新高考化学一轮考点复习第6章 第2讲 原电池及化学电源 讲义 （含答案解析）

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1．原电池的概念、构成条件及工作原理
2．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比——以铜锌原电池为例
(1)反应原理
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流
注意
①无论是单液原电池装置还是双液原电池装置，电子均不能通过电解质溶液
②自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的O2等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中
沿导线
3．原电池正、负极的判断
(1)根据电极反应或总反应方程式来判断
作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极
作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极
(2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断
电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极
(3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
(4)根据原电池的两电极材料来判断
两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极
(5)根据电极现象来判断
工作后，电极质量减少，说明该电极金属溶解，失去电子变成金属离子，该电极为负极；电极质量增加或不变，说明溶液中的阳离子在该电极放电生成金属单质或溶液中的阳离子得电子，该电极为正极
4. 原电池原理的应用
（1）加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率
（2）比较金属活动性的强弱
①方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强
②常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 如：有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A eq \a\vs4\al(＞) B
（3）设计原电池
①依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原
②选择合适的材料
电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料
电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应
如：根据2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计电池
（4）用于金属的防护——牺牲阳极法
【逐点训练1】
某小组利用下列装置进行电化学实验，下列实验操作及预期现象正确的是( )
A．X和Y与电流表连接，电子由Cu极流向Zn极
B．X和Y与电流表连接，将Zn换成Fe测得电流更大
C．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Cu极质量减轻
D．X和Y分别与电源“－”、“＋”极相连，Zn极质量减轻
2．一种新型的电池，总反应式为3Zn＋2FeOeq \\al(2－,4)＋8H2O===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．Zn极是负极，发生氧化反应
B．随着反应的进行，溶液的pH增大
C．电子由Zn极流出到石墨电极，再经过溶液回到Zn极，形成回路
D．石墨电极上发生的反应为FeOeq \\al(2－,4)＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3↓＋5OH－
3．Li­FeS2电池是目前电池中综合性能最好的一种电池，其结构如图所示。已知电池放电时的反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法正确的是( )
A．Li为电池的正极
B．电池工作时，Li＋向负极移动
C．正极的电极反应式为FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
D．将熔融的LiCF3SO3改为LiCl的水溶液，电池性能更好
4.（2024·四川省大数据精准教学联盟高三第二次统一监测）通过测定下图电池的标准电动势(V)，可计算电池总反应的平衡常数。已知：，该电池z=1；盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。下列说法错误的是( )
A．正极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-
B．反应后，右侧烧杯中c(AgNO3)增大
C．每转移1mle-，两个电极的质量共减少143.5g
D．若，Ag+(aq)+ Cl-(aq)AgCl(s)的平衡常数为
5. 分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
6. (2024·浙江省宁波市高三下学期二模)利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。
已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。
下列说法正确的是( )
A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质
B．石墨电极上对应的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+
C．反应一段时间后，当右池中c(Fe2+)：c(Fe3+)=3：2时，左池中c(Fe2+)=0.15ml·L－1
D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中
7. 控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是 ( )
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
考点二 常见的化学电源
1．一次电池
一次电池就是放电之后不可再充电的电池。随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池
2．二次电池
二次电池又称可充电电池或蓄电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：
化学能电能，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等
(1)铅酸蓄电池
注意
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应在形式上互逆。将负(正)极反应式变方向并将电子移向即得出阴(阳)极反应式
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③二次电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接外接电源的负极；同理，原正极连接电源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④放电总反应和充电总反应在形式上互逆，但不是可逆反应
（2）新型充电(可逆)电池
3．“高效、环境友好”的燃料电池
以CH3OH燃料电池为例，体会不同介质对电极反应的影响：
【逐点训练2】
1．普通锌锰干电池的简图如图所示，它是用锌皮制成的锌筒作电极，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液。该电池工作时的总反应为Zn＋2NHeq \\al(＋,4)＋2MnO2===[Zn(NH3)2]2＋＋Mn2O3＋H2O。下列关于锌锰干电池的说法中正确的是( )
A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
B．电池负极反应式为2MnO2＋2NHeq \\al(＋,4)＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
C．原电池工作时，电子从负极通过外电路流向正极
D．外电路中每通过0.1 ml电子，锌的质量理论上减小6.5 g
2．镍镉(Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是( )
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O
B．充电过程是化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
3．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Li1－xCO2＋LixC6===LiCO2＋C6(x