电池装置就是帮助我们来实现这种转变的装置 分组实验 1 锌粒放入稀硫酸中2 铜片放入稀硫酸中3 锌粒放在铜片上一起浸入稀硫酸中4 锌粒、铜片用导线连在灵敏电流计上5 用干电池证明4 的正负极动手实验描述现象

3、分析讨论现象解释培养学生的动手能力、敏锐的观察力，提高学生分析、解决问题的能力，严密的逻辑推理能力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页 多媒体动画模拟 锌、铜原电池原理学生观察、分析、填表变微观现象为直观生动，便于学生掌握 多媒体动画模拟 原电池组成实验装置的改变：a、 溶液相同，电极变化：b、 电极相同，溶液变化：c、 断路：思考：原电池装置构成必须具备哪些条件？培养学生类比，归纳、总结的自主学习的能力 板书 原电池组成条件：- 较活泼的金属a电极+较不活泼的金属或非金属b电解质溶液c闭合回路培养学生分析问题的能力

4、从以上讨论的原电池装置中我们来总结一下：原电池原理原电池原理：电子负极正极导线流出电子流入电子发生氧化反应发生复原反应培养学生分析、归纳能力 设问 那么电极上的反应如何写？书写时要注意什么？ 讲述 以 Zn-Cu 原电池为例练电极反应式和电池总反应强调注意点，作业标准化。电极反应：- Zn-2e=Zn2+ + 2H+2e=H2电池总反应： Zn+2H+=H2+Zn2+练： Zn-Ag-CuSO4训练基本功，培养学生良好的学习习惯。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页宏观上我们看到了两极上的变化，从微观上我们再来探讨一

5、下学生分析透过现象看本质 多媒体动画模拟 原电池中的微粒运动微粒流向：外电路：电子：负极导线正极内电路：离子：阳离子向正极移动 小结 原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应， 正极流入电子，发生复原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。总结本节课内容，起到突出重点，首尾照应作用。 投影练习 结合原电池条件，将Fe+Cu2+=C+Fe2+设计成一个原电池学生分析、练习稳固和应用，培养学生的知识迁移能力和发散能力 作业 1 、课本 P108一1 3 三 1 2、练习册 P113 18 题家庭实验 1、制作一水果电池2、拆开一节废旧干电池，观察其构造培养学生动手能力和解决生活中实际问题的能力研究性学

6、习课题调查常用电池的种类，使用范围及电池中氧化剂和复原剂，了解回收废电池的意义和价值。培养学生综合问题能力，使学生了解社会、关心生活，关注环境，增强主人翁意识。板书设计一、原电池原理1、 定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置2、 构成要素-较活泼的金属a电极+较不活泼的金属或非金属b电解质溶液c闭合回路3、原电池原理：电子负极正极活泼的一极导线不活泼的一极流出电子流入电子发生氧化反应发生复原反应1电极反应Zn-2e=Zn2+2H+2e=H22电池总反应Zn+2H+=H2 + Zn2+3 、微粒流向：外电路：电子：负极导线正极内电路：离子：阳离子向正极移动小结：原电池是一种负极流出电子，发

7、生氧化反应，正极流入电子，发生复原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页3例题精讲1确定金属活动性顺序例 1 1993 年上海高考化学题有A、B、C、D四种金属，将A与 B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A 、 D分别投入到等浓度的盐酸中，D比 A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中， 有金属 C析出。 据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为ADCA B B DAB C CDBA C D BAD C 解析： 根据原电池原理，较活泼金属

8、作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明 B为正极，金属活动性AB。另可比较出金属活动性DA，BC。故答案为B项。2比较反应速率例 2 2000 年北京春季高考化学题100mL浓度为2 mol L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是A加入适量的6molL-1的盐酸B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水D加入适量的氯化钠溶液解析： 向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。加入氯化铜后， 锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快， 又锌是过量的，生成 H2的总量决定于盐酸的量，故B 正确。向原溶液中加入

9、水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。此题答案为B项。3书写电极反应式、总反应式例 3 2000 年全国高考理综题熔融盐燃料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的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-4e-= 4CO2阴极反应式：_，电池总反应式：_。解析： 作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。此题中CO为复原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2=2CO2。用总反应式减去电池负极即题目

10、指的阳极反应式，就可得到电池正极即题目指的阴极反应式：O2+2CO2+4e-= 2CO32-。4分析电极反应例 4 1999 年全国高考化学题氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页根据此反应式判断以下表达中正确的选项是A电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被复原D电池放电时，H2是负极解析： 电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电

11、池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和 Ni(OH)2都会溶解。这样可写出负极反应式：H2+2OH-2e- = 2H2O ，H2为负极，附近的pH应下降。放电时镍元素由+3 价变为 +2 价，被复原，充电时氢元素由 +1 价变为 0 价，被复原。故答案为C、D项。例5 2000年全国高考理综题钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应A2H+2e-=H2 B2H2O+O2+4e-= 4OH-CFe-2e-=Fe2+ D4OH-+4e-=2H2O+O2解析 ：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极

12、为铁， 正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应为：2H2O+O2+4e-= 4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为： Fe-2e-=Fe2+，正极反应为：2H+2e-=H2。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案为 C项。5判断原电池的电极例 6 2001 年广东高考化学题镍镉Ni-Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：由此可知，该电池放电时的负极材料是ACd(OH)2 BNi(OH)2CCd DNiO(OH) 解析： 此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进

13、行，Cd元素由 0 价变为 +2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。此题答案为C项。例 7 2001 年上海高考化学题铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是 A阴极 B 正极 C 阳极 D 负极解析： 铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性ZnCu，故 Zn 为负极。答案为D项。6原电池原理的综合应用例 8 2004 年天津高考理综题以下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，以下表达不正确的选项是 ( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页Aa 电极是负极Bb 电极的

14、电极反应为：4OH-4e-= 2H2O+O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将复原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析： 分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a 极为负极，其电极反应为：2H2-4e-=4H+，b 极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应式为：2H2+O2=2H2O。H2为复原剂， O2为氧化剂， H2、O2不需全部储藏在电池内。故答案为B项。例 9 2004 年江苏高考化学题碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)

15、+H2O(l) = Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 以下说法错误的选项是 A电池工作时，锌失去电子 B 电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D外电路中每通过O.2mol 电子，锌的质量理论上减小解 析 ：该 电 池 的 电 解 液 为KOH 溶 液 ， 结 合 总 反 应 式 可 写 出 负 极 反 应 式 ：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- = Zn(OH)2(s) ，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s

16、)+2OH-(aq) 。Zn 为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。 1molZn 失去 2mol 电子，外电路中每通过O.2mol 电子， Zn 的质量理论上减小。故答案为C项。4实战演练一、选择题1.2003 年春季高考理综题家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B.2Fe 2H2OO2=2Fe(OH)22OO24e=4OHD.Fe3e=Fe3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页2.(2000 年上海高考题随着人们

17、生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子污染土壤和水源3.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01 molL1的食盐溶液中，可能出现的现象是223Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池组成是A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液5.生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，以下有关判断正确的选项是A.负极发生的电极反应可能

18、是：O24e2H2O=4OHB.正极发生的电极反应可能是：O24e=2O26H12O6生成 CO2或 HCO36H12O6生成 CO2或 CO23A.黄铜铜锌合金制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯几乎是纯铁容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈7.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了多种锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li MnO2=LiMnO2。假设该电池提供5 库仑 C电量其他损耗忽略不计，则消耗的正极材料的质量约为式量Li:7;MnO21019C103 g 104 g103 g 102 g 8.据报道，美国正在研究的新电池可能取代

19、目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2ZnO2=2ZnO ，原料为锌粒、电解液和空气，则以下表达正确的选项是A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn2e=Zn29.将两个铂电极插入KOH 溶液中，向两极分别通入CH4和 O2，即构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH410OH8e=CO23 7H2O;通入 O2的另一极，其电极反应是：O22H2O4e=4OH，以下表达不正确的选项是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页4的电极为负极二、非选择题共55 分10.10 分

20、如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。1片刻后可观察到的现象是指悬吊的金属圈。2产生上述现象的原因是。11.10 分 2000 年全国高考理综卷熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO2CO234CO24e阴极反应式：总电池反应式：12. 10 分1今有反应2H2 O2KOH2H2O 构成了燃料电池，则负极通的应是，正极通的应是。电极

21、反应式为：负极，正极：。2如把KOH改为稀H2SO4做电解质，则电极反应式为：负极，正极。两电极附近溶液的pH 各有何变化？3如把H2改为CH4、KOH做导电物质，则电极反应式为：负极，正极。13.12 分下表数据是在某高温下，金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属外表生成氧化薄膜的实验记录：反应时间t/h 1 4 9 16 25 MgO 层厚 y/nm a a a a NiO 层厚 y/nm B 2b 3b 4b 5b注： a 和 b 均为与温度有关的常数。请填空答复： 1 金 属 高 温 氧 化 腐 蚀 速 率 可 以 用 金 属 氧 化 膜 的 生 长 速 率 来 表 示 ， 其

22、理 由是。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页2金属氧化膜的膜厚y 跟时间t 所呈现的关系是填“直线”“抛物线”“对数”或“双曲线” ：MgO 氧化膜厚y 属型， NiO 氧化膜厚y属型。 3 Mg与Ni比较，哪一种金属更具有耐腐蚀性，其理由是。14. 8 分电池在人们的日常生活、工农业生产、 教学科研等各个方面具有广泛的应用。电池按不同的划分标准可以划分为不同的种类，应用最广泛的是电化学电池。1电化学电池能够把能转化为能。电化学电池的工作 原 理 是的 迁 移 扩 散 和 电 化 学 反 应 。 以 下 属 于 电

23、 化 学 电 池 的有。蓄电池锌锰电池充电电池一次性电池 2电化学电池的组成可以表示为：负极材料A 正极材料。 A 表示，离子在A 中的电阻比电子在金属中的电阻。对于不漏电的电池电子在A 中的电阻为。31991 年 Sony 公司首次推出商品化的锂离子电池，此后锂离子电池的厂家如雨后春笋般在全世界出现，锂离子电池的品种和数量也在逐年增加。锂离子电池的电压高，单个电池的电压是3.6 V，锂离子电池的正极材料是锂的过渡金属氧化物例如LiCoO2)混以一定量的导电添加物例如C构成的混合导体，负极材料是可插入锂的碳材料。锂在元素周期表中位于第周期，第主族。锂离子电池所用的正负极材料都是不污染环境的无毒

24、无害物质，属于绿色能源。 而镉镍在生产过程中污染环境。作为密封电池无毒无害可以放心使用镉镍电池的有毒物质是，它作为电池的极。15.5 分关于“电解氯化铜溶液时的pH 变化” 问题， 化学界有以下两种不同的观点：pH 与时间关系图观点一是：“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH 升高。观点二是：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH的变化如图曲线的关系。请答复以下问题：1电解前氯化铜溶液的pH 处在 A 点位置的原因是用离子方程式说明。2 “理论派”所持观点的理论依据是。3 “实验派”的实验结论是。他们所述“精确实验”是通过确定的。4你持何种观点？你所持观点的理由是

25、从化学原理加以简述。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页附参考答案3.解析：此题结合原电池原理考查实验现象。Fe 作负极： Fe2e=Fe2,C 作正极：2H2OO2+4e=4OH。答案： B4.解析：此题要设计成原电池必须满足：Fe 作负极； C、Pt 或活动性比Fe 弱的金属作正极；电解质溶液中必须含Fe3+。答案： CD7.解析：正极反应MnO2+e=MnO2。则 n(MnO2)=n(e)=5 C1019C 1023mol1),m(MnO2 103 g。答案： C二、 10.1D 2加 CuSO4溶液后，构成F

26、eAg 原电池， Fe溶解，质量减小；Cu2在银圈上得电子，沉积在Ag 上，质量增加2+O2+4e2CO232CO+O2点燃2CO212.(1)H2O22H2+4OH4e=4H2OO2+2H2O+4e=4OH(2)2H24e=4H+O2+4H+4e=2H2O前者的 pH 变小，后者的pH 变大。3CH4+10OH 8e=CO23+7H2O4H2O+2O2+8e=8OH13.1反应速率可以用反应的消耗速率，也可以用产物的生成速率来表示2直线 yat抛物线 (y=bt21) 3Ni 它的腐蚀速率随时间增长比镁慢14.1化学电离子(2)电解质大零3二A 镉负15.1Cu2+2H2OCuOH2+2H+2因为 Cu2+2e=Cu，使 Cu2水解平衡向左移动，c(H+)减少， pH 上升。3pH 降低测定溶液 pH4同意实验派观点；理由是CuCl2=Cu+Cl2Cl2+H2O=HCl+HClO ，使溶液酸性增强，pH 降低。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页