2022年高考化学考点原电池原理及应用.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 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熟悉和书写,3原电池原理的应用；4其中原电池原理及有关运算是高考的命题热点；2难点聚焦 复习提问 氧化复原反应的特点答元素化合价发生升降复习旧学问,引入新学问；温故而知是什么？答电子的转移新氧化复原反应的本质是什么？ 多媒体展现 原电池在当今生产、观看屏幕从教材中吸取信息,重视教材、阅读教材,培育同学紧扣教材的思想生活和科技进展中广泛的用途 叙述 尽管这些电池大小、用途、成效各有不同, 但设计原理是相同 提出课题 的 第四节 原电池原理及其应

2、用 一、原电池原理 设问 Mg 条在空气中燃烧现象如答发出刺眼的强光,同帮忙同学树立能量转化观点时放出大量的热何？过程中发生的能量变化有哪答化学能转变为光能、些？化学能转变为热能 叙述 这是一个氧化复原反应,Mg 直接失电子给氧,设想假如把Mg 失去的电子通过导线递给氧,同学摸索提出设想,激发同学学习的爱好和求在导线中不就有电流产生吗？该知欲过程就是化学能转变成电能了；那么究竟通过何种途径、何种装 置来实现这种转变呢？原电池装置是将化学能转变为电 能的装置 原电池装置就是帮忙我们来实现这种转变的装置 分组试验 1 锌粒放入稀硫酸中2 铜片放入稀硫酸中动手试验培育同学的动手才能、敏捷的观看力,3

3、 锌粒放在铜片上一起浸入稀描述现象提高同学分析、解决问题的才能,严硫酸中分析争论密的规律推理才能4 锌粒、铜片用导线连在灵敏电现象说明流计上 5 用干电池证明 4 的正负极名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 多媒体动画模拟 锌、铜原电池同学观看、分析、填表变微观现象为直观生动,便于同学掌握原理 多媒体动画模拟 原电池组成实验装置的转变：a、 溶液相同,电极变化：b、 电极相同,溶液变化：摸索：原电池装置构成必需培育同学类比,归纳、总结的自主学具备哪些条件？习的才能c、 断路： 板书 原电池组成条件：- 较活泼的金属a

4、电极+较不活泼的金属或非金属培育同学分析问题的才能b电解质溶液c闭合回路从以上争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：电子负极导线正极培育同学分析、归纳才能流出电子流入电子发生氧化反应发生复原反应 设问 那么电极上的反应如何写？书写时要留意什么？ 叙述 以 Zn-Cu 原电池为例练电极反应式和电池总反强调留意点,作业标准化；应电极反应：- Zn-2e=Zn2+ 练： Zn-Ag-CuSO4训练基本功,培育同学良好的学习习+ 2H +2e=H2惯；电池总反应： Zn+2H +=H2 +Zn 2+名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - -

5、- - - - - - - 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下 多媒体动画模拟 原电池中的微 粒运动微粒流向：同学分析透过现象看本质外电路：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 总结本节课内容,起到突出重点,首 电子,发生复原反应,从而实现化学能转换为电能的装置；尾照料作用；同学分析、练习 稳固和应用,培育同学的学问迁移能 投影练习 结合原电池条件,将 Fe+Cu 2+=C+Fe 2+设计成一个原电池 力和发散才能 作业 1 、课本 P108一 13三 1 2 家庭试验 1、制作一水果电池、练习册 P1

6、13 18 题 培育同学动手才能和解决生活中实际2、拆开一节废旧干电池,观看其构造 问题的才能争论性学习课题调查常用电池的种类,使用范畴及电池中氧化剂和复原剂,明白回收废电池的意义和价值；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=H 22电池总反应 Zn+2H+=H 2 + Zn 2+培育同学综合问题才能,使同学明白 社会、关怀生活,关注环境

7、,增强主 人翁意识；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；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3例题精讲1确定金属活动性次序例 11993 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反应猛烈；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

8、可推知它们的金属活动性由强到弱的次序为ADCAB B DAB C CDBAC D BAD C 解析： 依据原电池原理,较活泼金属作负极,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 22000 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,可采纳的方法是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

9、 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的总量打算于盐酸的量,故B 正确；向原溶液中加入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 32000 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 Li 2CO3和 Na2CO 3 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+2CO 2-4e-= 4CO2阴极反应式： _,电池总

10、反应式：_；CO为复原剂,空气中O2解析： 作为燃料电池,总的成效就是把燃料进行燃烧；此题中为氧化剂,电池总反应式为：2CO+O 2= 2CO2；用总反应式减去电池负极即题目指的阳极反应式,就可得到电池正极即题目指的阴极反应式：O2+2CO 2+4e-= 2CO32- ；4分析电极反应例 41999 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：名师归纳总结 1/2H2+NiOOH NiOH 2第 4 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 依据此反应式判定以下表达中正确的选项是A电

11、池放电时,电池负极四周溶液的 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,放电时是原电池反应,充电时是电解池反应；依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,由于在强酸性溶液中NiOOH和 NiOH2 都会溶解；这样可写出负极反应式：H2+2OH-2e- = 2H2O,H2为负极,邻近的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52000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A

12、2H +2e- =H2 B2H2O+O 2+4e- = 4OHCFe-2e-= Fe 2+ 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-= Fe 2+,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- =Fe 2+,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判定原电池的电极例 62001 年广东高考化学题镍镉它的充放电反应按下式进行

13、：Ni-Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用,由此可知,该电池放电时的负极材料是ACdOH2 BNiOH 2CCd DNiOOH 解析： 此电池放电时为原电池反应,所列反应由右向左进行,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 72001 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名师归纳总结 例 82004 年天津高考理综题以下图为氢氧燃料

14、电池原理示意图,依据此图的提示,第 5 页,共 10 页以下表达不正确的选项是 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Aa 电极是负极Bb 电极的电极反应为：4OH- -4e-= 2H2O+O 2C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贮存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

15、需全部贮存在电池内；故答案为 B 项；例 92004 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：Zns+2MnO2s+H2Ol = ZnOH2s+Mn2O3s 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：2MnO 2s+H 2O1+2e- = Mn2O3s+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

16、 式 ：Zns+2OH- aq-2e- = ZnOH2s ,用总反应式减去负极反应式,可得到正极反应式：2MnO 2s+H 2O1+2e- = Mn2O3s+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 故答案为 C项；4实战演练 一、挑选题O.2mol 电子, Zn 的质量理论上减小；1.2003 年春季高考理综题家用炒菜铁锅用水清洗放置后,显现红棕色的锈斑,在此变化过程中不发生的化学反应是A.4FeOH 22H 2OO2=4FeOH 3B.2Fe 2H2OO2=2FeOH 2名师归纳总结 2OO24e=4OH第

17、 6 页,共 10 页D.Fe3e=Fe3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2000 年上海高考题随着人们生活质量的不断提高,废电池必需进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要缘由是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,可能显现的现象是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 FeNO33 溶液C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为 Fe2SO43 溶液D.正极为银,负极

18、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,以下有关判定正确的选项是A. 负极发生的电极反应可能是：O24e2H 2O=4OHB.正极发生的电极反应可能是：O24e=2O2 6H 12O6 生成 CO2 或 HCO 36H 12O6 生成 CO2 或 CO2 3A. 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简单生锈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,目前已经研制胜利了多种锂电池；某种锂电池的总反应可表示为：Li MnO 2=LiMnO 2；

19、假设该电池供应 5 库仑 C电量其他损耗忽视不计,就消耗的正极材料的质量约为式量 Li:7;MnO 2 1019C 103 g 10 4 g 103 g 102 g 8.据报道,美国正在争论的新电池可能取代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,就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=Zn 29.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 CH 4 燃料电池；名师归纳总结 已知通入 CH 4 的一极,其电极反应式是：CH 410OH8e =CO2 3 7H

20、2O;通入 O2 的另第 7 页,共 10 页一极,其电极反应是：O22H 2O4e=4OH,以下表达不正确的选项是- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 的电极为负极二、非挑选题共 55 分10.10 分如右图所示的装置,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,使之平稳；当心地从烧杯中心滴入 CuSO4 溶液；1片刻后可观看到的现象是指悬吊的金属圈；2产生上述现象的缘由是；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 Li 2CO3 和 Na2CO 3 的熔融盐混合物做电解质,CO 为阳极

21、燃气,空气与 CO 2 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： 2CO2CO 3 24CO24e阴极反应式：总电池反应式：是12. 10 分 1今有反应2H 2 O2KOH2H 2O 构成了燃料电池,就负极通的应,正,正极通的应是；电极反应式为：负极极：；,正2如把KOH改为稀H 2SO4 做电解质,就电极反应式为：负极极；两电极邻近溶液的pH 各有何变化？,正3如把H 2 改为CH4、KOH做导电物质,就电极反应式为：负极极；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试验记录：反应时间 t

22、/h 1 4 9 16 25 MgO 层厚 y/nm a a a a 5bNiO 层厚 y/nm B 2b 3b 4b 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 理 由名师归纳总结 是；第 8 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2金属氧化膜的膜厚y 跟时间 t 所出现的关系是填“ 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

23、 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 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

24、子电池的厂家如雨后春笋般在全世界显现,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 LiCoO 2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”

25、认为电解氯化铜溶液后溶液的 pH 上升；观点二是：“ 试验派” 经过反复、多次、精确的试验测定,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 点位置的缘由是用离子方程式说明；2“ 理论派” 所持观点的理论依据是；3“ 试验派” 的试验结论是；他们所述“ 精确试验” 是通过确定的；从化学原理加4你持何种观点？你所持观点的理由是以简述；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 附参考答案3.解析：此题结合原电池原理考查试验现象；Fe 作负极： Fe2e=Fe2,C 作正极：

26、2H 2OO2+4e=4OH；答案： B4.解析：此题要设计成原电池必需满意：Fe 作负极； C、Pt 或活动性比Fe 弱的金属作正极；电解质溶液中必需含Fe3+；答案： CD7.解析：正极反应MnO 2+e=MnO2；就 nMnO 2=ne =5 C 1019C 1023 mol1,mMnO 2 103 g；答案： C二、 10.1D 2加 CuSO4 溶液后,构成FeAg 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+O 2+4e2CO2 32CO+O 2点燃2CO212.1H 2O22H2+4OH4e=4H 2OO2+2H 2O+4e=4OH22H 2

27、4e=4H+O2+4H+4e=2H 2O前者的 pH 变小,后者的pH 变大；3CH 4+10OH 8e =CO2 3 +7H2O4H2O+2O 2+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1名师归纳总结 2直线 yat抛物线 y=bt2 cH+削减, pH 上升；第 10 页,共 10 页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+2H 2OCuOH 2+2H+2由于 Cu2 +2e=Cu ,使 Cu2水解平稳向左移动,3pH 降低测定溶液 pH4同意试验派观点；理由是CuCl 2=Cu+Cl 2Cl 2+H 2O=HCl+HClO ,使溶液酸性增强,pH 降低；- - - - - - -